果蔬預冷技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

賈連文，呂　平，王　達

（中華全國供銷合作總社濟南果品研究院，山東濟南　250014）

我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年創(chuàng)造的果蔬商品價值上萬億元。但果蔬生產(chǎn)分散，沒有統(tǒng)一的管理，流通渠道不暢，進入市場缺乏競爭力，尤其在果蔬生產(chǎn)地買方市場情況下，缺乏市場談判力和自我保護能力。果蔬以常溫物流為主，未經(jīng)加工的鮮銷果蔬占了絕大部分，在流通過程中因交通狀況和產(chǎn)品保鮮技術(shù)造成的耗損巨大[1,2]。據(jù)統(tǒng)計，我國每年生產(chǎn)的水果蔬菜從田間到餐桌,損失率高達25%～30%，價值上千億元[3]。而發(fā)達國家的果蔬損失率在5%以下，我國果蔬損失率為歐美發(fā)達國家的4～5倍[4]。主要原因是果蔬采摘后的流通過程無法給予適宜的環(huán)境條件，尤其是溫度。溫度是果蔬品質(zhì)保持的關(guān)鍵因素，低溫可有效抑制果蔬生理病害發(fā)生和降低呼吸強度，因而，冷鏈物流的發(fā)展成為解決果蔬流通過程中高損耗的必然途徑。

如何才能讓采摘后果蔬盡快散去田間熱進入低溫環(huán)境呢？隨著科技進步，預冷技術(shù)與裝備逐漸進入果蔬采后貯藏保鮮領(lǐng)域。預冷作為冷鏈物流的首要環(huán)節(jié)，對果蔬品質(zhì)、價值以及貯運過程都有重要意義。預冷可降低果蔬采后呼吸強度，抑制酶和乙烯的釋放，降低果蔬生理代謝率，減少生理病害。經(jīng)過預冷的果蔬進入冷庫貯藏或冷藏車運輸，大大減少了制冷設(shè)備的熱負荷，有利于保鮮環(huán)境的調(diào)控，減少貯運能耗，降低成本[5]。

1　國內(nèi)外預冷發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.1　國外現(xiàn)狀

國外預冷起步早、冷鏈物流設(shè)施建設(shè)較為完善，從采收后的預冷到貯藏、銷售、餐桌，果蔬都處于低溫環(huán)境。預冷的概念早在1904年由美國農(nóng)業(yè)部提出[6]，并且認識到預冷在果蔬貯藏保鮮及冷藏運輸中的重要性，經(jīng)過多年的發(fā)展，不僅在預冷裝備和設(shè)施上得到了完善和普及，而且也對預冷技術(shù)進行了仔細研究，增強了廣大農(nóng)場主的預冷意識，很多發(fā)達國家將預冷作為果蔬低溫運輸和冷藏前的一項重要措施，廣泛應用于生產(chǎn)中。例如在智利，甜櫻桃采收時間控制在上午的12點之前，采收后迅速將果實運到附近的加工廠，對其進行快速預冷處理，3h內(nèi)將果實的溫度降到4～5℃，同時對其進行保鮮處理，然后根據(jù)需要進行大小、顏色、硬度、糖度等不同類別的分級，并將處理后的果實進行分類包裝、入庫，經(jīng)過該工藝處理的甜櫻桃，品質(zhì)保持時間較長，遠銷國內(nèi)外[7]。

受果蔬自身生理特性的影響，預冷裝備在國外根據(jù)品種不同已研制出專用設(shè)備，如土豆預冷設(shè)備、西蘭花田間預冷設(shè)備等，這些設(shè)備已廣泛應用到各大農(nóng)場。在日本，據(jù)日本農(nóng)協(xié)的資料，日本基本普及產(chǎn)地的預冷設(shè)備，農(nóng)協(xié)的蔬菜預冷服務組織達到1810家，水果達到1020家，并將果蔬采后必須經(jīng)過預冷寫進了法律條文，日本配送最大的運營商，拒絕接受沒有預冷過的作物、食品。目前在已經(jīng)普及冷鏈的情況下，日本中央政府每年編制數(shù)十億日元的預算（有些地區(qū)還加上地方政府的補助）推廣打造以預冷為核心的冷鏈高端化[8]。

果蔬采摘后快速進入預冷環(huán)節(jié)，不僅保持了其自身的品質(zhì)，也使損耗大大降低，一些先進國家果蔬采后損耗降到5%以下。

1.2　國內(nèi)現(xiàn)狀

我國對預冷認識晚，起步遲，預冷裝備、設(shè)施建設(shè)不完善，缺乏整體規(guī)劃和協(xié)調(diào)銜接，預冷技術(shù)仍處于探索階段。我國預冷設(shè)施的投入多為企業(yè)或個人，預冷設(shè)備較為落后，并且預冷設(shè)施遠離產(chǎn)地，采摘后帶有大量田間熱的果蔬得不到及時快速降溫，有的長時間常溫堆放，使果蔬溫度快速上升，高溫不僅可以引起呼吸強度增加，并且為其攜帶的有害微生物進行大量繁殖創(chuàng)造了條件，加快衰老、變質(zhì)和腐爛，從而造成巨大浪費。目前我國已認識到問題的嚴重性，在近幾年的中央一號文件內(nèi)，都提到要加大對冷鏈物流建設(shè)的投入，加強農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地預冷等冷鏈物流基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，從政策上給予支持，引導大家加強主產(chǎn)區(qū)田間地頭預冷、冷藏保鮮、冷鏈運輸?shù)仍O(shè)施建設(shè)，提高冷鏈物流水平。

1.3　我國預冷的發(fā)展趨勢

預冷做為冷鏈中重要一環(huán)節(jié)，對果蔬貯、運、銷的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。經(jīng)過預冷的果蔬可顯著降低流通過程中的損耗，延長運輸半徑和貨架期。在田間地頭進行的預冷，可將剛采收的果蔬快速散去田間熱，降低果蔬的呼吸強度，保障果蔬品質(zhì)，延緩成熟衰老的速度[9]。有些品種的果蔬高溫下一天的營養(yǎng)消耗相當于低溫下的10～20d。預冷具有以下優(yōu)越性，減少后續(xù)貯運、制冷設(shè)備功率配備，從而減少投資，減少微生物繁殖、病蟲害發(fā)生、乙烯產(chǎn)生、庫溫波動，并且能夠延緩果蔬成熟、利于果蔬保鮮[10，11]。前些年果蔬預冷重要性并沒有被產(chǎn)、貯、銷等相關(guān)領(lǐng)域的人們所意識，根據(jù)資料調(diào)查顯示，目前我國90%以上的果蔬不經(jīng)過任何低溫處理就直接進入流通領(lǐng)域[12-14]。對預冷環(huán)節(jié)的忽視，是造成農(nóng)產(chǎn)品流通更大損失、浪費嚴重的主要原因。

隨著人們消費水平的提升，對新鮮果蔬產(chǎn)品品質(zhì)要求越來越嚴，同時也促進了我國冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不斷完善貯、運、銷各個環(huán)節(jié)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，預冷也將得到行業(yè)內(nèi)人士的共鳴。預冷在整個果蔬、冷鏈流通過程中的保鮮起著極為重要的作用。

2　預冷定義及分類

預冷是指將貨物溫度迅速降到適宜溫度的工藝過程[15]。對果蔬而言，預冷速度快慢直接影響果蔬的品質(zhì)保持，不同果蔬適用的預冷方式也不盡相同。預冷不僅能夠保持果蔬品質(zhì)，減少果蔬的流通損失，而且也減少了下游冷鏈裝備的制冷負荷，節(jié)省后期投資，預冷是保障果蔬遠距離銷售質(zhì)量安全的有效手段。根據(jù)預冷裝備工作原理的不同，預冷方式通常分為水冷、風冷和真空預冷，也有采用蓄冷材料（如：冰）的。

表1列舉了常見的預冷方式及其特點，對比各種預冷方法可知，真空預冷投資高；水冷和冰冷預冷速度快，但易造成果蔬染菌而腐爛，使用范圍受果蔬本身特性及經(jīng)濟效益限制；風預冷尤其差壓預冷，雖然預冷速度不及水冷、冰冷和真空預冷，但投資較小，預冷速度較快，適用范圍廣。

2.1　風冷預冷

風冷預冷是利用機械制冷設(shè)備對果蔬進行強制風循環(huán)冷卻的一種方式。風冷預冷的優(yōu)點是使用方便、易操作、成本低，適用于大部分果蔬。缺點是降溫速度相對較慢，需要特定的包裝材料，容易造成果蔬失水。生產(chǎn)中常用的有普通冷庫預冷、專用強風設(shè)備（設(shè)施）預冷和差壓設(shè)備預冷。

2.1.1冷庫預冷

冷庫預冷又稱冷庫風冷卻法，是將裝有果蔬的容器放在冷庫內(nèi)，依靠冷風機吹出的冷風進行冷卻。該方法簡單易行，但冷卻速度慢，一般需要1～3d才能冷卻到預定溫度；初期投資較大。

2.1.2強風設(shè)備（設(shè)施）預冷

強風預冷是采用專用預冷設(shè)備（設(shè)施）通過高速送風，風機將冷風直接吹到需要冷卻的果蔬表面的預冷方式。由于空氣流動量增大，與冷庫預冷相比，明顯加快了果蔬的冷卻速度，冷卻所需時間是普通冷庫的一半以下。受貨物堆碼方式不同的影響，冷風在流動過程中容易產(chǎn)生短路現(xiàn)象，造成貨物冷卻不均勻。

表1　各種預冷方式特點對比Table 1　Characteristics of various pre cooling methods

差壓預冷是冷風預冷的一種，指在具有一定制冷能力的空間內(nèi)，將貨物按規(guī)則排好，利用擋風簾（苫布）將留有的風道覆蓋，通過一側(cè)風機向外排風，在空間內(nèi)產(chǎn)生局部負壓，受壓力不平衡影響引起空氣流通對果蔬進行冷卻。此方式對貨物冷卻均勻、冷卻速度快。差壓預冷可以在貨物包裝和兩端形成壓力差，使冷空氣有效地流經(jīng)箱內(nèi)，明顯提高果蔬的預冷速度。在貨堆的上方容易造成冷風短路的地方加裝擋板，促使冷風通過指定路徑流向果箱內(nèi)，明顯提高了通過預冷物的有效風量，加快了預冷速度。差壓預冷時間為4～6h，預冷過程失水量可控制在 2%以下[16]。

2.2　水冷預冷

水冷預冷是指首先通過冷卻裝置將水冷卻到一定溫度，然后再用水對果蔬進行快速冷卻的一種方式，通常采取的方式為噴淋或浸泡，由于冷水可以充分與果蔬接觸，所以冷卻速度較快，受使用條件的影響其適用范圍只能是不怕水浸的果菜，如胡蘿卜、荔枝、豌豆、蘆筍等。其優(yōu)點為降溫速度快、冷卻均勻、無失水現(xiàn)象發(fā)生、設(shè)備使用簡單，并且在預冷過程中可同時利用果蔬保鮮劑保鮮處理。缺點為易引起病害，產(chǎn)品對包裝有著特殊要求。李健等[17]通過試驗發(fā)現(xiàn)，冷水預冷可延緩芒果貯藏期間硬度下降的速度，維持果實可溶性固形物的含量，抑制果實轉(zhuǎn)黃和失水。

2.3　真空預冷

真空預冷是依據(jù)水的沸點隨氣壓變化而變化的特點，利用水分蒸發(fā)帶走熱量的原理，降低果蔬溫度。將新鮮的果蔬放在密閉的容器中，迅速抽出空氣和水蒸汽，隨著壓力的持續(xù)降低，果蔬不斷地、快速地蒸發(fā)水份而冷卻。蒸發(fā)走的水分通過制冷設(shè)備的冷凝器將其冷卻成水，避免過多的水分進入真空系統(tǒng)，引起真空泵內(nèi)潤滑油霧化，損壞真空泵。當氣壓降到610Pa時，水的蒸發(fā)溫度即可降為0℃[18]，通常蒸發(fā)1%的水份，可降低溫度5.6℃。由此看出真空預冷過程中會造成果蔬一定程度的水分損失，水分蒸發(fā)的快慢與果蔬表面積大小及組織密度有直接關(guān)系，大而疏的組織預冷速度顯著，因此該方法適用于一些表面積較大的果蔬；如娃娃菜、蘑菇、葉菜。真空預冷的優(yōu)點為降溫速度快、冷卻均勻、干凈衛(wèi)生、操作方便、基本不受包裝影響；缺點為投資高、適用品種少，對果蔬造成部分失水，尤其是對水果類預冷效果優(yōu)勢不明顯[19]。

2.4　冰冷預冷

冰冷預冷是指將冰塊與果蔬直接接觸，利用冰塊對果蔬進行降溫的方式。如果將果蔬的溫度從35℃降到2℃，所加冰量應占產(chǎn)品質(zhì)量的38%。此預冷方式的優(yōu)點是方便獲取，易操作，果蔬表面潮濕、干耗低，但缺點也較為明顯，具體表現(xiàn)勞動強度大，適用范圍小，空間利用率低，成本高。由于冰塊的最高溫度為0℃，與果蔬長時間直接接觸容易產(chǎn)生冷害，只有一些耐低溫的果蔬才能采用此種預冷方式，如菠菜、花菜、蔥、甘藍、蒜薹等。采用覆冰預冷時溫度變化不均勻，冰塊融解不均衡，易造成運輸過程中車輛的安全隱患。對于電商產(chǎn)業(yè)，目前較多采用蓄冷劑冰袋預冷，此種方式多為一次性流通使用，容易造成較大的浪費與污染。

3　發(fā)展建議

受行業(yè)發(fā)展影響，仍需要在行業(yè)加強對預冷重要性的宣傳引導，提高認識，研發(fā)提高設(shè)備性能，研究各種果蔬的預冷工藝參數(shù)和技術(shù)方法，完善標準體系等方面開展工作。

3　加強設(shè)備研發(fā)

應當設(shè)計合理的冷卻方式，增大接觸面積，提高換熱效率，快速置換果蔬自身的熱量。開發(fā)具有環(huán)保節(jié)能特性的新能源預冷裝置，設(shè)備具有根據(jù)能量需求進行自我調(diào)節(jié)功能。根據(jù)不同果蔬的特性，設(shè)計生產(chǎn)符合實際需求的裝備，將采收的果蔬預冷到最佳狀態(tài)。預冷設(shè)備作為冷鏈中的重要一環(huán)，應充分考慮與上下游無縫鏈接設(shè)計規(guī)劃。

3.2　完善標準體系

標準化平臺的建設(shè)有利于管理和技術(shù)進步，實現(xiàn)機械化操作，大大提高工作效率，對果蔬而言的標準化就是要從源頭抓起，推行標準化種植、標準化采收、標準化包裝和標準化預冷，制定預冷標準化流程指導生產(chǎn)。

隨著我國冷鏈物流建設(shè)的不斷完善，預冷裝備的性能不斷提高，預冷人才隊伍的不斷擴大，預冷裝備的應用將會得到普及，果蔬采后流通損失也會得到有效控制。

4　小結(jié)

隨著我國經(jīng)濟和技術(shù)的快速發(fā)展，我國果蔬貯藏保鮮技術(shù)也在不斷地發(fā)展，物流體系已具有相對完善的體系，但果蔬冷鏈物流體系的建立仍是一個長期而艱巨的過程。預冷是果蔬降溫簡便有效的方法，相對于冷庫設(shè)施建設(shè)、冷藏運輸車的配套等高投資的冷鏈環(huán)節(jié)，預冷具有設(shè)備投資少、效率高、作用顯著、成本回收快等優(yōu)點。目前是我國冷鏈物流發(fā)展的過渡階段。結(jié)合預冷與現(xiàn)有的果蔬流通體系，將各個預冷點和下游冷鏈設(shè)施裝備進行優(yōu)化聯(lián)結(jié)成線，使各個線路通過點變得貫通，最終將由點發(fā)展為完整的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，由常溫物流向低溫物流過渡。隨著我國冷藏庫、冷藏車、冷藏船、配送車等硬件設(shè)施的逐步建成，我國現(xiàn)代化的冷鏈物流將得以逐步形成和完善。

參考文獻：

[1] 尚海濤,凌建剛,朱麟,等.果蔬預冷與我國冷鏈物流的發(fā)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2013,(2):52-56.

[2] 楊帆,姜雯.國內(nèi)外食品冷藏鏈的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].現(xiàn)代經(jīng)濟信息,2011,(08):192-194.

[3]孫婕.我國果蔬冷鏈物流發(fā)展對策的探討 [J].中國果菜,2010,(07):51-52.

[4] 楊壽發(fā),徐錫春.實施產(chǎn)地預冷完善鮮食葡萄低溫物流冷鏈[J].中外葡萄與葡萄酒,2011,(03):47-50.

[5] 呂盛坪,呂恩利,陸華忠,等.果蔬預冷技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].廣東農(nóng)業(yè)科學,2013,(8):101-104.

[6] 劉峻,黃健,鄒同華.差壓預冷系統(tǒng)流體網(wǎng)絡模型及其流動特性的求解[J].食品研究與開發(fā),2006,27(3):183-186.

[7]孫春華.我國生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流現(xiàn)狀及發(fā)展對策分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學,2013,41(1):395-399.

[8]謝如鶴,韓伯領(lǐng).國內(nèi)外冷藏食品的發(fā)展現(xiàn)狀 [J].儲運,2004,(6):16-18.

[9]周云霞.食品冷鏈物流發(fā)展對策研究 [J].物流科技,2007,(10):137-139.

[10]張紅菊.冷鏈物流發(fā)展的現(xiàn)狀分析 [J].物流技術(shù),2009,(8):158-159.

[11]韓菊.我國冷鏈物流體系的研究[J].黑龍江科技信息,2009,(20):100.

[12]覃昊,李相林.我國果蔬冷鏈物流研究 [J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2015,(11):136-137.

[13]劉洋,申江,鄒同華.預冷技術(shù)的發(fā)展及果蔬真空預冷的實驗研究[A].中國制冷學會第十七次團體會員大會暨第五屆全國食品冷藏鏈大會論文集 [C].北京:中國制冷學會:174-180.

[14]童軍茂,唐明翔我國食品冷藏建設(shè)存在的問題及發(fā)展對策[J].食品科學,2002,(4):1-3.

[15]付艷武,高麗樸,王清,等.蔬菜預冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J].保鮮與加工,2015,15(1):58-63.

[16]劉斌,郭亞麗,關(guān)文強.果蔬差壓預冷方式研究 [J].保鮮與加工,2003,(06):16-18.

[17]李健,王友升,曹建康,等.冷水預冷對芒果貯藏品質(zhì)的影響[J].食品科學,2012,33(16):314-317.

[18]張彧.柱狀蔬菜真空預冷的理論與實驗研究[D].青島:青島大學2007.

[19]范梅紅,李陽.真空預冷葉菜的食品安全、營養(yǎng)與經(jīng)濟價值[J].現(xiàn)代食品科技,2010,(11):1256-1258,1292.