不同終壓與補(bǔ)水量對(duì)楊梅真空預(yù)冷的影響

王　勤，陶樂仁，崔振科

（上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，上海　200093）

不同終壓與補(bǔ)水量對(duì)楊梅真空預(yù)冷的影響

王勤，陶樂仁，崔振科

（上海理工大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200093）

通過以楊梅為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在不同終壓真空預(yù)冷楊梅，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最終在預(yù)冷結(jié)束的時(shí)候，終壓為580 Pa、610 Pa、650 Pa的楊梅溫度分別穩(wěn)定在11～12℃、12～13℃、13～14℃。基本上符合隨著預(yù)冷終壓的降低，預(yù)冷終溫也降低的趨勢(shì)，但是不是很明顯；真空預(yù)冷前加水處理的楊梅預(yù)冷結(jié)果明顯好于未做加水處理的對(duì)照組，20 min左右真空預(yù)冷25℃的楊梅到終溫約15℃左右，距離楊梅最適宜的儲(chǔ)藏溫度2℃還有很大差距，預(yù)冷效果并不是十分理想，可以考慮其他預(yù)冷方式來進(jìn)行預(yù)冷。

楊梅；真空預(yù)冷；終壓；補(bǔ)水量；儲(chǔ)藏

0　引言

楊梅作為我國的特色水果，主要分布于浙、閩、蘇、贛等省分，其中浙江省的楊梅品種多、產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)。楊梅汁液豐富，酸甜適口，深受消費(fèi)者的喜愛。然而楊梅在高溫、多雨季節(jié)采收，上市集中，流通性差，其果實(shí)柔嫩，極易受機(jī)械損傷和病菌感染，常溫貨架期僅1～2天，造成了大量腐爛，嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

目前楊梅的保鮮技術(shù)相對(duì)較少，主要低溫［1］、保鮮劑［2］、涂膜［3］、氣調(diào)包裝［4］等用于楊梅的貯藏，有關(guān)楊梅預(yù)冷的系統(tǒng)研究比較少。預(yù)冷可以抑制果蔬的呼吸強(qiáng)度，降低各種生理、生化反應(yīng)速度，延緩衰老，抑制褐變，從而延長(zhǎng)果蔬的保鮮期和貨架期。目前楊梅的貯藏期極短，通過研究快速預(yù)冷方式來降低楊梅采后呼吸等生理代謝，對(duì)延長(zhǎng)楊梅果實(shí)保鮮期，提高商業(yè)品質(zhì)等具有重要意義。陳文烜等［5］得出楊梅經(jīng)快速預(yù)冷處理，貯藏21天后仍能保持較好的口感、甜度、香氣等品質(zhì)，說明將快速預(yù)冷方法用于楊梅的采后保鮮，應(yīng)用前景非常好。

本實(shí)驗(yàn)嘗試采用真空預(yù)冷的方式對(duì)楊梅進(jìn)行不同終壓及不同補(bǔ)水量的預(yù)冷實(shí)驗(yàn)，對(duì)預(yù)冷結(jié)果進(jìn)行了分析，期望能對(duì)真空預(yù)冷應(yīng)用在楊梅等價(jià)格較高、保存周期短等小型果蔬的可行性進(jìn)行探究。

1　實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)采用的真空預(yù)冷機(jī)是由澳快冷（上海）制冷科技有限公司提供的小型真空預(yù)冷樣機(jī)，如圖1所示。本真空預(yù)冷裝置由三個(gè)部分組成。

圖1　真空預(yù)冷樣機(jī)外觀圖

第1部分為真空系統(tǒng)，包括0.12 m3的真空槽，韓國WOVP系列旋片式真空泵系單級(jí)旋片式真空泵（真空泵相關(guān)性能參數(shù)如表1所列），紫銅盤管外加吸收性超好的鋁翅片制成的補(bǔ)水器，如圖2所示。

圖2　捕水器實(shí)物圖

表1　實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的真空泵相關(guān)性能參數(shù)

第2部分為制冷系統(tǒng)，如圖3所示，制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)功率0.937 kW，捕水器最低蒸發(fā)溫度為-15～-20℃，在-15℃蒸發(fā)溫度下，制冷量1.2 kW，制冷劑為中低溫制冷劑R404。

第3部分為測(cè)試系統(tǒng)，真空室內(nèi)僅設(shè)有一個(gè)熱電阻溫度傳感器和壓力傳感器，通過西門子PLC信號(hào)處理，在西門子觸摸屏上顯示真空室內(nèi)溫度和壓力即時(shí)數(shù)據(jù)。為了能夠通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)記錄溫度數(shù)據(jù)，在真空室內(nèi)額外附加了5個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。選用穩(wěn)定性和線型效果較好的T型熱電偶，絕緣材料是聚四氟乙烯，其線芯直徑為2 mm×0.3 mm，外徑是1.5 mm× 0.95 mm，線芯材質(zhì)為Cu-CuNi，測(cè)溫范圍-200～350℃。5個(gè)測(cè)溫點(diǎn)數(shù)據(jù)通過北京阿爾泰科技有限公司生產(chǎn)的阿爾泰DAM-3039測(cè)溫模塊，然后通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊DAM-3210的RS232裝RS485轉(zhuǎn)換接口，接入計(jì)算機(jī)，自動(dòng)記錄溫度數(shù)據(jù)。

圖3　制冷系統(tǒng)原理圖

2　楊梅真空預(yù)冷

2.1不同預(yù)冷終壓下楊梅真空預(yù)冷效果對(duì)比

2.1.1實(shí)驗(yàn)步驟

（1）實(shí)驗(yàn)前處理：將楊梅隨機(jī)分為三組，每組約300 g，剔除表皮有明顯損壞的楊梅；

（2）將第一組楊梅置于真空室正中間，將熱電阻探頭布置在楊梅堆中間位置，緊貼楊梅壁；

（3）設(shè)置制冷系統(tǒng)除濕啟動(dòng)壓力1×105Pa，預(yù)冷終壓580 Pa。關(guān)閉真空室門，啟動(dòng)真空預(yù)冷機(jī)，在自動(dòng)運(yùn)行程序下運(yùn)行20 min，關(guān)閉真空預(yù)冷機(jī)，記錄下溫度數(shù)據(jù)；

（4）重復(fù)2和3步驟，將二、三組楊梅分別在終壓610 Pa和650 Pa下預(yù)冷處理。

2.1.2不同終壓下預(yù)冷結(jié)果與分析

圖4中曲線T1、T2、T3分別是在580 Pa、610 Pa、650 Pa的預(yù)冷終壓下的處理結(jié)果。從圖上可以看出在不同終壓下，剛開始楊梅溫度下降幾乎一致，隨著預(yù)冷壓力的進(jìn)一步降低，逐漸得到各自的終壓，T1、T2、T3的溫度也趨于穩(wěn)定。最終在預(yù)冷結(jié)束的時(shí)候，終壓580 Pa、610 Pa、650 Pa的楊梅溫度分別穩(wěn)定在11～12℃、12～13℃、13～14℃。基本上符合隨著預(yù)冷終壓的降低，預(yù)冷終溫也降低的趨勢(shì)。但是預(yù)冷終壓并不是越低越好，要防止楊梅冷害。因?yàn)槊舾袩犭娮铚y(cè)的是楊梅的表皮溫度，為了能夠確定楊梅的實(shí)際預(yù)冷溫度，在終壓580 Pa時(shí)，預(yù)冷結(jié)束后迅速將熱電阻探針刺至楊梅中心，待溫度穩(wěn)定后顯示13～14℃（這個(gè)溫度接近真實(shí)預(yù)冷溫度）。也就是說在終壓580 Pa時(shí)真空的楊梅溫度約14℃左右。預(yù)冷結(jié)束后，為了能夠運(yùn)輸或者儲(chǔ)藏盡可能長(zhǎng)的時(shí)間，在文獻(xiàn)［6］中顯示，在1～2℃時(shí)楊梅貯藏期為9～12天，10～12℃時(shí)為5～6天，20～22℃時(shí)約為3天，顯然楊梅儲(chǔ)藏溫度越低儲(chǔ)藏時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)于儲(chǔ)藏溫度要求越低越好的楊梅，可見真空預(yù)冷效果并不是十分理想。

圖4　楊梅在不同終壓下預(yù)冷結(jié)果

2.2楊梅加水處理的真空預(yù)冷效果

通過減低真空室內(nèi)壓力，使真空室內(nèi)水分在較低壓力的蒸發(fā)，吸收大量潛熱而達(dá)到快速預(yù)冷的目的。因此真空預(yù)冷不可避免造成果蔬的水分損失。預(yù)冷前補(bǔ)水加水，增加果蔬內(nèi)部或者表面的水分均可以減小其失重率，提高冷卻效率。實(shí)驗(yàn)采用300 g楊梅從22℃降溫至10℃，從小型制冷裝置設(shè)計(jì)指導(dǎo)［7］中查得需要的熱量為13.56 kJ/kg，水在0℃時(shí)蒸發(fā)潛熱為：2 499.5 kJ/kg，此溫度段楊梅降溫需要水的質(zhì)量約為5 g。

2.2.1實(shí)驗(yàn)步驟

（1）實(shí)驗(yàn)前處理：將楊梅隨機(jī)分為三組，每組約300 g，剔除表皮有明顯損壞的楊梅；

（2）一組不做處理作為對(duì)照組，第二組組加適量水處理（5 g，濕潤(rùn)楊梅表面），最后一組噴入大量水分直至楊梅托盤底部有積水（20 g）；

（3）設(shè)置制冷系統(tǒng)除濕啟動(dòng)壓力1×105Pa，預(yù)冷終壓580 Pa；

（4）依次將三組楊梅置入真空預(yù)冷機(jī)。每組均在真空預(yù)冷機(jī)自動(dòng)運(yùn)行程序下運(yùn)行20 min，記錄下溫度數(shù)據(jù)。

2.2.2不同補(bǔ)水量預(yù)冷結(jié)果與分析

圖5曲線T1、T2、T3分別是楊梅不加水處理、加適量水處理和加大量水處理預(yù)冷結(jié)果。通過對(duì)比加適量水T1處理與不加水T2處理的曲線，可以得出，加適量水處理和不處理對(duì)預(yù)冷最初降溫速率影響不是很大，對(duì)預(yù)冷終溫有影響。在相同預(yù)冷時(shí)間的情況下，加適量水預(yù)冷終溫能夠達(dá)到更低，預(yù)冷效果更好（加適量水處理預(yù)冷終溫比不加水處理預(yù)冷終溫低4℃左右）。

圖5　楊梅加水與不加水處理預(yù)冷結(jié)果

通過圖5可以看出，不加水處理在10 min左右溫度不再下降，穩(wěn)定在11℃；而加適量水處理溫度仍繼續(xù)下降，預(yù)冷結(jié)束下降到7℃。T3顯示的噴灑大量水分處理的楊梅的預(yù)冷結(jié)果，在4 min左右，已經(jīng)得到0℃，系統(tǒng)冷害自動(dòng)防護(hù)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。大量的水分閃蒸，潛熱大，造成溫度下降迅速，真空室內(nèi)冷空氣來不及與楊梅對(duì)流換熱，就得到了系統(tǒng)冷害保護(hù)溫度0℃。所以，預(yù)冷加水要適量。

綜上所述，加水處理的楊梅預(yù)冷結(jié)果相對(duì)好于不加水處理?xiàng)蠲返念A(yù)冷結(jié)果，對(duì)于含自由水量不是很大的果蔬，為了達(dá)到預(yù)期的效果，可以采取加水處理，以期待更好的預(yù)冷結(jié)果。

2.3溫度點(diǎn)的布置對(duì)楊梅預(yù)冷結(jié)果的影響

2.3.1實(shí)驗(yàn)步驟

為了能夠更真實(shí)的反應(yīng)楊梅預(yù)冷結(jié)束的真實(shí)溫度，設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）實(shí)驗(yàn)前處理：將楊梅隨機(jī)分為二組，每組約300 g，剔除表皮有明顯損壞的楊梅；

（2）設(shè)置制冷系統(tǒng)除濕啟動(dòng)壓力1×105Pa，預(yù)冷終壓580 Pa；

（3）第一組將熱電阻探頭置于楊梅內(nèi)部約中心位置，第二組楊梅熱電阻探頭置于楊梅表皮位置，但要緊貼，預(yù)冷結(jié)束后迅速將熱電阻探頭刺至楊梅內(nèi)部中心位置，當(dāng)溫度穩(wěn)定時(shí)候，讀取數(shù)值；

（4）分別進(jìn)行兩組預(yù)冷實(shí)驗(yàn)，預(yù)冷時(shí)間都是20 min。

2.3.2不同測(cè)溫點(diǎn)布置預(yù)冷結(jié)果與分析

真空預(yù)冷過程測(cè)溫點(diǎn)的布置對(duì)測(cè)溫結(jié)果有很大影響，嚴(yán)格意義上不能破壞果蔬表皮，否則由于果蔬表皮破壞，組織液等的蒸發(fā)不僅影響果蔬品質(zhì)，還會(huì)對(duì)測(cè)溫結(jié)果有很大影響。圖6曲線T1、T2分別顯示的是楊梅內(nèi)部和表皮的溫度。兩條曲線顯示預(yù)冷過程中溫度都有一個(gè)明顯的先降后升過程，明顯下降是因?yàn)檎婵帐覂?nèi)水分到達(dá)閃發(fā)點(diǎn)，迅速蒸發(fā)，吸收大量潛熱，致使溫度下降較快。溫度回升是因?yàn)榇罅克珠W發(fā)后，真空室內(nèi)水分下降，到達(dá)捕水器工作的第三個(gè)階段，只有少量水分蒸發(fā)，維持低溫，甚至溫度會(huì)略微回升。從圖6發(fā)現(xiàn)T1溫度下降更大更明顯，是因?yàn)楸砥て茐模瑮蠲穬?nèi)部的水分大量蒸發(fā)造成的。最終預(yù)冷結(jié)束T1溫度約12℃，T2溫度約10℃。而第二組實(shí)驗(yàn)結(jié)束，迅速將熱電阻探針置于楊梅內(nèi)部，溫度穩(wěn)定顯示14～15℃（接近預(yù)冷真實(shí)溫度）。所以真空預(yù)冷破壞果蔬表皮，布置溫度探頭在果蔬內(nèi)部，更接近果蔬的真實(shí)預(yù)冷溫度。

圖6　布置在內(nèi)部和表皮測(cè)溫點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

3　結(jié)論

本文以楊梅為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，在不同終壓580 Pa、610 Pa、650 Pa真空預(yù)冷實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)楊梅預(yù)冷終溫隨著終壓的降低有降低的趨勢(shì)，但不是很明顯。然后分別研究了楊梅加水，及破壞楊梅表皮情況下的預(yù)冷情況，研究發(fā)現(xiàn)楊梅加水處理預(yù)冷結(jié)果明顯好于不處理的預(yù)冷結(jié)果，破壞表皮會(huì)造成楊梅預(yù)冷過程中溫度下降迅速，但最終預(yù)冷結(jié)果更接近楊梅預(yù)冷終溫。由于實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間的限制，關(guān)于楊梅預(yù)冷還應(yīng)有相關(guān)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。綜上所述，20 min左右真空預(yù)冷25℃的楊梅到終溫約15℃左右，相對(duì)與合適的楊梅儲(chǔ)藏溫度2℃，在這些終壓下真空預(yù)冷的效果顯然不是很好，換言之，楊梅不適宜真空預(yù)冷。

［1］何志剛，林曉姿，吳正泉，等.楊梅果實(shí)采后包裝、保鮮技術(shù)研究［J］.福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，18（4）：268-269.

［2］王瑾，陳均志，孫根標(biāo)，等.1-MCP-α-環(huán)糊精和羧甲基-β-環(huán)糊精對(duì)楊梅保鮮的研究［J］.陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，28（2）：30-34.

［3］倪海枝，陳方永，王引，等.楊梅采后保鮮技術(shù)研究進(jìn)展［J］.保鮮與加工，2012，12（4）：47-51.

［4］嚴(yán)德卿，華海土，張貞賢，等.楊梅保鮮貯藏技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（9）：28-30.

［5］陳文烜，郜海燕，房祥軍，等.快速預(yù)冷對(duì)楊梅采后生理和品質(zhì)的影響［J］.中國食品學(xué)報(bào)，2010，10（3）：169-173.

［6］汪國云，徐天佐，包勁松，等.楊梅貯藏和運(yùn)輸保鮮技術(shù)研究進(jìn)展［J］.福建果樹，2003，124（1）：19-21.

［7］馮雙慶，趙玉梅.水果蔬菜保鮮實(shí)用技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

INFLUENCE OF TERMINAL PRESSURE AND COMPENSATED WATER ON VACUUM PRECOOLING OF WAXBERRY

WANG Qin，TAO Le-ren，CUI Zhen-ke
（School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai200093，China）

By taking waxberry as experimental subjects at different terminal pressure in vacuum pre-cooling，we found that with the loss of the terminal pressure，waxberry pre-cooling terminal temperature has a tendency to reduce within a certain temperature and pressure range，but not obvious.The pre-cooling results of waxberry with humidification treatment is much better than the control group without making humidification.In about 20 minutes，25℃waxberry can be reduced to about 15℃with vacuum pre-cooling method，which has a great gap to the most appropriate storage temperature 2℃for waxberry.So waxberry pre-cooling effect is not ideal，other pre-cooling ways can be considered.

waxberry；vacuum precooling；terminal pressure；compensated water；storage

TB65

A

1006-7086（2015）06-0365-04

10.3969/j.issn.1006-7086.2015.06.013

2015-10-08

上海市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（1N-15-301-101）

王勤（1991-），男，碩士研究生，江蘇省海門市人，從事航天器熱控制方面的研究。Email：wangqin_usst@163.com。