果蔬預(yù)冷技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

賈連文，呂　平，王　達(dá)

（中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院，山東濟(jì)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(jìn)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(hù)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(jì)，我國每年生產(chǎn)的水果蔬菜從田間到餐桌,損失率高達(dá)25%～30%，價值上千億元[3]。而發(fā)達(dá)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(dá)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(qiáng)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(jìn)入低溫環(huán)境呢？隨著科技進(jìn)步，預(yù)冷技術(shù)與裝備逐漸進(jìn)入果蔬采后貯藏保鮮領(lǐng)域。預(yù)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(yùn)過程都有重要意義。預(yù)冷可降低果蔬采后呼吸強(qiáng)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(yù)冷的果蔬進(jìn)入冷庫貯藏或冷藏車運(yùn)輸，大大減少了制冷設(shè)備的熱負(fù)荷，有利于保鮮環(huán)境的調(diào)控，減少貯運(yùn)能耗，降低成本[5]。

1　國內(nèi)外預(yù)冷發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.1　國外現(xiàn)狀

國外預(yù)冷起步早、冷鏈物流設(shè)施建設(shè)較為完善，從采收后的預(yù)冷到貯藏、銷售、餐桌，果蔬都處于低溫環(huán)境。預(yù)冷的概念早在1904年由美國農(nóng)業(yè)部提出[6]，并且認(rèn)識到預(yù)冷在果蔬貯藏保鮮及冷藏運(yùn)輸中的重要性，經(jīng)過多年的發(fā)展，不僅在預(yù)冷裝備和設(shè)施上得到了完善和普及，而且也對預(yù)冷技術(shù)進(jìn)行了仔細(xì)研究，增強(qiáng)了廣大農(nóng)場主的預(yù)冷意識，很多發(fā)達(dá)國家將預(yù)冷作為果蔬低溫運(yùn)輸和冷藏前的一項(xiàng)重要措施，廣泛應(yīng)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(diǎn)之前，采收后迅速將果實(shí)運(yùn)到附近的加工廠，對其進(jìn)行快速預(yù)冷處理，3h內(nèi)將果實(shí)的溫度降到4～5℃，同時對其進(jìn)行保鮮處理，然后根據(jù)需要進(jìn)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(shí)進(jìn)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(yuǎn)銷國內(nèi)外[7]。

受果蔬自身生理特性的影響，預(yù)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(yù)冷設(shè)備、西蘭花田間預(yù)冷設(shè)備等，這些設(shè)備已廣泛應(yīng)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(yù)冷設(shè)備，農(nóng)協(xié)的蔬菜預(yù)冷服務(wù)組織達(dá)到1810家，水果達(dá)到1020家，并將果蔬采后必須經(jīng)過預(yù)冷寫進(jìn)了法律條文，日本配送最大的運(yùn)營商，拒絕接受沒有預(yù)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(yù)算（有些地區(qū)還加上地方政府的補(bǔ)助）推廣打造以預(yù)冷為核心的冷鏈高端化[8]。

果蔬采摘后快速進(jìn)入預(yù)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(jìn)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(yù)冷認(rèn)識晚，起步遲，預(yù)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(yù)冷技術(shù)仍處于探索階段。我國預(yù)冷設(shè)施的投入多為企業(yè)或個人，預(yù)冷設(shè)備較為落后，并且預(yù)冷設(shè)施遠(yuǎn)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(qiáng)度增加，并且為其攜帶的有害微生物進(jìn)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(fèi)。目前我國已認(rèn)識到問題的嚴(yán)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(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地預(yù)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(dǎo)大家加強(qiáng)主產(chǎn)區(qū)田間地頭預(yù)冷、冷藏保鮮、冷鏈運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施建設(shè)，提高冷鏈物流水平。

1.3　我國預(yù)冷的發(fā)展趨勢

預(yù)冷做為冷鏈中重要一環(huán)節(jié)，對果蔬貯、運(yùn)、銷的質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。經(jīng)過預(yù)冷的果蔬可顯著降低流通過程中的損耗，延長運(yùn)輸半徑和貨架期。在田間地頭進(jìn)行的預(yù)冷，可將剛采收的果蔬快速散去田間熱，降低果蔬的呼吸強(qiáng)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(dāng)于低溫下的10～20d。預(yù)冷具有以下優(yōu)越性，減少后續(xù)貯運(yùn)、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(yù)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(jìn)入流通領(lǐng)域[12-14]。對預(yù)冷環(huán)節(jié)的忽視，是造成農(nóng)產(chǎn)品流通更大損失、浪費(fèi)嚴(yán)重的主要原因。

隨著人們消費(fèi)水平的提升，對新鮮果蔬產(chǎn)品品質(zhì)要求越來越嚴(yán)，同時也促進(jìn)了我國冷鏈物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。不斷完善貯、運(yùn)、銷各個環(huán)節(jié)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，預(yù)冷也將得到行業(yè)內(nèi)人士的共鳴。預(yù)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(yù)冷定義及分類

預(yù)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(yù)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(yù)冷方式也不盡相同。預(yù)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(fù)荷，節(jié)省后期投資，預(yù)冷是保障果蔬遠(yuǎn)距離銷售質(zhì)量安全的有效手段。根據(jù)預(yù)冷裝備工作原理的不同，預(yù)冷方式通常分為水冷、風(fēng)冷和真空預(yù)冷，也有采用蓄冷材料（如：冰）的。

表1列舉了常見的預(yù)冷方式及其特點(diǎn)，對比各種預(yù)冷方法可知，真空預(yù)冷投資高；水冷和冰冷預(yù)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(jì)效益限制；風(fēng)預(yù)冷尤其差壓預(yù)冷，雖然預(yù)冷速度不及水冷、冰冷和真空預(yù)冷，但投資較小，預(yù)冷速度較快，適用范圍廣。

2.1　風(fēng)冷預(yù)冷

風(fēng)冷預(yù)冷是利用機(jī)械制冷設(shè)備對果蔬進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)循環(huán)冷卻的一種方式。風(fēng)冷預(yù)冷的優(yōu)點(diǎn)是使用方便、易操作、成本低，適用于大部分果蔬。缺點(diǎn)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(yù)冷、專用強(qiáng)風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）預(yù)冷和差壓設(shè)備預(yù)冷。

2.1.1冷庫預(yù)冷

冷庫預(yù)冷又稱冷庫風(fēng)冷卻法，是將裝有果蔬的容器放在冷庫內(nèi)，依靠冷風(fēng)機(jī)吹出的冷風(fēng)進(jìn)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(yù)定溫度；初期投資較大。

2.1.2強(qiáng)風(fēng)設(shè)備（設(shè)施）預(yù)冷

強(qiáng)風(fēng)預(yù)冷是采用專用預(yù)冷設(shè)備（設(shè)施）通過高速送風(fēng)，風(fēng)機(jī)將冷風(fēng)直接吹到需要冷卻的果蔬表面的預(yù)冷方式。由于空氣流動量增大，與冷庫預(yù)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(fēng)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(yù)冷方式特點(diǎn)對比Table 1　Characteristics of various pre cooling methods

差壓預(yù)冷是冷風(fēng)預(yù)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(fēng)簾（苫布）將留有的風(fēng)道覆蓋，通過一側(cè)風(fēng)機(jī)向外排風(fēng)，在空間內(nèi)產(chǎn)生局部負(fù)壓，受壓力不平衡影響引起空氣流通對果蔬進(jìn)行冷卻。此方式對貨物冷卻均勻、冷卻速度快。差壓預(yù)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(yù)冷速度。在貨堆的上方容易造成冷風(fēng)短路的地方加裝擋板，促使冷風(fēng)通過指定路徑流向果箱內(nèi)，明顯提高了通過預(yù)冷物的有效風(fēng)量，加快了預(yù)冷速度。差壓預(yù)冷時間為4～6h，預(yù)冷過程失水量可控制在 2%以下[16]。

2.2　水冷預(yù)冷

水冷預(yù)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(jìn)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(diǎn)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(yù)冷過程中可同時利用果蔬保鮮劑保鮮處理。缺點(diǎn)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，冷水預(yù)冷可延緩芒果貯藏期間硬度下降的速度，維持果實(shí)可溶性固形物的含量，抑制果實(shí)轉(zhuǎn)黃和失水。

2.3　真空預(yù)冷

真空預(yù)冷是依據(jù)水的沸點(diǎn)隨氣壓變化而變化的特點(diǎn)，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(jìn)入真空系統(tǒng)，引起真空泵內(nèi)潤滑油霧化，損壞真空泵。當(dāng)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(yù)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(yù)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(yù)冷的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(yù)冷效果優(yōu)勢不明顯[19]。

2.4　冰冷預(yù)冷

冰冷預(yù)冷是指將冰塊與果蔬直接接觸，利用冰塊對果蔬進(jìn)行降溫的方式。如果將果蔬的溫度從35℃降到2℃，所加冰量應(yīng)占產(chǎn)品質(zhì)量的38%。此預(yù)冷方式的優(yōu)點(diǎn)是方便獲取，易操作，果蔬表面潮濕、干耗低，但缺點(diǎn)也較為明顯，具體表現(xiàn)勞動強(qiáng)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(yù)冷方式，如菠菜、花菜、蔥、甘藍(lán)、蒜薹等。采用覆冰預(yù)冷時溫度變化不均勻，冰塊融解不均衡，易造成運(yùn)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(yù)冷，此種方式多為一次性流通使用，容易造成較大的浪費(fèi)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(qiáng)對預(yù)冷重要性的宣傳引導(dǎo)，提高認(rèn)識，研發(fā)提高設(shè)備性能，研究各種果蔬的預(yù)冷工藝參數(shù)和技術(shù)方法，完善標(biāo)準(zhǔn)體系等方面開展工作。

3　加強(qiáng)設(shè)備研發(fā)

應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)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(yù)冷裝置，設(shè)備具有根據(jù)能量需求進(jìn)行自我調(diào)節(jié)功能。根據(jù)不同果蔬的特性，設(shè)計(jì)生產(chǎn)符合實(shí)際需求的裝備，將采收的果蔬預(yù)冷到最佳狀態(tài)。預(yù)冷設(shè)備作為冷鏈中的重要一環(huán)，應(yīng)充分考慮與上下游無縫鏈接設(shè)計(jì)規(guī)劃。

3.2　完善標(biāo)準(zhǔn)體系

標(biāo)準(zhǔn)化平臺的建設(shè)有利于管理和技術(shù)進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，大大提高工作效率，對果蔬而言的標(biāo)準(zhǔn)化就是要從源頭抓起，推行標(biāo)準(zhǔn)化種植、標(biāo)準(zhǔn)化采收、標(biāo)準(zhǔn)化包裝和標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)冷，制定預(yù)冷標(biāo)準(zhǔn)化流程指導(dǎo)生產(chǎn)。

隨著我國冷鏈物流建設(shè)的不斷完善，預(yù)冷裝備的性能不斷提高，預(yù)冷人才隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大，預(yù)冷裝備的應(yīng)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(jì)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(yù)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(yùn)輸車的配套等高投資的冷鏈環(huán)節(jié)，預(yù)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(diǎn)。目前是我國冷鏈物流發(fā)展的過渡階段。結(jié)合預(yù)冷與現(xiàn)有的果蔬流通體系，將各個預(yù)冷點(diǎn)和下游冷鏈設(shè)施裝備進(jìn)行優(yōu)化聯(lián)結(jié)成線，使各個線路通過點(diǎn)變得貫通，最終將由點(diǎn)發(fā)展為完整的網(wǎng)絡(luò)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。

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