差壓預冷對夏秋蔬菜預冷效果評價

白宇皓，李 超，張曉宇，杜靜婷，張京社

（山西農業大學（山西省農業科學院）食品科學與工程學院，山西太原030031）

山西省夏秋季氣候涼爽，7月平均氣溫25℃左右，適宜喜溫蔬菜和喜涼蔬菜生長[1]，被農業農村部劃定為黃土高原夏秋蔬菜重點區域，主要生產蘿卜、白菜、芹菜、生菜及茄果類、豆類、瓜類等果蔬，在夏秋季供應長江下游和華南地區淡季市場，起到重要的供應保障和市場調節作用。由于調運距離普遍在1 500～2 000 km，在夏秋季氣溫較高的環境條件下，調出的蔬菜品種需要進行預冷處理和保溫運輸，以保證貯運品質。

目前生產中多采用機械冷庫對蔬菜預冷后進行保溫運輸，預冷和運輸時間一般在48～72 h，貯運效率不高，由此引起的果蔬平均損耗率達20%～30%[2]。從預冷效率的提升入手，解決目前預冷時間長、預冷效果差的問題，對于提升蔬菜流通領域整體效率和貯運品質有現實意義。已在菠菜、菜心、茭白、油麥菜、西蘭花、蒜薹、白蘿卜、卷心菜、芹菜等品種[3-12]中開展了差壓預冷、水預冷、真空預冷等快速預冷的研究，但多集中于實驗室條件下預冷方式對中長期貯藏品質影響或差壓預冷參數優化方面，在實踐中進行預冷方式對比和保溫運輸回溫情況的研究尚未見報道。

本研究通過在2種山西省外運蔬菜中采用不同預冷方式（差壓快速預冷技術與普通預冷技術）進行效果對比，并對長途運輸過程中保溫包裝箱內蔬菜回溫情況進行分析，旨在為山西省外運蔬菜提質增效提供建議。

1 材料和方法

1.1 試驗材料及設備

白菜用吸水紙包裹后，在泡沫箱中擺放2層，下層平放，上層立放。上層15個，下層8個。尖椒分層平鋪在泡沫箱中。

1.1.1 試驗材料2種夏秋蔬菜，白菜品種為夏陽白，尖椒品種為衢州1號，2019年8月10日采收自長治市上黨區。預冷包裝采用白色泡沫箱，壁厚為20 mm，箱體尺寸為590 mm×350 mm×290 mm。每箱可裝菜品26 kg。

1.1.2 冷庫和差壓預冷設備 在正常運行的一間冷庫中進行試驗。冷庫內部尺寸為17.8 m×11.9 m×5.5 m，庫容1 160 m3，庫溫設置為0℃。單元式差壓預冷箱由山西省農業科學院農產品貯藏保鮮研究所研制，規格為1 700 mm×1 370 mm×550 mm，由靜壓箱、卷簾苫布、控制系統等組成，配置有額定功率2.2 kW的軸流風機1臺，風量18 000 m3/h。

1.1.3 溫度記錄設備 雙通道自動記錄式溫濕度記錄儀SSN-22（深圳市源恒通科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 預冷處理 差壓預冷處理要先在泡沫箱長邊上開圓形孔，孔距200 mm，孔直徑30 mm，兩面各4孔。蔬菜裝箱后封蓋。在差壓預冷箱兩邊各碼垛12箱（3排，每排4箱），共24箱。普通預冷按實際生產中各箱十字形碼垛，泡沫盒揭蓋。每垛高4層，每2垛之間留通風道150 mm。

1.2.2 蔬菜回溫試驗 在一輛大型半掛貨車上進行，該車由山西長治發往福建泉州，全程用時49 h左右。運輸品種為夏陽白白菜，整車核定載質量為30 t，裝車1 148箱，每箱平均凈質量26 kg，實際裝車29 820 kg。包裝為泡沫箱，裝車前在平板掛車上鋪設內襯保溫棉被的2層塑料布，泡沫箱按照由前向后、由低到高的順序碼垛，共7層。分別在頂層（第1層）、中層（第4層）和底層（第7層）隨機選擇3個泡沫箱設置溫度記錄儀，記錄儀放在泡沫箱中間位置記錄箱內溫度。

1.3 測定指標及方法

隨機選擇3箱蔬菜測定預冷過程及運輸過程中的箱內溫度，每5 min記錄1次，取平均值作為此時蔬菜品溫。用1/2冷卻時間和7/8冷卻時間衡量差壓預冷和對照普通預冷之間預冷速度的差異[13]。隨機選擇3箱蔬菜在預冷前后稱質量，取平均值，計算預冷后的失質量率。

2 結果與分析

2.1 不同預冷方式對夏陽白預冷效果的影響

一般情況下，長途運輸的蔬菜普通預冷時間為48 h左右，菜品中心溫度可以降到10℃以下。從圖1可以看出，與普通預冷相比，差壓預冷方式處理的夏陽白果心溫度下降速率較高：差壓預冷15 h后，果心溫度已經趨于穩定，為4.1℃，普通預冷果心溫度為15.1℃；預冷50 h后普通預冷的果心溫度為8.2℃，差壓預冷的果心溫度為3.7℃。差壓預冷的1/2冷卻時間（品溫14.4℃，冷風溫度2℃）和7/8冷卻時間（品溫5.1℃）分別為160、415 min。普通預冷的1/2冷卻時間和7/8冷卻時間分別為615、2 935 min（圖2）；差壓預冷與對照普通預冷相比，1/2冷卻時間和7/8冷卻時間分別下降74.0%和85.7%。2種預冷方式溫度變化率均呈現隨著時間增加而逐漸下降的趨勢，差壓預冷溫度變化曲線在溫度達到停機溫度時，有一個明顯的拐點。此時，差壓風機的溫度傳感器檢測到果心溫度達到目標溫度停止工作，果心溫度保持穩定。

2.2 不同預冷方式對夏陽白失質量率的影響

失質量率主要反映蔬菜水分含量的變化情況，是評價蔬菜品質的重要指標之一。特別是葉菜類蔬菜，失水超過5%，就會發生萎蔫，商品性會受到較大影響。差壓預冷增加了蔬菜表面空氣流速，與普通預冷相比，單位時間的失質量率有一定程度的增加。由圖3可知，差壓預冷處理的夏陽白失質量率為2.13%，高于普通預冷處理的0.78%。但均低于葉菜類一般差壓預冷失水率4%[14]的平均水平。實際生產環節中，夏陽白預冷時每顆菜包裹3～5層吸水紙，一方面避免在預冷過程中冷風直接吹到菜葉上導致凍傷，另一方面防止運輸過程中菜與菜之間摩擦導致損傷。吸水紙包裹避免干燥冷氣直接接觸白菜，從而減少了失水。

2.3 不同預冷方式對衢州1號預冷效果的影響

從圖4可以看出，差壓預冷方式處理的尖椒果心溫度下降速率顯著高于對照普通預冷方式。差壓預冷4 h后，果心溫度已經降至目標溫度（0.1℃），普通預冷果心溫度為10.4℃。差壓預冷的1/2冷卻時間（品溫10.5℃，冷風溫度0℃）和7/8冷卻時間（品溫1.3℃）分別為90、154 min；普通預冷的1/2冷卻時間和7/8冷卻時間分別為295、1 980 min（圖5）；差壓預冷與對照普通預冷相比，1/2冷卻時間和7/8冷卻時間分別下降69.5%和92.2%。

2.4 不同預冷方式對衢州1號失質量率的影響

從圖6可以看出，普通預冷處理的尖椒失質量率高于差壓預冷。普通預冷處理的尖椒失質量率為2.03%，差壓預冷尖椒失質量率為0.77%。原因有以下幾點：一是差壓預冷達到目標溫度所需的時間短。尖椒差壓預冷處理4 h左右果心溫度即降到目標溫度，為普通預冷時間的1/10，預冷完畢后包裝箱密封，減緩了水分喪失；二是普通預冷時需要打開泡沫箱蓋，以利空氣流通散熱，同時尖椒因其表皮強度相對較高，預冷時一般直接碼放，不加額外包裝，菜品直接與空氣接觸，長時間處于冷庫低濕環境中，導致普通預冷后尖椒失水量多于差壓預冷處理。

2.5 運輸結束蔬菜的回溫情況

由圖7可知，預冷結束后箱內溫度為3.5℃左右，運輸48 h后，上層、中層、下層溫度分別上升至12.5、5.3、17℃，變化率分別為257.1%、51.4%、385.7%。處于車廂不同位置的蔬菜溫度有明顯差異，上、下層貨物受環境溫度影響較大；下層貨物呼吸熱不能有效釋放，因此，溫度增加最快，增幅最大，上層次之；中層貨物周圍有低溫貨物箱形成的保溫箱群與外界環境隔絕，溫度上升幅度最小。

3 結論與討論

在目前夏秋蔬菜“打冷鮮銷”模式下，蔬菜在商品化處理（采收、分選、預冷、包裝）這一環節耗時約48 h，占總流通環節耗時的50%左右。在實際生產過程中，受采收、轉運、包裝效率和冷庫預冷能力的制約，一般采用分批入庫、邊預冷邊進新貨的方式，引起的庫溫波動和品溫波動較大，從而導致預冷至穩定溫度用時進一步增加。因此，差壓預冷等快速預冷技術的應用，有利于減少預冷環節耗時，提升貯運品質。差壓預冷技術與其他快速預冷技術（真空預冷、水噴淋預冷）相比，在保證預冷效率的同時，前期投入和使用成本相對較低，普通冷庫進行簡單改造就可以升級成差壓預冷庫。

本研究應用差壓預冷技術實現了2種夏秋蔬菜的快速預冷，同時預冷過程中菜品的失質量率控制在2.5%以下；2種蔬菜預冷后的失質量情況有區別，差壓預冷夏陽白的失質量率大于普通預冷，而尖椒的失質量率小于普通預冷。一般認為，差壓預冷引起的蔬菜失水率比普通冷庫預冷高，特別是葉菜類蔬菜等比表面積大且沒有蠟質層保護的蔬菜，極易發生失水。差壓預冷過程中蔬菜失水的原因主要是差壓預冷增加了蔬菜表面干燥空氣的通過量，但與傳統冷庫預冷相比，預冷時間的減少使蔬菜在冷庫干燥環境中暴露的時間更短，因此，差壓預冷蔬菜的失質量率并不一定大于普通預冷。對于外表皮結構致密、平均密度較小的蔬菜，在預冷時間大幅縮短的前提下，差壓預冷失水率甚至小于普通冷庫預冷，更適宜使用差壓預冷技術達到快速降溫的目的。

長途運輸過程中每個包裝箱內的蔬菜因預冷均勻度不同、個體差異等原因，形成一個相對獨立的微環境。箱體因其所在位置不同，受周圍環境因素影響也有很大區別。本研究發現，保溫箱內蔬菜回溫情況與其在貨廂中的位置有明顯相關，上、下層貨物回溫幅度較大，中層貨物較小。溫度是蔬菜品質能否保持的重要影響因素之一，而在實際生產中，由于不同裝車位置的貨物回溫情況不一，同車的貨物在到達銷地市場后就不能確保每箱預冷蔬菜品質的一致性，因此，針對不同位置的貨物采取不同的保溫措施，對提高長途運輸過程中預冷蔬菜品質一致性有重要作用。建議位于車輛貨廂底部貨物換用更厚的保溫箱、放置蓄冷冰瓶；在車廂頂部鋪設反光隔熱材料，通過以上措施加強回溫程度高的車廂位置的隔熱保溫，對長途運輸預冷蔬菜的貯運效果將有明顯提升。