真空冷却保鲜技术原理

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1、真空冷却保鲜技术原理一. 农产品和食品真空冷却的必要性和意义我国是农业大国，是世界上蔬菜种类最多、种植 面积巨大的国家。目前，人们的饮食已由温饱型向营 养型过渡，国内外的保鲜果蔬和安全食品的需求量、 消费量的迅猛增长已成为发展必然趋势。真空冷却由于所使用的场所的不同，现在分别被 称为：真空预冷、真空急速冷却、真空冷冻、真空预 冷保鲜等叫法；起先真空冷却仅仅用于田间农产品的 保鲜链第一环节预冷 ,迅速的冷却达到要求的低温 就可以抑制农产品食品致腐微生物的生长，抑制酶的 作用和呼吸作用，且可以减少农产品的酒精发酵作 用。真空冷却比直接放在冷库里降温速度快而均匀， 能保持原有产品的色、香、味和营养成

2、份。而真空冷 却正是目前降温速度最快的最理想的一门制冷技术， 它能使蔬菜、果品和鲜花等农产品以及肉类，鱼类， 烘焙类，熟食制品等食品在真空状态下快速 ,均匀冷 却，使产品的质量，鲜度和营养价值得到有效而安全 保证。因此，该技术已在众多食品处理加工领域得到 了广泛的应用。二. 真空冷却的技术原理 水的物理特性：在一个标准大气压的状态下，即：1.01325X10 5Pa,水的沸点：100C,水的蒸发潜 热为： 538.8Kcal/Kg; 水在 6626.10Pa 时，水的沸点：38C,水的蒸发潜热为：575.7Kcal/Kg;水在 610.61Pa时，水的沸点：0 C,水的蒸发潜热为： 597.1

3、Kcal/Kg ；可见，在一定的状态下，随着环境压力的降低，水的沸点也在降低，其蒸发单位质量的水所消耗的热 量却在增加。而真空冷却就是依靠人为地来实现低气 压的真空状态，使真空冷却槽的食品物料内的水份在 低气压的状态下迅速蒸发，水分子大量迁移是由于吸 收了自身热量，就使食品物料的内能大大的降低，也 就是说，水分子迅速迁移的同时，也迅速带走了食品 物料内部的热量，从而实现了食品物料迅速冷却的目 的。真空冷却速度快的成因：水在相态不变的情况下，1kg水温度升高1C所吸 收的热量Q1 = cin4.186X1 X1= 4.186K j =1Kcal而真空冷却食品物料中的水分发生相态的变化水变成水蒸气

4、，此时的水要吸收蒸发潜热。水在不同温度下的蒸发潜热如下表：(表 1)沸点(C)(Pa)蒸发潜热(Kcal/Kg)沸点(C)(Pa)0610.61597.1182066.49潜热(Kcal/Kg)蒸发657.28596.6202333.14585.9705.27596.0222639.78584.8757.27595.4242986.41583.6813.26594.9263359.71582.5871.93594.3283773.01581.4934.59593.8293999.66580.81071.91592.6386626.10575.7101266.56591.55213612.256

5、7.6121399.88590.47640196.6553.5141599.86589.38353422.1549.3161813.18588.1100101325538.8水在相态发生的情况下，1kg水在38C发生汽化 所吸收的热量，如上表，Q2 = m=1 X575.7Kcal/K g = 575.7Kcal比较 Q2 与 Q1：Q2/Q1=575.7Kcal/1Kcal=575.7这就是告诉我们：水发生汽化时吸收的热量是水 在液态下升高1C时所吸收热量的近600倍。所以相 对其它食品物料冷却方法作比较，真空冷却是能够在 较短时间内实现急速降温的首选制冷方式。综上所述，我们也可以看出真空冷

6、却过程的所消 耗的能量（功率）是相当小的。实践告诉我们，真空 制冷是基于直接蒸发原理，使得真空制冷系统所消耗 的能量（功率）只有最常用的氨制冷系统、氟制冷系 统 1/3 到 1/5 （氨制冷、氟制冷系统是通过制冷介质 经压缩T蒸发膨胀吸热T再压缩T再蒸发的相变循环 过程，同时其需要比较大的辅助动力消耗，才能实现 制冷目的的。）。所以说，真空制冷是一种目前相当 节能的制冷方式。三. 真空冷却的作用和机制真空冷却实现了农产品和食品冷却过程中温度均 匀、清洁，不会受到污染，能使食品的品质得到很好 的保证。而且由于处理时间短，不产生局部干燥、脱 水现象。同时又由于预冷过程时间短，相应设备运转 能耗和费

7、用与传统的制冷设备明显降低，另外还可以 大大的减少由于预冷时间长导致周围环境渗透的热量 所增加的负荷。真空冷却且不受食品包装承载物材 料、尺寸、结构等限制，其冷却速度与不包装的产品 几乎没有差别，在生产实践使用中极为方便快捷，所 以已被广大农产品和食品生产以及研究的企事业单位 大量使用。事实上，真空冷却系统的实现受到许多因素的影 响，包括被冷却食品物料的选择，被冷食品物料的初 温和终温设定，真空获得的能力选择，真空抽速的调 节及水分损失补偿控制调节等。真空冷却根据系统不同的要求，现在大致分为六 类真空冷却机，即：真空（果蔬）预冷机、高温真空 急速冷却机、常温真空急速冷却机、中温真空冷却 机、真

8、空冷冻机（又称低温真空冷却机）及真空间接 冷却机。通过对不同冷却食品物料在真空冷却中的冷 却效果进行生产实践和实验分析研究，人们目前已找 出了大量适合进行真空冷却的食品物料，同时也改善 了不同真空冷却系统的冷却效果以及提高了不同被冷 食品物料品质的方法。我国虽然在 20 世纪 80 年代中后期才开始有真空 冷却的技术研究和设备生产，然而时至今日，国内已 由上海有洽爱纳公司、盈翔公司，深圳有万保琨公 司、源洲公司等企业已长期从事着真空果蔬预冷设备 的研究开发和生产，同时国内也有了大量的关于真空 果蔬预冷设备实践和理论方面的研究著作。四真空冷却在农产品熟食制品生产加工过程中的 用途：a. 蔬菜类：

9、叶菜、茎菜、花菜、菌菇菜等；b. 主食类：米饭、面条、馒头、玉米、饺子、寿 司、密饯等；c. 家禽类：蒸煮鸡鸭、烧烤鸡鸭、盐水鹅等；d. 肉食类：蒸煮猪、牛、羊、兔肉等；e. 鱼虾类：河鱼、海鱼、贝、虾、蟹等；f. 油炸类：油炸食品、炸丸子等；g. 烘培类：月饼，蛋糕，面包等；h. 馅料类：月饼馅、汤圆馅、调理食品等；i. 其他类：化工高温物料冷却及结晶体，金属铸造型砂等。五真空冷却的优点： 冷却速度快。烘培类食品从160C冷却到30C需 68分钟，一般食品物料从100C冷却到常温也仅需 1015 分钟，冷却到 0C 以下需 2528 分钟左右，冷却 到-18C以下需35分钟左右，可见具有极高

10、的生产效 率； 冷却温度均匀 。由于食品冷却温度取决于箱内真 空度，而真空冷却箱内真空度（压力值）处处相等，所 以食品温度非常均匀； 避免环境对食品的二次污染 。真空冷却完成后对 箱体复压进气，其空气是经过食品安全级过滤的气体， 充入冷却箱内的气体是几乎不含悬浮尘埃物的空气，所 以完全避免了空气中尘埃悬浮物对食品的二次污染 ; 提高熟食制品质量 。由于冷却时间短，可最大限 度地避免食品物料在高温是产生的油脂氧化，淀粉糊化 等生物化学反应；同时也极大限度地避免了高温食品物 料在65C30C所产生的生物发酵（细菌繁殖）， 以及提高回锅口感度，为食品长期保鲜从根本上保障了 其生理条件；这样，大量的熟

11、食品就可避免添加防腐 剂，从而使熟食制品成为真正的“绿色食品”有了根本 保障。 提高熟食制品品味 。基于真空浸漬的原理，可以使得食品外部因失水而浓缩的汤汁（调料调味品）很方 便迅速地进入到食品内部中去，从而提高了食品的口 （风）味； 能耗省，运行费用低。机组功率约为7.35Kw，选 择快速冷却方式，每批冷却装置量为 100Kg, 每小时可至 少冷却 6 次，即每小时可冷却 600Kg ，仅用掉 7.35Kw 电 费。 设备使用安全、方便。因设备真空冷却设备全部采用 R304 不锈钢材料制造，其运行过程不产生任何污 染物，故可以直接安置在食品加工制作生产线现场使 用，安全卫生，方便快捷。六真空冷

12、却的缺点： 工作原理的先天性缺陷 。1. 真空冷却的工作过程，换一种说法，就是让食品 物料在真空状态下，重新低温蒸煮了一次。所以说象 “油面筋”、“腐竹”等已经经过高温膨化后的食品， 再经过真空冷却处理，使得食品淀粉骨架结构发生了严 重的塌变，就对食品整个形态造成了致命的破坏；2. 对于不宜或能失水，同时又不能添加水份的一些 物料也不适用，比如，药物膏脂，化妆品，皮鞋油膏 等；3. 由于水蒸发的原因，纯液态的食品（果汁、饮 料、八宝粥、各种酱品糊装调料等）会造成严重的飞溅 和外溢，所以用真空冷却方法冷却纯液态的食品，就会 造成液态食品产品流失或浪费，同时还会污染真空冷却 机的冷却处理槽以及食品

13、物料包装盛放物。4. 也有一定数量的食品产品需要在冷却过程中实现 形态固化（凝固）定型，就不适合使用真空冷却，原因 是真空冷却会在食品内部产生气孔，或是造成食品结构 组织疏松以及外部形态不规整（如马蹄糕、凉粉、果 冻、草冻等）。5. 不能冷却水份较少的食品。真空冷却是靠食品物 料失水（水蒸气低压蒸发原理）来达到制冷的目的。也 就是说食品物料失水相对越多，食品物料的温度就下降 得越多。然而，如饼干、桃酥、油炸脆片等，是由于这 类食品物料本身不能提供实现真空冷却所需要的蒸发用 水，所以不能采用真空冷却。 对于组织密实的食品物料，冷却速度较慢。例 如，鸡蛋、粽子、芋头、马铃薯、大块牛肉等； 造价较高

14、，一次性设备投资较大。所以对于食品 物料的内在品质要求不高或食品卫生安全要求档次较低 的一些产品，以及产品本身附加值不高或食品货架（保 鲜贮藏）期不作要求较短的熟食制品厂家一般不宜采 用。七.真空冷却过程中的失水量农产品和及农产品加工后的各种熟食制品物料中大 多数都含有大量的水，而以水和食品物料的结合形式， 食品中的水又可以分为两类：一类为游离水，或叫自由 水，其与食品物料的结合，仅仅是爱德华力附着作用， 是很容易失去的；另一类为约束水，或叫束缚水，是以 强氢链的结构形式和食品物料结合，要去除这部分水， 就必须有较大的外力作用，使得这类水冲破食品物料细 胞结构组织，所以，要去除这类水较难。真空冷却过程中的失水和失水量，会直接影响到我 们工厂企业食品产品工艺和食品产品的计量，所以正确 认识真空失水和控制失水量的意义就很重要。