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1、真空冷却保鲜技术第一节 真空冷却原理一. 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
2、成份。 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护a,水的沸点：100 C,水的蒸发潜 热为：538.8Kcal/Kg;水在6626.10Pa时，水的沸点：38 C,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：597.1Kcal/Kg；可
3、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=cm A t= 4.186X 1 X 1 =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，此时的水要吸收
4、蒸发潜热。 水在不同温度下的蒸发潜热如下表：（表5-1）沸点（C）(Pa)蒸发潜热（Kcal/Kg）沸点（C）(Pa)蒸发潜热（Kcal/Kg）0610.61597.1182066.49587.01657.28596.6202333.14585.92705.27596.0222639.78584.83757.27595.4242986.41583.64813.26594.9263359.71582.55871.93594.3283773.01581.46934.59593.8293999.66580.881071.91592.6386626.10575.7101266.56591.552136
5、12.2567.6121399.88590.47640196.6553.5141599.86589.38353422.1549.3161813.18588.1100101325538.8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 r=1X575.7 Kcal/Kg=575.7 Kcal比较 Q2 与 Q1：Q2/ Q1=575.7 Kcal /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，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。三. 真空冷却的作用和
6、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
7、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，现在大致分为五类真空冷却机，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、中温真空冷却机以及真空冷冻机（又称低温真空冷却机）。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，然而时至今日国内已由上海有洽 爱纳公司、鲜绿公司，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
8、生产、研 究和开发，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。所以，本文在真 空果蔬预冷设备上不予累述，而着重于在除真空果蔬预冷以外的真空冷却方面作一定的介绍。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：叶菜、茎菜、花菜、菌菇菜等；b. 主食类：米饭、面条、馒头、玉米、饺子、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. 其他类：化工高温物料冷却及结晶体，金属铸造型砂等真空冷却在农产品熟食制品生产加工使
9、用中的优缺点a. 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0 C以下需2528分钟左右，冷却到T8 C以下需35分钟左右，可见具有 极高的生产效率； 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； 避免了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
10、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65 C30 C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；b、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
11、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. 对于不能失水，同时又不能添加水份的一些食品物料也不适用，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
12、 态不规整（如马蹄糕、凉粉皮、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 。 造价较高，一次性设备投资较大。所以对于食品物料内在品质要求不高或食品卫生安全要求档 次低的一些产品，以及产品本身附加值不高而食品货架（保鲜贮藏）期不作要求较短的熟食 制品厂家一般不适（采）用。四. 真空冷却过程中的失水量估算和解决的方法 农产品和及农产品加工后的各种熟食制品物料
13、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。食品失水率的估算：食品冷却前重量kg （初始温度C 终了温度）a. 食品失水量= X比热kcal/kg. C蒸发潜热 kcal/k
14、g食品失水量 kgb. 平均失水率=X100%食品冷却前重量 kg注：蒸发潜热（kcal/kg）参本章：（表5-1）,从（表5-1）中可以看出，水随着沸点的降低，其蒸发 潜热就越大，所以说上面估算公式中的蒸发潜热值，计算时只能取其平均值或大约值，以作参考；实际 生产中，根据食品物料的性质的不同，目前全部以实际计量检测为准。现在我们已经知道了失水量，就在一定程度上指导了我们，可以解决真空冷却过程中的失水或尽 量减少食品物料的失水。经过我们多次试验，就有了如下图的真空冷却处理装置的结构：图中可以看出，在真空冷却槽内物料架上放置着需要冷却的食品物料，在物料架的下方，有一个 盛放热水的盘，再在这个水盘
15、上方盖住一块有毛细孔的 PVC 板，当真空冷却机工作时，食品物料和盛 放热水的容器中水，都得到了迅速冷却。和以往真空冷却所不同的是，这种真空冷却机水盘中的水在 冷却过程中大量蒸发沸腾时，就替换（补充）了食品物料所失去的水份，实验表明，由于不同的食品物 料的内部组织结构以及吸水能力不同，用这种方法解决真空冷却失水目前还存在以下几个问题：1. 补水量或超过或不够，难以控制的问题；2. 水盘上方毛细孔的PVC板的孔径大小和真空动力选择（产生局部补水量过大）的问题；3. 只能冷却裸露食品，不能冷却容器盛放食品的问题；可见，这种补水方法，尽管有一定的实用意义，但还有待根据不同的食品物料的内部组织结构作进一步 的研究和特别改进。五. 真空冷却系统设备的能耗降低的方法。真空冷却第二节 真空冷却技术设备一 真空冷却技术设备的种类1. 按照设备用途分有三类：a. 农产品果蔬真空预冷机；b. 熟食制品真空冷却机；c. 化工工艺真空冷却机。2. 按照设备冷却温度能力分有五类：真空（果蔬）预冷机：一般取：38C0C,高温真空急速冷却机：正常取：1
