渗透脱水技术在农产品绿色物流中的应用

陈汝斌 （中北大学 机械工程与自动化学院，山西 太原 030051）

CHEN Ru-bin (School of Mechanical Engineering and Automation,North University,Taiyuan 030051,China)

1 绿色物流的内涵

绿色物流是近几年刚被提出的一个新课题，目前还没有形成成熟的定义。这里以可持续发展的原则为指导，再根据现代物流的内涵，给出 “绿色物流”的内涵。

绿色物流是指以环境友好，资源节约为目标，利用先进物流技术，运用先进的物流管理理念和手段，规划、操作、控制和实施运输、储存、包装、装卸、流通加工等正向和逆向物流活动。绿色物流的行为主体主要是专业物流企业，同时也涉及有关生产企业和消费者。一般可以结合ISO140001来运作。

2 农产品物流存在的主要问题[1]

2.1 货物运输仓储对农产品物流的影响

运输仓储是物流活动中最主要、最基本的活动，运输车辆的燃油消耗和燃油污染，是物流作业造成环境污染的主要原因。

（1）不合理的货运网点及配送中心布局，导致货物迂回运输，增加了车辆燃油消耗，加剧了废气污染和噪音污染；在途车辆增加了，道路面积拓宽了，交通却产生了阻塞。

（2）农产品库存虽然能有效地降低物流费用，但由于要提供冷藏冷库等冷源，需要大的能耗。

（3）即时配送，从农产品物流角度看，配送适合于近距离企业间的输送。如果供应商与生产商之间距离较远，要实施JIT就必须大量利用运输网，农产品的在途保鲜问题突出。

2.2 包装对农产品物流的影响

包装具有保持商品品质、美化产品、提高商品价值的作用。当今大部分农产品的包装材料和包装方式，应与环境友好、资源节约相仿。

（1）目前市场上流行的塑料袋、玻璃瓶、易拉罐、木箱等农产品包装品种及不可降解的包装材料，使用后的回收处理。

（2）相当一部分农产品特别是消费品的包装过度，影响商品价格。

（3）由于食品的特殊性，对包装材料的要求符合相关规范标准，如GMP等。

2.3 流通加工对农产品物流的影响

流通加工是指为完善使用价值和降低物流成本，对流通领域的商品进行的简单加工，产生增值部分的物流功能要素。

（1）由农户分散进行的流通加工，资源利用率低下，浪费能源。

（2）食品加工产生的废料，集中和有效再循环利用困难。

（3）流通加工中心选址不合理，装卸搬运过程也会造成费用增加和有效资源的浪费，还会因增加了运输量而产生新的污染。

3 农产品绿色物流的发展对策 （SWOT分析见表1）

表1

其中，分值取值范围为1至5，分别表示优、良、中、一般、差；权重取值分别代表20个不同部门。权重系数取的是加权平均值。

优势：S=13*0.75=9.75

劣势：W=14*0.78=10.9

机会：O=5.55

挑战：T=8.67

图1、图2可知农产品物流处于弱点——威胁 （WT）战略是一种旨在减少内部弱点，回避外部环境威胁的防御性技术。可从降低冷藏技术的能耗着手，采用绿色循环物流技术，合理设置流通加工中心。

绿色物流是经济可持续发展和循环经济的必然结果，对社会经济的不断发展和人类生活质量的提高具有重要意义。

要实施和发展农产品绿色物流，首先必须从公共政策的角度，对现有农产品物流体系进行研究，构筑绿色物流发展框架。其次，物流企业必须结合农产品物流特点经营企业，注重本企业经济效益，保护环境，树立起对社会负责的形象。最后，从整个供应链的角度，企业协同建立广泛的循环物流。

本文试从农产品流通加工结合绿色物流角度，针对具体蔬菜保鲜技术进行研究。

4 蔬菜脱水干燥技术

4.1 概 述

蔬菜是人们日常生活中重要的副食品之一，蔬菜中含有丰富的营养，是饮食生活中所必需的维生素和矿物质主要来源，但由于蔬菜中含水量很高， （一般85%～90%），很容易腐烂变质，保藏蔬菜的工艺，在工业上主要有罐藏、冷藏和干藏。干藏是最具经济有效的方法，利用脱水方法，将蔬菜的含水量降至足够低，除了可基本保持原有品味外，还有缩小体积 （便于储存和运输），抑制微生物繁殖，延长储存期以及增加蔬菜本身价值 （深加工价值）等优点。

目前，蔬菜干制品的用途已以原来的军需、航海和地质勘测等各国国内狭隘领域，拓宽到当前的旅游业、快餐业需要的方便食品、各种调味品为主体的国际大市场。近年来，随着我国蔬菜干燥叶的发展，我国也相继制定了一些产品及测试的国际和专业标准，各地根据本地情况，制定了一些地方标准。

但是应该看到，我国蔬菜干制品品种虽不少，但生产成本较高，质量不高，能耗大，已成为制约我国蔬菜干制品发展的瓶颈。因此，如何寻找一条保持蔬菜的原有质量，又节约干燥能源，降低生产成本的干燥新途径，成为干燥领域的一个新课题。

4.2 渗透脱水干燥技术

近年来，发展起来的蔬菜干制前渗透脱水处理，已成为降低干燥能耗，缩短干燥时间，提高干制品品质的一个重要手段，Biswal等研究认为蔗糖、食盐是理想的蔬菜物料渗透脱水剂，国内亦有学者研究了茄子等的渗透脱水及渗后干燥。这些研究大都把重点放在渗透剂的浓度选择上，有些研究虽对影响渗透的其它因素有所涉及，但由于对渗透脱水过程机理缺乏充分讨论，因此现行的渗透脱水工艺通常是经验性的，本文试对脱水经济效益较高的块状蔬菜进行渗透脱水及渗后热风干燥结合起来，在不同因素下，进行研究。其工艺流程见图3。

图3

4.3 本课题研究的主要内容

因为对蔬菜渗透脱水以及渗透脱水后热风干燥的结合研究，尚处于试验阶段，合理的数学模型尚未确立。因此，大量的多因素试验数据的掌握及分析，显得十分重要。

本文拟就脱水经济效益较高的红萝卜为代表：

（1）归纳几个影响因素对红萝卜渗透脱水过程的影响。

（2）探索红萝卜渗透脱水后再热风干燥的一些性质。

5 实验研究与结果分析

5.1 渗透脱水试验研究

5.1.1 材料

供试原料为市场购得的新鲜红萝卜，要求大小基本一致，食用盐和蔗糖。

5.1.2 仪器设备

DT-100型分析天平

普通天平

DL102型电热鼓风伽干燥箱

干燥器

浸料盆

5.1.3 工艺参数

溶液种类：盐溶液、糖溶液、糖盐混合溶液

溶液浓度：盐溶液：5% 10% 20%

糖溶液：20% 40% 50%

糖盐混合溶液：20%糖+5%盐，40%糖+10%盐

物料厚度：根据试验需要分别由手工切成3,6,9mm薄片

渗透温度：室温 40摄氏度 50摄氏度

渗透液与物料比：4:1

烘干条件：90摄氏度 12小时

5.1.4 测定指标

（1） 湿含量 （湿基）W

（2） 溶质进入单位物料量SG （g/g）

其中：w*——新鲜红萝卜湿含量

5.1.5 实验结果分析

I盐溶液作渗透液

（1）3小时后，室温6mm片厚物料在10%盐渗透液中的湿含量在85%波动，其它两种条件下，湿含量均在75%波动，但物料获得溶质量仍相对较大。因此，为获得较好的脱水量及较低的溶质加入物料量，对盐溶液应控制在4小时之内。

（2）渗透液浓度分别为5%、10%、20%，其它条件的同时，湿含量下降较显著，最终湿含量由82%，下降到76%；但相应的溶质渗入量也明显增加，由0.02g/g物料。

渗透液温度分别在室温，40℃，50℃，其它条件相同时，湿含量最终都在76%左右，但50℃时渗入溶质量却明显减少，由0.12下降至0.06。

片厚分别在9,6,3mm，其它条件相同时，湿含量有所降低，但变化不大，均在75%～78%，溶质渗入量有所增加，但两者均不显著。

所以，随着盐渗透液增加，片厚减少，物料湿含量会下降，但相应的溶质渗入物料量也会增大，而湿度虽对湿含量无明显影响，却可使渗入物料溶质量降低。

（3）影响盐渗透溶液渗透脱水物料最终湿含量的主次为：

浓度＞尺寸＞温度；物料中渗入溶质量的因素主次为：温度＞浓度＞尺寸。

（4）用低浓度盐溶液作渗透剂，物料湿含量下降不大。

（5）湿含量、渗入溶质量均在前1小时变化明显。

II糖溶液作渗透液

（1）前3小时，物料湿含量变化显著，以后变化不大，3小时后，溶质渗入量相对较大。

（2）在其它条件相同时，湿含量随浓度增加，明显减少，由85%降至65%；溶质渗入量随浓度由20%至40%时，由0.05升到0.11，浓度由40%至50%时，溶质渗入量却减少，由0.11降到0.09。

其它条件相同时，片厚减少，湿含量下降不明显，由87%下降到82%，但溶质渗入量却较显著，由0.028到0.048。

其它条件相同时，温度变化对湿含量影响不大，均在83%左右，溶质获得量也变化不大。

所以用糖溶液作渗透剂时，随溶液浓度增加，片厚减少，温度升高，物料湿含量均会减小，渗入物料，溶质量均会增加。但浓度变化对渗入溶质量影响较复杂。

（3）影响糖渗透液脱水，物料湿含量主次因素：浓度＞尺寸＞温度，溶质渗入量同。

（4）用50%糖渗透液脱水，湿含量变化显著。

（5）上述关系均为非线性关系，湿含量在前1小时变化显著。

III混合液

红萝卜在40%糖+10%盐溶液中脱水，最终湿含量可达35%左右，20%糖+5%盐溶液中脱水，最终湿含量可达74%左右，相应的溶质渗入物料量与纯糖或盐溶液相差不大。

综上所述，可知：

（1）随着渗透液浓度增加，片厚减少，温度升高，物料湿含量均会减少，渗入物料溶质量均会增加，影响红萝卜渗透脱水因素的主次顺序为：渗透液种类＞溶液浓度＞片厚＞温度。

（2）糖+盐混合液作渗透剂，优于单纯用糖或盐溶液作渗透剂。

（3）50%糖溶液及40%糖+10%盐溶液均有较好的渗透性。

（4）为获得较好的湿含量和较低的溶质渗入量，建议渗透时间不超过1小时。

（5）用盐溶液作渗透液时，温度变化对渗透脱水过程物料湿含量影响不大，但却对溶质渗入量影响较大，增高温度，会使溶质渗入量减少。

6 结 论

采用渗透脱水技术，食用时再复水，即可保鲜蔬菜，又能实现资源节约、节能减耗。同时对减少物流运输车辆能耗和环境污染，实现绿色物流起到很好的作用。

[1] 王长琼.绿色物流的产生背景及发展对策初探[J].物流技术，2002,117(6):39－40.

[2] 赵丽娟，李建国，潘永康,等.南瓜片干燥过程中质量预估及保护的研究[J].天津科技大学学报，2004,19(1):20－24.

[3] 汝易红,等.物流学[M].北京：高等教育出版社，2008:340－345.