果蔬预冷技术现状及发展趋势

贾连文，吕　平，王　达

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南　250014）

我国作为农业大国，每年创造的果蔬商品价值上万亿元。但果蔬生产分散，没有统一的管理，流通渠道不畅，进入市场缺乏竞争力，尤其在果蔬生产地买方市场情况下，缺乏市场谈判力和自我保护能力。果蔬以常温物流为主，未经加工的鲜销果蔬占了绝大部分，在流通过程中因交通状况和产品保鲜技术造成的耗损巨大[1,2]。据统计，我国每年生产的水果蔬菜从田间到餐桌,损失率高达25%～30%，价值上千亿元[3]。而发达国家的果蔬损失率在5%以下，我国果蔬损失率为欧美发达国家的4～5倍[4]。主要原因是果蔬采摘后的流通过程无法给予适宜的环境条件，尤其是温度。温度是果蔬品质保持的关键因素，低温可有效抑制果蔬生理病害发生和降低呼吸强度，因而，冷链物流的发展成为解决果蔬流通过程中高损耗的必然途径。

如何才能让采摘后果蔬尽快散去田间热进入低温环境呢？随着科技进步，预冷技术与装备逐渐进入果蔬采后贮藏保鲜领域。预冷作为冷链物流的首要环节，对果蔬品质、价值以及贮运过程都有重要意义。预冷可降低果蔬采后呼吸强度，抑制酶和乙烯的释放，降低果蔬生理代谢率，减少生理病害。经过预冷的果蔬进入冷库贮藏或冷藏车运输，大大减少了制冷设备的热负荷，有利于保鲜环境的调控，减少贮运能耗，降低成本[5]。

1　国内外预冷发展现状及趋势

1.1　国外现状

国外预冷起步早、冷链物流设施建设较为完善，从采收后的预冷到贮藏、销售、餐桌，果蔬都处于低温环境。预冷的概念早在1904年由美国农业部提出[6]，并且认识到预冷在果蔬贮藏保鲜及冷藏运输中的重要性，经过多年的发展，不仅在预冷装备和设施上得到了完善和普及，而且也对预冷技术进行了仔细研究，增强了广大农场主的预冷意识，很多发达国家将预冷作为果蔬低温运输和冷藏前的一项重要措施，广泛应用于生产中。例如在智利，甜樱桃采收时间控制在上午的12点之前，采收后迅速将果实运到附近的加工厂，对其进行快速预冷处理，3h内将果实的温度降到4～5℃，同时对其进行保鲜处理，然后根据需要进行大小、颜色、硬度、糖度等不同类别的分级，并将处理后的果实进行分类包装、入库，经过该工艺处理的甜樱桃，品质保持时间较长，远销国内外[7]。

受果蔬自身生理特性的影响，预冷装备在国外根据品种不同已研制出专用设备，如土豆预冷设备、西兰花田间预冷设备等，这些设备已广泛应用到各大农场。在日本，据日本农协的资料，日本基本普及产地的预冷设备，农协的蔬菜预冷服务组织达到1810家，水果达到1020家，并将果蔬采后必须经过预冷写进了法律条文，日本配送最大的运营商，拒绝接受没有预冷过的作物、食品。目前在已经普及冷链的情况下，日本中央政府每年编制数十亿日元的预算（有些地区还加上地方政府的补助）推广打造以预冷为核心的冷链高端化[8]。

果蔬采摘后快速进入预冷环节，不仅保持了其自身的品质，也使损耗大大降低，一些先进国家果蔬采后损耗降到5%以下。

1.2　国内现状

我国对预冷认识晚，起步迟，预冷装备、设施建设不完善，缺乏整体规划和协调衔接，预冷技术仍处于探索阶段。我国预冷设施的投入多为企业或个人，预冷设备较为落后，并且预冷设施远离产地，采摘后带有大量田间热的果蔬得不到及时快速降温，有的长时间常温堆放，使果蔬温度快速上升，高温不仅可以引起呼吸强度增加，并且为其携带的有害微生物进行大量繁殖创造了条件，加快衰老、变质和腐烂，从而造成巨大浪费。目前我国已认识到问题的严重性，在近几年的中央一号文件内，都提到要加大对冷链物流建设的投入，加强农产品产地预冷等冷链物流基础设施建设，从政策上给予支持，引导大家加强主产区田间地头预冷、冷藏保鲜、冷链运输等设施建设，提高冷链物流水平。

1.3　我国预冷的发展趋势

预冷做为冷链中重要一环节，对果蔬贮、运、销的质量产生重要影响。经过预冷的果蔬可显著降低流通过程中的损耗，延长运输半径和货架期。在田间地头进行的预冷，可将刚采收的果蔬快速散去田间热，降低果蔬的呼吸强度，保障果蔬品质，延缓成熟衰老的速度[9]。有些品种的果蔬高温下一天的营养消耗相当于低温下的10～20d。预冷具有以下优越性，减少后续贮运、制冷设备功率配备，从而减少投资，减少微生物繁殖、病虫害发生、乙烯产生、库温波动，并且能够延缓果蔬成熟、利于果蔬保鲜[10，11]。前些年果蔬预冷重要性并没有被产、贮、销等相关领域的人们所意识，根据资料调查显示，目前我国90%以上的果蔬不经过任何低温处理就直接进入流通领域[12-14]。对预冷环节的忽视，是造成农产品流通更大损失、浪费严重的主要原因。

随着人们消费水平的提升，对新鲜果蔬产品品质要求越来越严，同时也促进了我国冷链物流产业的发展。不断完善贮、运、销各个环节的环境监测系统，预冷也将得到行业内人士的共鸣。预冷在整个果蔬、冷链流通过程中的保鲜起着极为重要的作用。

2　预冷定义及分类

预冷是指将货物温度迅速降到适宜温度的工艺过程[15]。对果蔬而言，预冷速度快慢直接影响果蔬的品质保持，不同果蔬适用的预冷方式也不尽相同。预冷不仅能够保持果蔬品质，减少果蔬的流通损失，而且也减少了下游冷链装备的制冷负荷，节省后期投资，预冷是保障果蔬远距离销售质量安全的有效手段。根据预冷装备工作原理的不同，预冷方式通常分为水冷、风冷和真空预冷，也有采用蓄冷材料（如：冰）的。

表1列举了常见的预冷方式及其特点，对比各种预冷方法可知，真空预冷投资高；水冷和冰冷预冷速度快，但易造成果蔬染菌而腐烂，使用范围受果蔬本身特性及经济效益限制；风预冷尤其差压预冷，虽然预冷速度不及水冷、冰冷和真空预冷，但投资较小，预冷速度较快，适用范围广。

2.1　风冷预冷

风冷预冷是利用机械制冷设备对果蔬进行强制风循环冷却的一种方式。风冷预冷的优点是使用方便、易操作、成本低，适用于大部分果蔬。缺点是降温速度相对较慢，需要特定的包装材料，容易造成果蔬失水。生产中常用的有普通冷库预冷、专用强风设备（设施）预冷和差压设备预冷。

2.1.1冷库预冷

冷库预冷又称冷库风冷却法，是将装有果蔬的容器放在冷库内，依靠冷风机吹出的冷风进行冷却。该方法简单易行，但冷却速度慢，一般需要1～3d才能冷却到预定温度；初期投资较大。

2.1.2强风设备（设施）预冷

强风预冷是采用专用预冷设备（设施）通过高速送风，风机将冷风直接吹到需要冷却的果蔬表面的预冷方式。由于空气流动量增大，与冷库预冷相比，明显加快了果蔬的冷却速度，冷却所需时间是普通冷库的一半以下。受货物堆码方式不同的影响，冷风在流动过程中容易产生短路现象，造成货物冷却不均匀。

表1　各种预冷方式特点对比Table 1　Characteristics of various pre cooling methods

差压预冷是冷风预冷的一种，指在具有一定制冷能力的空间内，将货物按规则排好，利用挡风帘（苫布）将留有的风道覆盖，通过一侧风机向外排风，在空间内产生局部负压，受压力不平衡影响引起空气流通对果蔬进行冷却。此方式对货物冷却均匀、冷却速度快。差压预冷可以在货物包装和两端形成压力差，使冷空气有效地流经箱内，明显提高果蔬的预冷速度。在货堆的上方容易造成冷风短路的地方加装挡板，促使冷风通过指定路径流向果箱内，明显提高了通过预冷物的有效风量，加快了预冷速度。差压预冷时间为4～6h，预冷过程失水量可控制在 2%以下[16]。

2.2　水冷预冷

水冷预冷是指首先通过冷却装置将水冷却到一定温度，然后再用水对果蔬进行快速冷却的一种方式，通常采取的方式为喷淋或浸泡，由于冷水可以充分与果蔬接触，所以冷却速度较快，受使用条件的影响其适用范围只能是不怕水浸的果菜，如胡萝卜、荔枝、豌豆、芦笋等。其优点为降温速度快、冷却均匀、无失水现象发生、设备使用简单，并且在预冷过程中可同时利用果蔬保鲜剂保鲜处理。缺点为易引起病害，产品对包装有着特殊要求。李健等[17]通过试验发现，冷水预冷可延缓芒果贮藏期间硬度下降的速度，维持果实可溶性固形物的含量，抑制果实转黄和失水。

2.3　真空预冷

真空预冷是依据水的沸点随气压变化而变化的特点，利用水分蒸发带走热量的原理，降低果蔬温度。将新鲜的果蔬放在密闭的容器中，迅速抽出空气和水蒸汽，随着压力的持续降低，果蔬不断地、快速地蒸发水份而冷却。蒸发走的水分通过制冷设备的冷凝器将其冷却成水，避免过多的水分进入真空系统，引起真空泵内润滑油雾化，损坏真空泵。当气压降到610Pa时，水的蒸发温度即可降为0℃[18]，通常蒸发1%的水份，可降低温度5.6℃。由此看出真空预冷过程中会造成果蔬一定程度的水分损失，水分蒸发的快慢与果蔬表面积大小及组织密度有直接关系，大而疏的组织预冷速度显著，因此该方法适用于一些表面积较大的果蔬；如娃娃菜、蘑菇、叶菜。真空预冷的优点为降温速度快、冷却均匀、干净卫生、操作方便、基本不受包装影响；缺点为投资高、适用品种少，对果蔬造成部分失水，尤其是对水果类预冷效果优势不明显[19]。

2.4　冰冷预冷

冰冷预冷是指将冰块与果蔬直接接触，利用冰块对果蔬进行降温的方式。如果将果蔬的温度从35℃降到2℃，所加冰量应占产品质量的38%。此预冷方式的优点是方便获取，易操作，果蔬表面潮湿、干耗低，但缺点也较为明显，具体表现劳动强度大，适用范围小，空间利用率低，成本高。由于冰块的最高温度为0℃，与果蔬长时间直接接触容易产生冷害，只有一些耐低温的果蔬才能采用此种预冷方式，如菠菜、花菜、葱、甘蓝、蒜薹等。采用覆冰预冷时温度变化不均匀，冰块融解不均衡，易造成运输过程中车辆的安全隐患。对于电商产业，目前较多采用蓄冷剂冰袋预冷，此种方式多为一次性流通使用，容易造成较大的浪费与污染。

3　发展建议

受行业发展影响，仍需要在行业加强对预冷重要性的宣传引导，提高认识，研发提高设备性能，研究各种果蔬的预冷工艺参数和技术方法，完善标准体系等方面开展工作。

3　加强设备研发

应当设计合理的冷却方式，增大接触面积，提高换热效率，快速置换果蔬自身的热量。开发具有环保节能特性的新能源预冷装置，设备具有根据能量需求进行自我调节功能。根据不同果蔬的特性，设计生产符合实际需求的装备，将采收的果蔬预冷到最佳状态。预冷设备作为冷链中的重要一环，应充分考虑与上下游无缝链接设计规划。

3.2　完善标准体系

标准化平台的建设有利于管理和技术进步，实现机械化操作，大大提高工作效率，对果蔬而言的标准化就是要从源头抓起，推行标准化种植、标准化采收、标准化包装和标准化预冷，制定预冷标准化流程指导生产。

随着我国冷链物流建设的不断完善，预冷装备的性能不断提高，预冷人才队伍的不断扩大，预冷装备的应用将会得到普及，果蔬采后流通损失也会得到有效控制。

4　小结

随着我国经济和技术的快速发展，我国果蔬贮藏保鲜技术也在不断地发展，物流体系已具有相对完善的体系，但果蔬冷链物流体系的建立仍是一个长期而艰巨的过程。预冷是果蔬降温简便有效的方法，相对于冷库设施建设、冷藏运输车的配套等高投资的冷链环节，预冷具有设备投资少、效率高、作用显著、成本回收快等优点。目前是我国冷链物流发展的过渡阶段。结合预冷与现有的果蔬流通体系，将各个预冷点和下游冷链设施装备进行优化联结成线，使各个线路通过点变得贯通，最终将由点发展为完整的网络结构，由常温物流向低温物流过渡。随着我国冷藏库、冷藏车、冷藏船、配送车等硬件设施的逐步建成，我国现代化的冷链物流将得以逐步形成和完善。

参考文献：

[1] 尚海涛,凌建刚,朱麟,等.果蔬预冷与我国冷链物流的发展[J].农产品加工,2013,(2):52-56.

[2] 杨帆,姜雯.国内外食品冷藏链的发展现状及展望[J].现代经济信息,2011,(08):192-194.

[3]孙婕.我国果蔬冷链物流发展对策的探讨 [J].中国果菜,2010,(07):51-52.

[4] 杨寿发,徐锡春.实施产地预冷完善鲜食葡萄低温物流冷链[J].中外葡萄与葡萄酒,2011,(03):47-50.

[5] 吕盛坪,吕恩利,陆华忠,等.果蔬预冷技术研究现状与发展趋势[J].广东农业科学,2013,(8):101-104.

[6] 刘峻,黄健,邹同华.差压预冷系统流体网络模型及其流动特性的求解[J].食品研究与开发,2006,27(3):183-186.

[7]孙春华.我国生鲜农产品冷链物流现状及发展对策分析[J].江苏农业科学,2013,41(1):395-399.

[8]谢如鹤,韩伯领.国内外冷藏食品的发展现状 [J].储运,2004,(6):16-18.

[9]周云霞.食品冷链物流发展对策研究 [J].物流科技,2007,(10):137-139.

[10]张红菊.冷链物流发展的现状分析 [J].物流技术,2009,(8):158-159.

[11]韩菊.我国冷链物流体系的研究[J].黑龙江科技信息,2009,(20):100.

[12]覃昊,李相林.我国果蔬冷链物流研究 [J].企业技术开发,2015,(11):136-137.

[13]刘洋,申江,邹同华.预冷技术的发展及果蔬真空预冷的实验研究[A].中国制冷学会第十七次团体会员大会暨第五届全国食品冷藏链大会论文集 [C].北京:中国制冷学会:174-180.

[14]童军茂,唐明翔我国食品冷藏建设存在的问题及发展对策[J].食品科学,2002,(4):1-3.

[15]付艳武,高丽朴,王清,等.蔬菜预冷技术的研究现状[J].保鲜与加工,2015,15(1):58-63.

[16]刘斌,郭亚丽,关文强.果蔬差压预冷方式研究 [J].保鲜与加工,2003,(06):16-18.

[17]李健,王友升,曹建康,等.冷水预冷对芒果贮藏品质的影响[J].食品科学,2012,33(16):314-317.

[18]张彧.柱状蔬菜真空预冷的理论与实验研究[D].青岛:青岛大学2007.

[19]范梅红,李阳.真空预冷叶菜的食品安全、营养与经济价值[J].现代食品科技,2010,(11):1256-1258,1292.