基于冰温技术的新型陆军军用食品保鲜方法

南峰 李晓莉 李静

摘 要：提出基于冰温技术的新型陆军军用食品保鲜方法。首先，通过对陆军军用食品的研究，分析其中的人造营养食品、自行加热食品以及超高压食品的应用现状。其次，研究冰温技术对军用食品所含蛋白质、微生物的影响。然后，在这两种研究的基础上，将冰温技术应用于不同陆军军用食品保鲜中的冰温贮藏、食品加工、冻结点调节贮藏等过程中。最后，采用超冰温技术调节军用食品冷却速度，使温度处于冻结点以下的军用食品仍然可以维持过冷状态不冻结;从提高融霜补充盘管的自动化水平、降低融霜和添加空气处理机组实行四周环相送风和两侧送风模式、实现均匀送风两个方面，改进冰温贮藏过程中的关键技术，提高陆军军用食品保鲜效果。

关键词：冰温技术;陆军军用食品;保鲜;冰温贮藏

冰温贮藏温度接近并高于食品冻结点，可降低耗能成本[1-2]，在组织结构不被破坏的基础上确保食品营养价值不会过多流失，且食品贮藏过程中增加了食品的风味和口感，因此，冰温贮藏食品受到大众欢迎。陆军军用食品是按照陆军部队规定的技术标准生产、供应的各类制式食品的总称，是军队给养的重要组成部分。陆军军用食品不单单是一个简单的充饥品，也是陆军作战部队队员在恶劣的作战环境下，赖以生存、保持体力的必需品，陆军军用食品必须可以解决军人长时间依靠它为自身供给营养的问题，因此，陆军军用食品所具有的营养必须丰富且全面，对于陆军军用食品的贮藏技术要求非常严格。考虑到冰温技术具有的耗能成本低、食品营养价值损失少、食品结构完整等优势[3]，本文提出基于冰温技术的新型陆军军用食品保鲜方法，提高陆军军用食品的保鲜效果。

1 冰温技术原理

绝大部分生物组织冻结点都在0℃以下，当温度处于冻结点以上时，生物组织细胞内含有大量糖类、无机盐、可溶性蛋白质等物质以空间网状结构分布[4]，这种分布模式使得水分子移动受到阻碍引起冻结回避现象[5]。因此，冰温贮藏原理包括两方面，一方面，将温度控制在食品冻结点以上，使食品细胞一直维持活体状态;另一方面，当食品冻结点较高时，为了扩大冰温带，通过山梨糖醇、维生素C等试剂降低食品冻结点。研究表明，当食品温度高于冻结点时，细胞处于活体状态;当食品冻结点较高时可加入适量的冰点调节剂降低其冻结点[6]，如山梨糖醇、维生素C等。有学者将0℃到冻结点之间的区域称为该食品的“冰温带”，简称“冰温”。

2 陸军军用食品现状分析

目前陆军军用食品一般分为罐头、压缩饼干、即食食品、自行加热食品等[7]。

2.1 人造营养食品研究

使用高科技方法提取陆军军用食品中营养成分，按需求将所需营养成分组合到一起形成新军用食品，该种新军用食品被称为人造营养食品。人造营养食品包括方便食品、仿制食品、疗效食品等食品，在陆军军用食品领域中也得到很大程度的发展。以前陆军军用午餐肉罐头都是以猪肉为原料，每听罐头大概重150g，但其中脂肪的含量达到76g，脂肪比例过半，导致使用前不加热就会很油腻，降低食欲。针对此种问题，采用人造营养食品加工方法，对富含蛋白质的大豆、玉米等食物按比例混合[8]，实行浸泡、煮沸、加压、加湿，并接种根酶实行发酵处理。当混合在一起的材料被菌丝填满时，将混合材料粉碎成型，制成人造营养食品。采用冰温技术保证人造营养食品在冰温环境下营养流失量小，内在水分不缺失。因此，该人造营养食品在口感和营养上都不逊色于真正猪肉制成的食品，且其脂肪含量低，不会因为使用前不加热导致食欲降低，由此可知，人造营养食品在保证营养成分的基础上可以大大提高食欲度。

2.2 自行加热食品研究

自行加热食品是通过自身发热功能实现食品加热目的的一种陆军军用食品。该种食品底盘下部与加热器连接为一体，且底盘下部有加热器开关，只要作战人员按一下加热器开关，便很快得到加热后的食品。该自行加热食品加热时间通常为10min左右，最高温度可加热到38℃，且只要在-32℃以上的温度下都可以自行加热，加热后的食品在1h内都会保持温度稳定。自行加热食品不仅没有增加成本和食品重量体积，而且还保证了作战人员在任何高于-32℃的环境下都可以吃到温热的食品，为我国陆军作战提供可靠的食物供给。

2.3 超高压食品研究

超高压食品加工技术在食品加工过程中结合冰温技术，不仅可以使得生食变熟、抑菌杀菌，还可以保证食品中细胞不受损伤、营养成分不流失、保持食品原有的色香味和口感不变。研究人员曾把生鸡蛋放置在冰温环境下，使用6 000个大气压对生鸡蛋加压10min后，观察结果可得蛋清与蛋黄已经完全凝固，且外观更加通透，味道更加鲜美，营养成分保留更为完整。使用高温加热鸡蛋，虽然可以使鸡蛋完全熟透，达到杀菌消毒的目的，但生鸡蛋中原本含有的维生素、蛋白质、氨基酸、钙、铁等营养元素会因为温度过高被破坏[9]。因此，将超高压技术与冰温技术相结合加工出的军用食品，不仅可以保持军用食品原有的营养，而且还可以使食物口感颜色更加鲜美。

3 冰温技术对陆军军用食品的影响

3.1 冰温技术对陆军军用食品所含蛋白质的影响

当温度处于冻结点附近时，军用食品很有可能会产生冰晶，为了阻止冰晶的产生，军用食品内的细胞会释放大量不冻液使自身冰冻点降低，生物细胞内释放水溶性分子，该水溶性分子可以切断蛋白质，被切断的蛋白质会以氨基酸形式释放或用来分解淀粉变成糖类物质[10]。氨基酸是构成人体最基本物质之一，淀粉和糖类物质里主要含有碳、氢和氧三种元素。淀粉存在于陆军作战队员体内，会变成葡萄糖进入血液中，同吸进的氧气化合产生热量，为陆军作战人员的人体肌肉运动和其他器官活动提供能量补给。因此，冰温技术会切断陆军军用食品中的蛋白质，进而生成氨基酸、淀粉、糖类三种物质，这些物质在作战人员体内经过分解变成葡萄糖等物质，可维持作战人员身体的基本机能。

3.2 冰温技术对陆军军用食品所含微生物的影响

冰温贮藏环境下，陆军军用食品内部水分子有规律分布，此时微生物可利用的自由水含量降低。研究表明，绝大部分微生物体系属性随着温度变化而变化的速率都在1.5～2.5区域内，因此在适合的温度区域内[11]，温度每提升10℃，军用食品内微生物生长速率就会提高2倍，且冰温贮藏的性能是普通冷藏的2.0～2.5倍。军用食品中的罐头制品能够长期贮藏而不腐败变质通常依赖两个原因[12]：一是使用杀菌工艺，对罐头中存在的腐败菌、致病菌等细菌实行抑菌处理，使得罐头中的酶丧失生物活性，避免罐头中的细菌和酶发生化学反应导致罐头腐败变质的现象发生。二是通过排气、密封减少容器中氧气含量、隔绝外界环境，阻止微生物再次感染。有学者将3听军用罐头分别放入冷藏、冷冻贮藏、冰温贮藏三种环境中。当经过短时间贮藏时，冰温贮藏可有效抑制罐头中微生物生长繁殖，并保证罐头内部细胞结构的完整性，因此，冰温贮藏要比冷冻贮藏效果更好。当经过长期贮藏时，冰温贮藏和冷冻贮藏效果基本相同，罐头中细菌、真菌等微生物的生长和繁殖速度都得到相应抑制，且该罐头内微生物生长繁殖速度要远远低于冷藏环境下微生物的生长繁殖速度。因此，冰温技术可以有效抑制军用食品中细菌的生长繁殖，如果将冰温技术与超高压技术相结合，还可以对军用食品实行有效的杀菌。

4 冰温技术在陆军军用食品保鲜中的应用

4.1 冰温贮藏

考虑到陆军作战环境及身体机能需求，要求陸军军用食品必须具有耐寒性强、成熟度高、结冰点低[13]等属性，对于具有以上特点的军用食品，通常采用冰温贮藏的效果最好。由于冰温区域是0℃以下到军用食品冻结点间的温度区域，与0～-1℃区间的差别并不很大，但冰温区域是决定陆军军用食品组织是否结冰的临界区间，如果冰温贮藏温度没有控制好，组织就会马上结冰，由此冰温贮藏技术对温度的掌控要求非常严格。大量研究表明，利用冰温技术贮藏陆军军用食品，可降低陆军军用食品的新陈代谢，从色、香、味、口感方面来看，冰温贮藏都要比冷藏效果好，且使用冰温贮藏可以使陆军军用食品的色、香、味、口感方面都与新鲜的食品相同。同时采用冰温贮藏对自行加热军用食品实行贮藏时，要充分考虑到温度的调节，过低的温度是否会引起自行加热食品底盘加热器性能的改变等问题都应该在研究范畴内。

4.2 食品加工

冰温干燥技术确保冰温环境下军用食品不会发生冻结，还可实现军用食品的干燥处理[14]。该技术的使用可以使军用食品保持良好的色、香、味及口感，利用该技术还可以研发新型陆军军用超高压食品，比如真空干燥面、真空冻干鱼、真空牛肉干等。冰温浓缩是在0℃以下通过浓缩设备浓缩陆军军用食品，该方法具有成本低的优势。当前在高浓度果汁浓缩方法基础上，研发出了冰温真空浓缩法，利用该浓缩方法可以研发出新型陆军军用饮品。此外，冰温技术还可以改变军用食品味道，具有催熟作用。当战争爆发时，由于作战部队能量供给具有时间无缝隙性，无法等待军用食品原材料正常的成熟周期，因此可选取没有完全成熟的原材料，通过冰温技术催熟该原材料，使作战部队吃到完全成熟的军用食品。

4.3 冻结点调节贮藏

在人造军用营养食品中添加合理的冻结点调节剂可提高食品的冰温带。冻结点调节剂的浓度和种类各不相同，因此，对陆军军用食品冻结点调节的效果也会不同。军用食品使用的调节剂的选择、添加调节剂时所处的环境温度、军用食品种类、调节剂浓度、调节剂渗透时的环境温度都会对调节剂效果产生影响，因此，调节剂效果的影响因素是军用食品冰温贮藏过程中需要注意的问题。冰温技术能够有效抑制军用食品中细菌的生长繁殖，可针对不同类型军用食品，选择不同的冻结点调节剂，增强杀菌效果。

4.4 超冰温技术

在超冰温领域中，即使军用食品温度低于冻结点，军用食品也仍然不会冻结，由此可看出，研究超冰温领域也拓宽了陆军军用食品冰温技术的研究领域[15]。如果超冰温技术能够研究出理想的结果，那超保鲜、陈米变新米等返旧还新技术也会得到相应的发展。近年来已有研究证实，和易发生氧化反应的正温度领域相比，部分种子的还原作用可在没有氧气的冰温或超冰温环境下进行。现以陆军军用食品中的人造营养食品作为超冰温技术应用对象：首先将常温人造营养食品降温至2±0.3℃，然后通过连续降温的方法将人造营养食品降温至-1～-3℃之间的贮藏温度，保持该贮藏温度区域使人造营养食品实现超冰温贮藏。该应用通过连续降温方法将人造营养食品在不结冰的基础上越过水的结冰域和人造营养食品的第一次结冰域，并保持人造营养食品贮藏温度维持在人造营养食品第二次结冰域以上，该种方法可确保人造营养食品在贮藏时不会被冻结，该贮藏方法贮藏的人造营养食品最短时间为165天，最长时间可达195天。超冰温技术会提高切断陆军军用食品中的蛋白质的速率，使其快速生成氨基酸、淀粉、糖类三种物质，并在作战人员体内分解转换成葡萄糖等物质，为作战人员提供充足的能量供给。

4.5 冰温贮藏关键技术改进

陆军部队后勤部通常会专门划分多个冰温技术下的冷库作为陆军军用食品贮藏所用，但是使用这些冷库储存军用食物时，经常会因为温度调解过程中温度升高和降低，引起融霜现象，同时因为冷库内部送风不均匀，造成军用食品由于温度不均匀产生潮气问题，大大降低陆军军用食品贮藏效果。融霜现象的产生不仅提高了冷库的耗能量，而且会降低军用食品保鲜效果。冷库内部送风不均匀，造成库内区域温度不均匀，产生的潮气不仅会影响军用食品食用效果，还会降低食品保鲜效果。比如自行加热食品底盘部位的加热器如果受潮，会导致加热器无法将军用食品加热到38℃，甚至完全失效。针对以上出现的问题，提出冰温关键技术的改进措施。

4.5.1 提高融霜补充盘管自动化水平 融霜产生后会附在仓库内表面及军用食品表面，降低冰温环境对军用食品的贮藏效果。产生融霜后，为了在规定时间内达到预期贮藏效果，需要降低冰温温度，导致冷库耗能量大大提升，冰温贮藏温度无法完全渗透军用食品内部，降低军用食品保鲜效果。因此，应增加融霜补充盘管，提高融霜补充盘管的自动化水平，采用热气融霜、增设融霜所用的氟利昂高压气体管路，更加简单、快速地去除融霜，降低融霜对库温的影响，提高军用食品贮藏效果。

4.5.2 改善库内气流送风模式 改善库内气流送风模式，实现均匀送风，可提高冰温贮藏效果。由于送风模式不同且库内具有一些温控盲区，因此首先要消除库内温度测控偏差，然后消除送风气流组织的不均匀性对库内温度控制效果的影响，消除该影响的关键是要降低送风温差、改善送风模式，解决方案为：（1）天花板夹层送风优势在于降低了空库和满库温度波动幅度，但该送风方式会改变冷库内冷风机传统形式，因此需要添加空气处理机组，通过送、回风管解决送回风问题，且该送风方式对库内溶剂的影响不大。（2）开发一款新冷风机，该冷风机应含有均匀布风机构，且可以优化冷风机的送风均匀性和冷风机在库内的布置，根据冷风机在库内安装位置的不同，建议实行四周环相送风和两侧送风的送风模式，实现库内送风的均匀性，提高军用食品的冰温贮藏效果。

5 结论

为了提高陆军军用食品的保鲜效果，从军用食品的宏观方面和微观方面出发，研究冰温技术涉及冰溫贮藏、冰温加工、冻结点调节、超冰温度等方面，对陆军军用食品中的人造营养食品、自行加热食品、超高压食品，以及军用食品的蛋白质和微生物的影响和应用过程，使军用食品保持良好的色、香、味及口感，提高食品的冰温带，增强杀菌效果和蛋白质转换效率，提高陆军军用食品的保鲜效果。并从提高融霜补充盘管自动化水平和改善库内气流送风模式等方面，改进冰温贮藏中的融霜和送风两项关键技术，进一步提高陆军军用食品的保鲜效果。

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（责任编辑 唐建敏）