差压预冷对夏秋蔬菜预冷效果评价

白宇皓，李 超，张晓宇，杜静婷，张京社

（山西农业大学（山西省农业科学院）食品科学与工程学院，山西太原030031）

山西省夏秋季气候凉爽，7月平均气温25℃左右，适宜喜温蔬菜和喜凉蔬菜生长[1]，被农业农村部划定为黄土高原夏秋蔬菜重点区域，主要生产萝卜、白菜、芹菜、生菜及茄果类、豆类、瓜类等果蔬，在夏秋季供应长江下游和华南地区淡季市场，起到重要的供应保障和市场调节作用。由于调运距离普遍在1 500～2 000 km，在夏秋季气温较高的环境条件下，调出的蔬菜品种需要进行预冷处理和保温运输，以保证贮运品质。

目前生产中多采用机械冷库对蔬菜预冷后进行保温运输，预冷和运输时间一般在48～72 h，贮运效率不高，由此引起的果蔬平均损耗率达20%～30%[2]。从预冷效率的提升入手，解决目前预冷时间长、预冷效果差的问题，对于提升蔬菜流通领域整体效率和贮运品质有现实意义。已在菠菜、菜心、茭白、油麦菜、西兰花、蒜薹、白萝卜、卷心菜、芹菜等品种[3-12]中开展了差压预冷、水预冷、真空预冷等快速预冷的研究，但多集中于实验室条件下预冷方式对中长期贮藏品质影响或差压预冷参数优化方面，在实践中进行预冷方式对比和保温运输回温情况的研究尚未见报道。

本研究通过在2种山西省外运蔬菜中采用不同预冷方式（差压快速预冷技术与普通预冷技术）进行效果对比，并对长途运输过程中保温包装箱内蔬菜回温情况进行分析，旨在为山西省外运蔬菜提质增效提供建议。

1 材料和方法

1.1 试验材料及设备

白菜用吸水纸包裹后，在泡沫箱中摆放2层，下层平放，上层立放。上层15个，下层8个。尖椒分层平铺在泡沫箱中。

1.1.1 试验材料2种夏秋蔬菜，白菜品种为夏阳白，尖椒品种为衢州1号，2019年8月10日采收自长治市上党区。预冷包装采用白色泡沫箱，壁厚为20 mm，箱体尺寸为590 mm×350 mm×290 mm。每箱可装菜品26 kg。

1.1.2 冷库和差压预冷设备 在正常运行的一间冷库中进行试验。冷库内部尺寸为17.8 m×11.9 m×5.5 m，库容1 160 m3，库温设置为0℃。单元式差压预冷箱由山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所研制，规格为1 700 mm×1 370 mm×550 mm，由静压箱、卷帘苫布、控制系统等组成，配置有额定功率2.2 kW的轴流风机1台，风量18 000 m3/h。

1.1.3 温度记录设备 双通道自动记录式温湿度记录仪SSN-22（深圳市源恒通科技有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 预冷处理 差压预冷处理要先在泡沫箱长边上开圆形孔，孔距200 mm，孔直径30 mm，两面各4孔。蔬菜装箱后封盖。在差压预冷箱两边各码垛12箱（3排，每排4箱），共24箱。普通预冷按实际生产中各箱十字形码垛，泡沫盒揭盖。每垛高4层，每2垛之间留通风道150 mm。

1.2.2 蔬菜回温试验 在一辆大型半挂货车上进行，该车由山西长治发往福建泉州，全程用时49 h左右。运输品种为夏阳白白菜，整车核定载质量为30 t，装车1 148箱，每箱平均净质量26 kg，实际装车29 820 kg。包装为泡沫箱，装车前在平板挂车上铺设内衬保温棉被的2层塑料布，泡沫箱按照由前向后、由低到高的顺序码垛，共7层。分别在顶层（第1层）、中层（第4层）和底层（第7层）随机选择3个泡沫箱设置温度记录仪，记录仪放在泡沫箱中间位置记录箱内温度。

1.3 测定指标及方法

随机选择3箱蔬菜测定预冷过程及运输过程中的箱内温度，每5 min记录1次，取平均值作为此时蔬菜品温。用1/2冷却时间和7/8冷却时间衡量差压预冷和对照普通预冷之间预冷速度的差异[13]。随机选择3箱蔬菜在预冷前后称质量，取平均值，计算预冷后的失质量率。

2 结果与分析

2.1 不同预冷方式对夏阳白预冷效果的影响

一般情况下，长途运输的蔬菜普通预冷时间为48 h左右，菜品中心温度可以降到10℃以下。从图1可以看出，与普通预冷相比，差压预冷方式处理的夏阳白果心温度下降速率较高：差压预冷15 h后，果心温度已经趋于稳定，为4.1℃，普通预冷果心温度为15.1℃；预冷50 h后普通预冷的果心温度为8.2℃，差压预冷的果心温度为3.7℃。差压预冷的1/2冷却时间（品温14.4℃，冷风温度2℃）和7/8冷却时间（品温5.1℃）分别为160、415 min。普通预冷的1/2冷却时间和7/8冷却时间分别为615、2 935 min（图2）；差压预冷与对照普通预冷相比，1/2冷却时间和7/8冷却时间分别下降74.0%和85.7%。2种预冷方式温度变化率均呈现随着时间增加而逐渐下降的趋势，差压预冷温度变化曲线在温度达到停机温度时，有一个明显的拐点。此时，差压风机的温度传感器检测到果心温度达到目标温度停止工作，果心温度保持稳定。

2.2 不同预冷方式对夏阳白失质量率的影响

失质量率主要反映蔬菜水分含量的变化情况，是评价蔬菜品质的重要指标之一。特别是叶菜类蔬菜，失水超过5%，就会发生萎蔫，商品性会受到较大影响。差压预冷增加了蔬菜表面空气流速，与普通预冷相比，单位时间的失质量率有一定程度的增加。由图3可知，差压预冷处理的夏阳白失质量率为2.13%，高于普通预冷处理的0.78%。但均低于叶菜类一般差压预冷失水率4%[14]的平均水平。实际生产环节中，夏阳白预冷时每颗菜包裹3～5层吸水纸，一方面避免在预冷过程中冷风直接吹到菜叶上导致冻伤，另一方面防止运输过程中菜与菜之间摩擦导致损伤。吸水纸包裹避免干燥冷气直接接触白菜，从而减少了失水。

2.3 不同预冷方式对衢州1号预冷效果的影响

从图4可以看出，差压预冷方式处理的尖椒果心温度下降速率显著高于对照普通预冷方式。差压预冷4 h后，果心温度已经降至目标温度（0.1℃），普通预冷果心温度为10.4℃。差压预冷的1/2冷却时间（品温10.5℃，冷风温度0℃）和7/8冷却时间（品温1.3℃）分别为90、154 min；普通预冷的1/2冷却时间和7/8冷却时间分别为295、1 980 min（图5）；差压预冷与对照普通预冷相比，1/2冷却时间和7/8冷却时间分别下降69.5%和92.2%。

2.4 不同预冷方式对衢州1号失质量率的影响

从图6可以看出，普通预冷处理的尖椒失质量率高于差压预冷。普通预冷处理的尖椒失质量率为2.03%，差压预冷尖椒失质量率为0.77%。原因有以下几点：一是差压预冷达到目标温度所需的时间短。尖椒差压预冷处理4 h左右果心温度即降到目标温度，为普通预冷时间的1/10，预冷完毕后包装箱密封，减缓了水分丧失；二是普通预冷时需要打开泡沫箱盖，以利空气流通散热，同时尖椒因其表皮强度相对较高，预冷时一般直接码放，不加额外包装，菜品直接与空气接触，长时间处于冷库低湿环境中，导致普通预冷后尖椒失水量多于差压预冷处理。

2.5 运输结束蔬菜的回温情况

由图7可知，预冷结束后箱内温度为3.5℃左右，运输48 h后，上层、中层、下层温度分别上升至12.5、5.3、17℃，变化率分别为257.1%、51.4%、385.7%。处于车厢不同位置的蔬菜温度有明显差异，上、下层货物受环境温度影响较大；下层货物呼吸热不能有效释放，因此，温度增加最快，增幅最大，上层次之；中层货物周围有低温货物箱形成的保温箱群与外界环境隔绝，温度上升幅度最小。

3 结论与讨论

在目前夏秋蔬菜“打冷鲜销”模式下，蔬菜在商品化处理（采收、分选、预冷、包装）这一环节耗时约48 h，占总流通环节耗时的50%左右。在实际生产过程中，受采收、转运、包装效率和冷库预冷能力的制约，一般采用分批入库、边预冷边进新货的方式，引起的库温波动和品温波动较大，从而导致预冷至稳定温度用时进一步增加。因此，差压预冷等快速预冷技术的应用，有利于减少预冷环节耗时，提升贮运品质。差压预冷技术与其他快速预冷技术（真空预冷、水喷淋预冷）相比，在保证预冷效率的同时，前期投入和使用成本相对较低，普通冷库进行简单改造就可以升级成差压预冷库。

本研究应用差压预冷技术实现了2种夏秋蔬菜的快速预冷，同时预冷过程中菜品的失质量率控制在2.5%以下；2种蔬菜预冷后的失质量情况有区别，差压预冷夏阳白的失质量率大于普通预冷，而尖椒的失质量率小于普通预冷。一般认为，差压预冷引起的蔬菜失水率比普通冷库预冷高，特别是叶菜类蔬菜等比表面积大且没有蜡质层保护的蔬菜，极易发生失水。差压预冷过程中蔬菜失水的原因主要是差压预冷增加了蔬菜表面干燥空气的通过量，但与传统冷库预冷相比，预冷时间的减少使蔬菜在冷库干燥环境中暴露的时间更短，因此，差压预冷蔬菜的失质量率并不一定大于普通预冷。对于外表皮结构致密、平均密度较小的蔬菜，在预冷时间大幅缩短的前提下，差压预冷失水率甚至小于普通冷库预冷，更适宜使用差压预冷技术达到快速降温的目的。

长途运输过程中每个包装箱内的蔬菜因预冷均匀度不同、个体差异等原因，形成一个相对独立的微环境。箱体因其所在位置不同，受周围环境因素影响也有很大区别。本研究发现，保温箱内蔬菜回温情况与其在货厢中的位置有明显相关，上、下层货物回温幅度较大，中层货物较小。温度是蔬菜品质能否保持的重要影响因素之一，而在实际生产中，由于不同装车位置的货物回温情况不一，同车的货物在到达销地市场后就不能确保每箱预冷蔬菜品质的一致性，因此，针对不同位置的货物采取不同的保温措施，对提高长途运输过程中预冷蔬菜品质一致性有重要作用。建议位于车辆货厢底部货物换用更厚的保温箱、放置蓄冷冰瓶；在车厢顶部铺设反光隔热材料，通过以上措施加强回温程度高的车厢位置的隔热保温，对长途运输预冷蔬菜的贮运效果将有明显提升。