滲透脫水技術在農產品綠色物流中的應用

陳汝斌 （中北大學 機械工程與自動化學院，山西 太原 030051）

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

1 綠色物流的內涵

綠色物流是近幾年剛被提出的一個新課題，目前還沒有形成成熟的定義。這里以可持續發展的原則為指導，再根據現代物流的內涵，給出 “綠色物流”的內涵。

綠色物流是指以環境友好，資源節約為目標，利用先進物流技術，運用先進的物流管理理念和手段，規劃、操作、控制和實施運輸、儲存、包裝、裝卸、流通加工等正向和逆向物流活動。綠色物流的行為主體主要是專業物流企業，同時也涉及有關生產企業和消費者。一般可以結合ISO140001來運作。

2 農產品物流存在的主要問題[1]

2.1 貨物運輸倉儲對農產品物流的影響

運輸倉儲是物流活動中最主要、最基本的活動，運輸車輛的燃油消耗和燃油污染，是物流作業造成環境污染的主要原因。

（1）不合理的貨運網點及配送中心布局，導致貨物迂回運輸，增加了車輛燃油消耗，加劇了廢氣污染和噪音污染；在途車輛增加了，道路面積拓寬了，交通卻產生了阻塞。

（2）農產品庫存雖然能有效地降低物流費用，但由于要提供冷藏冷庫等冷源，需要大的能耗。

（3）即時配送，從農產品物流角度看，配送適合于近距離企業間的輸送。如果供應商與生產商之間距離較遠，要實施JIT就必須大量利用運輸網，農產品的在途保鮮問題突出。

2.2 包裝對農產品物流的影響

包裝具有保持商品品質、美化產品、提高商品價值的作用。當今大部分農產品的包裝材料和包裝方式，應與環境友好、資源節約相仿。

（1）目前市場上流行的塑料袋、玻璃瓶、易拉罐、木箱等農產品包裝品種及不可降解的包裝材料，使用后的回收處理。

（2）相當一部分農產品特別是消費品的包裝過度，影響商品價格。

（3）由于食品的特殊性，對包裝材料的要求符合相關規范標準，如GMP等。

2.3 流通加工對農產品物流的影響

流通加工是指為完善使用價值和降低物流成本，對流通領域的商品進行的簡單加工，產生增值部分的物流功能要素。

（1）由農戶分散進行的流通加工，資源利用率低下，浪費能源。

（2）食品加工產生的廢料，集中和有效再循環利用困難。

（3）流通加工中心選址不合理，裝卸搬運過程也會造成費用增加和有效資源的浪費，還會因增加了運輸量而產生新的污染。

3 農產品綠色物流的發展對策 （SWOT分析見表1）

表1

其中，分值取值范圍為1至5，分別表示優、良、中、一般、差；權重取值分別代表20個不同部門。權重系數取的是加權平均值。

優勢：S=13*0.75=9.75

劣勢：W=14*0.78=10.9

機會：O=5.55

挑戰：T=8.67

圖1、圖2可知農產品物流處于弱點——威脅 （WT）戰略是一種旨在減少內部弱點，回避外部環境威脅的防御性技術?？蓮慕档屠洳丶夹g的能耗著手，采用綠色循環物流技術，合理設置流通加工中心。

綠色物流是經濟可持續發展和循環經濟的必然結果，對社會經濟的不斷發展和人類生活質量的提高具有重要意義。

要實施和發展農產品綠色物流，首先必須從公共政策的角度，對現有農產品物流體系進行研究，構筑綠色物流發展框架。其次，物流企業必須結合農產品物流特點經營企業，注重本企業經濟效益，保護環境，樹立起對社會負責的形象。最后，從整個供應鏈的角度，企業協同建立廣泛的循環物流。

本文試從農產品流通加工結合綠色物流角度，針對具體蔬菜保鮮技術進行研究。

4 蔬菜脫水干燥技術

4.1 概 述

蔬菜是人們日常生活中重要的副食品之一，蔬菜中含有豐富的營養，是飲食生活中所必需的維生素和礦物質主要來源，但由于蔬菜中含水量很高， （一般85%～90%），很容易腐爛變質，保藏蔬菜的工藝，在工業上主要有罐藏、冷藏和干藏。干藏是最具經濟有效的方法，利用脫水方法，將蔬菜的含水量降至足夠低，除了可基本保持原有品味外，還有縮小體積 （便于儲存和運輸），抑制微生物繁殖，延長儲存期以及增加蔬菜本身價值 （深加工價值）等優點。

目前，蔬菜干制品的用途已以原來的軍需、航海和地質勘測等各國國內狹隘領域，拓寬到當前的旅游業、快餐業需要的方便食品、各種調味品為主體的國際大市場。近年來，隨著我國蔬菜干燥葉的發展，我國也相繼制定了一些產品及測試的國際和專業標準，各地根據本地情況，制定了一些地方標準。

但是應該看到，我國蔬菜干制品品種雖不少，但生產成本較高，質量不高，能耗大，已成為制約我國蔬菜干制品發展的瓶頸。因此，如何尋找一條保持蔬菜的原有質量，又節約干燥能源，降低生產成本的干燥新途徑，成為干燥領域的一個新課題。

4.2 滲透脫水干燥技術

近年來，發展起來的蔬菜干制前滲透脫水處理，已成為降低干燥能耗，縮短干燥時間，提高干制品品質的一個重要手段，Biswal等研究認為蔗糖、食鹽是理想的蔬菜物料滲透脫水劑，國內亦有學者研究了茄子等的滲透脫水及滲后干燥。這些研究大都把重點放在滲透劑的濃度選擇上，有些研究雖對影響滲透的其它因素有所涉及，但由于對滲透脫水過程機理缺乏充分討論，因此現行的滲透脫水工藝通常是經驗性的，本文試對脫水經濟效益較高的塊狀蔬菜進行滲透脫水及滲后熱風干燥結合起來，在不同因素下，進行研究。其工藝流程見圖3。

圖3

4.3 本課題研究的主要內容

因為對蔬菜滲透脫水以及滲透脫水后熱風干燥的結合研究，尚處于試驗階段，合理的數學模型尚未確立。因此，大量的多因素試驗數據的掌握及分析，顯得十分重要。

本文擬就脫水經濟效益較高的紅蘿卜為代表：

（1）歸納幾個影響因素對紅蘿卜滲透脫水過程的影響。

（2）探索紅蘿卜滲透脫水后再熱風干燥的一些性質。

5 實驗研究與結果分析

5.1 滲透脫水試驗研究

5.1.1 材料

供試原料為市場購得的新鮮紅蘿卜，要求大小基本一致，食用鹽和蔗糖。

5.1.2 儀器設備

DT-100型分析天平

普通天平

DL102型電熱鼓風伽干燥箱

干燥器

浸料盆

5.1.3 工藝參數

溶液種類：鹽溶液、糖溶液、糖鹽混合溶液

溶液濃度：鹽溶液：5% 10% 20%

糖溶液：20% 40% 50%

糖鹽混合溶液：20%糖+5%鹽，40%糖+10%鹽

物料厚度：根據試驗需要分別由手工切成3,6,9mm薄片

滲透溫度：室溫 40攝氏度 50攝氏度

滲透液與物料比：4:1

烘干條件：90攝氏度 12小時

5.1.4 測定指標

（1） 濕含量 （濕基）W

（2） 溶質進入單位物料量SG （g/g）

其中：w*——新鮮紅蘿卜濕含量

5.1.5 實驗結果分析

I鹽溶液作滲透液

（1）3小時后，室溫6mm片厚物料在10%鹽滲透液中的濕含量在85%波動，其它兩種條件下，濕含量均在75%波動，但物料獲得溶質量仍相對較大。因此，為獲得較好的脫水量及較低的溶質加入物料量，對鹽溶液應控制在4小時之內。

（2）滲透液濃度分別為5%、10%、20%，其它條件的同時，濕含量下降較顯著，最終濕含量由82%，下降到76%；但相應的溶質滲入量也明顯增加，由0.02g/g物料。

滲透液溫度分別在室溫，40℃，50℃，其它條件相同時，濕含量最終都在76%左右，但50℃時滲入溶質量卻明顯減少，由0.12下降至0.06。

片厚分別在9,6,3mm，其它條件相同時，濕含量有所降低，但變化不大，均在75%～78%，溶質滲入量有所增加，但兩者均不顯著。

所以，隨著鹽滲透液增加，片厚減少，物料濕含量會下降，但相應的溶質滲入物料量也會增大，而濕度雖對濕含量無明顯影響，卻可使滲入物料溶質量降低。

（3）影響鹽滲透溶液滲透脫水物料最終濕含量的主次為：

濃度＞尺寸＞溫度；物料中滲入溶質量的因素主次為：溫度＞濃度＞尺寸。

（4）用低濃度鹽溶液作滲透劑，物料濕含量下降不大。

（5）濕含量、滲入溶質量均在前1小時變化明顯。

II糖溶液作滲透液

（1）前3小時，物料濕含量變化顯著，以后變化不大，3小時后，溶質滲入量相對較大。

（2）在其它條件相同時，濕含量隨濃度增加，明顯減少，由85%降至65%；溶質滲入量隨濃度由20%至40%時，由0.05升到0.11，濃度由40%至50%時，溶質滲入量卻減少，由0.11降到0.09。

其它條件相同時，片厚減少，濕含量下降不明顯，由87%下降到82%，但溶質滲入量卻較顯著，由0.028到0.048。

其它條件相同時，溫度變化對濕含量影響不大，均在83%左右，溶質獲得量也變化不大。

所以用糖溶液作滲透劑時，隨溶液濃度增加，片厚減少，溫度升高，物料濕含量均會減小，滲入物料，溶質量均會增加。但濃度變化對滲入溶質量影響較復雜。

（3）影響糖滲透液脫水，物料濕含量主次因素：濃度＞尺寸＞溫度，溶質滲入量同。

（4）用50%糖滲透液脫水，濕含量變化顯著。

（5）上述關系均為非線性關系，濕含量在前1小時變化顯著。

III混合液

紅蘿卜在40%糖+10%鹽溶液中脫水，最終濕含量可達35%左右，20%糖+5%鹽溶液中脫水，最終濕含量可達74%左右，相應的溶質滲入物料量與純糖或鹽溶液相差不大。

綜上所述，可知：

（1）隨著滲透液濃度增加，片厚減少，溫度升高，物料濕含量均會減少，滲入物料溶質量均會增加，影響紅蘿卜滲透脫水因素的主次順序為：滲透液種類＞溶液濃度＞片厚＞溫度。

（2）糖+鹽混合液作滲透劑，優于單純用糖或鹽溶液作滲透劑。

（3）50%糖溶液及40%糖+10%鹽溶液均有較好的滲透性。

（4）為獲得較好的濕含量和較低的溶質滲入量，建議滲透時間不超過1小時。

（5）用鹽溶液作滲透液時，溫度變化對滲透脫水過程物料濕含量影響不大，但卻對溶質滲入量影響較大，增高溫度，會使溶質滲入量減少。

6 結 論

采用滲透脫水技術，食用時再復水，即可保鮮蔬菜，又能實現資源節約、節能減耗。同時對減少物流運輸車輛能耗和環境污染，實現綠色物流起到很好的作用。

[1] 王長瓊.綠色物流的產生背景及發展對策初探[J].物流技術，2002,117(6):39－40.

[2] 趙麗娟，李建國，潘永康,等.南瓜片干燥過程中質量預估及保護的研究[J].天津科技大學學報，2004,19(1):20－24.

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