不同終壓與補水量對楊梅真空預冷的影響

王　勤，陶樂仁，崔振科

（上海理工大學 能源與動力工程學院，上海　200093）

不同終壓與補水量對楊梅真空預冷的影響

王勤，陶樂仁，崔振科

（上海理工大學 能源與動力工程學院，上海200093）

通過以楊梅為實驗對象，在不同終壓真空預冷楊梅，結果發現最終在預冷結束的時候，終壓為580 Pa、610 Pa、650 Pa的楊梅溫度分別穩定在11～12℃、12～13℃、13～14℃。基本上符合隨著預冷終壓的降低，預冷終溫也降低的趨勢，但是不是很明顯；真空預冷前加水處理的楊梅預冷結果明顯好于未做加水處理的對照組，20 min左右真空預冷25℃的楊梅到終溫約15℃左右，距離楊梅最適宜的儲藏溫度2℃還有很大差距，預冷效果并不是十分理想，可以考慮其他預冷方式來進行預冷。

楊梅；真空預冷；終壓；補水量；儲藏

0　引言

楊梅作為我國的特色水果，主要分布于浙、閩、蘇、贛等省分，其中浙江省的楊梅品種多、產量高、品質優。楊梅汁液豐富，酸甜適口，深受消費者的喜愛。然而楊梅在高溫、多雨季節采收，上市集中，流通性差，其果實柔嫩，極易受機械損傷和病菌感染，常溫貨架期僅1～2天，造成了大量腐爛，嚴重制約了產業的發展。

目前楊梅的保鮮技術相對較少，主要低溫［1］、保鮮劑［2］、涂膜［3］、氣調包裝［4］等用于楊梅的貯藏，有關楊梅預冷的系統研究比較少。預冷可以抑制果蔬的呼吸強度，降低各種生理、生化反應速度，延緩衰老，抑制褐變，從而延長果蔬的保鮮期和貨架期。目前楊梅的貯藏期極短，通過研究快速預冷方式來降低楊梅采后呼吸等生理代謝，對延長楊梅果實保鮮期，提高商業品質等具有重要意義。陳文烜等［5］得出楊梅經快速預冷處理，貯藏21天后仍能保持較好的口感、甜度、香氣等品質，說明將快速預冷方法用于楊梅的采后保鮮，應用前景非常好。

本實驗嘗試采用真空預冷的方式對楊梅進行不同終壓及不同補水量的預冷實驗，對預冷結果進行了分析，期望能對真空預冷應用在楊梅等價格較高、保存周期短等小型果蔬的可行性進行探究。

1　實驗裝置

本實驗采用的真空預冷機是由澳快冷（上海）制冷科技有限公司提供的小型真空預冷樣機，如圖1所示。本真空預冷裝置由三個部分組成。

圖1　真空預冷樣機外觀圖

第1部分為真空系統，包括0.12 m3的真空槽，韓國WOVP系列旋片式真空泵系單級旋片式真空泵（真空泵相關性能參數如表1所列），紫銅盤管外加吸收性超好的鋁翅片制成的補水器，如圖2所示。

圖2　捕水器實物圖

表1　實驗臺采用的真空泵相關性能參數

第2部分為制冷系統，如圖3所示，制冷系統壓縮機功率0.937 kW，捕水器最低蒸發溫度為-15～-20℃，在-15℃蒸發溫度下，制冷量1.2 kW，制冷劑為中低溫制冷劑R404。

第3部分為測試系統，真空室內僅設有一個熱電阻溫度傳感器和壓力傳感器，通過西門子PLC信號處理，在西門子觸摸屏上顯示真空室內溫度和壓力即時數據。為了能夠通過計算機自動記錄溫度數據，在真空室內額外附加了5個測溫點。選用穩定性和線型效果較好的T型熱電偶，絕緣材料是聚四氟乙烯，其線芯直徑為2 mm×0.3 mm，外徑是1.5 mm× 0.95 mm，線芯材質為Cu-CuNi，測溫范圍-200～350℃。5個測溫點數據通過北京阿爾泰科技有限公司生產的阿爾泰DAM-3039測溫模塊，然后通過數據轉換模塊DAM-3210的RS232裝RS485轉換接口，接入計算機，自動記錄溫度數據。

圖3　制冷系統原理圖

2　楊梅真空預冷

2.1不同預冷終壓下楊梅真空預冷效果對比

2.1.1實驗步驟

（1）實驗前處理：將楊梅隨機分為三組，每組約300 g，剔除表皮有明顯損壞的楊梅；

（2）將第一組楊梅置于真空室正中間，將熱電阻探頭布置在楊梅堆中間位置，緊貼楊梅壁；

（3）設置制冷系統除濕啟動壓力1×105Pa，預冷終壓580 Pa。關閉真空室門，啟動真空預冷機，在自動運行程序下運行20 min，關閉真空預冷機，記錄下溫度數據；

（4）重復2和3步驟，將二、三組楊梅分別在終壓610 Pa和650 Pa下預冷處理。

2.1.2不同終壓下預冷結果與分析

圖4中曲線T1、T2、T3分別是在580 Pa、610 Pa、650 Pa的預冷終壓下的處理結果。從圖上可以看出在不同終壓下，剛開始楊梅溫度下降幾乎一致，隨著預冷壓力的進一步降低，逐漸得到各自的終壓，T1、T2、T3的溫度也趨于穩定。最終在預冷結束的時候，終壓580 Pa、610 Pa、650 Pa的楊梅溫度分別穩定在11～12℃、12～13℃、13～14℃。基本上符合隨著預冷終壓的降低，預冷終溫也降低的趨勢。但是預冷終壓并不是越低越好，要防止楊梅冷害。因為敏感熱電阻測的是楊梅的表皮溫度，為了能夠確定楊梅的實際預冷溫度，在終壓580 Pa時，預冷結束后迅速將熱電阻探針刺至楊梅中心，待溫度穩定后顯示13～14℃（這個溫度接近真實預冷溫度）。也就是說在終壓580 Pa時真空的楊梅溫度約14℃左右。預冷結束后，為了能夠運輸或者儲藏盡可能長的時間，在文獻［6］中顯示，在1～2℃時楊梅貯藏期為9～12天，10～12℃時為5～6天，20～22℃時約為3天，顯然楊梅儲藏溫度越低儲藏時間越長。對于儲藏溫度要求越低越好的楊梅，可見真空預冷效果并不是十分理想。

圖4　楊梅在不同終壓下預冷結果

2.2楊梅加水處理的真空預冷效果

通過減低真空室內壓力，使真空室內水分在較低壓力的蒸發，吸收大量潛熱而達到快速預冷的目的。因此真空預冷不可避免造成果蔬的水分損失。預冷前補水加水，增加果蔬內部或者表面的水分均可以減小其失重率，提高冷卻效率。實驗采用300 g楊梅從22℃降溫至10℃，從小型制冷裝置設計指導［7］中查得需要的熱量為13.56 kJ/kg，水在0℃時蒸發潛熱為：2 499.5 kJ/kg，此溫度段楊梅降溫需要水的質量約為5 g。

2.2.1實驗步驟

（1）實驗前處理：將楊梅隨機分為三組，每組約300 g，剔除表皮有明顯損壞的楊梅；

（2）一組不做處理作為對照組，第二組組加適量水處理（5 g，濕潤楊梅表面），最后一組噴入大量水分直至楊梅托盤底部有積水（20 g）；

（3）設置制冷系統除濕啟動壓力1×105Pa，預冷終壓580 Pa；

（4）依次將三組楊梅置入真空預冷機。每組均在真空預冷機自動運行程序下運行20 min，記錄下溫度數據。

2.2.2不同補水量預冷結果與分析

圖5曲線T1、T2、T3分別是楊梅不加水處理、加適量水處理和加大量水處理預冷結果。通過對比加適量水T1處理與不加水T2處理的曲線，可以得出，加適量水處理和不處理對預冷最初降溫速率影響不是很大，對預冷終溫有影響。在相同預冷時間的情況下，加適量水預冷終溫能夠達到更低，預冷效果更好（加適量水處理預冷終溫比不加水處理預冷終溫低4℃左右）。

圖5　楊梅加水與不加水處理預冷結果

通過圖5可以看出，不加水處理在10 min左右溫度不再下降，穩定在11℃；而加適量水處理溫度仍繼續下降，預冷結束下降到7℃。T3顯示的噴灑大量水分處理的楊梅的預冷結果，在4 min左右，已經得到0℃，系統冷害自動防護，系統自動停機。大量的水分閃蒸，潛熱大，造成溫度下降迅速，真空室內冷空氣來不及與楊梅對流換熱，就得到了系統冷害保護溫度0℃。所以，預冷加水要適量。

綜上所述，加水處理的楊梅預冷結果相對好于不加水處理楊梅的預冷結果，對于含自由水量不是很大的果蔬，為了達到預期的效果，可以采取加水處理，以期待更好的預冷結果。

2.3溫度點的布置對楊梅預冷結果的影響

2.3.1實驗步驟

為了能夠更真實的反應楊梅預冷結束的真實溫度，設計了相關實驗，具體的實驗步驟如下：

（1）實驗前處理：將楊梅隨機分為二組，每組約300 g，剔除表皮有明顯損壞的楊梅；

（2）設置制冷系統除濕啟動壓力1×105Pa，預冷終壓580 Pa；

（3）第一組將熱電阻探頭置于楊梅內部約中心位置，第二組楊梅熱電阻探頭置于楊梅表皮位置，但要緊貼，預冷結束后迅速將熱電阻探頭刺至楊梅內部中心位置，當溫度穩定時候，讀取數值；

（4）分別進行兩組預冷實驗，預冷時間都是20 min。

2.3.2不同測溫點布置預冷結果與分析

真空預冷過程測溫點的布置對測溫結果有很大影響，嚴格意義上不能破壞果蔬表皮，否則由于果蔬表皮破壞，組織液等的蒸發不僅影響果蔬品質，還會對測溫結果有很大影響。圖6曲線T1、T2分別顯示的是楊梅內部和表皮的溫度。兩條曲線顯示預冷過程中溫度都有一個明顯的先降后升過程，明顯下降是因為真空室內水分到達閃發點，迅速蒸發，吸收大量潛熱，致使溫度下降較快。溫度回升是因為大量水分閃發后，真空室內水分下降，到達捕水器工作的第三個階段，只有少量水分蒸發，維持低溫，甚至溫度會略微回升。從圖6發現T1溫度下降更大更明顯，是因為表皮破壞，楊梅內部的水分大量蒸發造成的。最終預冷結束T1溫度約12℃，T2溫度約10℃。而第二組實驗結束，迅速將熱電阻探針置于楊梅內部，溫度穩定顯示14～15℃（接近預冷真實溫度）。所以真空預冷破壞果蔬表皮，布置溫度探頭在果蔬內部，更接近果蔬的真實預冷溫度。

圖6　布置在內部和表皮測溫點實驗結果對比圖

3　結論

本文以楊梅為實驗對象，在不同終壓580 Pa、610 Pa、650 Pa真空預冷實驗結果，結果發現楊梅預冷終溫隨著終壓的降低有降低的趨勢，但不是很明顯。然后分別研究了楊梅加水，及破壞楊梅表皮情況下的預冷情況，研究發現楊梅加水處理預冷結果明顯好于不處理的預冷結果，破壞表皮會造成楊梅預冷過程中溫度下降迅速，但最終預冷結果更接近楊梅預冷終溫。由于實驗條件和時間的限制，關于楊梅預冷還應有相關補充實驗。綜上所述，20 min左右真空預冷25℃的楊梅到終溫約15℃左右，相對與合適的楊梅儲藏溫度2℃，在這些終壓下真空預冷的效果顯然不是很好，換言之，楊梅不適宜真空預冷。

［1］何志剛，林曉姿，吳正泉，等.楊梅果實采后包裝、保鮮技術研究［J］.福建農業學報，2003，18（4）：268-269.

［2］王瑾，陳均志，孫根標，等.1-MCP-α-環糊精和羧甲基-β-環糊精對楊梅保鮮的研究［J］.陜西科技大學學報（自然科學版），2010，28（2）：30-34.

［3］倪海枝，陳方永，王引，等.楊梅采后保鮮技術研究進展［J］.保鮮與加工，2012，12（4）：47-51.

［4］嚴德卿，華海土，張貞賢，等.楊梅保鮮貯藏技術研究［J］.現代農業科技，2009（9）：28-30.

［5］陳文烜，郜海燕，房祥軍，等.快速預冷對楊梅采后生理和品質的影響［J］.中國食品學報，2010，10（3）：169-173.

［6］汪國云，徐天佐，包勁松，等.楊梅貯藏和運輸保鮮技術研究進展［J］.福建果樹，2003，124（1）：19-21.

［7］馮雙慶，趙玉梅.水果蔬菜保鮮實用技術［M］.北京：化學工業出版社，2004.

INFLUENCE OF TERMINAL PRESSURE AND COMPENSATED WATER ON VACUUM PRECOOLING OF WAXBERRY

WANG Qin，TAO Le-ren，CUI Zhen-ke
（School of Energy and Power Engineering，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai200093，China）

By taking waxberry as experimental subjects at different terminal pressure in vacuum pre-cooling，we found that with the loss of the terminal pressure，waxberry pre-cooling terminal temperature has a tendency to reduce within a certain temperature and pressure range，but not obvious.The pre-cooling results of waxberry with humidification treatment is much better than the control group without making humidification.In about 20 minutes，25℃waxberry can be reduced to about 15℃with vacuum pre-cooling method，which has a great gap to the most appropriate storage temperature 2℃for waxberry.So waxberry pre-cooling effect is not ideal，other pre-cooling ways can be considered.

waxberry；vacuum precooling；terminal pressure；compensated water；storage

TB65

A

1006-7086（2015）06-0365-04

10.3969/j.issn.1006-7086.2015.06.013

2015-10-08

上海市重點實驗室項目（1N-15-301-101）

王勤（1991-），男，碩士研究生，江蘇省海門市人，從事航天器熱控制方面的研究。Email：wangqin_usst@163.com。