包裝對高樁型結球白菜真空預冷效果的影響

包裝對高樁型結球白菜真空預冷效果的影響

目前，冷鏈技術正在迅速發(fā)展。冷鏈的第一個環(huán)節(jié)是預冷。由于新鮮蔬菜采收后,其蒸發(fā)作用、呼吸作用及其它許多生理變化會加速蔬菜老化、萎凋及黃化。采用“預冷”處理就是把蔬菜蓄存的田間熱盡快去除。因為低溫可以抑制蔬菜劣變的生理變化,減緩病原菌滋生,所以預冷技術在整個蔬菜保鮮冷鏈中起著極為重要的作用?！邦A冷”概念是由Powell及其合作者在1904年提出的。真空預冷就是在真空條件下,使水迅速在真空處理室內以較低的溫度蒸發(fā),水在蒸發(fā)過程中要消耗較多的熱量,在沒有外界熱源的情況下,便會在真空室內產生制冷效果。真空預冷冷卻速度快,降溫均勻,大部分葉類蔬菜經20~30min就可以使溫度降至4~5℃。真空預冷中蔬菜水分蒸發(fā)造成的干耗損失是不可避免的,它是綜合因素造成的結果,受到蔬菜比表面積、表面組織結構和細胞間隙等因素的影響。結球白菜又名大白菜,或包心菜,屬十字花科蕓薹屬,原產于我國,栽培歷史悠久,南北各地普遍栽培。其性喜冷、濕潤,屬耐貯蔬菜,貯期長達半年之久,貯藏適溫為0±0.5℃。干耗實驗主要針對天津產高樁型結球白菜展開研究。1試驗設備和方法1.1不銹鋼板焊接實驗選用的真空預冷實驗機,真空室容積0.2m3。真空處理箱由1Cr18Ni9Ti不銹鋼板焊接而成,外用方槽鋼加強(內壁經拋光處理)。真空泵極限壓力460Pa。從結構上看,真空預冷裝置主要由真空室、捕水器、真空泵、制冷機組、儀表控制系統(tǒng)等部件組成。1.2數據采集處理數據采集系統(tǒng)原理圖如圖1所示。針對真空預冷的數據采集系統(tǒng),編寫數據采集程序。由AdvantechViSiDAQ軟件繪制的數據處理程序界面。在ViSiDAQBuilder里建立數據采集信道流程,建立各個傳感器與數據端口的連接。試驗開始時,運行ViSiDAQRuntime進行數據采集。試驗結束后,關閉運行程序。采集的數據以記事本文件的形式自動保存到程序預先設定的目錄。數據采集程序還可以設置時間間隔,控制信號的輸出一般采樣數據間隔是1.3測試系統(tǒng)的建立結球白菜購買后放置于25℃室溫下,使其達到溫度恒定,放入真空室。試驗過程:保證設備和測試系統(tǒng)處于正常狀態(tài),啟動制冷系統(tǒng)以便將蒸發(fā)器冷卻至-5℃,并啟動測試系統(tǒng);其次把四對熱電偶布置于結球白菜的中心點、距中心13、距中心23和表面作為測試點。壓力傳感器放置到真空室固定位置;最后堆積排放,關閉預冷室門,開啟計算機測試程序,啟動抽真空系統(tǒng)的同時開始測試采集。過程中從計算機屏幕觀察各點參數的變化,預冷結束時停止抽真空并打開放氣閥,壓力恢復至常壓后打開預冷室門,停止數據采集,試驗結束。2采用實驗分析法爾曼干消耗2.1批量結球菜預冷壓力結果圖2是40kg、30kg、20kg和10kg四種批量結球白菜真空預冷過程表面溫度變化曲線。對于40kg和30kg,熱電偶分別布置于上、中、下三層白菜的表面和中心,結球白菜由上層到下層,預冷速度逐漸增大。預冷過程中溫度變化比較均勻。20kg和10kg兩種情況,由于白菜數量少,沒有分層布置。溫度變化趨勢與前兩種批量的變化一致。10kg結球白菜預冷實驗時,預冷速度非?？?表面溫度在13min內達到0℃左右。因此,要從容積占有率方面分析預冷時間。真空室的容積為0.2m3,已知白菜的密度為700.4kgm3,計算可得四種批量結球白菜的容積占有率分別為57.8%,45.2%,28.2%,14.4%。40公斤的結球白菜已經把真空室占滿,但由于放置時存在空隙,所以總體容積占有率只有57.8%。實驗結果得,40kg結球白菜產生的水蒸氣量是很大的,所以抽真空占用時間長,制冷系統(tǒng)已經處于滿負荷運轉,捕水器溫度波動很大。圖3是4個批量結球白菜真空預冷壓力變化的對比。當處理量為10kg時,預冷速度非常快,最終壓力到670Pa結束。隨著處理量的增加,預冷的時間也逐漸變長,最終壓力也逐漸增大。20kg和30kg結球白菜的預冷時間為19min和25min,壓力變化到730Pa和800Pa。40kg結球白菜實驗預冷時間需要35min,當壓力到達800Pa后,基本維持不變,大約3min后,結球白菜溫度到達0℃,實驗結束。干耗損失總結于表1。2.2結球蔬菜包裝干耗損失實驗選取兩個長480mm,寬350mm,高250mm的紙箱,紙箱側面各有4個直徑為60mm的孔,把結球白菜分別放滿一個紙箱和兩個紙箱。圖4、5是使用單個和兩個紙箱對結球白菜進行真空預冷結球白菜溫度變化圖。單個的紙箱體積為0.042m3,容積占有率為21%。兩種情況的容積率分別為21%和42%,預冷時間為15min和18min。數據分析可得上層紙箱空氣流動阻礙少溫度變化快下層紙箱氣流受阻礙大,所以溫度變化慢一些。在研究包裝對結球白菜預冷過程的影響時,對有保鮮膜包裝的結球白菜進行了實驗研究,如圖6所示,四種形式下的結球白菜溫度變化曲線。保鮮膜質地薄,透氣性好,包裝過程中與白菜緊貼。實驗數據表明對預冷時間影響很小。干耗損失總結如下表:表1列出了結球白菜整體實驗的干耗損失數據。不同批量的結球白菜干耗損失約為3.2%。對結球白菜進行包裝后,干耗損失下降,其中放入紙箱內,下降最為明顯,約1.5%。而保鮮膜質地較薄,與結球白菜接觸緊密,干耗損失下降1%。表2列出了整體實驗中,單個結球白菜的干耗損失數據。40kg和30kg的批量實驗中,分別測試上中下三層的白菜個體干耗,其干耗損失逐漸減小。進行包裝處理后的結球白菜個體,干耗損失也隨之降低約0.7%。表1、2中所列數據的偏差與實驗精度有關。根據以上數據,總結出結球白菜干耗與處理量之間的線性回歸方程為:式中:Δm——為大白菜的干耗,g;m——為大白菜的處理量,g。根據這個關系,可以考慮在真空預冷前,噴淋適當量的水分,從而減少結球白菜真空預冷過程中的干耗,具有實際應用意義。2.3理論計算的模型驗證根據捕水器理論計算中捕水質量變化,擬合出結球白菜質量損失ΔW(任意時刻質量與初始質量的差值,單位:g)與溫度T(白菜表面溫度,單位:℃)和時間τ(預冷時間,單位:min)的數量關系:由于捕水器理論計算中,假設的結球白菜處理量為20kg,所以式(2)只適用于20kg以上的白菜真空預冷實驗。計算處理量在20kg以上的結球白菜干耗損失得出表3所示:理論計算數值與實驗測試數值偏差在10%~20%之間,基本符合要求。蔬菜在冷卻階段,質量的變化受預冷時間、溫度T影響,時間越長,溫度越低,質量損失越大。在實際生產中,如果預冷工藝控制不當導致溫度變化過快,終溫過低,或者時間過長,那么過多的水分損失將導致蔬菜品質發(fā)生裂變,不利于貯運和銷售,造成經濟損失。因此,根據預冷對應的時間、溫度可以計算或估算出質量損失,用于真空預冷實際操作,設計出較優(yōu)越的操作流程,對實際生產具有重要意義。3天津產結球菜干包裝箱與涂膜的密封效果對比,見表31)針對天津產高樁型結球白菜進行不同批量的真空預冷實驗,研究結球白菜容積率與預冷時間之間的關系。總結出結球白菜預冷時間T(℃)與容積率x(%)的關系T=9.84+17.48x+44.15x(x>10%)。2)用兩側開孔的包裝箱和保鮮膜把結球白菜密封,與未加任何包裝的結球白菜進行對比分析,各個點的溫度變化數據表明包裝對真空預冷的時間和蔬菜最終處理溫度影響甚微。保鮮膜的質地和包裝方法