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果蔬从产地到餐桌 无缝衔接的冷链技术

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2020/8/20

  Cold Chain冷链,是冷冻冷藏供应链的简称,它与我们的生活息息相关。食品中的牛奶、肉品、水产、速冻食品与蔬果等食品,从产地到餐桌的过程中,必须经过层层的保管、搬运与配送,来维持冷链食品食材的新鲜与安全。冷链技术与管理是核心关键。

  果蔬冷链的流程和果蔬的呼吸作用

  果蔬冷链与我们的生活息息相关,一条优良的冷链始于高品质的产品。对于果蔬来说,其产品必须经过恰当的采收,及时从农田送出并进行预冷。采收后的农产品通常是贮存在冷藏库中,直到它们被运输至下一个地点。在运输途中可以将农产品在不同地点(包括冷藏配送中心)卸下,然后和其它产品一起送往商家,如零售商店、餐饮店或批发市场等,直至被消费者购买。在上述的整个流程中,每个步骤都是非常重要的,尤其是从一个环节到下一个环节衔接时的控制处理对于最后能否为消费者提供高品质的产品起到了至关重要的影响。(图1)

(图1 果蔬冷链中的主要环节) 

  比如在果蔬冷链流程中,采收之后到运输至下一地点的衔接过程就十分重要。果蔬在采收之后,虽然离开了原来的母体和栽培环境,但它仍然是活著的有机体,还在进行一系列的生命活动。其中,呼吸作用是果蔬采收之后最主要的生命活动之一,也是生命存在的最明显标志。

  果蔬的呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸两种。有氧呼吸是指在氧气的参与下进行的呼吸作用,结果是将基本营养物质氧化成二氧化碳和水,并释放出大量的热。而当环境中氧气含量不足时,就会出现无氧呼吸,它是指糖、有机酸等营养物质被分解成乙醛、乙醇等不完全氧化产物并释放出二氧化碳和少量能量的过程。

  呼吸作用的强弱可以用呼吸强度来表示。呼吸强度是指在一定的温度下每千克果蔬在一定的时间内吸入的氧气或呼出的二氧化碳的量。呼吸强度的大小是影响果蔬耐藏力大小的主要因素。在正常情况下,呼吸作用小,消耗的营养成分就少,耐藏力就高;反之,耐藏力就低。一般来说,呼吸强度低的果蔬比呼吸强度高的果蔬更耐藏。影响呼吸作用的外界因素主要有温度、相对湿度、气体成分、电离辐射、机械损伤、病虫害、植物激素等。这里将针对温度、湿度和气体成分三个因素进行详细讲解。


  ■■ 温度的影响

  温度是影响植物呼吸作用的最主要因素。在5~35℃之间,温度每上升10℃,呼吸强度就增大1~1.5倍。因此低温贮存可以降低果蔬的呼吸强度,减少果蔬的呼吸消耗。对于呼吸高峰型的果蔬(呼吸高峰型果蔬:从生长停止到开始进入衰老之间的时期,呼吸速率突然升高的一些果蔬,如苹果、香蕉、番茄、酪梨、芒果等),降低温度,不但可降低其呼吸强度,还可延缓其呼吸高峰的出现。并非贮存温度越低,贮存效果就越好。每一种果蔬都有它最适宜的贮存温度,即贮存最适温度。在此温度下,最能发挥果蔬所固有的耐藏性和抗病性;低于这个温度,就可能导致冷害。如在0℃中苹果可以贮存得很好,而大多数的南方水果并不适宜这种低温贮存。

  乙烯能明显促进植物呼吸、加剧果蔬衰老。低温环境不仅可减少果蔬的乙烯产生量,减弱植物的呼吸作用,而且还可以抑制乙烯加剧果蔬衰老的生理作用。除此之外,低温环境还能抑制病原菌的生长,减缓水分的蒸发,这些对保持果蔬的良好品质都是有益的。因此,应尽可能维持适宜的低温来贮存果蔬。


  ■■ 湿度的影响

  环境湿度对呼吸作用也有很大的影响。新鲜果蔬中含有大量水分,如果贮存环境的湿度过低,会使果蔬蒸发失水较多,原来不溶于水的物质被水解成糖,为呼吸作用提供了更多的基质,因而会加强果蔬的呼吸强度。但若环境湿度过高会导致果蔬的腐败率增高,所以选择一个合适的湿度保存果蔬至关重要。


  ■■ 气体成分的影

  响果蔬的有氧呼吸作用需要吸收氧气和放出二氧化碳。因此,氧气是果蔬呼吸的必要条件,而二氧化碳是呼吸作用的产物,所以一定程度上降低氧气浓度、增加二氧化碳浓度可以抑制果蔬的有氧呼吸,从而延缓果蔬的衰老过程。如香蕉贮存于20℃正常空气中的呼吸强度,比贮存于5%浓度的二氧化碳和3%浓度的氧气中高近5倍。但若氧气浓度过小,会使果蔬必须在消耗大量的营养物质后才能产生足够的能量去维持果蔬的生命活动。另外,无氧呼吸也会产生对细胞有毒害作用的乙醛和酒精,积累过多对果蔬造成伤害,降低其品质。
生鲜果蔬食品低温宅配用冷藏、冷冻装置

  低温配送很贵,若运输温控品质不佳,将导致蔬菜、水果、鱼及肉品等东西坏掉,严重影响食品的安全及身体的健康。将对温度敏感的货物送达最终用户的手中并保障货物的新鲜,除了普通的物流设备、设施和严格的管理程式外,冷藏、冷冻装置发挥著至关重要的作用。冷藏、冷冻装置必须在运输过程中不间断地提供冷量(或热量),以保证货物终始维持在可控温度范围内。
  目前低温宅配主要通过冷藏冷冻车(主要是厢式货车及轻型客车改装车及其它机动车辆改装车)的方式,也有将货物直接用保温盒进行包装,并夹入冰袋、冰盒而与普通货物一起运送的方式。与冷藏冷冻车进行配合使用的冷藏、冷冻装置主要有机械式製冷机组和蓄冷系统:
冷藏冷冻车用制冷机组

(图2 冷藏冷冻车制冷机组的主要构成)

  冷藏冷冻车制冷机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀构成。製冷机组的工作原理与一般的单级蒸气压缩式製冷原理类似,依靠外界动力(主要有车载柴油引擎、机组自载柴油引擎直接机械动力及电力等)驱动压缩机使冷媒在系统中不断循环,冷媒流经蒸发器时,通过蒸发吸收厢体中的热量(热负荷),然后通过厢体外部的冷凝器释放热量,不停地循环往复,从而实现连续製冷的效果。(图2)

  冷藏冷冻车制冷机组按动力来源可分为独立式自驱动(图3)和非独立式车驱动(图4)。独立式机组有自带的柴油引擎,来驱动製冷系统,因其无需借助车辆的柴油引擎动力,在车辆停止、故障时均可运行,而且其制冷(制热)能力不会因车辆柴油引擎速度的变化而变化,一般来说能更可靠更稳定地控制货物温度,它更适用于大批量且对温度要求较高的货物的长途配送和宅配的前端集中配送。而非独立式机组本身没有柴油引擎,主要依靠车辆的柴油引擎做为动力来源,因此,其要求车载柴油引擎有足够馀量给冷藏机组提供动力,并在柴油引擎舱内有足够的安装空间以安装制冷压缩机。而且制冷机组也往往会因车辆的故障而停止工作,影响货物的安全。但相对独立机组来说,其品质更轻,噪音更低,生产工艺简单,价格低廉,随著国内卡车製造与品质水准越来越高,以及众多车辆厂相继开发了冷藏冷冻车专用底盘,目前非独立机组已成为城市配送、宅配的主流。

  此外,冷藏机组按车辆保温厢体的隔温区数量来分,可分为单温机组和多温机组(双温或三温)。装有单温机组的冷藏冷冻车只有一个温度区,只能运输一种或者温度要求接近的易腐食品;而使用多温机组,可以为冷藏车厢体多个温度区分别进行温度控制,以便同时装载多种不同温度需求的货物。

  

(图3 装有独立机组的冷藏冷冻车)   (图4 装有非独立机组的冷藏冷冻车)

冷藏运输蓄冷系统

  除了上述的机械制冷机组外,还有一种叫蓄冷系统,简单地来说,蓄冷系统就是将冷量储存于蓄冷部件内,在使用时,通过内部不停地释放冷量而使货物保持低温。而非通过持续不断的动力输入与制冷循环。蓄冷系统主要由两部分组成:蓄冷部件和制冷系统。蓄冷部件被放置于车厢内部,一般为密闭结构,内部充注共晶溶液,并且和制冷系统的蒸发器盘管集成。共晶溶液成分为无机盐、防腐添加剂以及水,在一定的温度下,共晶溶液会结晶,该温度称之为共晶点,不同的共晶溶液的共晶点不同。当製冷系统运行时,冷量通过蒸发器盘管传递给共晶溶液,降至共晶点时,溶液结晶。在运输过程中,结晶的共晶体吸收厢内热负荷,开始融化,释放冷量,所以冷量是被“贮存”在该溶液中。

  这里的制冷系统类似于前面所述的机械式制冷系统也称为“冷站”,可以静止安装在地面,也可以安装在车上。如果静止安装,则通过结构给蓄冷部件供冷,一台“冷站”一般可以同时给几台蓄冷车辆供冷。蓄冷系统的优点在于能降低运行维护成本。该系统一般用于市内低温冷冻食品的短途配送。但是,对于特定的蓄冷系统一般不能控制温度,也不能制热。

 

  冷藏运输保温箱

  前面我们提到了用于运送大量货物的冷藏冷冻车用冷冻机组或蓄冷系统, 而对于配送少量货物,如近来比较流行的“门到门”生鲜配送,以及社区的牛奶等配送,是采用什么方式呢?目前比较流行是采用保温箱,以防止在配送过程中因货物温度回升而使品质受到影响。而有的商家,为了更好的保证货物的品质,还会採用在保温箱内装入冰袋、或冰盒等,以保证持续低温。冰袋、冰盒一般採用塑胶包装,内部充注蓄冷剂,蓄冷剂的成分可以是多元醇和水的混合液,它的蓄冷量往往是纯水冰3到6倍,所以可以吸收更多的热量。也有的直接采用干冰制作冰袋。冰袋和冰盒有一次性的,也有可重复利用的,把使用过的冰袋、冰盒再放回冰箱或冷冻容器内进行冷冻,即可“恢复”制冷能力。

  上述这种采用保温箱加冰袋、冰盒的混合型的保温方式,获取非常方便,成本也较低,但使用起来不是很方便,必须在货物包装、或转运时与货物一起包装,重複利用时操作比较繁琐,且无法达到精确控温。还有一种保温箱,或者叫移动冷箱,类似于一个移动的冰箱,内容积为140L到915L不等,移动冷箱自带了一个小型的机械式製冷系统,只需要将冷箱置于任一车辆内,插上车体自带的12V或24V电源即可进行工作,从而持续地为货物提供製冷并精确控制温度。