果蔬收獲以后，生命并沒(méi)有結(jié)束，仍然有呼吸作用，即吸收氧氣，排出二氧化碳及水分。在新陳代謝的過(guò)程中，產(chǎn)生大量呼吸熱，使養(yǎng)分不斷地消耗，并損失大量水分。結(jié)果造成果蔬凋萎、變色軟化、維生素減少，以致變質(zhì)，失去商品價(jià)值。減弱果蔬的呼吸強(qiáng)度，唯一的方法是迅速降低果蔬溫度使其呼吸熱降低。低溫不僅能抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖，還能抑制食品中酶的活性，延緩果蔬中化學(xué)成份的變化，保持食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和色、香、味品質(zhì)。果蔬采摘后經(jīng)適當(dāng)處理，能提高果蔬的質(zhì)量。真空預(yù)冷被認(rèn)為是減緩果蔬采摘后成熟及保證食品質(zhì)量的有效方法。
真空預(yù)冷的特點(diǎn)：
① 果蔬冷卻速度快，一般只需20~30min，若用冷藏庫(kù)冷卻，則需10~12h，而且只能處理早晨收獲的果蔬，而真空預(yù)冷則不受采集時(shí)間限制隨時(shí)可以處理；
② 處理時(shí)間短，水分損失小，果蔬不會(huì)發(fā)生局部干枯變形；
③ 真空預(yù)冷的果蔬鮮度保持時(shí)間長(zhǎng)，適合較長(zhǎng)時(shí)間貯藏及長(zhǎng)途冷運(yùn)輸。
1、真空預(yù)冷原理：水在大氣壓下的沸點(diǎn)為100℃，若水處于真空環(huán)境中，其沸點(diǎn)將隨著壓力的降低而下降。當(dāng)壓力降到2334.6pa時(shí)，溫度為20℃的水就能沸騰。若壓力繼續(xù)降低608.2pa時(shí)，水的沸點(diǎn)近似于0℃。真空預(yù)冷的基本原理是將果蔬置于真空容器中，并抽真空。當(dāng)壓力達(dá)2660~2000pa時(shí)，果蔬表面水分開(kāi)始蒸發(fā)，水分蒸發(fā)隨壓力下降而加劇。在蒸發(fā)過(guò)程中，水所需要的氣化熱由果蔬來(lái)提供，其本身得到了冷卻。通常在20min左右就可冷到3℃左右。此時(shí)，果蔬失去的水分只占其質(zhì)量的1%~3%，不影響其鮮度。
在減壓過(guò)程中水分愈容易蒸發(fā)的蔬菜，冷卻效果愈高。而水分蒸發(fā)的速度，取決于體積與表面積之比。與萎體結(jié)構(gòu)、組織密度、蠟質(zhì)等也有一定關(guān)系。水從果蔬體內(nèi)向表面移動(dòng)的速度也影響水的蒸發(fā)。因此，不同果蔬真空預(yù)冷的速度是不同的。
蔬菜按真空預(yù)冷的速度不同可分為三類：
a.類蔬菜冷卻到0℃附近時(shí)大約需10~20min。幾乎都是葉菜類，表面積比大、組織柔軟，其結(jié)構(gòu)有利于水分的蒸發(fā)。
b.類蔬菜冷卻速度較慢，如黃豆。表面積比小，組織堅(jiān)硬。草莓與菜花也屬于此類，在真空冷卻需較長(zhǎng)時(shí)間。
c.類蔬菜包括黃瓜、番茄等，在真空預(yù)冷中效果最差。這類蔬菜表面積比小，表皮厚，組織較致密，從而水分節(jié)發(fā)困難。馬鈴薯、胡蘿卜等蔬菜也不適于真空預(yù)冷。
2、真空預(yù)冷裝置真空預(yù)冷裝置主要有三大部件，即真空室、捕水器及真空抽氣機(jī)組。
(1)真空抽氣機(jī)組真空預(yù)冷保鮮適宜的工作壓力范圍在600~700pa，以果蔬不受凍傷的溫度為限。在此工作壓力下，真空預(yù)冷保鮮適用的真空泵或真空機(jī)組有：旋片式真空泵及滑閥式真空泵；羅茨泵-羅茨泵-雙級(jí)水環(huán)泵機(jī)組；羅茨泵-旋片式真空泵機(jī)組；羅茨泵-滑閥泵機(jī)組。油封式機(jī)械真空泵不適宜抽除含有大量水蒸氣的氣體，因水氣會(huì)溶于機(jī)械泵油中，使油乳化，油的性能變壞，影響真空泵的性能。羅茨泵-羅茨泵-雙級(jí)水環(huán)泵機(jī)組可抽水氣，但抽大量水氣，機(jī)組相當(dāng)龐大，亦不適用，故通常均需要配置換熱器，用以捕食大量果蔬蒸發(fā)水氣，使進(jìn)入泵中的水氣盡可能減少。真空機(jī)組的氣體負(fù)荷由四部分組成，即真空室及換熱器容積中所含的大氣壓氣體、裝置的漏氣量、物料所含的氣體、以及換熱器未能捕集的水蒸氣。通常粗略計(jì)算只考慮真空室及換熱器所含氣體，其可以忽略。
(2)換熱器換熱器用于冷凝物料蒸發(fā)出來(lái)的水氣。本身相當(dāng)于一個(gè)熱交換器，其管程走制冷劑工質(zhì)，殼程走空氣及水蒸氣。殼體材料為不銹鋼，蒸發(fā)器為銅管制成。殼體外部有保溫層。設(shè)計(jì)換熱器時(shí)，需考慮氣體通過(guò)時(shí)有較大的流導(dǎo)；同時(shí)又需考慮捕獲水蒸氣效率。一般設(shè)計(jì)中，捕集水蒸氣效率應(yīng)在95%以上。換熱器中的壓力比工作壓力低半個(gè)到一個(gè)數(shù)量級(jí)，并由此值確定換熱器的溫度。
換熱器的耗冷量包括三個(gè)部分：
① 換熱器中蒸發(fā)器材料降溫耗冷量Q1；
② 蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)支撐材料熱傳導(dǎo)及蒸發(fā)器輻射熱損失Q2；
③ 物料蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣凝結(jié)耗冷量Q3；
在確定換熱器所耗冷量時(shí)，應(yīng)比較預(yù)冷耗冷量Q1 Q2和工作耗冷量Q2 Q3，取兩者中較大值。制冷機(jī)選用單級(jí)壓縮機(jī)即可，制冷劑選用R22。
羅茨水環(huán)真空機(jī)組由羅茨真空泵和水環(huán)真空泵按一定的抽速比例關(guān)系組合而成，它具有抽速大、極限真空泵高、消耗功率低等優(yōu)點(diǎn)，與往復(fù)式真空泵、旋片真空泵相比它省油、噪音低、污染小，在保持抽氣量不變的情況下，羅茨水環(huán)真空機(jī)組比往復(fù)式真空泵和液環(huán)式真空泵節(jié)電60-80% 羅茨水環(huán)真空機(jī)組用了高效節(jié)能的2BA水環(huán)式真空泵作為前級(jí)泵，所以羅茨水環(huán)真空機(jī)組比羅茨液環(huán)真空機(jī)組具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)泄露(為機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不同的盤根密封)、耐腐蝕(采用不銹鋼葉輪)、防護(hù)等級(jí)高的優(yōu)點(diǎn)。 羅茨水環(huán)真空機(jī)組的前級(jí)泵的工作液多采用水，也可采用有機(jī)溶劑(可用甲醇、乙醇、二甲苯、丙酮等有機(jī)溶劑)或其它液體，將前級(jí)泵作為閉路循環(huán)系統(tǒng)使用，大大減少了對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)大大提高了對(duì)有機(jī)溶劑的回收。其極限真空度由工作液的飽和蒸汽壓決定。
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