食品真空貯藏溫度變化試驗結果展示

一、數學模型

假設冷卻過程中食品的物性參數不變，為常數；食品表面與環境只有傳質換熱，忽略對流、導熱及輻射換熱；食品各向同性。

二、試驗結果分析

1、溫度變化情況在貯藏環境溫度T=1℃，相對濕度=85％一90％，壓力P=10 kPa條件下進行試驗。所得的試驗結果見圖2、圖3。

從圖2可知，食品的表面實際測量得出的曲線與表面理論模擬曲線的形狀基本相似，從而驗證了理論模擬結果：即在開始階段食品表面溫度下降十分迅速；而隨著食品冷卻過程的進行，食品的冷卻速度逐漸減慢。從圖3可看出，食品的中心實際測量得出的曲線與理論模擬曲線的形狀基本相似，驗證了理論模擬結果：即開始階段，食品的中心溫度幾乎處于不變的狀態。這主要是由于馬鈴薯的導熱系數小，僅為0．42—1．11 W／m·K，跟不上表面溫度的變化速率，隨著時間的推移，食品表面和中心之間的溫度差變大，傳熱量增加，中心溫度的變化才明顯。由圖2，圖3可知，食品的理論模擬曲線與實際測量得出的曲線兩者間始終存在一定偏差。表面溫度的模擬與實際測量值之間的差值比中心溫度的模擬值與測量值之間的差值大。這主要是由于表面溫度的降低除了水分的蒸發之外還存在與環境空氣的對流換熱，隨著溫度變化和水分蒸發的變化，這兩因素在發生微小的變化，總的綜合換熱系數是在變化的，而要具體確定變化值與時間的關系不太可能，因此只能用經驗公式加上修正值來具體確定與時間的關系；而中心溫度的變化只與食品本身的物性參數有關，即本身的導熱系數，而導熱系數隨溫度的變化大小有限，所以誤差比表面溫度誤差小。

2、冷卻速率情況在貯藏環境溫度T=1℃，相對濕度p：85％一90％，壓力P分別為10，55 kPa條件下進行試驗。所得的試驗結果見圖4、圖5。

由圖4、圖5可看出，無論是食品的表面還是中心溫度，在相同的時刻，食品在貯藏壓力為10 kPa的溫度始終低于在貯藏壓力為55 kPa的溫度。試驗結果驗證了在一定的溫度及濕度貯藏條件下，食品的貯藏真空壓力越低，食品的冷卻速率越快這一理論模擬結果。這主要是由于貯藏環境的壓力越低，環境和食品水分的勢差就越大，水分擴散就越容易，擴散越快。而食品溫度的降低主要是依靠水分潛熱的散失，所以在相同的濕度條件下，環境的真空壓力越低，食品的溫度下降就越快。故食品在10 kPa貯藏壓力下的冷卻速率要高于在55 kPa下的冷卻速率。但是壓力不能無限降低，因為壓力越低，真空系統密封性要求越嚴，設備的制造成本就越大，同時果蔬類食品在貯藏罐中也需要一定的氧氣和二氧化碳來維持生命。

從圖4、圖5還可看出，食品的冷卻速率在前期較快而后期較慢。這是由于在冷卻的初始階段，食品的水分還呈飽和狀態，而貯藏環境的真空度低，因此食品水分和環境水分的勢差大，水分的擴散率就大。而隨著水分的蒸發擴散，帶走的熱量較多，所以在開始階段食品的溫降明顯。隨著時間的推移，貯藏環境的真空度升高，食品水分的飽和度降低，因此兩者的勢差減少，水分的擴散率降低，所以貯藏后期冷卻速率變得緩慢。

3、失重率情況由于試驗條件有限，在試驗中測量食品總失重來分析其在真空貯藏過程中水分的蒸發量。因為不管食品中的水分是如何變化的，它在一定時刻中的失水量是一定的。所以實際應用中通過稱前后的質量的變化來測量食品的失重率。

由表1可看出，馬鈴薯冷卻后質量損失的變化。真空貯藏降溫的原理主要是依靠食品內部的水分蒸發來產生冷卻效應，這就不可避免過程中食品的質量會減少。在相同的貯藏環境溫度和濕度的條件下，貯藏環境壓力越低，真空冷卻后食品的失水量就越高，因為貯藏壓力越低，食品與貯藏環境之間水分蒸發的勢差就越大，促使水分蒸發速率越快。盡管食品中其余的揮發性成分也擴散到環境中去，造成了食品的失重，但是食品的失重主要是由失水決定的。食品失水太多，在外觀上降低了食品的品質，更重要的是帶來很多不利影響，促使果蔬走向衰老變質，縮短貯藏壽命。此外，失水過多還容易引起食品的褐變，影響貯藏的質量。因此，在真空貯藏中，保持室內的較高濕度是保證果蔬類食品品質的關鍵所在。所以真空貯藏中應有加濕裝置，來保證室內的高濕度環境。

三、結論

對馬鈴薯進行真空貯藏冷卻過程的試驗結果表明：在真空冷卻貯藏過程中，食品的表面與中心溫度降低的情況雖有很大的不同，試驗測量值與理論計算值能很好的吻合，驗證了數學模型的正確性；食品表面溫度的變化值在開始階段顯著大于中心溫度的變化；在一定溫度和濕度的貯藏條件下，食品貯藏壓力越低，食品的冷卻速率越快，同時食品的失水量就越大。為降低果蔬失水率，可采用增濕的辦法，保證貯藏罐里相對濕度接近飽和。食品的真空貯藏技術的研究屬于跨食品工程、制冷工程等學科領域，具有強大發展趨勢，隨著該項技術的不斷深入研究與實踐，必將在我國的食品工業得到廣泛的應用。http://m.zgshfp.com