[科普中國]-冷藏食品的干耗

冷藏食品干耗的機理

水是一切食品的主要組成成分之一，各種食品中的含水量是不同的。食品中的水分存在的狀態(tài)直接影響著食品自身的生化過程和周圍微生物的繁殖情況是食品加工和儲藏中主要考慮的成分。一般食品的水分不用百分比含量來表示，而用水分活性。水分活性是指食品中呈溶液狀態(tài)的水的水蒸汽分壓力與相同溫度下純水的飽和水蒸汽分壓力之比。由于水蒸汽分壓力是與相對濕度有關，因而一種食品的水分活性與該產品周圍空氣的相對濕度有關。水分活性可以直接反映食品的儲藏條件。

食品冷藏中通常用空氣相對濕度來表示環(huán)境空氣中水蒸氣含量情況，它指的是空氣中實際所含的水蒸汽分壓力與同溫度下飽和水蒸汽分壓力之比。飽和濕度與絕對濕度之差稱為濕度飽和差。在一定的溫度下，空氣的飽和水蒸汽分壓力大于實際水蒸汽分壓力時，即存在著飽和差的情況下，水分便開始蒸發(fā)，因而空氣含水物體中吸收和蒸發(fā)水分的多少決定于飽和差的大小。只有在某一相對濕度下空氣才會與食品達到水分平衡，食品既不會放出水分，也不會吸收水分。這種相對濕度是“平衡相對濕度”，當食品儲存在相對濕度低于該平衡相對濕度時，食品表面的水蒸汽分壓力大于空氣中水蒸汽分壓力，就會驅使水分從食品內部跑向空氣食品即發(fā)生干耗.這種壓差越大，水分的蒸發(fā)就越快，食品的干耗也就越大。1

陳列柜內冷藏食品干耗的影響因素食品的干耗本質上是由食品內的水分與外界濕空氣進行熱濕交換引起的。因而所有影響這種熱濕交換的因素都會對冷藏食品的干耗產生影響。陳列柜內冷藏食品干耗的影響因素很多，主要包括：冷藏食品本身的特性、柜內冷藏環(huán)境及外界環(huán)境三個方面的影響。

冷藏食品本身特性的影響冷藏食品本身的特性主要是指食品的蒸發(fā)特性、含水量、存放狀態(tài)等。冷藏食品本身的特性和存放狀態(tài)對食品的干耗有決定性的影響。不同類型的食品，即使在相同的冷藏環(huán)境下，其干耗也相差很大。比如，果蔬類食品和動物類食品的干耗特性就有很大差別。肉類水分蒸發(fā)的量不僅與冷卻室內的溫度、濕度及空氣流速有密切的關系，還與肉的種類、單位質量表面積的大小、表面形狀、脂肪含量等有關。

陳列柜內冷藏環(huán)境的影響陳列柜內冷藏環(huán)境對食品干耗的影響因素主要包括柜內空氣的濕度、溫度、流速等。

由食品干耗的機理分析可知，當食品儲存在相對濕度低于平衡相對濕度時，食品表面的水分蒸汽壓大于空氣中水分蒸汽壓，就會驅使水分從食品內部跑向空氣，食品即發(fā)生干耗。這種壓差越大，水分的蒸發(fā)就越快，食品的干耗也就越大?？梢?，柜內空氣的相對濕度對冷藏食品的干耗有直接的影響。柜內空氣的相對濕度越小，即食品儲存的濕度遠離平衡相對濕度，冷藏食品的干耗越大。

柜內空氣溫度高，水分子移動快；同時由于溫度高，細胞液的粘度下降，使水分子所受的束縛力減小，因而水分子容易自由移動，必然有利于水分子的蒸發(fā)。另一方面，當柜內溫度升高時，空氣飽和蒸汽壓增大，可以容納更多的水蒸氣，這就必然導致果蔬更多的失水果蔬組織中充滿水，其蒸汽壓一般是接近于飽和的，只要果蔬組織的蒸汽壓高于周圍空氣的蒸汽壓，組織內的水分便外溢，其快慢程度與兩者之差成正比。

空氣的流動會改變空氣的絕對濕度，從而對冷藏食品的干耗產生影響。當空氣靜止時，食品因其自身的蒸騰作用而使周圍空氣的濕度不斷增高，趨于飽和。這時空氣中的水分子主要以擴散方式向低濕度處移動，相對地說速度較慢，所以食品是經常處在濕度較高的環(huán)境中，蒸發(fā)脫水就比較慢?？諝饬鲃觿t不斷將這種高濕度的空氣驅走，代之而來的是絕對溫度較低，吸濕能力較強的空氣，從而促進食品的脫水干耗。空氣流動越快，冷藏食品的水分蒸發(fā)越快，干耗就越嚴重。陳列柜風幕的出風速度直接決定著柜內的流場。顯然，風幕的出風速度對柜內冷藏食品的干耗有重要的影響。風幕的出風速度過大，整個柜內空氣的風速都會加大，冷藏食品的干耗也就加大。因而在陳列柜的優(yōu)化設計時，無論是從節(jié)能還是減小食品干耗的角度考慮，都應該在滿足冷藏要求的前提下，盡量降低風幕的出風速度。

另外，陳列柜的蒸發(fā)溫度、結霜和化霜及柜內的溫度波動對柜內食品的干耗都有較大影響。由于熱遷移帶動濕遷移，濕空氣隨著熱量的傳遞從低溫向高溫遷移。柜內的溫度波動必然會引起柜內溫度場的不均勻和熱濕交換，進而引起食品的干耗。陳列柜的蒸發(fā)溫度越低，蒸發(fā)器的結霜量必然加大，化霜的時間和次數(shù)也就隨之增加。由于蒸發(fā)器的結霜大部分來自柜內的濕空氣，結霜量大，柜內空氣的濕度必然降低；而化霜時柜內溫度迅速上升，隨著化霜的時間和次數(shù)的增加，使柜內的溫度波動加劇。這兩點都會加大柜內食品的干耗。

外界環(huán)境的影響外界環(huán)境對冷藏食品干耗的影響因素包括外界環(huán)境的濕度、溫度、風速及光線等。

由于大部分陳列柜是開放式的，外界環(huán)境空氣通過風幕與柜內的冷空氣存在熱濕交換。熱遷移帶動濕空氣從低溫向高溫遷移，因而外界環(huán)境的溫度、濕度和流速都會影響對冷藏食品的干耗。陳列柜內空氣與環(huán)境空氣的換熱以對流換熱為主。根據(jù)傳熱學的規(guī)律，其換熱量與它們的溫差及環(huán)境空氣流速呈近似線性關系。外界環(huán)境的溫度越高，即環(huán)境空氣與冷藏食品之間的溫差越大，空氣與食品的換熱加劇。這樣冷藏食品的濕遷移也加大。外界環(huán)境的濕度對冷藏食品干耗的影響與柜內冷藏環(huán)境空氣濕度的影響類似，環(huán)境濕度越低，食品的干耗就越大。

同時，外界環(huán)境空氣通過陳列柜壁面的導熱和敞口處的輻射換熱也影響著陳列柜的溫度場，進而間接地影響柜內冷藏食品的干耗。如果柜壁材料的絕熱性能好，柜內與環(huán)境的換熱量也就小，柜內的溫度波動也減小。這樣柜內冷藏食品的干耗就會降低。另外，環(huán)境的光線照射對冷藏食品，特別是果蔬類食品的干耗也有影響。光線對果蔬食品的影響是由兩個作用造成的：第一，環(huán)境光線的照射使果蔬的氣孔張開而加速水分的蒸騰；第二，由于光線的照射，果蔬的體溫上升，提高了組織內部的蒸氣壓而蒸騰。

降低陳列柜內冷藏食品干耗的措施為了避免和減少食品在冷藏中的干耗，最根本的是要減少食品與外界空氣的熱濕交換。如果陳列柜內濕度較高，而且冷藏食品的溫度能與柜內溫度保持一致的話，可基本上不發(fā)生干耗。這就要求陳列柜內要保持較高的濕度和均勻的溫度場，同時溫度波動要小。

陳列柜風幕的性能直接影響柜內的溫度場和流場，而且風幕的熱負荷是陳列柜與外界環(huán)境空氣熱交換的最主要部分。因此，改善陳列柜風幕的性能，保證柜內良好的溫度場和流場，能夠最大程度的減少柜內食品與外界的熱濕交換，進而降低柜內冷藏食品的干耗。具體的措施包括：進行風幕及陳列柜的優(yōu)化設計，保證柜內均勻、穩(wěn)定的溫度場；在滿足冷藏要求的前提下，盡可能降低風幕的出口風速，使柜內食品處于低風速或微風速的冷藏環(huán)境下。對于陳列柜壁面來講，使用好的絕熱材料，可以增強壁面的絕熱性能，減少外界熱量流入對柜內溫度場的影響。另外，合理地設計室內的燈光，以減少外界的熱輻射對柜內溫度場的影響，同時光線對果蔬類食品干耗的影響也會減小。

在陳列柜的設計過程中：一方面，通過適當提高蒸發(fā)溫度、增大蒸發(fā)器的換熱面積，來實現(xiàn)制冷工況的小溫差傳熱；從而減少陳列柜蒸發(fā)器的結霜量和柜內空氣的水分流失，保證柜內冷藏食品對空氣濕度的要求。同時，結霜量的減少使得化霜時間和次數(shù)減少，柜內的溫度波動也減小，對降低食品的干耗也是有利的。另一方面，沒有特殊要求時，避免柜體過寬，即風幕流程過長。因為這樣，為了保證柜內的低溫，必然要加大風幕的送風速度，以致整個柜內速度場的風速都增加，對冷藏食品的干耗及其不利。

在實際應用過程中，對于冷藏保鮮要求較高的商品，可以使用加濕裝置，對柜內空氣定時加濕；以保證柜內較高的濕度環(huán)境，最大限度的減少柜內冷藏商品的干耗。SANYO系列陳列柜的實際應用中采用較多，比如：超聲波加濕裝置已應用于鮮花柜，水蒸氣加濕裝置用于熟食柜(蒸煮食品)，霧裝噴淋加濕裝置用于果蔬柜。

對陳列柜內的冷藏食品本身來講，可以通過增加包裝來減小干耗。比如，水產品可鍍冰衣，讓冰衣與凍魚體表面緊貼成為一層冰膜，這樣在凍藏中就可由冰衣的升華來替代魚體表面冰晶的升華，減少凍魚的干耗。而最新的涂膜保鮮法相對包冰衣法而言，能更有效地提高物料的品質。該技術特點：(1)所用涂膜材料為天然可食性，食用時不需去除涂膜，而且涂膜的存在使口感更好；(2)涂膜保鮮能延長保質期、降低干耗、減少物料汁液損失； (3)使用該技術幾乎不會增加生產成本。

食品包裝時，內包裝材料應緊貼凍結食品。如果它們之間有空隙，則水蒸氣蒸發(fā)、冰晶升華仍可能發(fā)生，凍品會在包裝袋內發(fā)生干耗。比如，對于袋裝水餃等食品，就應該防止這種情況的發(fā)生，否則會嚴重影響這類食品的銷售。因此，對于水餃等食品的加工廠家來說，食品包裝前的處理很重要。對冷凍食品進行真空包裝，就可以有效防止這種情況的發(fā)生。由于真空的袋內沒有空氣流動，食品緊貼內包裝材料，食品基本不發(fā)生干耗。

另外，改進陳列柜內冷藏食品的堆放形式，也可以有效降低冷藏食品的干耗。比如，提高堆放量、增大冷藏食品堆放密度、加大垛的體積、避免冷藏食品被風幕出風直吹、以及冷藏食品的碼垛整齊，都可以減少柜內冷藏食品的干耗。2