果蔬的一個重要質量指標就是鮮度，而且消費者對其鮮度的要求也越來越高。常溫保存已不能滿足人們對其鮮度的要求。降低溫度是一種普遍采用的有效辦法。果蔬收獲后，如何迅速消除田間熱，使其溫度（中心溫度）降至接近冰點，是關鍵的一步。真空預冷正是實現(xiàn)這種預冷的好方法。它是目前技術含量最高的果蔬類預冷技術。在歐美、日本等發(fā)達國家，真空預冷技術已經(jīng)被廣泛用于果蔬的保鮮。實際上，真空冷卻已經(jīng)受到了極大的關注，它的應用延伸到了花卉、蘑菇、魚、肉、火腿等產(chǎn)品加工上。本文將對真空預冷技術在果蔬保鮮體系中應用的研究成果和現(xiàn)狀作一較全面的綜述，以利于進一步推動真空預冷在該領域中的應用。

1 真空預冷技術的原理

水在一個大氣壓下，沸點為100℃，蒸發(fā)潛熱為2256kJ/kg，降低氣壓時，水的沸點也隨之降低。當氣壓為613Pa時，水的沸點為0℃，蒸發(fā)潛熱為2500kJ/kg。真空預冷是利用降壓來降低水的沸點，靠水份氣化帶走果蔬產(chǎn)品熱量的冷卻方法。因此，只要維持一定的真空度，果蔬的水分就會在低溫下氣化，同時消耗較多的熱量，所需潛熱絕大部分來自于物品本身釋放的顯熱量，結果導致物品能極其迅速地低溫冷卻[3]。其中絕大部分的水在果蔬外表面氣化，也有可能一部分的水（自由水）在細胞之間氣化[4]。

2 真空預冷的特點

果蔬冷卻的傳統(tǒng)方法有：強制通風冷卻、差壓通風預冷、冰水冷卻等方法。其共同的特點是處理時間長、溫度均勻性差、對果蔬有局部損傷、處理量有限等不足之處。相比之下，真空預冷具有如下優(yōu)點：

（1）降溫速度快。冷卻時間只需20～30min。可以快速地抑制果蔬的呼吸作用，控制溫度，如用冷藏庫則需10～12h。

（2）冷卻均勻。由于預冷箱內各點的壓力均衡，果蔬個體本身都形成了類似的冷卻系統(tǒng)，而且果蔬處于真空與較低溫度下，冷卻時各部分溫度梯度較小。因此，冷卻比較均勻。

（3）效果好。真空環(huán)境可以殺菌，果蔬的潔凈度高；真空預冷處理時間短，果蔬的內部結構并未破壞，也不會產(chǎn)生局部變形，保持原有的形態(tài)和風味；有研究表明：真空預冷后，果蔬的保鮮期更長，適合較長時間貯藏及長途運輸，可在更大的范圍內銷售。

同時，也存在一些問題：

（1）真空預冷設備價格較高，一次性投資較大。

（2）對于表面積相對小的果蔬，如黃瓜、西紅柿，冷卻效果不理想，不適合采用此冷卻方式。

（3）采用真空預冷卻時，最好使被冷卻物質(特別是蔬菜)表面的傳熱速率與其內部的傳熱速率相近。否則，如果勉強用一般的真空冷卻方法冷卻，必將造成冷卻速率提高不大，干耗增加的后果。雖然可以采用真空加水冷卻的辦法來減少干耗，但不是最好的辦法。

3 真空預冷裝置

真空預冷裝置由真空容器、抽氣系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成。如圖1所示。

l  真空容器是用來盛放果蔬的器具，它必須能承受外壓105Pa。通常有箱形和圓筒形兩種，內側進行防腐處理，外側噴涂高強度防銹材料。

l  制冷系統(tǒng)起著把從果蔬中氣化出來的水蒸汽冷卻成水滴的作用。水在655.6Pa和1℃時變成水蒸氣，其體積增大近19萬倍。系統(tǒng)中增加了制冷設備，就可以保持真空槽內穩(wěn)定的真空度。對小型真空預冷裝置應選擇水冷或風冷的氟利昂冷凝機組，大型真空預冷裝置則可以采用氨系統(tǒng)。

l  抽氣系統(tǒng)的關鍵部件是真空泵，它需要將真空室的壓力從常壓在20～30min內抽至665Pa。選用時應該綜合考慮抽氣速率、功率、噪音、振動等因素。

l  控制系統(tǒng)有手動、自動之分。主要對溫度和壓力進行控制，實現(xiàn)節(jié)能和防凍害。如采用微型計算機及定序器等則可實現(xiàn)全自動運行。

l  為了優(yōu)化運行與管理，真空預冷裝置分為間歇式、連續(xù)式、移動式。間歇式真空預冷裝置一般用于小規(guī)模生產(chǎn)，連續(xù)式真空預冷裝置用于大型加工廠，移動式真空預冷裝置便于異地使用。

4 果蔬真空預冷過程的理論分析

4.1 真空預冷過程

果蔬在真空室內的預冷大致可以分成三個階段，現(xiàn)以菜心預冷過程為例加以說明。

（1）抽真空階段。從一個大氣壓抽至果蔬溫度對應的飽和蒸汽壓力。這個過程中盡管壓力迅速降低，但果蔬的溫度并沒有明顯下降，質量也無明顯變化。此階段歷時約9 min，占整個預冷過程時間的59％左右。

（2）冷卻階段。果蔬中的水份不斷氣化。如圖2所示，在這個過程中壓力繼續(xù)緩慢降低，溫度發(fā)生明顯下降，菜心質量也在這個階段中出現(xiàn)減少。此階段歷時約5 min，占整個預冷過程時間的33％左右。

（3）復壓階段。壓力急劇恢復到常壓。如圖2所示，在這個過程中由于直接從外界環(huán)境吸入空氣，物料終溫有所回升，菜心的葉溫回升較大，而莖溫幾乎不變。此階段歷時約1.2 min，占整個預冷過程時間的8％左右。

4.2 真空預冷效果及加水預冷技術

在減壓過程中，水份越容易氣化的果蔬，冷卻效果越好。果蔬的外表面積與其體積之比、果蔬本身組織構造的粗密、自由水含量的多少決定了其真空冷卻的效果。也就是說，外表面積與體積之比越大，組織構造越粗糙，自由水含量越高，就越適合于用真空冷卻。根據(jù)果蔬的物理性質和組織結構可將果蔬真空預冷對象分為三類：

A類果蔬冷卻至0℃附近時大約需10～20min。幾乎都是葉菜類，這類果蔬的特點是表面積比較大、組織柔軟、其結構有利于水分散發(fā)。

B類果蔬冷卻速度較慢，如菜豆、草莓與菜花，表面積相對小，組織堅硬。

C類果蔬包括黃瓜、番茄、桃子、馬鈴薯等在真空預冷中效果最差。這類果蔬的特點是表面積相對小、表皮厚、組織較致密，水分氣化困難。因而不適宜用真空冷卻。

真空預冷時，一般要求果蔬水份損失不超過3%，否則將造成保鮮品萎縮。為了保持真空預冷冷卻速度快的優(yōu)點，又要克服干耗大的弊端，在果蔬表面補水，讓其代替果蔬內部的水分氣化，這就是真空加水預冷技術。它是通過真空室中的噴淋裝置向果蔬噴水，抽真空時水分氣化吸熱對果蔬進行間接冷卻的方法。加水過程又分抽真空前預加水和抽真空中加水兩種方法。試驗表明，后一種加水方法的冷卻效果高于前一種加水方法，特別是對番茄的冷卻效果更為明顯。在這種方法中，噴水時刻是在真空室壓力約為1333Pa時，噴水多次，每次約10秒種。另外，也可以在果蔬采收前1～2天田間澆一次水，使菜本身有足夠的水量。

5 真空預冷技術在果蔬保鮮體系中的應用 真空預冷機,預冷機,科美斯,果蔬真空預冷機,真空冷卻機

歐美、日本等發(fā)達國家為了獲得高質量的速凍產(chǎn)品，已把真空預冷作為果蔬采摘后，必須進行的第一道工序。在國內，目前尚處于起步階段，隨著對外交往與人們生活水平的提高，真空預冷必將越來越被重視。

真空預冷技術的應用研究比較豐富，但還是以蔬菜研究為主。就國內而言，相關研究也比較多。研究表明應根據(jù)蔬菜品種貯藏要求和貨架壽命，決定是否噴淋和噴淋的水量與時間；華南農(nóng)業(yè)大學的陳羽白等人采用實際生產(chǎn)使用的真空預冷設備對菜心進行小批量的真空預冷試驗，考察了預冷過程中菜心的質量損失、溫度隨時間的變化情況及相互關系，以及真空預冷對菜心品質的影響；臺北科技大學的鄭鴻斌等人利用自行開發(fā)的全自動化的真空預冷機進行實驗，并指出將葉菜類(小白菜、青蔥、空心菜、菠菜等) 置于真空腔進行抽真空進行實驗，發(fā)現(xiàn)在7分鐘左右各類蔬菜的溫度降至4℃左右，又將液態(tài)水置于真空腔后進行抽真空，發(fā)現(xiàn)在13～14分鐘后其溫度會下降至0℃以下。

同時，也出現(xiàn)了一些將真空預冷技術和其它技術相結合的保鮮方法。洛陽工學院的王志華等人介紹了花卉果蔬的真空預冷和預冷氣調保鮮貯藏，指出該技術與其它的保鮮貯藏技術相比，具有明顯的優(yōu)勢。閩西大學的石小瓊等人[18]將真空預冷技術配合塑料薄膜袋包裝應用于冷藏保鮮子芋的預處理，研究表明是可行的，為提高子芋冷藏的保鮮效果提供了一個技術措施；譚經(jīng)望指出采用真空預冷和簡易氣調包裝相結合的方法控制環(huán)境氣體組分，形成簡易氣調狀態(tài)。

6 真空預冷技術的展望

縱觀國內外關于真空預冷的研究，不難發(fā)現(xiàn)，對真空預冷技術的研究還存在一些問題，例如：這些研究大多強調和重視應用，缺乏對真空冷卻機理的基礎研究；對真空預冷過程中內部的熱質傳遞研究比較少；對溫度和壓力的準確控制、濕度和果蔬重量變化規(guī)律、復壓時間的影響和過程的能耗等研究也比較少。只有上述問題都得到充分的研究后，再結合仿真模擬，才能優(yōu)化運行管理，設計出高效節(jié)能型的真空預冷設備，特別是對真空冷卻過程的仿真模擬研究能夠減少實驗投入、縮短實驗周期，具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。

同時，為了使該技術能夠更具有實用性，需要社會對食品安全的要求，設備設計應符合HACCP（危害分析和關鍵點控制）要求：對于果蔬保鮮體系中確證有危害的環(huán)節(jié)，建立關鍵控制點，找到關鍵控制點以后，必須確定該控制點的限度，建立檢測控制點的具體措施，采取糾正措施的行動方案，并有完全的文檔記錄[。

在設備方面，可以嘗試開發(fā)真空預冷、真空低溫干燥、冷凍干燥等多功能于一體的裝置。

可見，對于真空預冷技術的研究還有很大空間，隨著研究的深入，將會進一步促進其在果蔬保鮮體系中的應用。