1 預(yù)冷技術(shù)工藝的研究

1.1 壓差預(yù)冷技術(shù)工藝的研究

壓差預(yù)冷具有冷卻速率快、處理量大、投資小等優(yōu)點。目前常見的壓差預(yù)冷的方式可分為隧道式、蛇形式和冷墻式三種[6]。隧道式壓差預(yù)冷如圖1所示[7]，它是把包裝箱整齊的排列在庫兩邊，中間形成開放式通道，并用苫布覆蓋通道的上方和末端，通過風(fēng)機的作用使中間通道部分產(chǎn)生壓差，迫使果蔬與冷空氣實現(xiàn)強制對流換熱，達到快速冷卻的目的[8]。該預(yù)冷方式操作較為簡單且可以滿足大量貨物的使用。蛇形式壓差預(yù)冷需要在包裝箱的底部和側(cè)面都做出開孔處理，在擺放包裝箱時，要把其靠在透氣墻上，在堆疊時要將其堆疊成偶數(shù)層，并且要將開孔處對準通風(fēng)孔，以便形成空氣進出通道，冷空氣由于阻風(fēng)條的作用會僅從箱內(nèi)的上層通過，再由底部壓差風(fēng)機抽出。蛇形式壓差預(yù)冷可進行批量操作，且空間利用率高。冷墻式壓差預(yù)冷方式一般適用于鮮花等無法完整棧板堆積的產(chǎn)品，使用時需操作者時刻觀察降溫情況，局限性較大，設(shè)備費較高[9]。

針對目前壓差預(yù)冷存在局部預(yù)冷不均勻，對包裝箱體有較高要求，風(fēng)機能耗較高等問題[10]，近年來許多專家學(xué)者主要對壓差冷庫內(nèi)包裝箱開孔形式、開孔直徑等包裝箱參數(shù)進行了研究。合理的包裝箱開孔形式影響著溫度均勻性和壓降等性能，為了提高果蔬的冷卻速率和溫度均勻性，賈斌廣[11]對標準箱體、迎風(fēng)面和背風(fēng)面無開孔的箱體、迎風(fēng)面和背風(fēng)面為小孔的箱體這三種開孔形式的包裝箱進行數(shù)值模擬。經(jīng)過比較，在相同的風(fēng)速下，小孔箱體內(nèi)的藍莓預(yù)冷均勻度更高，相較于其它兩種箱體預(yù)冷密度系數(shù)較大，并且可以有效提高預(yù)冷庫的利用率。包裝箱開孔直徑也是影響壓差預(yù)冷效果的關(guān)鍵因素之一，開孔過小會影響預(yù)冷速度和溫度均勻性，而開孔過大不僅會增加壓差風(fēng)機的能耗，還會造成箱內(nèi)空氣流動不均勻。王達等人[12]利用CFD軟件模擬研究了包裝箱不同開孔直徑（20、30、40、50 mm）對蘋果壓差預(yù)冷效果的影響。研究表明，隨著開孔直徑增大，降溫速率隨之變快，在同時考慮能耗和溫度均勻性的情況下，蘋果壓差預(yù)冷的包裝箱最佳開孔尺寸應(yīng)為40 mm。

此外，送風(fēng)溫度過低會提高制冷系統(tǒng)的能耗，并造成預(yù)冷不均勻，送風(fēng)速度過快會使風(fēng)機的能耗增大，果蔬的干耗增加。因此運用合理的庫內(nèi)送風(fēng)溫度、送風(fēng)速度和送風(fēng)方式等送風(fēng)參數(shù)可以顯著提高預(yù)冷速度和預(yù)冷效果，降低制冷系統(tǒng)和風(fēng)機能耗。高治國等人[13]對壓差預(yù)冷番茄的最佳預(yù)冷送風(fēng)溫度進行了研究，結(jié)果表明在送風(fēng)溫度為0～3℃的時候，番茄的半冷時間、7/8冷卻時間均減小，番茄的失重現(xiàn)象有所減弱，溫度均勻性也有所提高。劉斌等人[14]對壓差預(yù)冷番茄的最佳壓差預(yù)冷風(fēng)速進行了實驗研究，實驗結(jié)果表明適當(dāng)?shù)脑龃箫L(fēng)速會提高番茄的預(yù)冷速度，但隨著風(fēng)速的繼續(xù)增大番茄的預(yù)冷速度逐漸變緩慢；因此最佳的預(yù)冷風(fēng)速在0.9至1.5m/s之間。Wang等人[15]建立了如圖2所示的包裝箱體計算模型，分析了不同送風(fēng)速度對不同預(yù)冷階段和能耗的影響。結(jié)果表明，半冷時間受送風(fēng)速的影響較小，而對能耗的影響較為顯著。最后提出了一種新型的送風(fēng)策略，即采用變風(fēng)速壓差預(yù)冷，且在半冷時間前采用2 m/s的送風(fēng)速度，半冷時間后采用3m/s的送風(fēng)速度，預(yù)冷速度最快。

目前壓差預(yù)冷往往使用水平送風(fēng)的送風(fēng)方式，金滔等人[16]采用垂直送風(fēng)方式替代傳統(tǒng)的水平送風(fēng)方式，利用FLUENT軟件建立了預(yù)冷過程的數(shù)值模型，分析垂直送風(fēng)參數(shù)及包裝箱開孔率對預(yù)冷效果的影響。結(jié)果表明，隨著送風(fēng)速度的增加，蘋果的冷卻時間隨之減少，且在15%的開孔率下的最佳送風(fēng)速度為2 m/s，小于相同條件下水平送風(fēng)的最佳送風(fēng)速度。高玉平等人[17]提出了一種新型的雙向交替送風(fēng)的壓差預(yù)冷方式，并以番茄作為實驗對象，發(fā)現(xiàn)交替送風(fēng)較單向送風(fēng)在預(yù)冷過程中番茄的溫度均勻性更高，且送風(fēng)方向各個位置的番茄失重率較小且保持穩(wěn)定，證明了雙向交替送風(fēng)方式的可行性。

1.2 水預(yù)冷技術(shù)工藝的研究

水預(yù)冷包括冷水預(yù)冷和冰水預(yù)冷兩種方式，具有設(shè)備簡單，操作簡便的特點，適用于耐水耐寒性好的果蔬，如甜玉米、西蘭花、荔枝等亞熱帶水果。冷水預(yù)冷又主要分為浸沒式、噴淋式和組合式這三種方式。浸沒式冷水預(yù)冷方式是將需要預(yù)冷處理的果蔬直接浸沒在冷水槽中，等待果蔬達到預(yù)冷要求的溫度后，把果蔬從冷水中撈出清洗再換另一批果蔬。浸沒式冷水預(yù)冷降溫速度快且均勻，但果蔬易發(fā)生冷害現(xiàn)象，冷水易滋生細菌。噴淋式冷水預(yù)冷結(jié)構(gòu)圖如圖3所示[18]，操作時將果蔬均勻鋪于傳送帶上送入果蔬冷卻間，果蔬冷卻間的噴淋系統(tǒng)能將冷水均勻噴淋在果蔬表面，從而達到預(yù)冷目的，噴淋結(jié)束后再由傳送帶送出，如此循環(huán)，完成果蔬預(yù)冷操作。噴淋式冷水預(yù)冷可流水線式操作，預(yù)冷時更節(jié)水，但整體預(yù)冷完成時間較長，易出現(xiàn)預(yù)冷不均勻的現(xiàn)象[19]。組合式冷水預(yù)冷是將浸沒式預(yù)冷和噴淋式預(yù)冷兩種預(yù)冷方式相結(jié)合，果蔬先在冷水中浸沒進行冷卻，再進行噴淋式冷卻，該種預(yù)冷方式結(jié)合兩種預(yù)冷方式的綜合優(yōu)點，但目前關(guān)于組合式冷水預(yù)冷的相關(guān)研究較少，還需進一步的研究和討論。

研究表明，水預(yù)冷溫度過低、預(yù)冷時間過長會導(dǎo)致果蔬凍傷，發(fā)生冷害。水預(yù)冷溫度過高、預(yù)冷時間短則會使果蔬預(yù)冷不完全。因此采用合適的水預(yù)冷溫度和水預(yù)冷時間可以有效的提高預(yù)冷效果，保證果蔬品質(zhì)。李健等人[20]對芒果的最佳水預(yù)冷溫度進行了研究，他們分別使用0℃、4℃、8℃、12℃的冷水對芒果進行預(yù)冷處理，結(jié)果表明采用0℃的冷水對芒果進行預(yù)冷處理能夠最大限度保證芒果的品質(zhì)且不會發(fā)生冷害。王廣海等人[21]分析冰水預(yù)冷處理下荔枝果肉的溫度變化，發(fā)現(xiàn)冰水處理時間過長會導(dǎo)致果蔬凍傷等問題，得出冰水預(yù)冷荔枝的時間為13～15 min為宜，且將荔枝在預(yù)冷后4～6 min內(nèi)放入冷庫保存，可延長荔枝的貨架期。

針對果蔬噴淋式冷水預(yù)冷時間較長，預(yù)冷不均勻的問題，研究果蔬預(yù)冷處理時的擺放方式、噴淋溫度、流量和噴淋角度是提高噴淋式冷水預(yù)冷效果的重要因素。呂恩利等人[22]通過建立噴淋式冷水預(yù)冷實驗臺，得出單層擺放和多層擺放荔枝的最佳噴淋溫度和流量，且堆疊4層果實為較好的多層擺放選擇。甘玲等人[23]在5℃條件下采用不同預(yù)冷方式對荔枝果實進行預(yù)冷，結(jié)果得出，在預(yù)冷各階段噴淋式冷水預(yù)冷的預(yù)冷速度最快，浸泡式冷水預(yù)冷較其略差，且得出了預(yù)冷效果最佳的噴淋式冷水預(yù)冷的噴頭角度和荔枝的碼垛方式。

流態(tài)冰預(yù)冷是一種新型的預(yù)冷方式，通過制冰機制出的流態(tài)冰對果蔬進行預(yù)冷處理，由于流態(tài)冰具有較高的潛熱和流動性，在果蔬預(yù)冷領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景。孟維巖等人[24]對流態(tài)冰預(yù)冷甜玉米的排列方式和擺放余量對降溫均勻性和速率的影響進行了研究，結(jié)果表明豎直的排列方式可以使甜玉米的降溫速率較快且均勻。李淦等人[25]對流態(tài)冰預(yù)冷西蘭花的溫度場進行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明流態(tài)冰可以滿足西蘭花預(yù)冷的溫度要求，且冰晶體積分數(shù)越大，西蘭花的預(yù)冷效果越好。目前國內(nèi)關(guān)于流態(tài)冰預(yù)冷果蔬的研究處于剛起步的階段，因此，在未來可以繼續(xù)對流態(tài)冰預(yù)冷果蔬的工藝進行優(yōu)化研究，以進一步提高流態(tài)冰預(yù)冷對果蔬的保鮮效果。

1.3 真空預(yù)冷技術(shù)工藝的研究

真空預(yù)冷是一種快速有效的果蔬預(yù)冷方法，且具有很好的殺菌效果。隨著國內(nèi)外專家學(xué)者對真空預(yù)冷工藝的研究，真空預(yù)冷技術(shù)也更加成熟。研究表明，針對不同果蔬采用合適的真空預(yù)冷工藝可大大提高預(yù)冷效果。陶菲等人[26]對白蘑菇真空預(yù)冷工藝進行了研究，結(jié)果表明預(yù)冷溫度為5℃、補水量為5%和預(yù)冷壓力為250 Pa為真空預(yù)冷白蘑菇的最佳預(yù)冷參數(shù)。梁豪等人[27]通過對比七組不同的預(yù)冷壓力對杏鮑菇貯藏品質(zhì)的影響，得到在真空預(yù)冷壓力為1 000 Pa時能最大限度的保證杏鮑菇的品質(zhì)，并有效的延長了杏鮑菇的貯藏時間。為解決果蔬真空預(yù)冷處理時冷卻速率較慢等問題，Ozturk等人[28]利用真空預(yù)冷技術(shù)將卷心萵苣預(yù)冷保鮮，并研究了壓力對冷卻時間的影響，將真空預(yù)冷與傳統(tǒng)預(yù)冷進行實驗比較，得出卷心萵苣在700 Pa下的真空預(yù)冷速度是常規(guī)預(yù)冷速度的6倍。為了提高楊梅的預(yù)冷效率，戚軍洋等人[29]研究了楊梅的最佳真空預(yù)冷工藝參數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)在真空預(yù)冷壓力為580 Pa、處理時間為15 min時預(yù)冷效果更佳。解新方等人[30]研究了不同真空預(yù)冷條件對菠菜預(yù)冷效果的影響，發(fā)現(xiàn)預(yù)冷終溫4℃，補水量為2%的條件下真空預(yù)冷處理菠菜的貯藏效果最優(yōu)。張曉娟等人[31]對真空預(yù)冷毛豆的預(yù)冷過程進行了研究，確定了真空預(yù)冷毛豆的工藝參數(shù)，得出在預(yù)冷溫度為5℃，補水量為3%，處理量為2.5 kg時的毛豆降溫速率較快，貯藏品質(zhì)較好。由于傳統(tǒng)式真空預(yù)冷系統(tǒng)冷量消耗大、造價高，代燦麗[32]提出了蓄冷型真空預(yù)冷系統(tǒng)，蓄冷系統(tǒng)可在真空預(yù)冷系統(tǒng)間歇時間繼續(xù)工作，該系統(tǒng)可以有效降低整體設(shè)備的造價，更有利于真空預(yù)冷的推廣使用。

2 預(yù)冷技術(shù)對果蔬品質(zhì)影響的研究

2.1 壓差預(yù)冷對果蔬品質(zhì)影響的研究

壓差預(yù)冷適用于大多數(shù)果蔬的采后預(yù)冷，在草莓、甜瓜和番茄上的使用效果最佳，有時也可用于黃瓜、青椒和花椰菜等果蔬的預(yù)冷。鄧浩等人[33]對比研究了冰水預(yù)冷、壓差預(yù)冷對紅毛丹貯藏品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)壓差預(yù)冷后的紅毛丹的POD活性與可滴定酸含量明顯降低，貯藏品質(zhì)較其它兩種預(yù)冷方式更好。壓差預(yù)冷過程中果蔬的擺放方式對其品質(zhì)有著不同的影響，因此王軍艷等人[34]對黃瓜橫排擺放和豎排擺放方式進行了研究，發(fā)現(xiàn)豎排擺放黃瓜的品質(zhì)更好，預(yù)冷均勻度小，失重率較低，可最大限度的保持了黃瓜的品質(zhì)。壓差預(yù)冷在抑制果蔬的呼吸作用和降低果蔬失重率等方面同樣發(fā)揮積極作用。張新憲等人[35]研究發(fā)現(xiàn)壓差預(yù)冷可抑制果蔬葉綠素的形成，降低失重率并且抑制過氧化物酶的活性，從而維持青椒貨架期品質(zhì)。

2.2 水預(yù)冷對果蔬品質(zhì)影響的研究

水預(yù)冷技術(shù)對一些特定的果蔬貯藏中具有獨特的優(yōu)勢，能夠最大限度的保證果蔬的品質(zhì)。西蘭花在采摘后呼吸旺盛，會發(fā)生萎蔫、開花和黃化等現(xiàn)象，喪失大量營養(yǎng)成分。針對此問題，王順玉等人[36]采用不同預(yù)冷方式處理西蘭花，通過分析得出水預(yù)冷可以有效降低西蘭花的黃化指數(shù)，并增強西蘭花的抗氧化能力，延長貨架期，且西蘭花采用水預(yù)冷的預(yù)冷時間遠小于其它預(yù)冷方式。為了延長果蔬的貯藏期，保持果蔬品質(zhì)，杜娟等人[37]將冰水預(yù)冷與復(fù)合藥劑相結(jié)合對哈密瓜進行預(yù)冷處理。結(jié)果表明，在冰水預(yù)冷溫度為0℃，采用氟硅唑和殼聚糖復(fù)合藥劑聯(lián)合處理的哈密瓜效果最好，可以有效抑制哈密瓜的軟化，保證了果實的品質(zhì)。劉瑤[38]研究了流態(tài)冰預(yù)冷方式對西蘭花品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)流態(tài)冰預(yù)冷處理可以有效維持西蘭花的維生素C等營養(yǎng)物質(zhì)含量和保持外觀品質(zhì)，且抗氧化能力較強，故流態(tài)冰預(yù)冷可以保證西蘭花的貯藏品質(zhì)。近年來也有一些學(xué)者將水預(yù)冷技術(shù)進行改良，可以更好的保證果蔬品質(zhì)。韓聰?shù)热?span style="margin: 0px; padding: 0px; font-size: 11.745px; line-height: 0; position: relative; vertical-align: baseline; top: -0.5em;">[39]使用納他霉素結(jié)合冷水預(yù)冷對秋葵進行預(yù)冷處理。結(jié)果表明，納他霉素結(jié)合冷水預(yù)冷的處理方式可以維持黃秋葵的抗氧化能力和較高的總酚含量，更好的保持黃秋葵的品質(zhì)，延長黃秋葵的貨架期。

2.3 真空預(yù)冷對果蔬品質(zhì)影響的研究

真空預(yù)冷對葉菜類蔬菜的采后預(yù)冷具有較好的效果，針對真空預(yù)冷處理果蔬失水率較高且搬運過程易造成損傷的問題，申江等人[40]介紹了一款新型果蔬保鮮裝置，它是集“真空預(yù)冷、減壓貯藏、冰溫真空干燥”三個功能于一體的果蔬保鮮裝置，該裝置可使果蔬的失水率保持一個較低的水平，減少果蔬在搬運過程中造成的機械損傷，并且縮短了冷鏈物流運轉(zhuǎn)周期。Pratsanee等人[41]研究真空預(yù)冷在4℃貯藏過程中對萵苣品質(zhì)的影響，研究結(jié)果表明，在0.6 kPa壓力下真空預(yù)冷處理萵苣的預(yù)冷效果更佳，其總酚類物質(zhì)和抗氧化活性都顯著增加，可有效延長萵苣的貨架期。針對葉菜類蔬菜的采后預(yù)冷失重率高、貨架期短等問題，田全明等人[42]為了更好地保證果蔬真空預(yù)冷的品質(zhì)，在真空預(yù)冷過程中加入氮氣的熏蒸作用，并研究真空預(yù)冷結(jié)合氮氣對小白杏預(yù)冷效果的影響，結(jié)果表明該方法可以有效延緩果實硬度的下降、降低果實的腐損率，顯著降低了多種酶的活性。

3 結(jié)語

預(yù)冷技術(shù)可延長果蔬產(chǎn)品的貯藏時間，降低果蔬的腐損率，進而廣泛應(yīng)用于冷鏈物流行業(yè)。壓差預(yù)冷技術(shù)、水預(yù)冷技術(shù)和真空預(yù)冷技術(shù)在果蔬預(yù)冷環(huán)節(jié)分別具有一定的優(yōu)勢，均能在預(yù)冷過程中快速降低果蔬的溫度，有效保證果蔬品質(zhì)。但隨著冷鏈物流的迅速發(fā)展，目前這幾種預(yù)冷技術(shù)仍然存在一些不足之處，未來可以從以下幾方面進行研究。

(1）果蔬的壓差預(yù)冷有不同的碼垛方式，合理的碼垛方式可以達到良好的預(yù)冷效果，建議深入研究不同碼垛方式對各種果蔬預(yù)冷效果和后續(xù)冷鏈流通時品質(zhì)的影響；同時可將壓差預(yù)冷技術(shù)與新型節(jié)能技術(shù)相結(jié)合以改善能耗高等問題。

(2）果蔬的預(yù)冷效果受水預(yù)冷工藝參數(shù)的影響較大，且水在循環(huán)過程中易受到污染，在預(yù)冷過程中水的消耗量也比較大。為此，可對不同果蔬所適合的水預(yù)冷工藝參數(shù)和循環(huán)水的殺菌技術(shù)進行深入研究，并對如何處理果蔬表面的水分殘留和提高水資源利用率進行討論，進一步完善水預(yù)冷技術(shù)。

(3）果蔬在真空預(yù)冷過程中的失水現(xiàn)象較為嚴重，未來需進一步研究其對預(yù)冷產(chǎn)品的補水方式，并深入了解真空預(yù)冷過程中的水分遷移特性，以此來提升預(yù)冷效果。目前關(guān)于真空預(yù)冷載物量的分析研究甚少，因此未來可以對不同果蔬的真空預(yù)冷載物量進行深入研究，對實際真空預(yù)冷的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。