真空預(yù)冷是果蔬采摘后有效的預(yù)冷方式之一，具有冷卻速度快、溫度均勻等特點。本文以組織致密類蔬菜卷心菜為研究對象，通過實驗找出其適合的真空預(yù)冷終壓，并以此終壓為實驗結(jié)束壓力，分別對卷心菜進(jìn)行直接預(yù)冷、噴水預(yù)冷、噴水加保鮮膜和表面包覆吸水膜預(yù)冷實驗研究。結(jié)果表明：通過采用吸水膜包覆卷心菜這種預(yù)冷方式，可以顯著提高降溫速率，縮短預(yù)冷時間，降低失水率，降低能耗。吸水膜包覆方式從初溫27 ℃降低到5 ℃需要的時間比直接預(yù)冷少48%，失水率降低76.7%，能耗降低45%。因此，采用吸水膜包覆是提高卷心菜降溫速率，降低失水率的有效方法。

　　在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的沸點是100 ℃，對應(yīng)的蒸發(fā)潛熱為2256 kJ/kg，若將壓力降低到610 Pa，水的沸點變?yōu)? ℃，對應(yīng)的蒸發(fā)潛熱為2500 kJ/kg。可見，水的沸點溫度隨壓力的降低而降低，而蒸發(fā)單位質(zhì)量的水帶走的熱量反而增加。

　　卷心菜又名大頭菜、包心菜等，干物質(zhì)含量較高，外葉附有臘粉，貯藏過程中隨著乙烯的增加使得卷心菜的衰老加快，出現(xiàn)脫幫、失綠等癥狀。另外，卷心菜具呼吸強(qiáng)度大的特點，因此在采摘之后應(yīng)及時進(jìn)行真空預(yù)冷，降低其呼吸強(qiáng)度，從而抑制貯藏過程中乙烯的生成速度，這對卷心菜的保鮮來說具有重要意義。宋曉燕研究了青菜在不同預(yù)冷終壓下表面溫度的變化規(guī)律，并得出比較合適的終壓。Hayakawa 研究了水果、葉菜和根莖類蔬菜真空預(yù)冷的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)葉菜類蔬菜真空預(yù)冷效果較根莖類蔬菜更優(yōu)。目前的研究表明預(yù)冷前在果蔬的根、莖、葉等部位噴灑部分水可以明顯降低果蔬預(yù)冷過程中的水分散失。由此可見，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.lalazzu.cn/)認(rèn)為預(yù)冷前進(jìn)行噴水預(yù)處理是解決蔬菜真空預(yù)冷關(guān)鍵問題的一個有效方法，但通過包覆吸水膜對蔬菜進(jìn)行預(yù)冷研究比較少見。

　　本文選取卷心菜為研究對象，研究了其適宜的預(yù)冷終壓，對直接真空預(yù)冷、噴水真空預(yù)冷、噴水加保鮮膜預(yù)冷和表面包覆吸水膜等真空預(yù)冷方法進(jìn)行了降溫效果和失水率的實驗對比。

1、材料與方法

1.1、實驗材料與裝置

　　實驗材料卷心菜購自農(nóng)貿(mào)市場。挑選外表無明顯外傷和病蟲害的卷心菜作為實驗對象。實驗裝置是購自上海某公司的VCE-15 型真空預(yù)冷機(jī)，真空箱有效容積為0.15 m³。真空室內(nèi)的壓力、果蔬的溫度、重量等數(shù)據(jù)通過采集系統(tǒng)采集。實驗的吸水膜材料是雙層脫脂棉紗，由浙江紹興某廠生產(chǎn)，吸水性極強(qiáng)，透氣性極好。

1.2、實驗方法

　　果蔬真空預(yù)冷過程中，隨著壓力的降低，果蔬表面的水分率先蒸發(fā)，吸收潛熱使表皮溫度迅速降低，表面溫度與內(nèi)部溫度之間存在溫度差，產(chǎn)生傳熱作用使內(nèi)部溫度降低，同時內(nèi)部也有少部分的自由水蒸發(fā)通過細(xì)胞之間的多孔結(jié)構(gòu)向外擴(kuò)散，也使內(nèi)部溫度降低。實驗采用穩(wěn)定性和線性響應(yīng)效果都較好的銅- 康銅T 型熱電偶測量溫度，溫度測點布置在距離表皮3 mm 處，熱電偶連接到西門子PLC 采集模塊，經(jīng)通訊模塊傳至計算機(jī)中保存。

1.2.1、卷心菜適宜的預(yù)冷終壓確定方法

　　將卷心菜放在室溫環(huán)境中(27 ℃)靜置4 h，使菜體溫度與環(huán)境溫度達(dá)到一致，預(yù)冷終溫設(shè)為5 ℃。在觸摸屏設(shè)置界面上設(shè)置卷心菜真空預(yù)冷終壓，分別設(shè)定850~900 Pa、660~700 Pa、550~600Pa。

1.2.2、不同補水方式實驗方法

　　將實驗對象等分成四組，每組重量1 kg。第1組不經(jīng)預(yù)處理的空白對照組(CK)，直接放入真空預(yù)冷機(jī)預(yù)冷;第2 組采用噴水預(yù)處理，噴水量為卷心菜重量的4%，噴水后再進(jìn)行真空預(yù)冷;第3 組將卷心菜先噴4%水，然后在保鮮膜上打孔，用保鮮膜包裹住卷心菜;第4 組將棉紗剪裁成面積大小剛好完全覆蓋住卷心菜表面，采用噴槍將卷心菜重量4%的水均勻噴灑在吸水膜上，吸水膜包裹好菜后用別針將接合處別好，以保證菜被完全緊密覆蓋住及實驗過程中吸水膜能較好的和菜表面接觸。卷心菜菜體初溫均為27 ℃左右，預(yù)冷終壓區(qū)間設(shè)定在實驗方法確定好的適宜終壓，預(yù)冷終溫設(shè)定為5 ℃。

2、結(jié)果與討論

2.1、不同預(yù)冷終壓實驗結(jié)果分析

　　卷心菜在不同預(yù)冷終壓下的降溫曲線如圖1所示。可以看出卷心菜真空冷卻最佳的終止壓力區(qū)間為660~700 Pa。從水的飽和蒸汽壓表可知，壓力區(qū)間為800~900 Pa 時，水的平衡溫度為5~6 ℃，能滿足本實驗預(yù)冷終溫的要求。當(dāng)真空壓力降低到該區(qū)間時，由于此壓力區(qū)間是針對純水或者水分含量較大的闊葉類蔬菜，所以菜體溫度可能正好達(dá)到水相的平衡溫度5~6 ℃。但是由于卷心菜含水量少，表面水分含量不會是100%，冷卻時熱量的傳遞不僅依靠表面水分蒸發(fā)帶走熱量，內(nèi)部同時具有傳熱和水分蒸發(fā)遷移出來，所以降低5 ℃需要降到更低的壓力，約在660~700 Pa 區(qū)間，此時所對應(yīng)的純水相平衡溫度為2 ℃左右;而對于真空室壓力降至550~600 Pa 區(qū)間時，降溫速率沒有繼續(xù)增大反而減小的原因是隨著卷心菜內(nèi)部水分的蒸發(fā)，表面溫度降低，內(nèi)部水蒸汽分壓力與表面溫度對應(yīng)的閃點壓力的差值越來越小，因而蒸發(fā)的驅(qū)動力也越來越小，降溫速率也就越來越慢。因此過度地降低真空壓力來換取預(yù)冷物品品溫的降低是不可取的。

圖1 不同真空室壓力下卷心菜的真空預(yù)冷降溫曲線

　　不同真空壓力下的失重率和能耗變化情況如圖2 所示。不同真空室終止壓力下的卷心菜真空預(yù)冷時間如表1 所示�？梢钥闯鲱A(yù)冷能耗和時

　　間受真空室壓力變化的影響較為明顯，而失重率受其影響較小。卷心菜真空預(yù)冷在真空室壓力區(qū)間為660~700 Pa 時的降溫速率最大且能耗低，因此是其最佳的真空室壓力區(qū)間。

圖2 不同真空室壓力下卷心菜的失重率和能耗

表1 不同真空室終止壓力下的卷心菜真空預(yù)冷時間

2.2、不同補水方式實驗結(jié)果分析

　　圖3 示出不同補水方式下卷心菜真空預(yù)冷的降溫曲線。由圖3 可見，降溫效果最好的是吸水膜包覆補水方式，其需要的時間比直接預(yù)冷少48%;效果次之的是噴水加保鮮膜的方式;降溫速率最低的是不加水直接預(yù)冷方式，它的耗時最長。對于噴水加保鮮膜的方式，由于保鮮膜材質(zhì)不能很好地鎖水，實驗過程中噴灑在蔬菜表面的所有水分不能始終處于菜體外表面，部分水分會滑落盤底，成為無效的補水。因此，只有始終處于菜體外表面的那部分水分有助于降溫速率的加快;而未加水的真空冷卻方式，溫度降低僅靠菜體自身水分的蒸發(fā)，因而降溫緩慢、干耗增加。

　　圖4 為卷心菜不同補水方式下真空預(yù)冷失重率和能耗的變化。表2 為不同補水方式下的卷心菜真空預(yù)冷時間。吸水膜包覆的真空預(yù)冷方式的優(yōu)點有預(yù)冷時間短、能耗低、質(zhì)量損失小。因此可以作為提高卷心菜降溫速率，降低失水率的一種有效途徑。

圖3 不同處理方式卷心菜真空預(yù)冷的降溫曲線

圖4 不同處理方式卷心菜真空預(yù)冷的失重率和能耗

表2 不同補水方式下的卷心菜真空預(yù)冷時間

　　失水率是指實驗結(jié)束后蔬菜重量比實驗前減少的量占實驗前蔬菜重量的百分比。從圖4可以看出，直接進(jìn)行真空預(yù)冷的蔬菜失水最嚴(yán)重，失水率高達(dá)4.59%;噴水處理對防止失水有一定的作用，但作用較小;吸水膜包覆處理可有效防止預(yù)冷過程中的失水問題，失水率大大降低，比直接預(yù)冷低76.7%。對于直接預(yù)冷，由于蒸發(fā)的水分全部來自蔬菜本身，因此蔬菜失水較嚴(yán)重;而噴水處理由于能較好地附著在表面上的水分較少，很大一部分蒸發(fā)的水分需要來自蔬菜本身，因此對降低失水率效果不是很明顯;而采用吸水膜包覆處理時，蒸發(fā)的水分大部分來自于水膜上的水，從而使需要從蔬菜本身蒸發(fā)的水分大大降低，故果蔬自身失水較少。

3、結(jié)論

　　通過對組織致密類蔬菜卷心菜真空室預(yù)冷適宜終壓的實驗驗證，直接真空預(yù)冷、噴水預(yù)冷、噴水加保鮮膜和吸水膜包覆四種不同預(yù)處理方式下的實驗研究，發(fā)現(xiàn)660~700 Pa 是其最佳的真空室壓力區(qū)間。直接預(yù)冷的降溫速率最慢，失水率最大;而吸水膜包覆真空預(yù)冷，可以顯著提高降溫速率，降低失水率，是卷心菜降低失水率行之有效的方法。