低温贮藏保鲜技术的发展概况

低温贮藏保鲜技术的发展概况摘要：本文叙述了低温贮藏保鲜技术的基本原理，包括动植物性食品低温贮原理。介绍了制冷技术、低温技术、低温贮藏的冷却冷冻保鲜技术、冷藏链的发展概况。最后针对实际存在的问题，提出了今后低温 贮藏保鲜技术的发展建议。关键词：低温贮藏；速冻；保鲜技术；冷藏链 正文：目前，随着科学技术的进步和经济的发展，人们对食物要求越来越高， 人们的饮食已从温饱型向营养型转变，对食品的需求不但追求数量，而且关心质 量和花色品种，经济、实惠、方便的食品必将成为消费者选择的对象1。近年来， 低温贮藏食品愈来愈多，它在人们的生活中占据越来越重要的地位，冻鸡、冻鸭、 速冻蔬菜等低温贮藏食品都可以见到，深受消费者的欢迎。1 食品的低温贮藏原理食品低温贮藏就是利用低温技术将食品温度降低，并维持在低温状态以阻 止食品腐败变质，延长食品保存期。低温保藏不仅可以用，新鲜食品物料的贮藏， 也可以用于食品加工品、半成品的贮藏。食品低温保藏的一般工艺过程为：食 品物料f前处理f冷却或冻结f冷藏或冻藏f回热或解冻。这是低温保藏食品需 要大概工艺流程，因为不同物料的特性不一定相同，所以具体的工艺条件也不一 定相同，具体操作具体对待。低温保藏食品的原理是：在温度较低的范围内，当 温度高于食品的冰点时，食品中微生物的生长速率减缓，低于冰点以下时一般微 生物都停止生长。1.1 动物性食品低温贮藏原理动物性食品变质的主要原因是微生物和酶的作用。变质过程中主要发生了 微生物活动和食品抗病性（抵抗微生物的能力）的问题，要解决这个主要问题， 须控制微生物的活动和酶对食品的作用。动物性食品放在低温条件下，微生物和 酶对食品的作用就微小了。当食品在低温下发生冻结后，其水分结晶成冰，使微 生物的活力丧失而不能繁殖，酶的反应受到严重抑制，这样生物体内的化学反应 会变慢，食品就可以较长时间的贮藏。所以动物性食品可以通过低温来维持它的 新鲜状态。植物性食品低温贮藏原理 呼吸作用是植物性食品变质的主要原因。变质过 程中主要发生了呼吸作用和耐藏性(延缓呼吸作用消耗营养的能力)的问题。耐藏 性是指贮藏期间果蔬的质量无显著变化，并且质量损耗最小。果蔬的耐藏性并非 由果蔬的某一种性状所决定的，而是果蔬各种物理、化学、生理学、生物化学性 质的综合反映。解决上述的主要问题，须控制植物的呼吸作用。要长期贮藏植物 性食品，就必需维持它们的活体状态，同时又要减弱它们的呼吸作用。低温是能 够减弱果蔬类食品的呼吸作用，延长贮藏时间。2 低温贮藏保鲜技术的发展概况2.1 我国古代的冷藏技术 三千多年前，我们的祖先冬季采集天然冰块贮存在 地窖，夏季取出使用，诗经中“二之日凿冰冲冲，三之日纳于凌阴”就是这个意思。到了汉朝，人们已经掌握了用地窖来贮藏天然冰的技术。在一千七百多年 前的三国时代，利用天然冰雪来降温和保藏食品已经有了很大的规模，这在当时 世界上是非常了不起的。唐朝以后，天然冰雪作为冷藏一被广泛的利用，至元朝， 在马可波罗行记一书中则介绍了我国18世纪时用冰保存鲜肉及制造冰酪 冷食的技术。明时期在运河两岸修建的水库，给为宫廷运送鲜菜鲜果的船只加冰， 保持其鲜嫩。清代光绪年间，北京已专设冰窖，用于贮藏蒜薹，保证对皇宫的供 应。2.2 制冷技术和低温技术的发展概况2.2.1制冷技术的发展概况1755年爱丁堡的化学教授库仑利用乙醚蒸发始水结冰。他的学生布拉克 (Black)从本质上解释了融化和气化现象，提出了潜热的概念，并发明了冰量 热器，标志着现代制冷技术的开始。用人工的方法制造和获得低于环境温度的技 术称为制冷技术。天然冰雪保藏食品的方法不能很好的控制食品保藏的温度，而 且贮藏温度都比较高。到19世纪初，人工冷源的出现使食品冷冻保藏取得了划 时代的发展。1809年美国人证明了压缩式制冷的原理13。1824年德国人证明 了吸收式制冷的原理。1834年英国人Jacob Perking发明了以乙醇为冷媒的压 缩冷冻机，它是世界上第一部实用的压缩式冷冻机。1844年美国医生约翰.高里 (John Gorrie)制成了世界上第一台制冷和空调用的空气制冷机。1858年美 国人尼斯(Niles)取得了冷库设计的第一个美工专利，从此商业食品冷藏事业 开始发展。1859年法国下列(Ferdinand Carre)设计制造了第一台氨水吸收 式制冷机。1859年德国人林德(Linde)设计成功氨制冷机，这被大家称为制冷 机的始祖。这些冷冻机当时都作制冷机使用，代替天然冷源。20世纪以后制冷 技术有了更大发展。1910年左右，马利斯莱兰克(Maurice Lehlance)在巴 黎发明了蒸汽喷射式制冷系统。1918年美国的工程师科普兰（Copeland）发明 了家用电冰箱。20世纪70年代出现了液态氮和液态二氧化碳作为冷媒的制冷技 术，它可直接喷洒在食品的表面，不仅可以快速冷却，而且可以进行深度的冷冻， 如用液氮可以得到T96C的低温。我国解放前制冷工业十分落后，到1949年全 国解放时，全国冷库总容量只有350000t，到第一个五年计划末期，全国制冷机 制造厂发展到几十家。改革开放以来我国的制冷技术获得迅猛发展，逐步形成门 类齐全，基本满足国民经济发展的需要。20世纪90年代后，我国的制冷空调工 业发展迅猛，伴随着我国新型冻结设备的发展，与国外先进水平的差距正在缩小。2.2.2 低温技术的发展概况低温的发展可以追溯到18世纪50年代之前，但低温界普遍认为，低温发 展的起点为1877年人类首次液化氧气，至今也有130多年历史。1887年，法国 工程师L.P.Cailletet和瑞士的物理学家R.Pictet分别液化了当时被称“永久 性”气体的氧气，但只能获得雾状液滴13。1883年，波兰科学家S.Wrobews 和K.Oolszewiki在Ccracow大学正式获得了在试管中沸腾的着液氧，并在几年 后获得了液氮，接着在1884年获得液氮雾滴。1895年，德国C.林德和英国人汉 普逊制成了第一台能够连续运转的空气液压器。1933年，美国W.Giauque和 Mac.Dougall在Berkeley通过对顺磁盐的单极绝热去磁，获得0.27K低温。1963 年，Kurti等用绝热去磁法获得极低温。美国R.Goddard博士在1926年进行首 次采用液氧和汽油为推进剂的火箭试验，这种技术后来被德国用V2武器系统， 这是第一个应用低温液体推进剂的火箭。在5060年代，快速发展的航天事业 需要低温技术，使其从实验室进入了大规模工业技术。我国低温研究工作是从 50年代开始的。1913年，中国科学院物理研究所低温物理研究室成立，开始进 行氢、氦液化设备的建立。1956年和1959年分别建成了氢液化器和氦液化器。 60年代以后，采用活塞式膨胀机的氢液化器，在国内各个实验室应用，为超导 技术研究提供了基础。为了发展核能与火箭技术的需要，当时的化工部和航天部 在60年代开始了大规模液氢生产和应用技术的研究我国小型制冷机技术领域的 研究比较活跃。70年代开始，用气体节流制冷器、冷却红外器件氖节流制冷器 用于航天红外照相的冷却。80年代末，上海技术物理所等研制的辐射制冷器用 于风云一号气象卫星的红外遥感系统中，这是我国首次在卫星上使用低温制冷 器。近年来，许多单位对分置式斯特林制冷机的研究取得了进展。这些制冷机的 应用范围，包括了高技术领域和更广泛的用途，温度范围可覆盖从低于室温至极 低温。目前人类能达到的最低制冷温度是利用He3-He4稀释制冷与核绝热去磁达 到-10-7K的温度。计算机技术的应用推动了制冷技术的蓬勃发展，另外家用电 冰箱和空调等家用电器的绿色化、智能化、网络化、信息化等，这一切都预示着制冷技术有更加美好的未来。2.3国内外冷却冷冻保鲜技术的发展概况从冷冻机用在食品保藏到现在，冷冻技术得到了不断的发展，主要体现在 下面几个方面：第一是冷冻食品的形式不断得到改进。最初大多采取整体大包装 的形式来冷冻保藏，后来为了提高冻结速度和冻结质量，节约能源，将大块状的 原料食品改为经过加工分割处理或小型单体形式进行冻结保藏。近年来又着重发 展了小包装的冷冻食品。第二是冻结方式的改进。发展了以空气为介质的吹风式 冻结装置、可连续生产的冻结装置、流态化冻结装置等，使冻结的温度更加均匀， 生产的效率更加提高。冷却和冷冻不仅可以保存食品，也可以和其它食品制造过 程结合起来，达到改变食品性能和功能的目的，例如，冻结浓缩，冻结干燥，冻 结粉碎等方法，已得到普通应用4。第三是作为冷源的制冷装置也有新的突破。 如利用液态氧、液态二氧化碳、液态氟里昂直接喷洒冻结，使冻结的温度大大降 低，速度大大提高，冷冻产品的质量也有进一步的改进。近年来又推出了环保冷 酶一漠化锂。第四对于各种食品的冷冻、冷藏、运输、销售各个环节的温度有了 进一步的认识。美国Arstel等人自1948年至1958年，长达10a之久的研究， 总结了冻结食品的品温与品质保持时间的关系，这就是冻结食品的T.T.T概念 （Time Temperature Tolerance-时间、温度、食品耐藏性），即对大多数冷冻食 品测定后，提出了最经济和最适宜的冷藏温度。近年来由于制冷装置的改进，食 品冷冻的温度更趋于低温化，而且对食品运输途中的冷藏技术也有提高。我国从 19世纪开始从国外引进人造冰制造工艺，在1981年在上海制造人造冰，作为对 易腐食品冷冻保存的冷源。19151916年，上海、南京、汉口等地又先后建成 了由外国资本经营的冻蛋、冻肉、冻家禽厂。到1933年，这类冷库增加到30 35座。我国冷冻库建设经历了 20世纪60年代和80年代两个重要的发展阶段。 到1983年底我国冷冻库总容量达200多万t。1981年仅商业类容量就达238万 t。我国速冻食品是从20世纪70年代初期提供出口速冻的蔬菜开始的。2000年 出口的蔬菜量达50万t，2001年，我国具有生产冻食品能力的企业近200家， 品种达300多个，每年的产量达到1000万t，出口速冻蔬菜的量就为50万t， 我国速冻方便食品的出口量已超过意大利，跃居全球第一位。日本阿比公司开发 成功了一种不破坏食品成分且能够在短时间内进行冷冻的新型装置，此装置现在 已经投放市场。新型装置带有细胞系统功能，通过磁场、音波以及微弱电流等对 食品中的水分子团发生作用，使结构变得均匀，通过不断的加压和减压，使得水 分均匀冻结。新型装置是现在低温保存食品的一项新技术。2.4 冷藏链的发展概况2.4.1冷藏链的概念发展冷冻冷藏食品，就要进一步完善食品冷藏链，冷藏链是在20世纪随着 科学技术的进步和制冷技术的发展而建立起来的。所谓冷藏链（cool chain）是 指易腐食品在生产、贮藏、运输、销售，直至消费前的各个环节始终处于规定的 低温环境下，以保证食品质量，减少食品损耗的一项系统工程。2.4.2食品冷藏链的主要环节冷藏链要求集中考虑涉及生产、运输、销售、经济和技术性等各种问题， 协调相互间的关系，确保易腐农产品的加工、运输和销售。食品冷藏链中的主要 环节有：原料预处理环节、预冷环节、速冻环节、冷藏环节、流通运输环节、销 售分配环节等。2.4.3我国冷藏链的发展概况1954年我国冷藏链的开始形成。当时冷藏库总容量3万t左右，冷冻装置 更是寥寥无几。1958年我国建成了容量为37万t的冷库，到1988年全国各系 统建成的食品冷库共有112座以上，总容量达220多万t，据统计，1996年铁道 部门共有铁路冷藏车5400多辆，冷藏汽车的总数已达到15 000多辆。如今，有 各个食品商场（超市），均配有冷冻冷藏陈列柜，电冰箱更是家庭不可缺少的电 器。我国已从国外引进了海运冷藏箱，冷藏集装箱进入公路冷藏运输提高了我国 的冷藏运输环节。当前我国的冷藏运输还不是十分发达，只有公路、水路、铁路 和空运冷藏运输共同担负起我国容易腐败的食品冷藏运输任务，我国食品冷藏链 的冷藏运输环节才能进入世界先进水平行列。2.4.4国外冷藏链的发展概况在国外，从初期的食品冷藏链（1938年左右），到以后经历的几十年发展， 达到了目前完善的程度。在日本，1972年前对冷冻食品的运输手段主要是铁货 车和铁路集装箱。1972年以后用冷藏汽车运输的趋势急剧增长，而且这种趋势 还在不断发展。日本零售点的冷藏柜在20世纪90年代已达到35万台，每千人 就有3台，家庭冰箱已经很普及，加之他们有吃生海鲜等水产品的习惯，消费者 除了能在市场上购到生鲜、冷冻食品外，还可以通过电话订购，约定时间送货上 门。根据统计，美国是世界上拥有冷冻仓库及运输车辆最多的国家，共有1亿 9510万平方米的仓储设施，而实际使用的只有80%。也就是说有极为完善的冷冻 仓储设施可以使用，在发达国家，在法制上和在食品运输、制造、销售等方面， 冷藏链都是相当完善的。在发达国家，由于冷藏链比较完善，使冷藏食品质量有 了保证，冷冻食品声誉很好，各国的冷冻食品的销售量都在逐年增加。3 我国低温贮藏保鲜技术发展存在的问题及建议3.1我国低温贮藏保鲜技术发展存在的问题近几年，我国低温贮藏食品已有了很大的发展，但仍然存在着一定问题， 例如：现有保鲜技术推广速度慢，应用范围不大；保鲜效果不是十分理想，存在 着严重的质量问题；人均消费量少；区域间发展不平衡；规模化不足；市场狭窄； 行业缺乏统一的管理标准；产品品种结构单一，新产品开发滞后，冷藏链各个环节还不完善等。3.2 对我国低温贮藏保鲜技术发展的建议（1）发展自主创新，依加速低温机械设备的研发，加强企业技术的改造。 低温贮藏保鲜技术的科技技术含量较高，遇到的技术难题也会很多，在理论研究 和实际应用中，都存在差距和差异。所以要发展自主创新，缩小我国与外国的差 距，使我国低温贮藏保鲜技术处于先进水平。（2）注重市场研究，积极研究开发低温贮藏保鲜技术。各企业或研究机构 在积极开发国内市场的同时，还应放眼于国际市场，根据国际、国内市场的不同 需求，积极研究低温贮藏保鲜技术，但必须遵循市场规律。在消化吸收国外先进 技术的基础上，以创新的精神，严谨的研究作风，执着的态度，建立起“新技术 快速转化机制”。（3）建立健全管理体制和检验体系，完善低温贮藏保鲜技术。国家在规划 整个国民经发展时，对新兴的低温贮藏保鲜技术应加强指导和调控，制定和完善 新技术的食品设备卫生标准和产品质量标准。使质量保证体系得到完善和巩固， 做到标准加工，依据检查。使我国低温贮藏保鲜技术达到国际要求，为消费者提 供安全营养美味的产品。（4）加快低温食品行业向产业化、规模化方向发展。速冻食品行业是新兴 的产业，在市场竞争中赢得美誉。企业就会生存与发展。所以要以市场为导向， 通过企业结构调整，使资源得到有效利用，组成生产程度规模化，生产手段 现代化的大企业。（5）完善冷链体系。以大、中城市为中心，建立并完善低温食品生产、贮 运、销售和消费的冷藏链，建立专业物流配送中心及专业化、独立化的冷藏运输 服务队伍，形成多渠道、多层次、多元化的适合我国国情的冷藏链体系，使我国 低温贮藏食品走向良性发展轨道。(6) 加大宣传力度，大力推广速冻食品。速冻食品对广大城乡居民来说还 是一个新鲜事物，须加强科技宣传力度，推广速冻食品，使人们体会到速冻食品 的优势，使之为广大百姓接受认可，进入寻常百姓家。结语：低温贮藏保鲜技术是一种古老而又新兴的技术，在食品行业具有广阔的前 景。而食品速冻技术是目前国际公认的最佳食品贮藏技术，极大的提高了食品的 保鲜期限，在食品工业中显示出了特有的生命力。在今后食品贮藏保鲜方面， 食品速冻技术是非常值得进一步探索的一个研究方向。随着国家经济的增长，我 国的低温贮藏保鲜技术会非常完善。参考文献1 刘洋，邹国华，吴双.真空预冷技术的发展概况J.制冷与空调2 刘建西.食品的低温保鲜及冷藏设施配备问题的探讨J.肉类工业，1995, 7： 40 42.3 曾庆孝.食品加工与保藏原理M.北京：化学工业出版社，2003.4 张平真.蔬菜贮运保鲜及加工3.北京：中国农业出版社，2002, (5).5 刘北林.食品保鲜与冷藏链M.北京：化学工业出版社，2004.6 卢士勋.制冷与空调技术M.上海：上海科学技术出版社，1992.