低溫貯藏保鮮技術(shù)的發(fā)展概況

./低溫貯藏保鮮技術(shù)的發(fā)展概況摘要：本文敘述了低溫貯藏保鮮技術(shù)的基本原理,包括動植物性食品低溫貯原理.介紹了制冷技術(shù)、低溫技術(shù)、低溫貯藏的冷卻冷凍保鮮技術(shù)、冷藏鏈的發(fā)展概況.最后針對實際存在的問題,提出了今后低溫貯藏保鮮技術(shù)的發(fā)展建議.關(guān)鍵詞：低溫貯藏；速凍；保鮮技術(shù)；冷藏鏈正文：目前,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對食物要求越來越高,人們的飲食已從溫飽型向營養(yǎng)型轉(zhuǎn)變,對食品的需求不但追求數(shù)量,而且關(guān)心質(zhì)量和花色品種,經(jīng)濟(jì)、實惠、方便的食品必將成為消費(fèi)者選擇的對象.近年來,低溫貯藏食品愈來愈多,它在人們的生活中占據(jù)越來越重要的地位,凍雞、凍鴨、速凍蔬菜等低溫貯藏食品都可以見到,深受消費(fèi)者的歡迎.1食品的低溫貯藏原理食品低溫貯藏就是利用低溫技術(shù)將食品溫度降低,并維持在低溫狀態(tài)以阻止食品腐敗變質(zhì),延長食品保存期.低溫保藏不僅可以用,新鮮食品物料的貯藏,也可以用于食品加工品、半成品的貯藏.食品低溫保藏的一般工藝過程為：食品物料→前處理→冷卻或凍結(jié)→冷藏或凍藏→回?zé)峄蚪鈨?這是低溫保藏食品需要大概工藝流程,因為不同物料的特性不一定相同,所以具體的工藝條件也不一定相同,具體操作具體對待.低溫保藏食品的原理是：在溫度較低的范圍內(nèi),當(dāng)溫度高于食品的冰點(diǎn)時,食品中微生物的生長速率減緩,低于冰點(diǎn)以下時一般微生物都停止生長.1.1動物性食品低溫貯藏原理動物性食品變質(zhì)的主要原因是微生物和酶的作用.變質(zhì)過程中主要發(fā)生了微生物活動和食品抗病性〔抵抗微生物的能力的問題,要解決這個主要問題,須控制微生物的活動和酶對食品的作用.動物性食品放在低溫條件下,微生物和酶對食品的作用就微小了.當(dāng)食品在低溫下發(fā)生凍結(jié)后,其水分結(jié)晶成冰,使微生物的活力喪失而不能繁殖,酶的反應(yīng)受到嚴(yán)重抑制,這樣生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)會變慢,食品就可以較長時間的貯藏.所以動物性食品可以通過低溫來維持它的新鮮狀態(tài).1.2植物性食品低溫貯藏原理呼吸作用是植物性食品變質(zhì)的主要原因.變質(zhì)過程中主要發(fā)生了呼吸作用和耐藏性<延緩呼吸作用消耗營養(yǎng)的能力>的問題.耐藏性是指貯藏期間果蔬的質(zhì)量無顯著變化,并且質(zhì)量損耗最小.果蔬的耐藏性并非由果蔬的某一種性狀所決定的,而是果蔬各種物理、化學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)性質(zhì)的綜合反映.解決上述的主要問題,須控制植物的呼吸作用.要長期貯藏植物性食品,就必需維持它們的活體狀態(tài),同時又要減弱它們的呼吸作用.低溫是能夠減弱果蔬類食品的呼吸作用,延長貯藏時間.2低溫貯藏保鮮技術(shù)的發(fā)展概況2.1我國古代的冷藏技術(shù)三千多年前,我們的祖先冬季采集天然冰塊貯存在地窖,夏季取出使用,詩經(jīng)中"二之日鑿冰沖沖,三之日納于凌陰"就是這個意思.到了漢朝,人們已經(jīng)掌握了用地窖來貯藏天然冰的技術(shù).在一千七百多年前的三國時代,利用天然冰雪來降溫和保藏食品已經(jīng)有了很大的規(guī)模,這在當(dāng)時世界上是非常了不起的.唐朝以后,天然冰雪作為冷藏一被廣泛的利用,至元朝,在《馬可·波羅行記》一書中則介紹了我國18世紀(jì)時用冰保存鮮肉及制造冰酪冷食的技術(shù).明時期在運(yùn)河兩岸修建的水庫,給為宮廷運(yùn)送鮮菜鮮果的船只加冰,保持其鮮嫩.清代光緒年間,北京已專設(shè)冰窖,用于貯藏蒜薹,保證對皇宮的供應(yīng).2.2制冷技術(shù)和低溫技術(shù)的發(fā)展概況2.2.1制冷技術(shù)的發(fā)展概況1755年愛丁堡的化學(xué)教授庫侖利用乙醚蒸發(fā)始水結(jié)冰.他的學(xué)生布拉克〔Black從本質(zhì)上解釋了融化和氣化現(xiàn)象,提出了潛熱的概念,并發(fā)明了冰量熱器,標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開始.用人工的方法制造和獲得低于環(huán)境溫度的技術(shù)稱為制冷技術(shù).天然冰雪保藏食品的方法不能很好的控制食品保藏的溫度,而且貯藏溫度都比較高.到19世紀(jì)初,人工冷源的出現(xiàn)使食品冷凍保藏取得了劃時代的發(fā)展.1809年美國人證明了壓縮式制冷的原理[13].1824年德國人證明了吸收式制冷的原理.1834年英國人JacobPerking發(fā)明了以乙醇為冷媒的壓縮冷凍機(jī),它是世界上第一部實用的壓縮式冷凍機(jī).1844年美國醫(yī)生約翰·高里〔John·Gorrie制成了世界上第一臺制冷和空調(diào)用的空氣制冷機(jī).1858年美國人尼斯〔Niles取得了冷庫設(shè)計的第一個美工專利,從此商業(yè)食品冷藏事業(yè)開始發(fā)展.1859年法國下列〔Ferdinand·Carre設(shè)計制造了第一臺氨水吸收式制冷機(jī).1859年德國人林德〔Linde設(shè)計成功氨制冷機(jī),這被大家稱為制冷機(jī)的始祖.這些冷凍機(jī)當(dāng)時都作制冷機(jī)使用,代替天然冷源.20世紀(jì)以后制冷技術(shù)有了更大發(fā)展.1910年左右,馬利斯·萊蘭克〔Maurice·Lehlance在巴黎發(fā)明了蒸汽噴射式制冷系統(tǒng).1918年美國的工程師科普蘭〔Copeland發(fā)明了家用電冰箱.20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了液態(tài)氮和液態(tài)二氧化碳作為冷媒的制冷技術(shù),它可直接噴灑在食品的表面,不僅可以快速冷卻,而且可以進(jìn)行深度的冷凍,如用液氮可以得到-196℃的低溫.我國解放前制冷工業(yè)十分落后,到1949年全國解放時,全國冷庫總?cè)萘恐挥?50000t,到第一個五年計劃末期,全國制冷機(jī)制造廠發(fā)展到幾十家.改革開放以來我國的制冷技術(shù)獲得迅猛發(fā)展,逐步形成門類齊全,基本滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要.20世紀(jì)90年代后,我國的制冷空調(diào)工業(yè)發(fā)展迅猛,伴隨著我國新型凍結(jié)設(shè)備的發(fā)展,與國外先進(jìn)水平的差距正在縮小.2.2.2低溫技術(shù)的發(fā)展概況低溫的發(fā)展可以追溯到18世紀(jì)50年代之前,但低溫界普遍認(rèn)為,低溫發(fā)展的起點(diǎn)為1877年人類首次液化氧氣,至今也有130多年歷史.1887年,法國工程師L.P.Cailletet和瑞士的物理學(xué)家R.Pictet分別液化了當(dāng)時被稱"永久性"氣體的氧氣,但只能獲得霧狀液滴[13].1883年,波蘭科學(xué)家S.Wrobews和K.Oolszewiki在Ccracow大學(xué)正式獲得了在試管中沸騰的著液氧,并在幾年后獲得了液氮,接著在1884年獲得液氮霧滴.1895年,德國C.林德和英國人漢普遜制成了第一臺能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣液壓器.1933年,美國W.Giauque和Mac.Dougall在Berkeley通過對順磁鹽的單極絕熱去磁,獲得0.27K低溫.1963年,Kurti等用絕熱去磁法獲得極低溫.美國R.Goddard博士在1926年進(jìn)行首次采用液氧和汽油為推進(jìn)劑的火箭試驗,這種技術(shù)后來被德國用V～2武器系統(tǒng),這是第一個應(yīng)用低溫液體推進(jìn)劑的火箭.在50～60年代,快速發(fā)展的航天事業(yè)需要低溫技術(shù),使其從實驗室進(jìn)入了大規(guī)模工業(yè)技術(shù).我國低溫研究工作是從50年代開始的.1913年,中國科學(xué)院物理研究所低溫物理研究室成立,開始進(jìn)行氫、氦液化設(shè)備的建立.1956年和1959年分別建成了氫液化器和氦液化器.60年代以后,采用活塞式膨脹機(jī)的氫液化器,在國內(nèi)各個實驗室應(yīng)用,為超導(dǎo)技術(shù)研究提供了基礎(chǔ).為了發(fā)展核能與火箭技術(shù)的需要,當(dāng)時的化工部和航天部在60年代開始了大規(guī)模液氫生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)的研究我國小型制冷機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的研究比較活躍.70年代開始,用氣體節(jié)流制冷器、冷卻紅外器件氖節(jié)流制冷器用于航天紅外照相的冷卻.80年代末,上海技術(shù)物理所等研制的輻射制冷器用于風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星的紅外遙感系統(tǒng)中,這是我國首次在衛(wèi)星上使用低溫制冷器.近年來,許多單位對分置式斯特林制冷機(jī)的研究取得了進(jìn)展.這些制冷機(jī)的應(yīng)用范圍,包括了高技術(shù)領(lǐng)域和更廣泛的用途,溫度范圍可覆蓋從低于室溫至極低溫.目前人類能達(dá)到的最低制冷溫度是利用He3-He4稀釋制冷與核絕熱去磁達(dá)到-10-7K的溫度.計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用推動了制冷技術(shù)的蓬勃發(fā)展,另外家用電冰箱和空調(diào)等家用電器的綠色化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化等,這一切都預(yù)示著制冷技術(shù)有更加美好的未來.2.3國內(nèi)外冷卻冷凍保鮮技術(shù)的發(fā)展概況從冷凍機(jī)用在食品保藏到現(xiàn)在,冷凍技術(shù)得到了不斷的發(fā)展,主要體現(xiàn)在下面幾個方面：第一是冷凍食品的形式不斷得到改進(jìn).最初大多采取整體大包裝的形式來冷凍保藏,后來為了提高凍結(jié)速度和凍結(jié)質(zhì)量,節(jié)約能源,將大塊狀的原料食品改為經(jīng)過加工分割處理或小型單體形式進(jìn)行凍結(jié)保藏.近年來又著重發(fā)展了小包裝的冷凍食品.第二是凍結(jié)方式的改進(jìn).發(fā)展了以空氣為介質(zhì)的吹風(fēng)式凍結(jié)裝置、可連續(xù)生產(chǎn)的凍結(jié)裝置、流態(tài)化凍結(jié)裝置等,使凍結(jié)的溫度更加均勻,生產(chǎn)的效率更加提高.冷卻和冷凍不僅可以保存食品,也可以和其它食品制造過程結(jié)合起來,達(dá)到改變食品性能和功能的目的,例如,凍結(jié)濃縮,凍結(jié)干燥,凍結(jié)粉碎等方法,已得到普通應(yīng)用.第三是作為冷源的制冷裝置也有新的突破.如利用液態(tài)氧、液態(tài)二氧化碳、液態(tài)氟里昂直接噴灑凍結(jié),使凍結(jié)的溫度大大降低,速度大大提高,冷凍產(chǎn)品的質(zhì)量也有進(jìn)一步的改進(jìn).近年來又推出了環(huán)保冷酶－溴化鋰.第四對于各種食品的冷凍、冷藏、運(yùn)輸、銷售各個環(huán)節(jié)的溫度有了進(jìn)一步的認(rèn)識.美國Arstel等人自1948年至1958年,長達(dá)10a之久的研究,總結(jié)了凍結(jié)食品的品溫與品質(zhì)保持時間的關(guān)系,這就是凍結(jié)食品的T.T.T概念〔TimeTemperatureTolerance-時間、溫度、食品耐藏性,即對大多數(shù)冷凍食品測定后,提出了最經(jīng)濟(jì)和最適宜的冷藏溫度.近年來由于制冷裝置的改進(jìn),食品冷凍的溫度更趨于低溫化,而且對食品運(yùn)輸途中的冷藏技術(shù)也有提高.我國從19世紀(jì)開始從國外引進(jìn)人造冰制造工藝,在1981年在上海制造人造冰,作為對易腐食品冷凍保存的冷源.1915～1916年,上海、XX、漢口等地又先后建成了由外國資本經(jīng)營的凍蛋、凍肉、凍家禽廠.到1933年,這類冷庫增加到30～35座.我國冷凍庫建設(shè)經(jīng)歷了20世紀(jì)60年代和80年代兩個重要的發(fā)展階段.到1983年底我國冷凍庫總?cè)萘窟_(dá)200多萬t.1981年僅商業(yè)類容量就達(dá)238萬t.我國速凍食品是從20世紀(jì)70年代初期提供出口速凍的蔬菜開始的.2000年出口的蔬菜量達(dá)50萬t,2001年,我國具有生產(chǎn)凍食品能力的企業(yè)近200家,品種達(dá)300多個,每年的產(chǎn)量達(dá)到1000萬t,出口速凍蔬菜的量就為50萬t,我國速凍方便食品的出口量已超過意大利,躍居全球第一位.日本阿比公司開發(fā)成功了一種不破壞食品成分且能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行冷凍的新型裝置,此裝置現(xiàn)在已經(jīng)投放市場.新型裝置帶有細(xì)胞系統(tǒng)功能,通過磁場、音波以及微弱電流等對食品中的水分子團(tuán)發(fā)生作用,使結(jié)構(gòu)變得均勻,通過不斷的加壓和減壓,使得水分均勻凍結(jié).新型裝置是現(xiàn)在低溫保存食品的一項新技術(shù).2.4冷藏鏈的發(fā)展概況2.4.1冷藏鏈的概念發(fā)展冷凍冷藏食品,就要進(jìn)一步完善食品冷藏鏈,冷藏鏈?zhǔn)窃?0世紀(jì)隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和制冷技術(shù)的發(fā)展而建立起來的.所謂冷藏鏈〔coolchain是指易腐食品在生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售,直至消費(fèi)前的各個環(huán)節(jié)始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下,以保證食品質(zhì)量,減少食品損耗的一項系統(tǒng)工程.2.4.2食品冷藏鏈的主要環(huán)節(jié)冷藏鏈要求集中考慮涉及生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性等各種問題,協(xié)調(diào)相互間的關(guān)系,確保易腐農(nóng)產(chǎn)品的加工、運(yùn)輸和銷售.食品冷藏鏈中的主要環(huán)節(jié)有：原料預(yù)處理環(huán)節(jié)、預(yù)冷環(huán)節(jié)、速凍環(huán)節(jié)、冷藏環(huán)節(jié)、流通運(yùn)輸環(huán)節(jié)、銷售分配環(huán)節(jié)等.2.4.3我國冷藏鏈的發(fā)展概況1954年我國冷藏鏈的開始形成.當(dāng)時冷藏庫總?cè)萘?萬t左右,冷凍裝置更是寥寥無幾.1958年我國建成了容量為37萬t的冷庫,到1988年全國各系統(tǒng)建成的食品冷庫共有112座以上,總?cè)萘窟_(dá)220多萬t,據(jù)統(tǒng)計,1996年鐵道部門共有鐵路冷藏車5400多輛,冷藏汽車的總數(shù)已達(dá)到15000多輛.如今,有各個食品商場〔超市,均配有冷凍冷藏陳列柜,電冰箱更是家庭不可缺少的電器.我國已從國外引進(jìn)了海運(yùn)冷藏箱,冷藏集裝箱進(jìn)入公路冷藏運(yùn)輸提高了我國的冷藏運(yùn)輸環(huán)節(jié).當(dāng)前我國的冷藏運(yùn)輸還不是十分發(fā)達(dá),只有公路、水路、鐵路和空運(yùn)冷藏運(yùn)輸共同擔(dān)負(fù)起我國容易腐敗的食品冷藏運(yùn)輸任務(wù),我國食品冷藏鏈的冷藏運(yùn)輸環(huán)節(jié)才能進(jìn)入世界先進(jìn)水平行列.2.4.4國外冷藏鏈的發(fā)展概況在國外,從初期的食品冷藏鏈〔1938年左右,到以后經(jīng)歷的幾十年發(fā)展,達(dá)到了目前完善的程度.在日本,1972年前對冷凍食品的運(yùn)輸手段主要是鐵貨車和鐵路集裝箱.1972年以后用冷藏汽車運(yùn)輸?shù)内厔菁眲≡鲩L,而且這種趨勢還在不斷發(fā)展.日本零售點(diǎn)的冷藏柜在20世紀(jì)90年代已達(dá)到35萬臺,每千人就有3臺,家庭冰箱已經(jīng)很普及,加之他們有吃生海鮮等水產(chǎn)品的習(xí)慣,消費(fèi)者除了能在市場上購到生鮮、冷凍食品外,還可以通過電話訂購,約定時間送貨上門.根據(jù)統(tǒng)計,美國是世界上擁有冷凍倉庫及運(yùn)輸車輛最多的國家,共有1億9510萬平方米的倉儲設(shè)施,而實際使用的只有80%.也就是說有極為完善的冷凍倉儲設(shè)施可以使用,在發(fā)達(dá)國家,在法制上和在食品運(yùn)輸、制造、銷售等方面,冷藏鏈都是相當(dāng)完善的.在發(fā)達(dá)國家,由于冷藏鏈比較完善,使冷藏食品質(zhì)量有了保證,冷凍食品聲譽(yù)很好,各國的冷凍食品的銷售量都在逐年增加.3我國低溫貯藏保鮮技術(shù)發(fā)展存在的問題及建議3.1我國低溫貯藏保鮮技術(shù)發(fā)展存在的問題近幾年,我國低溫貯藏食品已有了很大的發(fā)展,但仍然存在著一定問題,例如：現(xiàn)有保鮮技術(shù)推廣速度慢,應(yīng)用范圍不大；保鮮效果不是十分理想,存在著嚴(yán)重的質(zhì)量問題；人均消費(fèi)量少；區(qū)域間發(fā)展不平衡；規(guī)?；蛔?；市場狹窄；行業(yè)缺乏統(tǒng)一的管理標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)單一,新產(chǎn)品開發(fā)滯后,冷藏鏈各個環(huán)節(jié)還不完善等.3.2對我國低溫貯藏保鮮技術(shù)發(fā)展的建議〔1發(fā)展自主創(chuàng)新,依加速低溫機(jī)械設(shè)備的研發(fā),加強(qiáng)企業(yè)技術(shù)的改造.低溫貯藏保鮮技術(shù)的科技技術(shù)含量較高,遇到的技術(shù)難題也會很多,在理論研究和實際應(yīng)用中,都存在差距和差異.所以要發(fā)展自主創(chuàng)新,縮小我國與外國的差距,使我國低溫貯藏保鮮技術(shù)處于先進(jìn)水平.〔2注重市場研究,積極研究開發(fā)低溫貯藏保鮮技術(shù).各企業(yè)或研究機(jī)構(gòu)在積極開發(fā)國內(nèi)市場的同時,還應(yīng)放眼于國際市場,根據(jù)國際、國內(nèi)市場的不同需求,積極研究低溫貯藏保鮮技術(shù),但必須遵循市場規(guī)律.在消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,以創(chuàng)新的精神,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯孔黠L(fēng),執(zhí)著的態(tài)度,建立起"新技術(shù)快速轉(zhuǎn)化機(jī)制".〔3建立健全管理體制和檢驗體系,完善低溫貯藏保鮮技術(shù).國家在規(guī)劃整個國民經(jīng)發(fā)展時,對新興的低溫貯藏保鮮技術(shù)應(yīng)加強(qiáng)指導(dǎo)和調(diào)控,制定和完善新技術(shù)的食品設(shè)備衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).使質(zhì)量保證體系得到完善和鞏固,做到標(biāo)準(zhǔn)加工,依據(jù)檢查.使我國低溫貯藏保鮮技術(shù)達(dá)到國際要求,為消費(fèi)者提供安全營養(yǎng)美味的產(chǎn)品.〔4加快低溫食品行業(yè)向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；较虬l(fā)展.速凍食品行業(yè)是新興的產(chǎn)業(yè),在市場競爭中贏得美譽(yù).