食品真空貯藏溫度變化試驗(yàn)結(jié)果展示

一、數(shù)學(xué)模型

假設(shè)冷卻過程中食品的物性參數(shù)不變，為常數(shù)；食品表面與環(huán)境只有傳質(zhì)換熱，忽略對(duì)流、導(dǎo)熱及輻射換熱；食品各向同性。

二、試驗(yàn)結(jié)果分析

1、溫度變化情況在貯藏環(huán)境溫度T=1℃，相對(duì)濕度=85％一90％，壓力P=10 kPa條件下進(jìn)行試驗(yàn)。所得的試驗(yàn)結(jié)果見圖2、圖3。

從圖2可知，食品的表面實(shí)際測(cè)量得出的曲線與表面理論模擬曲線的形狀基本相似，從而驗(yàn)證了理論模擬結(jié)果：即在開始階段食品表面溫度下降十分迅速；而隨著食品冷卻過程的進(jìn)行，食品的冷卻速度逐漸減慢。從圖3可看出，食品的中心實(shí)際測(cè)量得出的曲線與理論模擬曲線的形狀基本相似，驗(yàn)證了理論模擬結(jié)果：即開始階段，食品的中心溫度幾乎處于不變的狀態(tài)。這主要是由于馬鈴薯的導(dǎo)熱系數(shù)小，僅為0．42—1．11 W／m·K，跟不上表面溫度的變化速率，隨著時(shí)間的推移，食品表面和中心之間的溫度差變大，傳熱量增加，中心溫度的變化才明顯。由圖2，圖3可知，食品的理論模擬曲線與實(shí)際測(cè)量得出的曲線兩者間始終存在一定偏差。表面溫度的模擬與實(shí)際測(cè)量值之間的差值比中心溫度的模擬值與測(cè)量值之間的差值大。這主要是由于表面溫度的降低除了水分的蒸發(fā)之外還存在與環(huán)境空氣的對(duì)流換熱，隨著溫度變化和水分蒸發(fā)的變化，這兩因素在發(fā)生微小的變化，總的綜合換熱系數(shù)是在變化的，而要具體確定變化值與時(shí)間的關(guān)系不太可能，因此只能用經(jīng)驗(yàn)公式加上修正值來具體確定與時(shí)間的關(guān)系；而中心溫度的變化只與食品本身的物性參數(shù)有關(guān)，即本身的導(dǎo)熱系數(shù)，而導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化大小有限，所以誤差比表面溫度誤差小。

2、冷卻速率情況在貯藏環(huán)境溫度T=1℃，相對(duì)濕度p：85％一90％，壓力P分別為10，55 kPa條件下進(jìn)行試驗(yàn)。所得的試驗(yàn)結(jié)果見圖4、圖5。

由圖4、圖5可看出，無論是食品的表面還是中心溫度，在相同的時(shí)刻，食品在貯藏壓力為10 kPa的溫度始終低于在貯藏壓力為55 kPa的溫度。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了在一定的溫度及濕度貯藏條件下，食品的貯藏真空壓力越低，食品的冷卻速率越快這一理論模擬結(jié)果。這主要是由于貯藏環(huán)境的壓力越低，環(huán)境和食品水分的勢(shì)差就越大，水分?jǐn)U散就越容易，擴(kuò)散越快。而食品溫度的降低主要是依靠水分潛熱的散失，所以在相同的濕度條件下，環(huán)境的真空壓力越低，食品的溫度下降就越快。故食品在10 kPa貯藏壓力下的冷卻速率要高于在55 kPa下的冷卻速率。但是壓力不能無限降低，因?yàn)閴毫υ降?，真空系統(tǒng)密封性要求越嚴(yán)，設(shè)備的制造成本就越大，同時(shí)果蔬類食品在貯藏罐中也需要一定的氧氣和二氧化碳來維持生命。

從圖4、圖5還可看出，食品的冷卻速率在前期較快而后期較慢。這是由于在冷卻的初始階段，食品的水分還呈飽和狀態(tài)，而貯藏環(huán)境的真空度低，因此食品水分和環(huán)境水分的勢(shì)差大，水分的擴(kuò)散率就大。而隨著水分的蒸發(fā)擴(kuò)散，帶走的熱量較多，所以在開始階段食品的溫降明顯。隨著時(shí)間的推移，貯藏環(huán)境的真空度升高，食品水分的飽和度降低，因此兩者的勢(shì)差減少，水分的擴(kuò)散率降低，所以貯藏后期冷卻速率變得緩慢。

3、失重率情況由于試驗(yàn)條件有限，在試驗(yàn)中測(cè)量食品總失重來分析其在真空貯藏過程中水分的蒸發(fā)量。因?yàn)椴还苁称分械乃质侨绾巫兓模谝欢〞r(shí)刻中的失水量是一定的。所以實(shí)際應(yīng)用中通過稱前后的質(zhì)量的變化來測(cè)量食品的失重率。

由表1可看出，馬鈴薯冷卻后質(zhì)量損失的變化。真空貯藏降溫的原理主要是依靠食品內(nèi)部的水分蒸發(fā)來產(chǎn)生冷卻效應(yīng)，這就不可避免過程中食品的質(zhì)量會(huì)減少。在相同的貯藏環(huán)境溫度和濕度的條件下，貯藏環(huán)境壓力越低，真空冷卻后食品的失水量就越高，因?yàn)橘A藏壓力越低，食品與貯藏環(huán)境之間水分蒸發(fā)的勢(shì)差就越大，促使水分蒸發(fā)速率越快。盡管食品中其余的揮發(fā)性成分也擴(kuò)散到環(huán)境中去，造成了食品的失重，但是食品的失重主要是由失水決定的。食品失水太多，在外觀上降低了食品的品質(zhì)，更重要的是帶來很多不利影響，促使果蔬走向衰老變質(zhì)，縮短貯藏壽命。此外，失水過多還容易引起食品的褐變，影響貯藏的質(zhì)量。因此，在真空貯藏中，保持室內(nèi)的較高濕度是保證果蔬類食品品質(zhì)的關(guān)鍵所在。所以真空貯藏中應(yīng)有加濕裝置，來保證室內(nèi)的高濕度環(huán)境。

三、結(jié)論

對(duì)馬鈴薯進(jìn)行真空貯藏冷卻過程的試驗(yàn)結(jié)果表明：在真空冷卻貯藏過程中，食品的表面與中心溫度降低的情況雖有很大的不同，試驗(yàn)測(cè)量值與理論計(jì)算值能很好的吻合，驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性；食品表面溫度的變化值在開始階段顯著大于中心溫度的變化；在一定溫度和濕度的貯藏條件下，食品貯藏壓力越低，食品的冷卻速率越快，同時(shí)食品的失水量就越大。為降低果蔬失水率，可采用增濕的辦法，保證貯藏罐里相對(duì)濕度接近飽和。食品的真空貯藏技術(shù)的研究屬于跨食品工程、制冷工程等學(xué)科領(lǐng)域，具有強(qiáng)大發(fā)展趨勢(shì)，隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷深入研究與實(shí)踐，必將在我國(guó)的食品工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。http://huizuoban.com