一种改善杨梅真空预冷过程中预冷速率慢的方法与流程

本发明涉及一种改善杨梅真空预冷过程中预冷速率慢的方法。
背景技术：
：采收后杨梅果实虽然脱离了母体，但仍具有生命力，能延续生长期的各种生理过程，由于水分的缺失，呼吸作用加强，大量乙烯形成，致使果实成熟衰老加速。有研究表明，杨梅属于无呼吸高峰型果实，但属于呼吸强度较高的水果。在一定温度范围内，温度越低其呼吸作用也越低，从而可延缓果实采后衰老的速度。无疑快速降低杨梅的温度是确保其质量的关键。真空预冷主要是通过降低物料环境的压强以引起物料中自由水的蒸发，而水蒸发所需要的巨大潜热来自于物料本身从而使得物料快速降温。不难发现物料具有一定的孔隙结构和自由水含量是保证其能够被真空预冷的关键。最近研究也表明，真空预冷不仅能够快速降低物料的温度，其较低压强的操作环境（类似减压贮藏技术）对于果蔬中的酶和微生物都有一定的破坏作用，从而为果蔬的保鲜提供了一种有效方法。然而，相关研究表明杨梅表皮所凸起的富含蜡质层的囊状结构对于真空预冷技术的应用有一定的限制作用，因为其阻碍了杨梅内部的水分向外扩散，从而降低了真空预冷的效率。如何改善真空预冷条件下杨梅温度下降速率慢的问题成为目前迫切需要解决的问题。专利（cn101642161）中提到采用真空预冷降低杨梅的温度，然而其使用的真空度为0.06mpa，而该真空度是无法完成杨梅温度下降至4℃的要求，故其并非真正传统意义上的真空预冷技术。所以，估计专利发明人是先将杨梅的温度通过其他冷却方式先冷却至2℃后再转移至真空预冷中，利用真空环境来达到杨梅的保鲜作用，并没有充分利用真空预冷预冷快的优势。其他专利则大部分是采用风冷进行较长时间的降温。技术实现要素：基于此，本发明的目的在于，提供一种改善杨梅真空预冷过程中预冷速率慢的方法，本发明不仅大大降低了杨梅从中心温度32℃降至4℃所需的预冷时间和水分损失(低于1%)，而且还能够获得较为理想的保质期。本发明所述的一种改善杨梅真空预冷过程中预冷速率慢的方法，包括：用经过速冻的可食性水球粒均匀地铺设在采摘后的杨梅上，后将它们一并放入真空预冷机的真空箱内进行抽真空冷却。本发明利用速冻的可食性水球粒均匀地铺设在采摘后的杨梅上，速冻后的可食性水球粒环绕于杨梅四周不仅具有保湿和低温特性，同时还减少其在预冷过程中的水分损失，且真空环境对于杨梅的保鲜也起到了一定的辅助作用。同时，冻结后可食性水球相对于冰或者普通的水（直接喷）而言也具有明显的优势，速冻后的可食性水球能够有效地避免大量液态水短时间内渗入至杨梅中，从而不仅有效地维持了杨梅的品质，还避免了二次污染。当然，速冻可食性水球在真空预冷过程中所释放出来的水分也能够很好地吸附在杨梅四周的表面上，为其能够真空预冷提供了可供蒸发的“水源”，从而进一步加快了预冷速率。最后，可食性水球可以循环利用也是其另一更突出的优势。将可食性水球均匀地覆盖在刚采摘后的杨梅上，然后一并转移至真空预冷机的真空箱中进行真空预冷，开启真空预冷机的冷凝器，降低冷凝器的温度，再开启真空泵，并控制压强下降速率，使杨梅在真空环境下持续冷却，直至达到设定的温度（4℃）。进一步地，在进行抽真空冷却过程中，压强下降系数控制在0.5min-1～0.6min-1的范围之内，终压维持在6.5±0.5mbar。进一步地，所述的可食性水球为食品级海藻酸钠、食品级乳酸钙的组合物。进一步地，可食性水球的制作方法为将质量分数为1～3%的海藻酸钠溶液通过半球形容器添加进质量分数为0.3～1.2%的低温乳酸钙溶液中，使其在乳酸钙溶液中形成球形，并在该溶液中维持12h；优选地，海藻酸钠溶液质量分数为2%，乳酸钙溶液质量分数为0.67%。进一步地，低温乳酸钙溶液的温度为4±1℃，可食性水球的直径大小为8±2mm。进一步地，可食性水球是经过速冻处理的。进一步地，将经过12h固定化后的水球放入-35±2℃的速冻机中进行冻结，完全冻结后即中心温度达到-18℃后取出。进一步地，将速冻后的水球放入低温乳酸钙溶液中维持15s，使得表面冰晶轻微溶解。进一步地，真空预冷过程中，速冻可食性水球的添加量和杨梅的重量比为1:1至2:1；优选地，重量比为1.5:1。进一步地，杨梅真空预冷结束后，可食性水球可以回收，再经过速冻后又循环利用。本发明的技术效果在于：1）可食性水球经过速冻后，在其内部和表面都形成直径100μm大小的冰晶，均匀覆盖在采摘后的杨梅上能够快速快速降低杨梅表面的温度，特别是抑制其水蒸气向外蒸发，从而有效降低水分损失。2）真空预冷时，经过速冻后的可食性水球所具备足够的制冷量（水的比热和相变潜热大）不仅通过热传导的方式可以有效地降低杨梅的温度，而且其表面层冰晶的溶解可以释放出一定的水分，该水分为杨梅在真空预冷过程中能够持续降温提供了条件，同时也会加快预冷速率。（3）速冻后的可食性水球由于其微小的冰晶结构（与杨梅热交换过程中部分微小冰晶逐渐溶解，从而避免大量水分释放）能够有效地锁住其在真空预冷过程中水分释放的速度，这样就能够避免大量的水分在短时间内渗透至杨梅中，与喷水或者冰浸渍真空预冷有明显的区别。此外，通过海藻酸钠与乳酸钙的复配，以及优化的比例选择，取得了较优化的真空预冷效果。（4）速冻后的可食性水球能够进行回收，并且能够再循环利用。（5）可食性水球速冻后轻微解冻可以更好保持产品的外观，降低腐败率。（6）速冻可食性水球较冰而言可以有效地避免杨梅组织挫伤；较直接水喷，可以避免水分不均匀从而导致二次污染。附图说明图1为不同预冷方式对杨梅的降温曲线。具体实施方式以下通过实施例对本发明作进一步说明。本发明所用真空预冷机为km-50设备，真空预冷机主要有真空箱、冷凝器、真空泵以及操作界面等，其中操作界面可以控制管路阀门开启的大小、真空泵开启及关闭、冷凝器开启及关闭、排水阀的开启及关闭。本发明所用的压强下降速率系数由公式确定。其中，p为运行过程中真空预冷机真空箱体内绝地压强，单位为mbar；pi为当地大气压，单位为mbar；t为真空箱抽气时间，单位是min；y则为压强下降速率，单位为min-1；以当地大气压1000mbar降至绝地压强6.5mbar所用时间t来计算压强下降速率y值。压强下降速率系数y表示压强下降速率的快慢，压强下降速率系数越大，表示压强下降的速率越快，所用时间也越短。反之，则压强下降的速率越慢，所用时间也越长。例如，如果压强从1000mbar下降至6.5mbar所用的时间为8min，则压强下降速率系数为0.629min-1。而如果压强从1000mbar下降至6.5mbar所用的时间为16min，则压强下降速率系数为0.315min-1。实施例1（1）新鲜采摘后的东魁杨梅立即送入实验室，时间不超过2h。通过对采摘后的杨梅进行预处理，挑选出色泽较深、无异味、样品完整、直径为4.5±0.5cm、无出汁、无破损的杨梅出来，每批次实验所选用的杨梅为2kg。（2）可食性水球用配置好的海藻酸钠溶液和乳酸钙溶液制得（具体实施例，海藻酸钠溶液质量分数为2%，乳酸钙溶液质量分数为0.67%，速冻水球与杨梅的重量比为1.5：1，速冻后的水球放入低温（4±1℃）乳酸钙溶液中维持15s（微解冻）。实施例2、3、4中的“速冻水球辅助真空预冷”与实施例1中的“速冻水球辅助真空预冷”的操作条件是一样的），制备好的可食性水球继续放置在乳酸钙溶液中浸渍12h，使其完全固定化。然后将固定化后的水球放入-35℃的速冻中冻结，直至中心温度达到-30℃左右，使得其完成冻结，且内部形成一批大小一致的微小冰晶。实验前将速冻后的可食性冰球放入4±1℃的质量分数为0.67%的乳酸钙溶液中维持15s，轻微溶解其表面的冰晶。（3）将轻微溶解后的速冻可食性冰球按1.5:1（可食性水球与杨梅重量比）的比例添加到采摘后的杨梅中，通过铺设一批杨梅再铺设一批速冻后的可食性冰球的方法，不断重复直至杨梅被全部覆盖为止。然后把装有速冻后的可食性水球和杨梅的容器一并放入真空预冷机的真空箱内，将温度探头插入至杨梅的几何中心，关闭真空预冷机真空箱门，开启真空泵，把真空泵的压强下降速率系数调节为0.5min-1，30s后启动冷凝器，同时把冷凝温度设定为-2±2℃，开启真空泵，控制电磁阀的大小使得真空箱内的压强最终值控制在6.5±0.5mbar。（4）通过操作界面观察温度的变化，待杨梅的温度降至4℃时，关闭真空泵，开启排气阀，待压强恢复至常压后，取出已冷却好的杨梅，并称重。同时，分别采用风冷、真空预冷、常压速冻水球辅助预冷杨梅进行对比，使杨梅的中心温度从32℃降至4℃，记录每种方法的预冷时间和预冷结束后的水分损失率，其中真空预冷操作条件和速冻可食性水球辅助真空预冷操作条件相同（除添加水球外）。风冷采用温度为2±1℃，风速为1±0.5m/s的冷库（4000mm*3000mm*2400mm，2.5kw）进行预冷。预冷后分布保存15d，并在5、10、15d观察杨梅品质的腐败率、外观品质变化等指标。预冷结果见图1和表1、2、3。从图1中可以看出，不同的预冷方式对杨梅的降温曲线存在着明显差异。可食性速冻水球辅助真空预冷获得最快的预冷速率、其次为可食性速冻水球辅助常压预冷，最后为风冷和真空预冷。不难发现，可以从图1中获得如下结论：其一，杨梅表层突起的富含蜡质层的囊状结构大大降低了真空预冷的效率；其二，相比较于可食性速冻水球辅助常压预冷而言，可食性速冻水球如预期结果一样能够获得良好的预冷速率，真空预冷与可食性速冻水球在预冷方面产生了协同效应；其三，风冷经历了4h也无法将杨梅的中心温度降至4℃。由此可以得出如下结论，即可食性速冻水球辅助真空预冷能够获得最快的预冷速率。表1不同预冷方式对杨梅水分损失的结果指标风冷（%）真空预冷速冻水球辅助真空预冷（%）速冻水球辅助常压预冷水分损失率(%)2.19±0.123.48±0.430.15±0.030.11±0.03从表1可以获知，可食性速冻水球辅助真空预冷导致杨梅水分损失为0.15%，而风冷和真空预冷的水分损失分别为2.19%和3.48%（并未完全降至4℃）。不难发现可食性水球辅助真空预冷较真空预冷、风冷而言能明显弥补水分损失，其结果与速冻水球辅助常压预冷接近。表2不同预冷方式对杨梅储藏过程中腐烂率的影响备注：果实腐烂指数的测定按果实腐烂大小划分为4级，0级：无腐烂；1级：果面有：1～3个小腐烂斑点；2级：腐烂面积占果实面25～50%；3级腐烂面积大于果实面积的50%。按下式计算腐烂指数：腐烂指数=∑［(腐烂级别×该级果实数)/(总果实数×最高腐烂级别)］×100%。由表2可以获知，不同预冷方式后采用相同的气调包装（气调包装，o2：co2：n2=5：3：92），然后一并放入至4±2℃的冷库中，结果表明不同的预冷方式对于杨梅的腐烂率存在着差异，其中速冻水球辅助真空预冷能够获得最低的腐烂率，同时也发现真空对于杨梅的保鲜较常压而言效果也更为明显。表3不同预冷方式对杨梅储藏过程中的外观品质变化的影响表3为不同预冷方式对杨梅在贮藏过程中的外观品质变化的影响，结果表明速冻水球辅助真空预冷获得最佳的效果，其次为真空预冷和速冻水球辅助常压预冷，再其次为风冷。撇开降温速率的影响，不难发现杨梅经过真空处理能够明显改善杨梅的外观品质，当然，如果这个过程中再配合快速预冷速率则效果会更加理想。实施例2实施例2与实施例1相似，不同的是速冻可食性水球的添加量，为了形成对比和确定最佳的比例，我们选择了速冻可食性水球与杨梅的比例分别为0.5:1和3:1来做比较，结果如表4所示：随着速冻可食性水球的添加虽然能够有效地改善水分损失和降低预冷时间，但并非越多越好，当增加量达到3:1时，效果与本实施例相似。另外，从腐败率数据来看，三者差异不大；从外观品质变化上看，增加速冻水球的量有利于减少汁液的流速。当然，速冻可食性水球的增加也会相应地增加成本。上述结果表明本专利权利范围所选定的特定的水球与杨梅重量比能有效地降低了杨梅水分损失率、预冷时间。表4不同速冻水球添加量对杨梅水分损失和色差的影响实施例3表5不同海藻酸钠与乳酸钙比例对杨梅水分损失和贮藏3d后品质的影响指标ⅰⅱ*ⅲⅳⅴ水分损失率（%）0.16±0.02/0.15±0.030.19±0.350.47±0.19预冷时间(min)53.5±2.5/30.5±1.041.5±1.531.5±0.5腐败率（15d）(%)15.6/13.413.614.5外观品质变化（15d）色、香、味好，果硬，少量汁液/色、香、味好，果硬，少量汁液色、香、味好，果硬，少量汁液色、香、味好，果硬，少量汁液备注：上图中ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ。其中ⅰ：水球组成比例(0.5%海藻酸钠和0.67%乳酸钙)；ⅱ：水球组成比例(4%海藻酸钠和0.67%乳酸钙)；ⅲ：水球组成比例(2%海藻酸钠和0.67%乳酸钙)；ⅳ：水球组成比例(2%海藻酸钠和0.17%乳酸钙)；ⅴ：水球组成比例(2%海藻酸钠和1.35%乳酸钙)；*：表示制作困难。实施例3的操作方法与实施例1相同，不同的是形成水球的海藻酸钠和乳酸钙的比例，为了形成对比，我们选择了另外4种水球比例作为比较对象，即如上表5所述的ⅰ、ⅱ、ⅳ、ⅴ，本专利权利要求范围内的具体实施例是ⅲ。从表5的结果中可以看出，实施例ⅲ较其他几种比例而言获得了最低的水分损失率。而预冷时间方面则与ⅴ的结果相似，但ⅴ却导致了杨梅最大的水分损失率。从腐败率来看，本实施例的海藻酸钠溶液和乳酸钙溶液组成比例导致了杨梅腐败率最小；从外观品质来观察上述几种方法差异不大。上述结果表明本专利权利范围所选定的特定的水球比例能有效地降低了杨梅水分损失率和预冷时间。上述结果表明可食性速冻水球辅助真空预冷不仅能够获得极快的预冷速率和低的水分损失，而且还能够获得较理想的保鲜效果，从而大大促进了真空预冷技术在杨梅预冷、保鲜方面的应用。实施例4实施例4的操作方法与实施例1相同，不同的是速冻后的水球是否经过轻微解冻，为了形成对比，我们选择了未经过轻微解冻后的水球来作为比较对象。结果如表6所示，未轻微解冻后的水球对杨梅在水分损失率和预冷时间方面与轻微解冻后的速冻水球差异不大，几乎相同。然而，未经过轻微解冻后的水球却导致了更大的腐败率和外观品质变化。由此说明，轻微解冻的水球对于辅助杨梅真空预冷有更好的效果。表6速冻水球不同处理方式对杨梅水分损失和色差的影响当前第1页12