一种水产品低温冷冻保鲜方法及系统与流程

本发明涉及一项生物体低温冷冻技术，具体涉及的是一种基于抗氧化技术的水产品低温冷冻保鲜系统。

背景技术：

冷冻技术被广泛应用于水产品储存、运输及销售过程中。与畜类禽类不同，水产品含有丰富的油脂，部分鱼类的油脂含量超过了自身的30%。油脂在水产品储存过程中极易发生氧化的现象，从而导致水产品变色、变质和腐败。同时，目前最常用的低温冷冻技术，将水产品直接放入冷库中冷冻后进行运输、存储或加工。然而这一过程通常使用空气作为介质对水产品进行冷却。由于空气导热系数低，水产品从常温冷却到既定冷冻保存温度需经历长达数个小时。这种缓慢的冷冻过程会使得水产品细胞内产生冰晶，导致细胞壁（膜）破裂，细胞质液溢出。另外，在空气环境中，水产品冷冻过程并不能完全杀死附着在其上面上的细菌。在低温情况下，水产品表面的细菌并不会被完全冻死，只是活力被暂时抑制住了。一旦水产品被从低温环境下取出，细菌就会重新获得生长环境。空气中的氧气同样会不断氧化水产品的油脂，破坏水产品的养分。这样，水产品在冷库中保存超过数月后，会发生细胞死亡，油脂氧化，导致水产品变质。另外，渔船每次捕获的水产品或者养殖场的单批次处理水产品，通常数量巨大，处理过程较为复杂，传统的手动单件冷冻处理方法已无法满足日益增长水产品的冷冻处理需求。因此，迫切需要发展一种水产品抗氧化低温冷冻自动化处理技术，能够大批量处理水产品，使得在短时间内经过抗氧化处理后立即进入冷冻状态，同时避免油脂被氧化，延长保存时间。

我们知道，液体的导热系数比空气大很多，因此采用低温液体对水产品进行冷冻处理能大大加速水产品的冷冻过程。同时液体能够隔绝空气，防止水产品中的油脂氧化。另外，维持溶液温度处于特定温度水平（例如-35℃）也可抑制油脂的氧化反应。常规的制冷机组的制冷温度10℃以上时具有较高的制冷性能，一旦在低温情况下（例如低于-30℃）制冷效率低，难以大批量处理水产品。因此，需要引入一种新型的制冷系统保证低温溶液冷冻处理水产品的可靠性，并且结合自动化技术，批量化处理水产品。

技术实现要素：

本发明目的在于改善现有技术中的上述缺陷，提供一种基于抗氧化技术的水产品自动化低温冷冻保鲜方法及系统，首先利用抗氧化溶液和吸氧塑料薄膜包装，使得水产品始终处于抗氧化环境中。同时利用真空包装隔绝空气，保证水产品在冷冻和储存的过程中都避免油脂氧化。再利用液体比空气强的传热性能，达到短时间内完成生物体的降温过程，使其进入冷冻状态。引入新型的制冷装置使得溶液稳定维持在水产品保鲜适宜的温度。整体处理装置中央控制计算机自动控制操作，实现水产品冷冻的快速批量化自动处理。

技术方案

为了改善传统冷冻技术上的缺陷，本发明采用的技术方案是：

一种水产品低温冷冻保鲜方法，其特征在于，步骤为：

步骤一、采用抗氧化溶液对水产品进行抗氧化处理，抗氧化处理的时间为2~10分钟；

步骤二、对抗氧化处理后的水产品进行真空包装；

步骤三、采用低温活力液对真空包装的水产品进行低温制冷处理，低温活力液的温度为-45℃～-35℃，制冷处理的时间为10~30分钟。

所述抗氧化溶液由质量百分比的以下组分组成：5~15%的氯化钠、4~10%的乙醇、3~5%的甘油、1~5%的黄烷醇、1~5%的花色苷、3~5%的果糖，其余为蒸馏水。

所述活力液的成分为：0.5~8%的氯化钠、0.1~2%的氯化镁、5~12%的乙醇、7~10%的甘油、2~5%的甲壳素，其余为蒸馏水。

所述水产品为鱼、虾、贝壳等。

一种水产品低温冷冻保鲜系统，其特征在于：包括中央控制计算机、抗氧化处理子系统、真空吸氧薄膜包装子系统、活力液低温冷冻子系统以及储藏箱；

所述抗氧化处理子系统，包括抗氧化处理池以及用于放置水产品的移动托盘；

所述活力液低温冷冻子系统包括低温冷冻池以及放置水产品的移动平台；

所述中央控制计算机控制放有水产品的所述移动托盘放入抗氧化池中浸泡中并通过设定的时间将移动托盘从抗氧化池中取出；所述中央控制计算机控制所述真空吸氧薄膜包装子系统对从所述氧化池中取出的水产品进行真空包装；所述中央控制计算机控制移动平台放入低温冷冻池中浸泡中并通过设定的时间将移动平台从低温冷淡池中取出。

对水产品采用吸氧薄膜进行真空包装，所述吸氧薄膜为脱氧剂聚异戊二烯与乙基纤维素聚合而成。

所述活力液低温冷冻子系统还包括梯级制冷机组，该梯级制冷机组包括冷凝器、高压级压缩机、低压级压缩机、中间冷却器、蒸发器、第一节流阀和第二节流阀，所述蒸发器一端通过第一节流阀与所述中间冷却器连接，所述蒸发器与所述低压级压缩机相连，所述冷凝器与所述高压级压缩机连接，所述中间冷却器包括第一介质通道和第二介质通道，所述蒸发器通过第一节流阀与所述第一介质通道相连形成回路，所述冷凝器通过第二节流阀与所述第二介质通道相连形成回路，低温冷冻池位于蒸发器中。

所述梯级制冷机组采用的制冷剂为R717或R22。

与畜类禽类不同，水产品含有丰富的油脂，部分鱼类的油脂含量超过了自身的30%。油脂在水产品储存过程中极易发生氧化的现象，从而导致水产品变色、变质和腐败。本发明采用了抗氧化溶液和真空吸氧薄膜包装组合抑制油脂的氧化反应。抗氧化溶液中的组分有如下作用。黄烷醇是一种天然植物化合物，广泛存在于水果和蔬菜中，作为一种天然的抗氧化剂，能够清除自由基，并有效抑制自由基诱导的负面细胞化学变化。花色苷，广泛存在于植物的花、果实、茎、叶和根器官的细胞液中，其结构中的多个酚羟基，抑制自由基的产生或直接清除自由基，达到抗氧化的作用。氯化钠不仅可以降低溶液的凝固点，还可保证活力液的渗透压与水产品细胞处于大致一样的水平，能有效避免细胞破裂，同时氯化钠还具有一定的除菌效果。乙醇加入抗氧化液中，能大幅降低抗氧化液的凝固点，使得抗氧化液在低温情况下还处于液相状态。甘油是一种重要的低温保护剂，当甘油加入抗氧化液中，甘油可以渗入细胞内，浓缩或结合细胞内水分，而且甘油也有稀释作用，能降低抗氧化液与水产品细胞组织间的渗透压。果糖在大多数水果中均含有，通过自身的渗透作用作为细胞外抗低温保护剂而起作用。吸氧薄膜包装的成分有以下作用。聚异戊二烯是一种常用的脱氧剂。乙基纤维素薄膜。方便聚合。对水产品进行真空包装，能够更有效地隔绝水产品和氧气进行接触，防止水产品中的油脂被氧化。

活力液的各种组成成分有如下作用。氯化钠和氯化镁是海水和淡水中的主要盐类成分，调控氯化钠和氯化镁的成分含量能够保证水产品保存于与原生存环境类似的溶液中，使得活力液的渗透压与生物体处于大致一样的水平，能有效避免细胞破裂，此外，氯化钠不仅具有一定的除菌效果，还可以降低溶液的凝固点，还可保证。乙醇作为一种有机物，具有一定的还原性，能够对水产品起到抗氧化的保护作用。同时加入了乙醇的活力液，其凝固点大大降低，保证活力液在工作温度-45℃～-35℃处于液相状态。甘油是一种重要的低温保护剂，同时还具有保湿、高活性、抗氧化的功能。甲壳素大量存在于在虾、蟹等水产品的外壳中，在甲壳纲动物内含量达58%~85%，其含有的大量的羟基和氨基，可以有效清除羟自由基，具有较强的抗氧化性。在氯化钠、氯化镁、乙醇、甘油、甲壳素这几种活力液组分的耦合作用下，使得水产品在低温活力液环境下几乎不受到伤害，能处于有效的抗氧化环境中，实现最理想的生物体冷冻储存。

传统的单级制冷当制冷温度10℃以上时具有较高的制冷性能，一旦在低温情况下（例如低于-30℃）制冷效率低。这主要是由于压缩机实际吸气容积减少，制冷量降低，节流损失增加，制冷系数下降。采用梯级压缩制冷，能够减少压缩机的排气温度，降低压力比，减少节流损失。设定活力液温度为-35℃左右。当制冷温度设定为-35℃,根据水产品细胞内液体热力学和流体力学特性，细胞内液体转换至玻璃态，细胞内的不可凝固水比例达到有益值，同时此时的水粘度较高。该状态被证明可有效维持处于冷冻状态的水产品蛋白质活性。

有益效果

（1）本发明利用在活力液在低温下的强制冷效果，对常温水产品进行快速降温处理，免受冰晶伤害。

（2）采用抗氧化溶液和吸氧薄膜，通过其中抗氧化剂和脱氧剂成分抑制水产品中油脂的氧化反应，同时结合真空包装隔绝氧气，对水产品进行抗氧化保护。

（3）采用梯级压缩制冷机组对水产品进行冷冻，该机组能够减少压缩机的排气温度，降低压力比，减少节流损失。

附图说明

图1抗氧化处理子系统；

图2真空吸氧薄膜包装子系统；

图3活力液低温冷冻子系统；

图4梯级制冷机组。

图中：1移动托盘；2抗氧化溶液；3抗氧化溶液池；4水产品；5移动杆；6吸氧薄膜袋；7真空包装机；8真空包装的水产品；9移动平台；10低温冷冻池；11活力液；12蒸发器；13低压压缩机；14中间冷却器；15第一节流阀；16高压压缩机；17冷凝器；18第二节流阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图进行更进一步的详细说明：

本发明基于抗氧化技术的水产品自动化低温冷冻保鲜系统，需采用抗氧化溶液对水产品进行处理，抗氧化溶液2按照以下质量百分比含量的组分配制：5~15%的氯化钠、4~10%的乙醇、3~5%的甘油、1~5%的黄烷醇、1~5%的花色苷、3~5%的果糖，其余为蒸馏水。抗氧化溶液中的抗氧化剂黄烷醇和花色苷有效保护了水产品的细胞，使其在之后的处理和存储过程中不被空气中的氧气氧化。吸氧薄膜由脱氧剂聚异戊二烯与乙基纤维素聚合而成。聚异戊二烯作为脱氧剂，能够吸收氧气、减缓水产品的氧化作用。用于制冷的活力液，按照以下质量百分比含量进行配制：0.5~8%的氯化钠、0.1~2%的氯化镁、5~12%的乙醇、7~10%的甘油、2~5%的甲壳素，其余为蒸馏水。活力液中的氯化钠、氯化镁、乙醇、甘油、甲壳素能够保证水产品在低温活力液环境下几乎不受到伤害，处于有效的抗氧化环境中。

抗氧化处理子系统如图1所示，将水产品4置于移动托盘1上，由中央控制计算机操控移动托盘1在移动杆5上的移动速度，并使得移动托盘1在移动到抗氧化溶液池3上方时，将移动托盘1下降直至没入抗氧化溶液2中。待水产品4在抗氧化溶液中浸泡10分钟后，升起移动托盘1，并向前移动。

真空吸氧薄膜包装子系统如图2所示，等到移动托盘1移动至吸氧薄膜袋6上方时，中央控制计算机操作移动托盘1倾斜，使得水产品4从吸氧薄膜袋6上方的开口处落入。随后吸氧薄膜袋6移动至真空包装机7中，进行真空封装，获得真空包装的水产品8。真空包装能够将空气和水产品隔绝开来，在冷冻处理和储存过程中都避免水产品与氧气接触。

活力液低温冷冻子系统如图3所示，开启梯级制冷系统，提供冷量将低温冷冻池10中的活力液11降温至-35℃。将一批真空包装的水产品8放置在移动平台9上，控制移动平台9没入活力液11，对水产品开始冷冻降温。30分钟后移动平台9升起，并将真空包装的水产品8送至具有空气环境的储藏箱中冷冻储存。储藏箱内的温度控制在-35℃。

如图4所示，梯级制冷机组由冷凝器1、高温压缩机2、节流阀3、蒸发冷凝器4组成。低温压缩制冷循环系统由蒸发器12、低压压缩机13、中间冷却器14、第一节流阀15、高压压缩机16、冷凝器17、第二节流阀18组成。采用中间冷却器14冷却低压压缩机13压缩后的蒸汽，然后送入高压压缩机16中压缩至冷凝压力。

实施例1

将秋刀鱼放入事先按照配方同时考虑秋刀鱼特点配好的抗氧化溶液中。抗氧化溶液成分为：10%的氯化钠、8%的乙醇、3%的甘油、1%的黄烷醇、2%的花色苷、3%的果糖，其余为蒸馏水。将秋刀鱼置于抗氧化溶液中浸泡10分钟后，用吸氧薄膜将秋刀鱼真空包装。配置活力液，活力液成分为：3%的氯化钠、0.5%的氯化镁、10%的乙醇、8%的甘油、4%的甲壳素，其余为蒸馏水。开启梯级制冷机组，将包装好的秋刀鱼置于-35℃的活力液中冷冻30分钟。随后取出秋刀鱼，并放入具有空气环境的冷冻储存仓库中保存12个月。每隔2个月取出秋刀鱼进行氧化程度检测。秋刀鱼的过氧化值在12个月的过程中始终在1meg/kg左右，相比未经处理的秋刀鱼，过氧化值减少了80%。证明该处理方法可有效保存水产品。