[科普中国]-冷藏食品的干耗

冷藏食品干耗的机理

水是一切食品的主要组成成分之一，各种食品中的含水量是不同的。食品中的水分存在的状态直接影响着食品自身的生化过程和周围微生物的繁殖情况是食品加工和储藏中主要考虑的成分。一般食品的水分不用百分比含量来表示，而用水分活性。水分活性是指食品中呈溶液状态的水的水蒸汽分压力与相同温度下纯水的饱和水蒸汽分压力之比。由于水蒸汽分压力是与相对湿度有关，因而一种食品的水分活性与该产品周围空气的相对湿度有关。水分活性可以直接反映食品的储藏条件。

食品冷藏中通常用空气相对湿度来表示环境空气中水蒸气含量情况，它指的是空气中实际所含的水蒸汽分压力与同温度下饱和水蒸汽分压力之比。饱和湿度与绝对湿度之差称为湿度饱和差。在一定的温度下，空气的饱和水蒸汽分压力大于实际水蒸汽分压力时，即存在着饱和差的情况下，水分便开始蒸发，因而空气含水物体中吸收和蒸发水分的多少决定于饱和差的大小。只有在某一相对湿度下空气才会与食品达到水分平衡，食品既不会放出水分，也不会吸收水分。这种相对湿度是“平衡相对湿度”，当食品储存在相对湿度低于该平衡相对湿度时，食品表面的水蒸汽分压力大于空气中水蒸汽分压力，就会驱使水分从食品内部跑向空气食品即发生干耗.这种压差越大，水分的蒸发就越快，食品的干耗也就越大。1

陈列柜内冷藏食品干耗的影响因素食品的干耗本质上是由食品内的水分与外界湿空气进行热湿交换引起的。因而所有影响这种热湿交换的因素都会对冷藏食品的干耗产生影响。陈列柜内冷藏食品干耗的影响因素很多，主要包括：冷藏食品本身的特性、柜内冷藏环境及外界环境三个方面的影响。

冷藏食品本身特性的影响冷藏食品本身的特性主要是指食品的蒸发特性、含水量、存放状态等。冷藏食品本身的特性和存放状态对食品的干耗有决定性的影响。不同类型的食品，即使在相同的冷藏环境下，其干耗也相差很大。比如，果蔬类食品和动物类食品的干耗特性就有很大差别。肉类水分蒸发的量不仅与冷却室内的温度、湿度及空气流速有密切的关系，还与肉的种类、单位质量表面积的大小、表面形状、脂肪含量等有关。

陈列柜内冷藏环境的影响陈列柜内冷藏环境对食品干耗的影响因素主要包括柜内空气的湿度、温度、流速等。

由食品干耗的机理分析可知，当食品储存在相对湿度低于平衡相对湿度时，食品表面的水分蒸汽压大于空气中水分蒸汽压，就会驱使水分从食品内部跑向空气，食品即发生干耗。这种压差越大，水分的蒸发就越快，食品的干耗也就越大。可见，柜内空气的相对湿度对冷藏食品的干耗有直接的影响。柜内空气的相对湿度越小，即食品储存的湿度远离平衡相对湿度，冷藏食品的干耗越大。

柜内空气温度高，水分子移动快；同时由于温度高，细胞液的粘度下降，使水分子所受的束缚力减小，因而水分子容易自由移动，必然有利于水分子的蒸发。另一方面，当柜内温度升高时，空气饱和蒸汽压增大，可以容纳更多的水蒸气，这就必然导致果蔬更多的失水果蔬组织中充满水，其蒸汽压一般是接近于饱和的，只要果蔬组织的蒸汽压高于周围空气的蒸汽压，组织内的水分便外溢，其快慢程度与两者之差成正比。

空气的流动会改变空气的绝对湿度，从而对冷藏食品的干耗产生影响。当空气静止时，食品因其自身的蒸腾作用而使周围空气的湿度不断增高，趋于饱和。这时空气中的水分子主要以扩散方式向低湿度处移动，相对地说速度较慢，所以食品是经常处在湿度较高的环境中，蒸发脱水就比较慢。空气流动则不断将这种高湿度的空气驱走，代之而来的是绝对温度较低，吸湿能力较强的空气，从而促进食品的脱水干耗。空气流动越快，冷藏食品的水分蒸发越快，干耗就越严重。陈列柜风幕的出风速度直接决定着柜内的流场。显然，风幕的出风速度对柜内冷藏食品的干耗有重要的影响。风幕的出风速度过大，整个柜内空气的风速都会加大，冷藏食品的干耗也就加大。因而在陈列柜的优化设计时，无论是从节能还是减小食品干耗的角度考虑，都应该在满足冷藏要求的前提下，尽量降低风幕的出风速度。

另外，陈列柜的蒸发温度、结霜和化霜及柜内的温度波动对柜内食品的干耗都有较大影响。由于热迁移带动湿迁移，湿空气随着热量的传递从低温向高温迁移。柜内的温度波动必然会引起柜内温度场的不均匀和热湿交换，进而引起食品的干耗。陈列柜的蒸发温度越低，蒸发器的结霜量必然加大，化霜的时间和次数也就随之增加。由于蒸发器的结霜大部分来自柜内的湿空气，结霜量大，柜内空气的湿度必然降低；而化霜时柜内温度迅速上升，随着化霜的时间和次数的增加，使柜内的温度波动加剧。这两点都会加大柜内食品的干耗。

外界环境的影响外界环境对冷藏食品干耗的影响因素包括外界环境的湿度、温度、风速及光线等。

由于大部分陈列柜是开放式的，外界环境空气通过风幕与柜内的冷空气存在热湿交换。热迁移带动湿空气从低温向高温迁移，因而外界环境的温度、湿度和流速都会影响对冷藏食品的干耗。陈列柜内空气与环境空气的换热以对流换热为主。根据传热学的规律，其换热量与它们的温差及环境空气流速呈近似线性关系。外界环境的温度越高，即环境空气与冷藏食品之间的温差越大，空气与食品的换热加剧。这样冷藏食品的湿迁移也加大。外界环境的湿度对冷藏食品干耗的影响与柜内冷藏环境空气湿度的影响类似，环境湿度越低，食品的干耗就越大。

同时，外界环境空气通过陈列柜壁面的导热和敞口处的辐射换热也影响着陈列柜的温度场，进而间接地影响柜内冷藏食品的干耗。如果柜壁材料的绝热性能好，柜内与环境的换热量也就小，柜内的温度波动也减小。这样柜内冷藏食品的干耗就会降低。另外，环境的光线照射对冷藏食品，特别是果蔬类食品的干耗也有影响。光线对果蔬食品的影响是由两个作用造成的：第一，环境光线的照射使果蔬的气孔张开而加速水分的蒸腾；第二，由于光线的照射，果蔬的体温上升，提高了组织内部的蒸气压而蒸腾。

降低陈列柜内冷藏食品干耗的措施为了避免和减少食品在冷藏中的干耗，最根本的是要减少食品与外界空气的热湿交换。如果陈列柜内湿度较高，而且冷藏食品的温度能与柜内温度保持一致的话，可基本上不发生干耗。这就要求陈列柜内要保持较高的湿度和均匀的温度场，同时温度波动要小。

陈列柜风幕的性能直接影响柜内的温度场和流场，而且风幕的热负荷是陈列柜与外界环境空气热交换的最主要部分。因此，改善陈列柜风幕的性能，保证柜内良好的温度场和流场，能够最大程度的减少柜内食品与外界的热湿交换，进而降低柜内冷藏食品的干耗。具体的措施包括：进行风幕及陈列柜的优化设计，保证柜内均匀、稳定的温度场；在满足冷藏要求的前提下，尽可能降低风幕的出口风速，使柜内食品处于低风速或微风速的冷藏环境下。对于陈列柜壁面来讲，使用好的绝热材料，可以增强壁面的绝热性能，减少外界热量流入对柜内温度场的影响。另外，合理地设计室内的灯光，以减少外界的热辐射对柜内温度场的影响，同时光线对果蔬类食品干耗的影响也会减小。

在陈列柜的设计过程中：一方面，通过适当提高蒸发温度、增大蒸发器的换热面积，来实现制冷工况的小温差传热；从而减少陈列柜蒸发器的结霜量和柜内空气的水分流失，保证柜内冷藏食品对空气湿度的要求。同时，结霜量的减少使得化霜时间和次数减少，柜内的温度波动也减小，对降低食品的干耗也是有利的。另一方面，没有特殊要求时，避免柜体过宽，即风幕流程过长。因为这样，为了保证柜内的低温，必然要加大风幕的送风速度，以致整个柜内速度场的风速都增加，对冷藏食品的干耗及其不利。

在实际应用过程中，对于冷藏保鲜要求较高的商品，可以使用加湿装置，对柜内空气定时加湿；以保证柜内较高的湿度环境，最大限度的减少柜内冷藏商品的干耗。SANYO系列陈列柜的实际应用中采用较多，比如：超声波加湿装置已应用于鲜花柜，水蒸气加湿装置用于熟食柜(蒸煮食品)，雾装喷淋加湿装置用于果蔬柜。

对陈列柜内的冷藏食品本身来讲，可以通过增加包装来减小干耗。比如，水产品可镀冰衣，让冰衣与冻鱼体表面紧贴成为一层冰膜，这样在冻藏中就可由冰衣的升华来替代鱼体表面冰晶的升华，减少冻鱼的干耗。而最新的涂膜保鲜法相对包冰衣法而言，能更有效地提高物料的品质。该技术特点：(1)所用涂膜材料为天然可食性，食用时不需去除涂膜，而且涂膜的存在使口感更好；(2)涂膜保鲜能延长保质期、降低干耗、减少物料汁液损失； (3)使用该技术几乎不会增加生产成本。

食品包装时，内包装材料应紧贴冻结食品。如果它们之间有空隙，则水蒸气蒸发、冰晶升华仍可能发生，冻品会在包装袋内发生干耗。比如，对于袋装水饺等食品，就应该防止这种情况的发生，否则会严重影响这类食品的销售。因此，对于水饺等食品的加工厂家来说，食品包装前的处理很重要。对冷冻食品进行真空包装，就可以有效防止这种情况的发生。由于真空的袋内没有空气流动，食品紧贴内包装材料，食品基本不发生干耗。

另外，改进陈列柜内冷藏食品的堆放形式，也可以有效降低冷藏食品的干耗。比如，提高堆放量、增大冷藏食品堆放密度、加大垛的体积、避免冷藏食品被风幕出风直吹、以及冷藏食品的码垛整齐，都可以减少柜内冷藏食品的干耗。2