Jacques GUILPART（著）

（法國冷藏協(xié)會，布瓦西蘇圣伊翁 91790）

邵月月**，范薇，王亞薇，田甜（譯）

（中國制冷學(xué)會，北京 100142）

0 引言

消費(fèi)者所購入的部分食品可以“按原樣”進(jìn)行食用，即只需少量加工。例如水果和蔬菜可以生吃（蘋果、橙子和生菜等）也可以在烹飪后食用（豆類、土豆和山藥等）。有時烹飪工作也可以在食品加工廠中進(jìn)行。肉類產(chǎn)品也是如此，不同之處在于肉類一般是煮熟（牛排和燉菜等）或經(jīng)過特定的加工過程（火腿和香腸等）后再食用。無論哪種情況，一旦涉及食品加工，冷藏對于保持食品中微生物水平、保證食品營養(yǎng)及品質(zhì)都是非常必要的。

1 食品制冷概述

冷鏈應(yīng)盡早的介入食品供應(yīng)鏈（如，果蔬或肉類制品應(yīng)從采摘或宰殺時起）。制冷的具體方式則取決于食物本身。

1.1 預(yù)冷

1.1.1 水果和蔬菜

快速冷卻對于減緩水果和蔬菜的新陳代謝以及 延長儲存時間非常重要，溫度降低越快，效果就越好。根據(jù)不同性質(zhì)的食品推薦采用不同冷卻技術(shù)：強(qiáng)制通風(fēng)冷卻可用于大多數(shù)水果和蔬菜，浸泡或水冷卻可用于體積較小的水果（如櫻桃和漿果），真空冷卻可用于綠葉蔬菜（如生菜和菠菜）。如圖1所示，對于強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，要確保冷空氣在托盤、堆疊的食品之間均勻分布，因此建議使用擋風(fēng)簾以及在各托盤之間加上墊片，迫使冷空氣進(jìn)入堆疊的商品之間。

圖1 水果冷藏室的典型布局

1.1.2 肉制品

使用強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)來冷卻屠體表面，以防止有害細(xì)菌和微生物的生長。表面的快速冷卻可以減少水分/重量損失。除屠體受過電刺激外，一律建議先將屠體暴露于中溫環(huán)境中（10～12 ℃）再降至冷卻水平，以免屠體因過早暴露于太低溫度而發(fā)生冷縮。

1.1.3 雞蛋和乳制品

母雞通過泄殖腔產(chǎn)卵，蛋殼表面必然受到污染，但只要蛋殼沒有發(fā)生破裂，蛋殼內(nèi)部仍然是無菌的。因此一些國家建議雞蛋在運(yùn)輸和銷售過程中的存儲溫度保持在室溫水平即可，以避免溫度波動使蛋殼外表面產(chǎn)生冷凝水而促進(jìn)細(xì)菌的滋生。

對于乳制品來說，擠奶后即刻冷卻牛奶是獲得優(yōu)質(zhì)原料的必要條件。冷卻牛奶是在專門的容器中進(jìn)行的，牛奶的溫度可以在2 h 內(nèi)降至4 ℃。

1.2 冷藏

預(yù)冷后，食品還須在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行冷藏。

1.2.1 水果和蔬菜

水果和蔬菜可以通過隧道式預(yù)冷機(jī)等特殊設(shè)備進(jìn)行降溫，但冷藏通常是在內(nèi)部通風(fēng)良好的冷藏室或氣調(diào)冷藏室中進(jìn)行。冷藏溫度取決于食品的敏感性：1）對于高敏感性食品（如芒果、甜瓜、生姜、紅薯和山藥等）冷藏溫度不可低于8～12 ℃，溫度過低會導(dǎo)致食品代謝紊亂，縮短壽命；2）對于中等敏感性的食品（如橘子、綠豆和土豆等），冷藏溫度可降至4～6 ℃，但不能更低；3）對于低等敏度性的食品，建議冷藏溫度為2～3 ℃，略高于冰點的水平。若不按建議溫度進(jìn)行冷藏可能導(dǎo)致水果和蔬菜出現(xiàn)不同程度的損傷，例如表面點蝕、變色、內(nèi)部損壞、不成熟、萎蔫和腐爛等。但無論屬于哪類敏感性食品，必須使托盤和堆疊的食品之間保持充足的通風(fēng)，以去除食品代謝過程中產(chǎn)生的氣體和熱量。

1.2.2 肉制品

肉制品應(yīng)放置于適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度降溫，以避免其發(fā)生冷縮，隨后建議在低溫下（低于2 ℃）進(jìn)行儲存，以抑制微生物的生長。根據(jù)屠宰場設(shè)備的實際情況，可選擇在帶有冷風(fēng)機(jī)或冷卻排管的冷藏室中冷藏。

1.2.3 雞蛋和乳制品

對于乳制品，在被消費(fèi)或再加工之前需要進(jìn)行嚴(yán)格的冷鏈運(yùn)輸以保障其衛(wèi)生及品質(zhì)。加工過的乳制品（奶酪、酸奶和發(fā)酵乳等）必須儲存在適當(dāng)?shù)臏囟龋?～6 ℃）下，以避免細(xì)菌的產(chǎn)生。

對于蛋類，在8～10 ℃之間儲存即可，此時蛋殼完好無損。當(dāng)采用更低的溫度（4～6 ℃）儲存時，其保質(zhì)期更可長達(dá)數(shù)月。上述兩種情況所對應(yīng)的溫度均為冷藏室所保持的溫度。

1.3 冷凍

冷凍是將食品的溫度降至凝固點以下的過程。降低食品的溫度可以降低食品內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的速率。冷凍可以阻止水果和蔬菜產(chǎn)品的新陳代謝，一旦食品開始保持冷凍狀態(tài)，可以儲存很長時間。冷凍在多數(shù)情況下需在專門的低溫、高空氣流速設(shè)備中進(jìn)行（通常為-35～-45 ℃、3～7 m/s），以確保產(chǎn)品快速冷凍。再將產(chǎn)品進(jìn)行低溫儲存（低于-18 ℃）。

1.4 過冷、超冷

最近，在冷鏈系統(tǒng)中出現(xiàn)了食品儲存的新方法。分別是過冷（將食品的溫度降至低于冰點但不形成冰）和超冷（將食品的溫度降至低于冰點且部分冷凍）。這些技術(shù)目前已應(yīng)用于部分動物食品（如鮭魚和豬肉等）并大大延長了食品的保質(zhì)期[1]。但由于難以確定和維持這些過程所需的適當(dāng)溫度，所以限制了他們在高科技工業(yè)和冷藏運(yùn)輸中的應(yīng)用。

1.5 其他食品冷加工過程

制冷技術(shù)是食物供應(yīng)鏈（保鮮和儲存）的重要組成部分，還被廣泛應(yīng)用于許多食品加工過程以提高食品質(zhì)量。例如：1）脂肪結(jié)晶，用于黃油、人造黃油和一些軟奶酪的紋理化；2）冷凍法分離不需要的成分，例如白葡萄酒和香檳中的酒石酸；3）冷凍濃縮，例如果汁；4）冷凍干燥，用于食品和飲料，例如咖啡。

2 工業(yè)制冷與食品加工

制冷技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品的儲存與加工，設(shè)備中的制冷系統(tǒng)及管路形式通常根據(jù)其所需的溫度和冷量確定。

2.1 小型設(shè)備

小型制冷設(shè)備一般采用單級直接膨脹式系統(tǒng)進(jìn) 行供冷，廣泛采用活塞/往復(fù)式制冷壓縮機(jī)，冷量由制冷劑直接提供。這類系統(tǒng)具有簡單、可靠、成本低和易維護(hù)等優(yōu)點。

2.2 大型設(shè)備

盡管高效制冷技術(shù)在投資和維護(hù)方面更加昂貴，但隨著技術(shù)研究的不斷深入促進(jìn)了其他衍生技術(shù)的發(fā)展。冷藏設(shè)備方面，建議采用帶滿液式蒸發(fā)器的單級系統(tǒng)，采用載冷劑（如丙二醇）進(jìn)行冷量分配，可以大大減少制冷劑的充注量。冷凍設(shè)備方面，建議采用帶滿液式蒸發(fā)器的雙級制冷系統(tǒng)（通常帶有串聯(lián)的螺桿壓縮機(jī)或活塞式壓縮機(jī)）。對于兼具冷藏和冷凍功能的設(shè)備，使用大型活塞式壓縮機(jī)可以輕松滿足制冷需求，但螺桿式壓縮機(jī)具有高效的制冷能力以及較小的尺寸所以更受歡迎。

3 當(dāng)前使用的制冷劑和潛在替代品

制冷劑的選擇取決于制冷設(shè)備的大小以及所需的溫度。

3.1 小型設(shè)備

當(dāng)前低毒且不易燃制冷劑得到了廣泛使用，例如HFCs 制冷劑。但由于其具有較高的全球變暖潛能值（Global Warming Potential，GWP），歐盟和國際《氣候變化條例》要求各國逐步減少或淘汰使用HFCs 制冷劑[2]。

HFCs制冷劑的替代品可以為其它低GWP制冷劑或混合類制冷劑?；旌项愔评鋭┮话憔?jīng)過嚴(yán)格的匹配篩選，力爭在環(huán)境影響、安全性、制冷性能之間保持平衡。另一方面，這些混合類制冷劑大多具有較高的溫度滑移，在某些應(yīng)用中該特殊性可能會引起一些問題，因此需要特別小心。

目前已經(jīng)開始在小型設(shè)備中應(yīng)用的替代制冷劑包括：1）HFOs 制冷劑，該類制冷劑具有極低的GWP，但其有效性、當(dāng)前成本以及輕微可燃性限制了它的廣泛應(yīng)用。此外，該類制冷劑在環(huán)境中積累分解形成的殘渣也須進(jìn)行必要的檢驗和研究。2）HCs 制冷劑（如異丁烷、丙烷），該類制冷劑的易燃性較高因此只適用于充注量極低的場合。3）CO2制冷劑，CO2作制冷劑時系統(tǒng)性能低于其他制冷劑系統(tǒng)，但由于CO2對環(huán)境的影響較小并且其制冷系統(tǒng)的設(shè)計在不斷改進(jìn)，促使其成為潛在替代制冷劑。

3.2 大型設(shè)備

大型制冷設(shè)備通常使用NH3作為制冷劑，盡管NH3具有毒性，但通過采用特殊的設(shè)計方法以及維護(hù)手段可以將該風(fēng)險降至最低。

冷凍設(shè)備方面，建議采用帶氣液分離器的雙級螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)。由于NH3的GWP 較低且應(yīng)用較為廣泛，所以制冷劑大多選用NH3。

冷藏設(shè)備方面，采用載冷劑系統(tǒng)（如丙二醇）已是一項成熟技術(shù)。該系統(tǒng)可以大大減少系統(tǒng)中NH3的充注量，提高設(shè)備的安全性。同時對于冷凍設(shè)備，使用復(fù)疊系統(tǒng)（如高溫級使用R134a 或NH3，低溫級使用CO2）也可以減少NH3的充注量。

由于CO2制冷循環(huán)系統(tǒng)在設(shè)計方面所取得的進(jìn)展促進(jìn)了系統(tǒng)的使用，特別是在冷凍和低溫倉庫中CO2系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

4 發(fā)展前景與挑戰(zhàn)

采用相變制冷劑的壓縮-膨脹系統(tǒng)具有性能優(yōu)越、緊湊性好和可靠性高等優(yōu)勢，因此該系統(tǒng)已連續(xù)使用一個多世紀(jì)，并將繼續(xù)使用很長一段時間。

目前主要的技術(shù)挑戰(zhàn)是如何開發(fā)和使用性能優(yōu)越、環(huán)境影響小、潛在危險性低的制冷劑。當(dāng)前市場上有各種各樣的混合制冷劑被采用，并沒有一種“通用的”制冷劑出現(xiàn)，而且可能永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)。

對于一些早已開始研究的替代技術(shù)（如吸收和吸附系統(tǒng)）將繼續(xù)是研究的主題。對于負(fù)荷量較大的系統(tǒng)，在調(diào)節(jié)控制上有較大系統(tǒng)慣性，難以實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。同時與常規(guī)系統(tǒng)相比，此類系統(tǒng)的投資更高，且能為此類設(shè)備提供維護(hù)的專業(yè)人員也較少。

5 結(jié)論

工業(yè)制冷環(huán)節(jié)是冷鏈的第一步，是指在運(yùn)輸、零售和消費(fèi)之前對食品進(jìn)行的加工和儲存。制冷行業(yè)在設(shè)備可靠性、系統(tǒng)性能（降低能耗）、環(huán)境影響（提倡使用低GWP 制冷劑）以及經(jīng)濟(jì)等方面面臨若干挑戰(zhàn)。因此具有可持續(xù)性的制冷系統(tǒng)解決方案必須加快實施（取決于設(shè)備的大小及所需達(dá)到的溫度水平），這樣制冷行業(yè)才能繼續(xù)為世界提供安全、高質(zhì)量的食品，并為世界的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。