【ASTC 2020主题报告】恒温保鲜冷柜及磁场辅助冻结技术

研究背景•我国易腐食品总产量超过12亿吨，食品种类越来越丰富，保鲜品质的要求也日益提高；•低温保鲜：减弱食品内一般化学反应，降低酶的活性，抑制微生物的繁殖。首要任务：从产地预冷“最初一公里”和“最后一公里”全程冷链技术研究与装备研发，降低食品损腐率，提高食品品质，保障食品安全。

冰箱冷柜作为食品冷链的“最后一公里”，是食材“田间”到“舌尖”的最后一站。恒温保鲜冷柜主要部件:R290压缩机、电加热、加湿器、风机、高精度温湿度传感器、控制器。气流形式：孔板送风、滤料二次静压，侧面回风。

•实验研究了压缩机变容量、风扇风速等因素对冷柜内部空间温度场均匀性及时间波动的特性；•建立了满足温度场均匀性和温度性要求的控制策略。•普通冰箱包装组与不包装组的在第24天时出现明显的发霉腐烂现象，普通冰箱不包装组发霉腐烂更为严重。

•加湿组在第30天时出现明显发霉腐烂，草莓表面的气孔吸收水分，在发霉腐烂前颜色鲜红，内部的生理活性较强，比普通冰箱实验组的草莓耐贮藏。•冰温保鲜组始终保持有完整的细胞结构，未出现皱缩，同时草莓的色泽始终保持晶莹透亮，草莓氧化变质作用比其他组别明显减轻。

•加湿对青枣的保鲜效果不好，青枣在贮藏至第12天出现腐烂褐变现象；•普通冰箱不包装组在第16天时出现褐变腐烂；•冰温冰箱贮藏在外观色泽方面保持最好。冰温保鲜冰箱对鲜果的外观色泽，硬度，失重率，腐烂发霉率等四个指标的保持与抑制有一定作用。磁场辅助冻结技术•冷冻过程包括：冷却阶段、相变阶段和冷冻阶段。

•在相变阶段，结晶生成的尺寸较大的冰晶会刺破细胞膜，在解冻过程中，细胞液流失，导致食品风味和营养的丧失。•减小冰晶尺寸，是提高冷冻食品品质的有效方法。

有研究认为，在磁场的作用下水产生磁偶极矩，物理化学性质受到影响。无磁场下，水分子的排列是分散的，当在施加磁场时，电子的轨道运动会发生改变，对施加的磁场产生相反的力矩，这增加了水分子结合的难度，使水分子很难形成冰晶。但目前其作用机理尚无定论。实验材料：水果+肉类。水果类：樱桃、蓝莓、猕猴桃、苹果。肉类：猪肉里脊。

材料处理原则：宏观特性+微观结构。宏观特性水果：形状、大小、成熟度相似的个体；猪肉：6mm*6mm*3mm的块状；热电偶插入到样品中心，用安捷伦采集冻结过程中的温度。微观结构水果：100~200微米的片状，方便观察微观结构。微观参数：将樱桃样品切片放到冷台上，设定冷却速率为4℃/min，冷却终温为-30℃。

改变永磁体的数量和交变电流的大小，在冻结过程中施加不同强度的永磁场和交变磁场，用光学显微镜实时观察和记录显微结构。•随永磁场强度的增大冰晶面积减小，最小冰晶面积在20mT时获得，为1846.57μm2，相对于对照组的5538.5μm2减少了67%；•随交变磁场强度的增大冰晶面积先减小后增大，最小冰晶面积在1.263mT时获得，为1220.5μm2，相对于对照组的5538.5μm2减少了78%。对于永磁场，当PMF强度为15.98mT时，成核点、相变时间和过冷时间分别降低了2.79℃、1.76min和0.80min。

对于交变磁场，冻结温度和相变时间略有下降，过冷时间与PMF相近。此外，AMF比PMF需要更多的能量，整个冻结时间更长。优化的磁场条件对提高食品品质有积极影响：一般可以减小冰晶、降低通过最大冰晶生成带的时间。对于不同种类的食品，磁场作用效果不同，与食品本身的成分有关。若想进一步探究磁场对不同食品的作用效果和机理，还需要大量的研究。

总结与展望西方基于其饮食习惯，构建了促成熟的钙蛋白酶调控理论和加工技术，不能完全解决我国肉品保质保鲜的产业问题。生鲜肉：僵直前的肉，保持了活细胞的品质状态。冷却肉：宰后24h冷却到0-4℃，经过充分解僵成熟的肉。冰鲜肉：0℃以下冰点以上僵直前的肉，保鲜时间长，肉质好。冷冻肉：-15℃以下，时间长、肉质差、解冻损耗高。磁场作用冰温保鲜技术根据生鲜肉、冰鲜肉、冷冻肉的低温贮运需求，开发适用于适合东亚饮食习惯肉类的冷链体系和冷链装备。