CN104222262B - 一种果蔬预冷驯化方法及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种果蔬预冷驯化方法，其根据不同果蔬的生理特性，预先在PLC控制器上设定一条预冷降温曲线，由所述的PLC控制器控制制冷设备按照所述的预冷降温曲线降温；本发明还公开了一种应用在果蔬预冷驯化方法上的制冷设备。与现有技术相比，本预冷驯化方法降温方式科学，经驯化的果蔬能保持较好品质，有效防止冷害等现象的发生。

Description

一种果蔬预冷驯化方法及制冷设备

技术领域

本发明涉及农产品贮藏加工领域，尤其涉及果蔬采后的预冷驯化方法，本发明还涉及一种运用在预冷驯化方法的制冷设备。

背景技术

预冷是指食品从初始温度(25～30℃左右)迅速降至所需要的冷藏温度(0℃～15℃)的过程。预冷是迅速排除田间热，抑制呼吸作用，保持水果蔬菜的鲜度，延长储藏期的有效措施。实践证明，预冷后的果蔬品温均匀，呼吸强度小，能保持较好的贮藏品质；果蔬预冷使冷藏运输工具和冷藏库的冷负荷减少，使果蔬能进行远距离运输。

普通预冷的降温过程和降温时间难以自动控制，易对果蔬产品造成伤害。若降温时间过长，果蔬的呼吸强度过大，会不断消耗体内物质，使其衰老、导致品质劣变；若降温时间过短，降温速度过快，果蔬内外压力差过大，果蔬内部压力过低，造成病原菌从自然孔口侵入，降温过快还会造成冷害及冻害等。

申请号为200810162751.8的中国发明专利申请《一种水蜜桃果实贮藏方法》(公开号为CN101427704A)提供了一种水蜜桃果实的贮藏方法，将成熟的水蜜桃果实采摘后，在20℃房间选果预冷3-5小时，再将水蜜桃果实置于8℃锻炼温度低温处理5天，最后于5℃低温冷藏。该发明通过适宜锻炼温度处理后再低温贮藏，可一定程度“延缓果实成熟衰老进程，延长果实贮藏时间”。但是该发明所提供的贮藏方法只是在特定的温度下过渡预冷一段时间，并不能达到驯化的效果，同时在高温下“锻炼”时间过长，加速了水蜜桃呼吸损耗，保鲜效果受到一定程度影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种果蔬预冷驯化方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种应用在果蔬预冷驯化方法的制冷设备。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种果蔬预冷驯化方法，其特征在于：根据不同果蔬的生理特性，预先在PLC控制器上设定一条预冷降温曲线，由所述的PLC控制器控制制冷设备按照所述的预冷降温曲线降温。

优选的，所述的果蔬预冷驯化方法包括如下步骤：

(1)预降温阶段：制冷设备将果温降至目标温度T₁，所述目标温度T₁比贮藏温度T₂高4～6℃；此阶段降温速度不特定，但优选为快速降温，可快速散去田间热，减少呼吸损耗，对果蔬品质影响不大；

(2)预冷驯化阶段：通过实验研究，针对不同果蔬确定预冷降温时间t及最终预冷保持温度T₃，并在PLC控制器上设定预冷降温曲线，PLC控制器控制制冷设备按照所述的预冷降温曲线进行自动降温，在时间t内将果温从T₁缓慢降至最终预冷保持温度T₃，并保持。根据果蔬的种类而设定降温时间t及最终预冷保持时间T₃，可使得果蔬冷锻炼充分，有效防止冷害等现象的发生。最终预冷保持时间T₃是根据不同的水果和蔬菜进行选择的，使它们长期保存都可以保持预期的品质要求，时间t是根据实验做出来的，在足够长时间内，当缓慢降温速率足够低时，水果和蔬菜的品质基本可以保持预期要求条件下获得的。

优选的，所述PLC控制器控制制冷设备按照预冷降温曲线降温的精度为0.5℃。

所述贮藏温度T₂为-1.5-2℃，优选0℃，目标温度T₁为6～8℃，时间t为10～100小时。

所述的果蔬预冷驯化方法同时采用直接和间接制冷系统。

所述的间接制冷系统为，所述制冷设备先对制冷剂降温，制冷剂再对载冷剂降温，最后，载冷剂对果蔬降温。

一种应用在预冷驯化方法中的制冷设备，包括预冷库，所述预冷库内设置有冷风机和冷却排管，其特征在于：所述预冷库外设置有制冷剂通道、载冷剂通道和蒸发器，所述制冷剂通道上依次连接有压缩机、冷凝器、储液器及节流元件，节流元件与所述蒸发器的第一侧流道之间连通，蒸发器的第一侧流道经过气液分离器和压缩机连接，构成回路；

所述载冷剂通道上设置有溶液箱，所述溶液箱的第一输出端经过第一水泵后与所述蒸发器的第二侧流道的入口相通，所述蒸发器的第二侧流道的出口与所述溶液箱的第一输入端相连，所述溶液箱的第二输出端处设有第二水泵，由所述第二水泵输出的载冷剂管道分成两路，其中第一路经过第一控制阀后与所述冷却排管的进口相连，所述冷却排管的出口与溶液箱的第二输入端相连，第二路经过第二控制阀后与所述冷风机的进口相连，所述冷风机的出口与冷却排管的出口相汇合后，与所述溶液箱的第二输入端相连；

所述预冷库内还设置有温度传感器，温度传感器与PLC控制器的一个输入口连接；

PLC控制器分别控制压缩机、第一水泵和第二水泵的运行。

优选的，所述的压缩机为并联压缩机组。采用智能的并联制冷机组，按需提供冷量，预冷库刚刚入货时，需冷量大，这时开启全部并联制冷设备，预冷一段时间后，需冷量逐渐减少，则制冷设备自动减少运行台数。

优选的，所述的节流元件为电子膨胀阀。根据预冷负荷的大小，电子膨胀阀精确控制制冷剂流量，保证制冷剂温度的稳定性。

优选的，所述的第二水泵为变频泵。为保证果蔬预冷温度的精度，采用变频泵对载冷剂流量进行精确控制。

优选的，所述的蒸发器为板式换热器，能大大提高换热效率。

与现有技术相比，本发明的优点在于：首次将载冷剂间接精准控温系统与软件程序降温系统有机结合，以完成对果蔬预冷的程序化驯化、锻炼过程。其中，设计载冷剂间接精准控温系统，使得果蔬贮藏冷库的库温控制更加精确；其次，对果蔬产品的预冷过程即设定预冷降温曲线，利用PLC控制器编程，进行程序化精确控制，程序化的精确降温速度，在预冷过程中可以使之逐渐适应低温环境，让果蔬进行低温锻炼，避免冷害发生。经本发明果蔬预冷驯化方法处理过的果蔬品质高，果温低，呼吸强度小，稳定性高，可使运输工具和冷藏库的冷负荷减少，果蔬可以进行长距离运输，减少销售地可食部分的损失。

附图说明

图1为实施例一制冷设备的结构示意图；

图2为实施例一预冷库的降温曲线；

图3为实施例一驯化预冷时果温的变化趋势图；

图4为实施例二中预冷驯化对“宁海白”白枇杷硬度的影响；

图5为实施例二中预冷驯化对“宁海白”白枇杷组织相对电导率的影响；

图6为实施例二中预冷驯化对“宁海白”白枇杷剥皮难易程度的影响。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

(一)制冷设备包括直接制冷系统和间接制冷系统，直接制冷系统与现有的冷库相同，即压缩机对制冷剂降温后，直接对冷库降温；而间接制冷系统如图1所示，包括预冷库12，预冷库12内一侧壁的顶端设有冷风机10，同时预冷库12内的顶部设有冷却排管11，预冷库12外设置有制冷剂通道、载冷剂通道和蒸发器5，在本实施例中，蒸发器5具体为一板式换热器，制冷剂通道与板式换热器的第一侧流道连通构成回路，就是制冷剂通道上依次连接有压缩机、冷凝器2、储液器3及节流元件4，节流元件4与蒸发器5的第一侧流道之间连通，蒸发器5的第一侧流道经过气液分离器6和压缩机连接，构成回路；压缩机优选为并联压缩机组1，冷凝器2优选为风冷冷凝器，储液器3与板式换热器的第一侧流道之间连通设置有节流元件4，在本实施例中，节流元件4具体为一电子膨胀阀。

载冷剂通道上设置有溶液箱7，溶液箱7内装有载冷剂，具体为乙二醇，溶液箱7的第一输出端经过第一水泵13后与板式换热器的第二侧流道的入口相通，板式换热器的第二侧流道的出口与溶液箱7的第一输入端相连，溶液箱7的第二输出端处设有第二水泵8，由第二水泵8输出的载冷剂管道分成两路，其中第一路经过第一控制阀14后与冷却排管11的进口相连，冷却排管11的出口与溶液箱7的第二输入端相连，第二路经过第二控制阀15后与冷风机10的进口相连，冷风机10的出口与冷却排管11的出口相汇合后，与溶液箱7的第二输入端相连。

预冷库12内还设置有温度传感器9，温度传感器9与PLC控制器16的一个输入口连接，同时溶液箱7内也设置有温度传感器9，该温度传感器9也与PLC控制器16的一个输入口连接；

PLC控制器16分别控制并联压缩机组1、第一水泵13和第二水泵8的运行。

(二)试验材料：试验“红富士”苹果于2012年10月5日采于山东省，卡车运回浙江省宁波市，室温26℃，入库前果温20℃。

(三)试验方法：

(1)将苹果48筐一垛(每框19kg)，用叉车运进预冷库内放置好(库房容积135m3)，共入库约10吨，普通冷藏库设对照(ck)。

(2)在预冷库四个拐角及中间放置5只温度记录仪(库温取平均值)，在某一垛的中间框的苹果中心位置放置温度记录仪以记录果温。

(3)预冷库温度参数的设定：恒速降温温度上限(即目标温度T₁)6.0℃，恒速降温温度下限(即最终预冷保持温度T₃)：0.0℃，预冷降温时间t：10h，恒降温时间梯度10min，冷库温度回差：0.2℃，乙二醇温度：-6.0℃，乙二醇温度回差：3.0℃，风机预停温度：0.3℃。

这些参数获得是通过预先实验获得，使苹果在预冷驯化中保持我们需要的颜色和品质条件下，选择不同预冷降温时间t如10～24小时，目标温度T₁5～8℃，最终预冷保持温度T_3，：-0.5～0.5℃，进行实验获得，最终选择理想效果的温度控制曲线。

(4)检测项目：①冷库的降温曲线；②果温的降温曲线

(四)试验结果：

预冷库的降温曲线如图2所示，从图2中可以看出，依照本实施例设计的预冷库具有极好的精准控温功能，且预冷降温曲线基本按照PLC控制器的设定值运行。在预冷库启动的前30min，预冷库快速将库温降至恒速降温温度上限6.0℃，但此时由于苹果的田间热较高，预冷库再利用30～60min将温度恒定，之后开始程序降温，10h以内均匀降温，按照恒降温梯度，每10min降低0.1℃，10h之后，控制冷库温度恒定，若温度上升在0.2℃以内，直接通过乙二醇载冷剂制冷，再上升0.3℃，风机制冷，从图2中可以看出，本库温极为稳定。而对照的普通冷库预冷时，温度设定为0±1℃(常规精度范围)，前2～3h，风机持续运行，利用强风将库温降至需要的温度，降温速率相对较快，但风量大，强风直吹的位置易受冷害，且苹果预冷太快，对品质产生影响。

从图2的预冷库降温曲线可知，在程序降温前的时间内，降温曲线大幅度降低，此过程中，制冷设备的间接制冷系统和直接制冷系统同时工作，但以直接制冷系统的工作为主；在程序降温阶段，降温曲线缓慢变化，此阶段只有间接制冷系统工作。

图3为驯化预冷时苹果果温的变化趋势，从图中可以看出，普通冷库预冷，果温降速较快，急剧降温对苹果品质产生影响，而本实施例采用驯化预冷的方法，苹果降温曲线较为平缓，且与预设参数相对应，12h左右，温度缓慢降至贮藏温度。

(五)驯化预冷对苹果保鲜效果的影响

将经驯化预冷的苹果用苹果0.03mm红富士专用PE保鲜膜包装后置于贮藏温度T2为0～0.5℃的准冰温保鲜库内贮藏，测定贮藏期间硬度、可溶固形物含量、好果率及虎皮病发病率等指标，结果如表1所示。

表1贮藏200天红富士苹果品质变化

从表1中可以看出，经驯化预冷的红富士苹果保持较好商品性，其虎皮病发病率明显降低。

本实施例的工作过程为：

1.制冷设备工作原理：首先采用制冷剂直接膨胀方式对载冷剂乙二醇进行过冷降温，即粗降温过程。再经过变频泵把载冷剂输送到预冷库内冷风机和冷却排管内，通过变频泵对流量的控制以进行精确温度控制。根据PLC控制器输出目标温度值，与载冷剂温度实际温度值进行比较，(比目标值低5摄氏度为目标值)，达到上限温度则开启并联制冷机组，通过电子膨胀阀对制冷剂进行流量控制，实现对载冷剂乙二醇进行过冷降温。通过采集到的果蔬温度与PLC控制器输出的目标温度比较，对变频泵进行流量控制，实现对预冷降温过程的精确温度控制。

2.根据预冷果蔬的种类，确定其呼吸强度曲线，计算出预冷降温时间及最终预冷保持温度，程序自动生成降温曲线。并给出当前设定温度值，制冷设备根据当前设定温度值与采集果蔬实际温度值比较，PLC控制器经过计算后，发出制冷信号，控制相应执行元件工作，进行精确降温过程。经过一段时间后程序给出下一个目标温度，制冷设备再根据这个温度值与采集果蔬实际温度值比较，经过PLC控制器计算后，通过执行元件工作再次进行精确降温工作。制冷设备始终追踪当前的目标温度，进行制冷工作。最终达到预冷终止温度，并保持。

实施例二

(一)制冷设备：如同实施例一。

(二)试验材料：“宁海白”白枇杷于2012年5月25日采于宁波市宁海县一市镇。

实验处理：选成熟度一致、无机械损伤的批把果实于40×20×10cm托盘中，采后1h内送至预冷库内预冷，预冷参数设置为：恒温上限(即目标温度T₁)8.0℃，恒温下限(即目标温度T₃)2.0℃，预冷降温时间t：96h，恒降温时间梯度60min，其余设置同案例1。预冷之后用0.02mmPE保鲜膜包装置于贮藏温度T₂为2-2.5℃的冷库中，普通冷库做对照，参数为2-3℃。考察白枇杷冷藏保鲜效果。

(三)试验结果：

(1)预冷驯化减少果实木质化程度

如图4所示，常规预冷后的保鲜白枇杷，由于木质化程度加剧，果实硬度加大，影响白枇杷果实品质，而预冷驯化可以显著延缓白枇杷硬度的加大，在整个贮藏过程中硬度均低于ck。

(2)预冷驯化延缓白枇杷组织衰老

组织相对电导率是细胞膜通透性的重要指标，能反应果实衰老程度，从图5中，可以看出，驯化预冷可以显著延缓“宁海白”白枇杷组织衰老程度，减少冷害等造成的伤害等。

(3)预冷驯化有益于白枇杷果皮的剥离

从图6可知，经常规预冷后的保鲜白枇杷比预冷驯化后的白枇杷更难剥皮，其剥皮残留率甚至是预冷驯化处理后的两倍。

Claims (9)

1.一种果蔬预冷驯化方法，其特征在于：根据不同果蔬的生理特性，预先在PLC控制器上设定一条预冷降温曲线，由所述的PLC控制器控制制冷设备按照所述的预冷降温曲线降温；

并包括如下步骤：

(1)预降温阶段：制冷设备将果温降至目标温度T₁，所述目标温度T₁比贮藏温度T₂高4～6℃；

(2)预冷驯化阶段：通过实验研究，针对不同果蔬确定预冷降温时间t及最终预冷保持温度T₃，并在PLC控制器上设定预冷降温曲线，PLC控制器控制制冷设备按照所述的预冷降温曲线进行自动降温，在时间t内将果温从T₁缓慢降至最终预冷保持温度T₃，并保持。

2.根据权利要求1所述的果蔬预冷驯化方法，其特征在于：所述PLC控制器控制制冷设备按照预冷降温曲线控温的精度为0.5℃。

3.根据权利要求1所述的果蔬预冷驯化方法，其特征在于：所述贮藏温度T₂为-1.5～2℃，目标温度T₁为6～8℃，时间t为10～100小时。

4.根据权利要求1所述的果蔬预冷驯化方法，其特征在于：所述的果蔬预冷驯化方法同时采用直接和间接制冷系统。

5.根据权利要求4所述的果蔬预冷驯化方法，其特征在于：所述的间接制冷系统为，所述制冷设备先对制冷剂降温，制冷剂再对载冷剂降温，最后，载冷剂对果蔬降温。

6.一种应用在权利要求1至5中任一项所述的预冷驯化方法中的制冷设备，包括预冷库(12)，所述预冷库(12)内设置有冷风机(10)和冷却排管(11)，其特征在于：所述预冷库(12)外设置有制冷剂通道、载冷剂通道和蒸发器(5)，所述制冷剂通道上依次连接有压缩机、冷凝器(2)、储液器(3)及节流元件(4)，节流元件(4)与所述蒸发器(5)的第一侧流道之间连通，蒸发器(5)的第一侧流道经过气液分离器(6)和压缩机连接，构成回路；

所述载冷剂通道上设置有溶液箱(7)，所述溶液箱(7)的第一输出端经过第一水泵(13)后与所述蒸发器的第二侧流道的入口相通，所述蒸发器的第二侧流道的出口与所述溶液箱(7)的第一输入端相连，所述溶液箱(7)的第二输出端处设有第二水泵(8)，由所述第二水泵(8)输出的载冷剂管道分成两路，其中第一路经过第一控制阀(14)后与所述冷却排管(11)的进口相连，所述冷却排管(11)的出口与溶液箱(7)的第二输入端相连，第二路经过第二控制阀(15)后与所述冷风机(10)的进口相连，所述冷风机(10)的出口与冷却排管(11)的出口相汇合后，与所述溶液箱(7)的第二输入端相连；

所述预冷库(12)内还设置有温度传感器(9)，温度传感器(9)与PLC控制器(16)的一个输入口连接；

PLC控制器(16)分别控制压缩机、第一水泵(13)和第二水泵(8)的运行。

7.根据权利要求6所述的制冷设备，其特征在于：所述的压缩机为并联压缩机组(1)。

8.根据权利要求6所述的制冷设备，其特征在于：所述的节流元件(4)为电子膨胀阀。

9.根据权利要求6所述的制冷设备，其特征在于：所述的第二水泵(8)为变频泵；所述的蒸发器(5)为板式换热器。