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荔枝冷冻两年口感外观都还新鲜
发表时间:2019年4月02日
荔枝冷冻两年口感外观都还新鲜

       ——党员孙大文团队果蔬保鲜项目获2018年度广东科技进步奖一等奖
       果蔬保鲜,是个难题。
       一颗荔枝与一个苹果,从枝头采摘后,一直在呼吸。如何抑制果蔬呼吸,让果蔬货架期更长,是果蔬保鲜的关键。
       爱尔兰皇家科学院、欧洲科学院(欧洲人文和自然科学院)、国际食品科学院、国际农业与生物系统工程科学院、波兰科学院和国际制冷科学院等“六院院士”,华南理工大学教授,致公党中央委员孙大文院士团队提出了新方式抑制果蔬呼吸,创制了高效低价的新型真空预冷设备,一次处理3吨果蔬,温度从38℃降到4℃只需半小时。
       团队还研究了物理场调控冰晶生长的新型冻结技术,经过超高压辅助冷冻的荔枝,冻藏6个月甚至更长时间,水分、糖度、口感基本保持不变。也就是说未来,你在冬天也能吃到新鲜的荔枝啦。
       3月27日,华南理工大学孙大文教授团队项目《果蔬冷链控制关键技术与装备创制及应用》荣获2018年度广东省科学技术进步奖一等奖。南都记者采访了华工现代食品工程研究中心主任、华南理工大学教授、爱尔兰皇家科学院、欧洲科学院(欧洲人文和自然科学院)、波兰科学院、国际食品科学院、国际农业与生物系统工程科学院和国际制冷科学院等“六院院士”孙大文。
       真空快速预冷:一次处理3吨果蔬,38℃降到4℃只需半小时
        所有的果蔬都是一个生物体,采摘后还是“活”着的,呼吸不停。果蔬质量衰减与呼吸有关。且温度越高,呼吸强度越大,则衰老就越快,货架期降低。反之货架期则长。
       不同果蔬的呼吸强度不一样,对温度的要求不一样,货架期也不同。比如,草莓的呼吸强度高,货架期短;橙子、苹果呼吸强度则较低。
       为延长果蔬货架期,关键要快速降温,抑制果蔬呼吸。即果蔬采摘后第一时间把其快速冷却降低呼吸强度。“让果蔬处于类似冬眠状态。”
       孙大文介绍,传统冷却方法是基于对流和导热,利用冷却空气通过对流传热把物体表面温度降下来,再通过导热把热量从物体内部导走。“它的温度分布是表面冷,中心热,呈梯度分布,冷到所需温度要相当长时间。”而真空冷却技术通过蒸发的形式,将果蔬中的水分汽化,水汽化时会吸收大量热量。“真空冷却下,整个果蔬的温度降得均匀。”
       团队创制了高效低价的新型真空预冷设备,一次处理3吨果蔬,温度从38℃降到4℃只需半小时,这对于解决大量果蔬的“田间热”问题、延长鲜贮期有重要价值。而用传统风冷方法,同样处理3吨果蔬到4℃,需要几个小时甚至更长时间。
       不仅如此,在真空预冷过程研究的基础上,团队提出了新型的可以实现深达果蔬细胞组织间的快速气调,抑制了果蔬呼吸作用。所谓气调,即调配控制气体比例。他们根据不同果蔬性状、食品成分,按不同的氧气、二氧化碳、氮气等比例进行气体供给匹配,以保持果蔬的最佳状态。“下一步,将与包装膜结合起来,动态适应果蔬最佳状态下的保存。”
       新型冷冻技术:两年前的荔枝口感外观都还很鲜
         “荔枝保鲜是个很难的技术。”孙大文说。给食物保鲜,即要保持食物的质构不受破坏,使其颜色、质地等感官指标尽量保持原有水准,关键在于控制食品内冰晶生长过程的大小及分布。
       他解释,大部分食品主要成分是水,冷冻过程就是将食品中的水变成冰,其过程涉及冰晶的形成、增长及分布。传统的冷却方法,由于细胞间与细胞内部水溶液浓度不同,结晶是无序的,当细胞间冰晶长得很大,就会破坏细胞质构,影响营养价值,让食品变得不好吃。
       团队在冷冻技术的核心突破,正在于让冰晶的形成、增长及分布从无序到有序可控。
团队的新型冷冻技术通过超声波、超高压、电场和磁场等物理场辅助冷冻等方法控制冰晶的形成、增长与分布,让食物细胞内和细胞外都长出又小又细、分布均匀的冰晶。这意味着,细胞质构基本不受破坏,能保持原来的营养价值和口感。
       南都记者在2018年5月曾在华工现代食品工程研究中心选取三种不同时期的荔枝进行实验对比。结果显示,一颗两年前从树上采摘的新鲜荔枝,用最快速度进行超高压新型冷冻技术保存后,时隔两年再食用,不仅外观美丽晶莹剔透,口感也能跟新鲜荔枝差别不大。
       孙大文说,团队研究了物理场调控冰晶生长的新型冻结技术,避免冷冻初期冰晶无序生长对果蔬细胞的影响,实现了岭南特色水果荔枝等的超高压辅助冷冻,冻藏6个月后荔枝的水分、糖度基本保持不变。
       同时,团队发明了适用于液氮速冻的物料传送装置,改进了液氮进液-喷射控制方法,使每公斤产品的液氮消耗量显著降低,这对解决冷冻行业能耗消耗高,延长果蔬贮期有重要价值。
       冷链现状:前面一公里和后面一公里是问题关键
       “部分消费者总觉得冷冻食品不好,这其实是个误区。”孙大文说,冷冻食品若不好是冷冻技术不过关。“用好新型冷冻技术,冷冻食品也可比新鲜食品还好。”他解释,这里的“新鲜”不是与刚从地里摘下来比,而是指比超市没冻过的营养价值还好。
       冷链的概念由来已久,即指从田间源头到餐桌的全程冷链。在孙大文看来,在国外农产品的快速冷却已非常普遍,但在国内才刚刚起步。“尚处于伪冷链阶段。”他说,“中间一段相对问题少些,但前面一公里和后面一公里,是问题关键。”
       围绕果蔬冷链,孙大文团队多方推进。“真空冷却技术是解决前面一公里非常有效的途径。我们做了很多示范工作,让更多企业认识到田间快速预冷的重要性。”田间快速冷却,在不影响质量的情况下,可延长果蔬货架期一周甚至更久。“这个经济价值对企业来说,非常明显,也能降低消费者购买成本。”
       未来:食品制冷终端设备有望进入社区
       谈及40年的科研之路,孙大文感慨,要把科研做好,关键是创新。“如何找到创新灵感是很难的,多学科背景非常重要。”1978年,孙大文被华南理工大学(原华南工学院)塑料机械及加工专业录取,之后在华工攻读硕士博士。博士时,孙大文从之前的机械工程转为化学工程,主攻传热与节能。出国后,他还先后从事过氢能储存项目、塑料加工、“谷物干燥”等多个领域研究。
       这种跨界给了他创新的源泉。比如新型冷冻技术的物理场就是从化工角度得到的灵感。“基于多学科的背景,我可以跳出大部分人的思路,站在另一个角度看到不同解决途径,找到不同技术路径。”他总和学生强调,要扩大知识面。“食品科学是多学科交叉融合的,知识面宽广创新可能性才大。”
       未来,除了新型冷冻技术之外,团队将对融合检测监控一体化继续推进和完善。同时将一些技术进行便利化改进,让老百姓能用得上。目前,孙大文团队正和相关公司合作,解决后面一公里,即配送一公里的问题。“未来食品制冷终端设备有望进入社区。”

       点击项目:果蔬冷链控制关键技术与装备创制及应用
       华南理工大学联合浙江大学、东莞市科美斯科技实业有限公司、深圳市德捷力冷冻科技有限公司等单位,在多项国家和省市科技项目的资助下,围绕果蔬品质快速检测和保鲜两大难题,通过农产品储藏与保鲜、波谱无损检测、机电一体化等多学科交叉研究,攻克了冷链过程中“测”与“控”两大瓶颈问题:果蔬品质及冷链过程快速监测和果蔬品质冷链过程的精准控制,实现了果蔬冷链过程快速检测技术和精准冷链控制技术与设施。
       该项目累计授权专利34项,其中美国发明专利2项,英国发明专利1项,中国发明专利1 9项,出版专著2部。项目成果的真空预冷机已出口30多个国家,为果蔬的减损增效发展提供了科技支撑,经济社会效益显著。


(转自《南方都市报》,南都记者 贺蓓 实习生 周宇,摄影/陈辉,姚志豪)

 
   
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