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荔枝冷凍兩年口感外觀都還新鮮
發表時間:2019年4月02日
荔枝冷凍兩年口感外觀都還新鮮

       ——黨員孫大文團隊果蔬保鮮項目獲2018年度廣東科技進步獎一等獎
       果蔬保鮮,是個難題。
       一顆荔枝與一個蘋果,從枝頭采摘后,一直在呼吸。如何抑制果蔬呼吸,讓果蔬貨架期更長,是果蔬保鮮的關鍵。
       愛爾蘭皇家科學院、歐洲科學院(歐洲人文和自然科學院)、國際食品科學院、國際農業與生物系統工程科學院、波蘭科學院和國際制冷科學院等“六院院士”,華南理工大學教授,致公黨中央委員孫大文院士團隊提出了新方式抑制果蔬呼吸,創制了高效低價的新型真空預冷設備,一次處理3噸果蔬,溫度從38℃降到4℃只需半小時。
       團隊還研究了物理場調控冰晶生長的新型凍結技術,經過超高壓輔助冷凍的荔枝,凍藏6個月甚至更長時間,水分、糖度、口感基本保持不變。也就是說未來,你在冬天也能吃到新鮮的荔枝啦。
       3月27日,華南理工大學孫大文教授團隊項目《果蔬冷鏈控制關鍵技術與裝備創制及應用》榮獲2018年度廣東省科學技術進步獎一等獎。南都記者采訪了華工現代食品工程研究中心主任、華南理工大學教授、愛爾蘭皇家科學院、歐洲科學院(歐洲人文和自然科學院)、波蘭科學院、國際食品科學院、國際農業與生物系統工程科學院和國際制冷科學院等“六院院士”孫大文。
       真空快速預冷:一次處理3噸果蔬,38℃降到4℃只需半小時
        所有的果蔬都是一個生物體,采摘后還是“活”著的,呼吸不停。果蔬質量衰減與呼吸有關。且溫度越高,呼吸強度越大,則衰老就越快,貨架期降低。反之貨架期則長。
       不同果蔬的呼吸強度不一樣,對溫度的要求不一樣,貨架期也不同。比如,草莓的呼吸強度高,貨架期短;橙子、蘋果呼吸強度則較低。
       為延長果蔬貨架期,關鍵要快速降溫,抑制果蔬呼吸。即果蔬采摘后第一時間把其快速冷卻降低呼吸強度。“讓果蔬處于類似冬眠狀態。”
       孫大文介紹,傳統冷卻方法是基于對流和導熱,利用冷卻空氣通過對流傳熱把物體表面溫度降下來,再通過導熱把熱量從物體內部導走。“它的溫度分布是表面冷,中心熱,呈梯度分布,冷到所需溫度要相當長時間。”而真空冷卻技術通過蒸發的形式,將果蔬中的水分汽化,水汽化時會吸收大量熱量。“真空冷卻下,整個果蔬的溫度降得均勻。”
       團隊創制了高效低價的新型真空預冷設備,一次處理3噸果蔬,溫度從38℃降到4℃只需半小時,這對于解決大量果蔬的“田間熱”問題、延長鮮貯期有重要價值。而用傳統風冷方法,同樣處理3噸果蔬到4℃,需要幾個小時甚至更長時間。
       不僅如此,在真空預冷過程研究的基礎上,團隊提出了新型的可以實現深達果蔬細胞組織間的快速氣調,抑制了果蔬呼吸作用。所謂氣調,即調配控制氣體比例。他們根據不同果蔬性狀、食品成分,按不同的氧氣、二氧化碳、氮氣等比例進行氣體供給匹配,以保持果蔬的最佳狀態。“下一步,將與包裝膜結合起來,動態適應果蔬最佳狀態下的保存。”
       新型冷凍技術:兩年前的荔枝口感外觀都還很鮮
         “荔枝保鮮是個很難的技術。”孫大文說。給食物保鮮,即要保持食物的質構不受破壞,使其顏色、質地等感官指標盡量保持原有水準,關鍵在于控制食品內冰晶生長過程的大小及分布。
       他解釋,大部分食品主要成分是水,冷凍過程就是將食品中的水變成冰,其過程涉及冰晶的形成、增長及分布。傳統的冷卻方法,由于細胞間與細胞內部水溶液濃度不同,結晶是無序的,當細胞間冰晶長得很大,就會破壞細胞質構,影響營養價值,讓食品變得不好吃。
       團隊在冷凍技術的核心突破,正在于讓冰晶的形成、增長及分布從無序到有序可控。
團隊的新型冷凍技術通過超聲波、超高壓、電場和磁場等物理場輔助冷凍等方法控制冰晶的形成、增長與分布,讓食物細胞內和細胞外都長出又小又細、分布均勻的冰晶。這意味著,細胞質構基本不受破壞,能保持原來的營養價值和口感。
       南都記者在2018年5月曾在華工現代食品工程研究中心選取三種不同時期的荔枝進行實驗對比。結果顯示,一顆兩年前從樹上采摘的新鮮荔枝,用最快速度進行超高壓新型冷凍技術保存后,時隔兩年再食用,不僅外觀美麗晶瑩剔透,口感也能跟新鮮荔枝差別不大。
       孫大文說,團隊研究了物理場調控冰晶生長的新型凍結技術,避免冷凍初期冰晶無序生長對果蔬細胞的影響,實現了嶺南特色水果荔枝等的超高壓輔助冷凍,凍藏6個月后荔枝的水分、糖度基本保持不變。
       同時,團隊發明了適用于液氮速凍的物料傳送裝置,改進了液氮進液-噴射控制方法,使每公斤產品的液氮消耗量顯著降低,這對解決冷凍行業能耗消耗高,延長果蔬貯期有重要價值。
       冷鏈現狀:前面一公里和后面一公里是問題關鍵
       “部分消費者總覺得冷凍食品不好,這其實是個誤區。”孫大文說,冷凍食品若不好是冷凍技術不過關。“用好新型冷凍技術,冷凍食品也可比新鮮食品還好。”他解釋,這里的“新鮮”不是與剛從地里摘下來比,而是指比超市沒凍過的營養價值還好。
       冷鏈的概念由來已久,即指從田間源頭到餐桌的全程冷鏈。在孫大文看來,在國外農產品的快速冷卻已非常普遍,但在國內才剛剛起步。“尚處于偽冷鏈階段。”他說,“中間一段相對問題少些,但前面一公里和后面一公里,是問題關鍵。”
       圍繞果蔬冷鏈,孫大文團隊多方推進。“真空冷卻技術是解決前面一公里非常有效的途徑。我們做了很多示范工作,讓更多企業認識到田間快速預冷的重要性。”田間快速冷卻,在不影響質量的情況下,可延長果蔬貨架期一周甚至更久。“這個經濟價值對企業來說,非常明顯,也能降低消費者購買成本。”
       未來:食品制冷終端設備有望進入社區
       談及40年的科研之路,孫大文感慨,要把科研做好,關鍵是創新。“如何找到創新靈感是很難的,多學科背景非常重要。”1978年,孫大文被華南理工大學(原華南工學院)塑料機械及加工專業錄取,之后在華工攻讀碩士博士。博士時,孫大文從之前的機械工程轉為化學工程,主攻傳熱與節能。出國后,他還先后從事過氫能儲存項目、塑料加工、“谷物干燥”等多個領域研究。
       這種跨界給了他創新的源泉。比如新型冷凍技術的物理場就是從化工角度得到的靈感。“基于多學科的背景,我可以跳出大部分人的思路,站在另一個角度看到不同解決途徑,找到不同技術路徑。”他總和學生強調,要擴大知識面。“食品科學是多學科交叉融合的,知識面寬廣創新可能性才大。”
       未來,除了新型冷凍技術之外,團隊將對融合檢測監控一體化繼續推進和完善。同時將一些技術進行便利化改進,讓老百姓能用得上。目前,孫大文團隊正和相關公司合作,解決后面一公里,即配送一公里的問題。“未來食品制冷終端設備有望進入社區。”

       點擊項目:果蔬冷鏈控制關鍵技術與裝備創制及應用
       華南理工大學聯合浙江大學、東莞市科美斯科技實業有限公司、深圳市德捷力冷凍科技有限公司等單位,在多項國家和省市科技項目的資助下,圍繞果蔬品質快速檢測和保鮮兩大難題,通過農產品儲藏與保鮮、波譜無損檢測、機電一體化等多學科交叉研究,攻克了冷鏈過程中“測”與“控”兩大瓶頸問題:果蔬品質及冷鏈過程快速監測和果蔬品質冷鏈過程的精準控制,實現了果蔬冷鏈過程快速檢測技術和精準冷鏈控制技術與設施。
       該項目累計授權專利34項,其中美國發明專利2項,英國發明專利1項,中國發明專利1 9項,出版專著2部。項目成果的真空預冷機已出口30多個國家,為果蔬的減損增效發展提供了科技支撐,經濟社會效益顯著。


(轉自《南方都市報》,南都記者 賀蓓 實習生 周宇,攝影/陳輝,姚志豪)

 
   
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