真空預冷是果蔬采摘后有效的預冷方式之一，具有冷卻速度快、溫度均勻等特點。本文以組織致密類蔬菜卷心菜為研究對象，通過實驗找出其適合的真空預冷終壓，并以此終壓為實驗結束壓力，分別對卷心菜進行直接預冷、噴水預冷、噴水加保鮮膜和表面包覆吸水膜預冷實驗研究。結果表明：通過采用吸水膜包覆卷心菜這種預冷方式，可以顯著提高降溫速率，縮短預冷時間，降低失水率，降低能耗。吸水膜包覆方式從初溫27 ℃降低到5 ℃需要的時間比直接預冷少48%，失水率降低76.7%，能耗降低45%。因此，采用吸水膜包覆是提高卷心菜降溫速率，降低失水率的有效方法。

　　在標準大氣壓力下，水的沸點是100 ℃，對應的蒸發潛熱為2256 kJ/kg，若將壓力降低到610 Pa，水的沸點變為0 ℃，對應的蒸發潛熱為2500 kJ/kg。可見，水的沸點溫度隨壓力的降低而降低，而蒸發單位質量的水帶走的熱量反而增加。

　　卷心菜又名大頭菜、包心菜等，干物質含量較高，外葉附有臘粉，貯藏過程中隨著乙烯的增加使得卷心菜的衰老加快，出現脫幫、失綠等癥狀。另外，卷心菜具呼吸強度大的特點，因此在采摘之后應及時進行真空預冷，降低其呼吸強度，從而抑制貯藏過程中乙烯的生成速度，這對卷心菜的保鮮來說具有重要意義。宋曉燕研究了青菜在不同預冷終壓下表面溫度的變化規律，并得出比較合適的終壓。Hayakawa 研究了水果、葉菜和根莖類蔬菜真空預冷的性質，發現葉菜類蔬菜真空預冷效果較根莖類蔬菜更優。目前的研究表明預冷前在果蔬的根、莖、葉等部位噴灑部分水可以明顯降低果蔬預冷過程中的水分散失。由此可見，真空技術網(http://smsksx.com/)認為預冷前進行噴水預處理是解決蔬菜真空預冷關鍵問題的一個有效方法，但通過包覆吸水膜對蔬菜進行預冷研究比較少見。

　　本文選取卷心菜為研究對象，研究了其適宜的預冷終壓，對直接真空預冷、噴水真空預冷、噴水加保鮮膜預冷和表面包覆吸水膜等真空預冷方法進行了降溫效果和失水率的實驗對比。

1、材料與方法

1.1、實驗材料與裝置

　　實驗材料卷心菜購自農貿市場。挑選外表無明顯外傷和病蟲害的卷心菜作為實驗對象。實驗裝置是購自上海某公司的VCE-15 型真空預冷機，真空箱有效容積為0.15 m³。真空室內的壓力、果蔬的溫度、重量等數據通過采集系統采集。實驗的吸水膜材料是雙層脫脂棉紗，由浙江紹興某廠生產，吸水性極強，透氣性極好。

1.2、實驗方法

　　果蔬真空預冷過程中，隨著壓力的降低，果蔬表面的水分率先蒸發，吸收潛熱使表皮溫度迅速降低，表面溫度與內部溫度之間存在溫度差，產生傳熱作用使內部溫度降低，同時內部也有少部分的自由水蒸發通過細胞之間的多孔結構向外擴散，也使內部溫度降低。實驗采用穩定性和線性響應效果都較好的銅- 康銅T 型熱電偶測量溫度，溫度測點布置在距離表皮3 mm 處，熱電偶連接到西門子PLC 采集模塊，經通訊模塊傳至計算機中保存。

1.2.1、卷心菜適宜的預冷終壓確定方法

　　將卷心菜放在室溫環境中(27 ℃)靜置4 h，使菜體溫度與環境溫度達到一致，預冷終溫設為5 ℃。在觸摸屏設置界面上設置卷心菜真空預冷終壓，分別設定850~900 Pa、660~700 Pa、550~600Pa。

1.2.2、不同補水方式實驗方法

　　將實驗對象等分成四組，每組重量1 kg。第1組不經預處理的空白對照組(CK)，直接放入真空預冷機預冷;第2 組采用噴水預處理，噴水量為卷心菜重量的4%，噴水后再進行真空預冷;第3 組將卷心菜先噴4%水，然后在保鮮膜上打孔，用保鮮膜包裹住卷心菜;第4 組將棉紗剪裁成面積大小剛好完全覆蓋住卷心菜表面，采用噴槍將卷心菜重量4%的水均勻噴灑在吸水膜上，吸水膜包裹好菜后用別針將接合處別好，以保證菜被完全緊密覆蓋住及實驗過程中吸水膜能較好的和菜表面接觸。卷心菜菜體初溫均為27 ℃左右，預冷終壓區間設定在實驗方法確定好的適宜終壓，預冷終溫設定為5 ℃。

2、結果與討論

2.1、不同預冷終壓實驗結果分析

　　卷心菜在不同預冷終壓下的降溫曲線如圖1所示。可以看出卷心菜真空冷卻最佳的終止壓力區間為660~700 Pa。從水的飽和蒸汽壓表可知，壓力區間為800~900 Pa 時，水的平衡溫度為5~6 ℃，能滿足本實驗預冷終溫的要求。當真空壓力降低到該區間時，由于此壓力區間是針對純水或者水分含量較大的闊葉類蔬菜，所以菜體溫度可能正好達到水相的平衡溫度5~6 ℃。但是由于卷心菜含水量少，表面水分含量不會是100%，冷卻時熱量的傳遞不僅依靠表面水分蒸發帶走熱量，內部同時具有傳熱和水分蒸發遷移出來，所以降低5 ℃需要降到更低的壓力，約在660~700 Pa 區間，此時所對應的純水相平衡溫度為2 ℃左右;而對于真空室壓力降至550~600 Pa 區間時，降溫速率沒有繼續增大反而減小的原因是隨著卷心菜內部水分的蒸發，表面溫度降低，內部水蒸汽分壓力與表面溫度對應的閃點壓力的差值越來越小，因而蒸發的驅動力也越來越小，降溫速率也就越來越慢。因此過度地降低真空壓力來換取預冷物品品溫的降低是不可取的。

圖1 不同真空室壓力下卷心菜的真空預冷降溫曲線

　　不同真空壓力下的失重率和能耗變化情況如圖2 所示。不同真空室終止壓力下的卷心菜真空預冷時間如表1 所示。可以看出預冷能耗和時

　　間受真空室壓力變化的影響較為明顯，而失重率受其影響較小。卷心菜真空預冷在真空室壓力區間為660~700 Pa 時的降溫速率最大且能耗低，因此是其最佳的真空室壓力區間。

圖2 不同真空室壓力下卷心菜的失重率和能耗

表1 不同真空室終止壓力下的卷心菜真空預冷時間

2.2、不同補水方式實驗結果分析

　　圖3 示出不同補水方式下卷心菜真空預冷的降溫曲線。由圖3 可見，降溫效果最好的是吸水膜包覆補水方式，其需要的時間比直接預冷少48%;效果次之的是噴水加保鮮膜的方式;降溫速率最低的是不加水直接預冷方式，它的耗時最長。對于噴水加保鮮膜的方式，由于保鮮膜材質不能很好地鎖水，實驗過程中噴灑在蔬菜表面的所有水分不能始終處于菜體外表面，部分水分會滑落盤底，成為無效的補水。因此，只有始終處于菜體外表面的那部分水分有助于降溫速率的加快;而未加水的真空冷卻方式，溫度降低僅靠菜體自身水分的蒸發，因而降溫緩慢、干耗增加。

　　圖4 為卷心菜不同補水方式下真空預冷失重率和能耗的變化。表2 為不同補水方式下的卷心菜真空預冷時間。吸水膜包覆的真空預冷方式的優點有預冷時間短、能耗低、質量損失小。因此可以作為提高卷心菜降溫速率，降低失水率的一種有效途徑。

圖3 不同處理方式卷心菜真空預冷的降溫曲線

圖4 不同處理方式卷心菜真空預冷的失重率和能耗

表2 不同補水方式下的卷心菜真空預冷時間

　　失水率是指實驗結束后蔬菜重量比實驗前減少的量占實驗前蔬菜重量的百分比。從圖4可以看出，直接進行真空預冷的蔬菜失水最嚴重，失水率高達4.59%;噴水處理對防止失水有一定的作用，但作用較小;吸水膜包覆處理可有效防止預冷過程中的失水問題，失水率大大降低，比直接預冷低76.7%。對于直接預冷，由于蒸發的水分全部來自蔬菜本身，因此蔬菜失水較嚴重;而噴水處理由于能較好地附著在表面上的水分較少，很大一部分蒸發的水分需要來自蔬菜本身，因此對降低失水率效果不是很明顯;而采用吸水膜包覆處理時，蒸發的水分大部分來自于水膜上的水，從而使需要從蔬菜本身蒸發的水分大大降低，故果蔬自身失水較少。

3、結論

　　通過對組織致密類蔬菜卷心菜真空室預冷適宜終壓的實驗驗證，直接真空預冷、噴水預冷、噴水加保鮮膜和吸水膜包覆四種不同預處理方式下的實驗研究，發現660~700 Pa 是其最佳的真空室壓力區間。直接預冷的降溫速率最慢，失水率最大;而吸水膜包覆真空預冷，可以顯著提高降溫速率，降低失水率，是卷心菜降低失水率行之有效的方法。