蔬果預冷保鮮技術

文/圖  林棟樑
審稿/ 台灣大學 王自存

第一章 總論

前言

隨著經濟的發展，國民生活水準的提高，國內消費者對蔬菜品質的要求也相對提高，而園產品的新鮮度是決定其品質及價值的重要因素。蔬菜等園產品具有易腐性，乃因收穫後仍具有生命力，其呼吸作用、蒸散作用及其他許多生理變化仍繼續在進行，這些現象通常會加速產品老化、萎凋、黃化等，因而加速品質劣變。降低溫度是蔬菜保鮮的最佳手段，因低溫可抑制引起產品劣變的生理變化進行，在不引起寒害和凍害的條件下，愈快降到適當低溫對產品的保鮮愈好。

最近在有關園產品採後處理技術方面，預冷的觀念愈來愈被重視。何謂“預冷”、其對蔬菜保鮮有何重要性、以及如何有效的來操作預冷技術，將是本文想要探討及介紹的。

什麼是預冷？

“預冷”，顧名思義是”預先冷卻“，最早預冷是指產品在裝運前預先冷卻，以防止產品在運輸期間因高溫引起產品敗壞發生。但發展至今，預冷的意義乃泛指園產品在運輸、冷藏或加工前所採行的一種將產品本身所含田間熱及累積的呼吸熱除去，使產品快速降溫的處理措施。預冷在時間上是有限制的，通常需時數日的冷卻作業不能稱為預冷；一般而言，預冷的冷卻速率要快，應在數十分鐘或數小時內完成，以掌握保鮮時效。

預冷的重要性

1.溫度是影響園產品敗壞的重要因子：

園產品採收後會累積大量的田間熱及呼吸熱，這可由觀察包裝箱內中心溫度會高於產品四週氣溫許多的現象得知，因為產品會不斷的釋放出熱量，並在通風不良的包裝產品內部累積。農產品中蔬菜等園產品最易敗壞，是因為園產品特性上具有較高的呼吸速率及蒸散速率，高溫則更加速以上生理現象而加速產品的老化及劣變。例如高呼吸率促使產品容易老化，高蒸散率使產品容易失水萎凋，而高溫促使病原菌容易生長。本省蔬菜夏季期間自中南部北運台北市場後，紙箱內累積的溫度平均高達35∼40℃，在此高溫下輕微者造成失水萎凋，嚴重時造成腐爛及異味產生，尤其雨天或災害後搶收的產品更是無法忍受如此高溫，將使產品損耗更嚴重。因此運輸前降溫將可減少運輸期間因高溫造成產品的品質降低或腐敗。

此外，產品將進行冷藏時，常會在短時間內大量入庫，而此大量入庫後通常使冷藏庫負荷過重而無法快速降溫，有時需長達數天時間才會降到所須的冷藏溫度，如此一來會失去產品低溫冷藏保鮮的時效而降低了保鮮的效果。這對想要進行長期貯藏的產品來說甚為重要，因為延緩降溫速率將大大降低其貯藏壽命。因此產品大量入庫前若能先行預冷降溫，縮短入庫後降溫時間，對產品貯藏壽命將有助益，且能減少冷藏庫冷凍負荷的設計以降低冷藏庫建造及使用成本。

2.預冷處理是園產品採後溫度管理的第一步：

適當的溫度管理在園產品採後處理上是一項很重要的工作，預冷處理是在短時間內將產品降溫，通常在數分鐘到24小時內達到所需的低溫。由於需掌握時效，因此預冷處理實際上包含許多在不傷害產品情況下所進行的快速降溫的技術，而不是只有單純的降溫手段。例如在集貨至運輸或貯藏前的短時間內將大量產品迅速降溫的技術。

經過預冷後的產品基本上其溫度已經降至合理程度，接下來的其他溫度管理措施才可接著進行；例如在低溫中進行較長期的冷藏或經短暫的冷藏後裝入低溫貨櫃中運輸到終點市場，以完成所謂的低溫運銷保鮮系統。

預冷的方式

在前面一再提到預冷作業通常需符合在短時間內處理大量產品的需求，因此預冷作業目前大都已是獨立於冷藏之外的另一項作業，而且需要一些特別的設備來完成，並在特定的空間中來實施。

目前已被實際採用的預冷方法可以分為下列幾項:冰水預冷、室內風冷、壓差預冷、真空預冷以及碎冰預冷等，在未進一步詳述預冷方法前，我們先來了解一下影響產品預冷時降溫速率的因素，包括以下幾項：

1.冷卻介質與產品間的溫度差：冷卻介質本身的溫度愈低，或冷卻介質與產品間的溫差愈大，達到預冷所需低溫的時間愈短，冷卻速度愈快。

2.冷卻介質的個別吸熱特性：冷卻介質包括冰水、碎冰及冷空氣等，其中以冰水的吸熱效果最好，冷空氣的效果最差。

3.冷卻介質的流動速度：單位時間內有愈多的介質與產品接觸，則冷卻的速度愈快，如冰水流速，冷空氣的循環速率等。

4.產品與冷卻介質接觸的程度：冷卻產品的包裝方式如塑膠袋包裝，或開孔不足的紙箱均使預冷效率降低，空氣的流動路線也會影響產品與冷卻介質接觸的程度。

5.產品的形狀與體積：表面積大的產品如葉菜類或體積小的產品如草莓其冷卻速度愈快。

以下就目前國內外常用的預冷方法逐一介紹。

1.冰水預冷(Hydrocooling)

冰水預冷是以冰水為冷卻介質的預冷方法，操作方式可分為(1)連續式(2)分批式兩種，連續式設有鏈條輸送帶，將產品放在輸送帶上慢慢通過冷卻室。分批式一般設有吊車或利於起重車操作的滾輪。冷卻室中的處理方式有沖淋式及流水浸泡式，前者可用於甜玉米，後者可用於竹筍，一台商業用的沖淋式預冷機其冰水沖淋的水量應達400∼600公升/分鐘/平方公尺作業面積。

冷卻水的降溫方式一般有：(1)直接應用冷凍系統的蒸發器，(2)應用儲冰系統(冰水槽可蓄冰用)，(3)利用外來冰塊(可節省設備費)。冰水是吸熱效果最好的介質，所以如果產品能忍受冰水處理，且能依照正確的方法來操作，冰水預冷將是一種迅速且有效的預冷方法。要使預冷能順利進行，必須使冰水溫度維持在1℃左右，因此預冷設備必須有足夠的冷凍容量才行。

使用冰水預冷時常見的問題有：(1)水的溫度不夠低，(2)水的流速或沖淋的水量不夠大，(3)產品在預冷機中停留時間不夠長；因此使得預冷效果大打折扣。另外，由於冰水是循環使用的，經常會累積大量有機質及腐敗微生物而使產品受到污染，因此須隨時注意冰水槽中的水質，並不時加入殺菌劑，如100ppm氯水，進行消毒。

適用冰水預冷的蔬菜有竹筍、蘆筍、芹菜、莧菜、空心菜、網紋洋香瓜、毛豆、豌豆莢、敏豆、甜玉米等。

2.室內風冷（Room cooling）

室內風冷以冷藏庫中的冷空氣作為預冷介質。在美國室內風冷被廣泛應用於水果的預冷，但較少用於蔬菜。不過在日本亦普遍應用在蔬菜上。使用冷藏庫中的冷空氣預冷須有下列條件才行：

(1)庫房內的冷風循環路徑足以使庫房內各處的溫度均一。

(2)產品周圍風速應有1∼2公尺/秒,待冷卻作業完畢,貯藏作業開始時,風速可降至0.05∼0.1公尺/秒。

(3)堆積方式需使冷風流暢。

(4)包裝箱本身需透氣性良好。

室內風冷的優點是操作簡單．只要具備一般的機械冷藏庫即可進行。但由於冷空氣本身的吸熱效果差，冷卻效率低，預冷時間通常需要4∼24小時以上，因此通常只應用於貯藏前預冷，較少應用於運輸前短時間預冷。適用室內風冷的蔬菜有胡蘿蔔、甘藍、結球白菜、花椰菜等大宗貯藏的產品，及一般果菜類。

3.壓差預冷(Forced-air cooling)

壓差預冷是室內風冷的改良方法，它與室內風冷不同之處在於使用抽風扇使包裝箱兩側造成壓差，使冷風由包裝箱之一側經過包裝箱上的通風孔進入箱內與產品直接接觸，將熱帶走，在短時間內使產品的溫度迅速降低。依產品的堆疊、排列方式可分為隧道式（中央吸引式）、冷牆式（壁面吸引式）等。抽風扇風靜壓須在50㎜水柱以上，每公斤產品須要有0.05CMM以上的風量(CMM，立方公尺/分鐘)，抽風扇風壓(或風量)愈大，冷卻效率愈高，但相對耗能也愈大。一般而言，壓差預冷效率較室內風冷快4∼10倍，例如草莓在0.5℃冷風中進行壓差預冷，可在1小時15分鐘內由24℃降至4℃，對於許多不適冰水等其他預冷方法的產品，壓差預冷是一種很理想的預冷方式。壓差預冷的唯一缺點是操作較繁雜，產品須依一定的方式排列，若排列不良造成抽風時壓差無法形成，則使預冷效率大打折扣。

由於目前在國內已有不少單位成功地應用壓差預冷技術，且所使用的方式很適用於小型農場或產銷班，因此將於下一章節中做進一步詳細的介紹。

4.真空預冷（Vacuum cooling）

真空預冷是將產品放在一個耐壓倉中，然後抽氣降低倉內壓力，在正常大氣壓力下(760毫米水柱)，水的沸點是100℃，隨著氣壓力的降低，水的沸點降低，當壓力降為4.6毫米水銀柱時，水的沸點降低為0℃，水由液態變為氣態帶走大量的熱，產品溫度亦迅速降低。由於真空預冷是靠水的蒸發帶走熱，故產品每降溫5℃，約失重1％，通常真空預冷時產品約須失重1.5％∼5％不等。由於真空預冷所失去的水份是自產品表面均勻蒸散，只要失水率在5％以下，產品因真空預冷所造成的萎凋情況不明顯。較新型的設備則在壓力倉頂部加裝灑水裝置預先加濕。

油菜預冷後(右)常溫運輸一天，較對照組(左)品質佳

真空預冷降溫快速，通常在10∼30分鐘內完成；表面積與容積比大的產品降溫速度更快，如結球萵苣等，且適合己使用具通氣孔塑膠膜包裝的產品。在日本，部份根菜類及果菜類如胡蘿蔔、甜椒等亦採用真空預冷。 真空預冷技術是目前操作最簡便及效率最高的預冷技術，在產地已漸為運銷業者所喜愛，因此亦將於往後章節中進一步介紹。

5.碎冰預冷（Package-icing）

碎冰預冷是在包裝箱內加上碎冰，當冰溶化時以相當快的速度使產品降溫，碎冰預冷的優良是可以維持產品在低溫高濕下一段相當長的時間，尤其在沒有冷藏或保溫的運輸設備情況下，另外不需精良的設備，是最容易做到的預冷方式。而其缺點是冰水增加重量增加運輸成本，若使用紙箱包裝內部須襯塑膠袋防止紙箱吸水軟化，或須使用耐水性的包裝箱，則將增加包裝成本。適用碎冰預冷的產品有芹菜、小包裝蔬菜、菜豆、青蔥、青花菜等。

其他注意事項

1.預冷設施之設置須配合集貨、包裝、冷藏、運銷作業流程。

2.預冷後之產品在未運輸前須暫時冷藏，避免回溫。

3.預冷產品在運輸時最好有保溫或冷運輸設備。

4.預冷產品須標示清楚以區別其他非預冷保鮮產品，提高產品價位。

5.預冷終點溫度選擇依產品而異，大部份產品可預冷至5℃以下，而部份具寒害敏感作物，預冷終點必須設定在寒害溫度以上。

結論 溫度對蔬果品質劣變影響很大，產品應儘快降溫才能保持鮮度，在先進的國家歐美及日本對蔬菜運銷時的溫度管理相當重視，以提高產品鮮度品質。國內以往由於冷藏設不足，且對低溫管理觀念不夠，因此沒有能做好低溫運銷系統。目前產地冷藏設備不斷在擴充，市場設施亦在改善，倣效歐美日等先進同業使產品做好低溫運銷系統，維持產品品質，似乎是未來國內蔬菜產業發展的重要趨勢。

預冷產品貼上標證，以區 別一般產品

表一、數種不同蔬菜最適貯藏條件及預冷方式

圖例說明：最適◎　適○　注意△　不適×　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(西村勝義 1993)