基于冰溫技術的新型陸軍軍用食品保鮮方法

南峰 李曉莉 李靜

摘?要：提出基于冰溫技術的新型陸軍軍用食品保鮮方法。首先，通過對陸軍軍用食品的研究，分析其中的人造營養(yǎng)食品、自行加熱食品以及超高壓食品的應用現(xiàn)狀。其次，研究冰溫技術對軍用食品所含蛋白質、微生物的影響。然后，在這兩種研究的基礎上，將冰溫技術應用于不同陸軍軍用食品保鮮中的冰溫貯藏、食品加工、凍結點調節(jié)貯藏等過程中。最后，采用超冰溫技術調節(jié)軍用食品冷卻速度，使溫度處于凍結點以下的軍用食品仍然可以維持過冷狀態(tài)不凍結;從提高融霜補充盤管的自動化水平、降低融霜和添加空氣處理機組實行四周環(huán)相送風和兩側送風模式、實現(xiàn)均勻送風兩個方面，改進冰溫貯藏過程中的關鍵技術，提高陸軍軍用食品保鮮效果。

關鍵詞：冰溫技術;陸軍軍用食品;保鮮;冰溫貯藏

冰溫貯藏溫度接近并高于食品凍結點，可降低耗能成本[1-2]，在組織結構不被破壞的基礎上確保食品營養(yǎng)價值不會過多流失，且食品貯藏過程中增加了食品的風味和口感，因此，冰溫貯藏食品受到大眾歡迎。陸軍軍用食品是按照陸軍部隊規(guī)定的技術標準生產(chǎn)、供應的各類制式食品的總稱，是軍隊給養(yǎng)的重要組成部分。陸軍軍用食品不單單是一個簡單的充饑品，也是陸軍作戰(zhàn)部隊隊員在惡劣的作戰(zhàn)環(huán)境下，賴以生存、保持體力的必需品，陸軍軍用食品必須可以解決軍人長時間依靠它為自身供給營養(yǎng)的問題，因此，陸軍軍用食品所具有的營養(yǎng)必須豐富且全面，對于陸軍軍用食品的貯藏技術要求非常嚴格。考慮到冰溫技術具有的耗能成本低、食品營養(yǎng)價值損失少、食品結構完整等優(yōu)勢[3]，本文提出基于冰溫技術的新型陸軍軍用食品保鮮方法，提高陸軍軍用食品的保鮮效果。

1?冰溫技術原理

絕大部分生物組織凍結點都在0℃以下，當溫度處于凍結點以上時，生物組織細胞內含有大量糖類、無機鹽、可溶性蛋白質等物質以空間網(wǎng)狀結構分布[4]，這種分布模式使得水分子移動受到阻礙引起凍結回避現(xiàn)象[5]。因此，冰溫貯藏原理包括兩方面，一方面，將溫度控制在食品凍結點以上，使食品細胞一直維持活體狀態(tài);另一方面，當食品凍結點較高時，為了擴大冰溫帶，通過山梨糖醇、維生素C等試劑降低食品凍結點。研究表明，當食品溫度高于凍結點時，細胞處于活體狀態(tài);當食品凍結點較高時可加入適量的冰點調節(jié)劑降低其凍結點[6]，如山梨糖醇、維生素C等。有學者將0℃到凍結點之間的區(qū)域稱為該食品的“冰溫帶”，簡稱“冰溫”。

2?陸軍軍用食品現(xiàn)狀分析

目前陸軍軍用食品一般分為罐頭、壓縮餅干、即食食品、自行加熱食品等[7]。

2.1?人造營養(yǎng)食品研究

使用高科技方法提取陸軍軍用食品中營養(yǎng)成分，按需求將所需營養(yǎng)成分組合到一起形成新軍用食品，該種新軍用食品被稱為人造營養(yǎng)食品。人造營養(yǎng)食品包括方便食品、仿制食品、療效食品等食品，在陸軍軍用食品領域中也得到很大程度的發(fā)展。以前陸軍軍用午餐肉罐頭都是以豬肉為原料，每聽罐頭大概重150g，但其中脂肪的含量達到76g，脂肪比例過半，導致使用前不加熱就會很油膩，降低食欲。針對此種問題，采用人造營養(yǎng)食品加工方法，對富含蛋白質的大豆、玉米等食物按比例混合[8]，實行浸泡、煮沸、加壓、加濕，并接種根酶實行發(fā)酵處理。當混合在一起的材料被菌絲填滿時，將混合材料粉碎成型，制成人造營養(yǎng)食品。采用冰溫技術保證人造營養(yǎng)食品在冰溫環(huán)境下營養(yǎng)流失量小，內在水分不缺失。因此，該人造營養(yǎng)食品在口感和營養(yǎng)上都不遜色于真正豬肉制成的食品，且其脂肪含量低，不會因為使用前不加熱導致食欲降低，由此可知，人造營養(yǎng)食品在保證營養(yǎng)成分的基礎上可以大大提高食欲度。

2.2?自行加熱食品研究

自行加熱食品是通過自身發(fā)熱功能實現(xiàn)食品加熱目的的一種陸軍軍用食品。該種食品底盤下部與加熱器連接為一體，且底盤下部有加熱器開關，只要作戰(zhàn)人員按一下加熱器開關，便很快得到加熱后的食品。該自行加熱食品加熱時間通常為10min左右，最高溫度可加熱到38℃，且只要在-32℃以上的溫度下都可以自行加熱，加熱后的食品在1h內都會保持溫度穩(wěn)定。自行加熱食品不僅沒有增加成本和食品重量體積，而且還保證了作戰(zhàn)人員在任何高于-32℃的環(huán)境下都可以吃到溫熱的食品，為我國陸軍作戰(zhàn)提供可靠的食物供給。

2.3?超高壓食品研究

超高壓食品加工技術在食品加工過程中結合冰溫技術，不僅可以使得生食變熟、抑菌殺菌，還可以保證食品中細胞不受損傷、營養(yǎng)成分不流失、保持食品原有的色香味和口感不變。研究人員曾把生雞蛋放置在冰溫環(huán)境下，使用6 000個大氣壓對生雞蛋加壓10min后，觀察結果可得蛋清與蛋黃已經(jīng)完全凝固，且外觀更加通透，味道更加鮮美，營養(yǎng)成分保留更為完整。使用高溫加熱雞蛋，雖然可以使雞蛋完全熟透，達到殺菌消毒的目的，但生雞蛋中原本含有的維生素、蛋白質、氨基酸、鈣、鐵等營養(yǎng)元素會因為溫度過高被破壞[9]。因此，將超高壓技術與冰溫技術相結合加工出的軍用食品，不僅可以保持軍用食品原有的營養(yǎng)，而且還可以使食物口感顏色更加鮮美。

3?冰溫技術對陸軍軍用食品的影響

3.1?冰溫技術對陸軍軍用食品所含蛋白質的影響

當溫度處于凍結點附近時，軍用食品很有可能會產(chǎn)生冰晶，為了阻止冰晶的產(chǎn)生，軍用食品內的細胞會釋放大量不凍液使自身冰凍點降低，生物細胞內釋放水溶性分子，該水溶性分子可以切斷蛋白質，被切斷的蛋白質會以氨基酸形式釋放或用來分解淀粉變成糖類物質[10]。氨基酸是構成人體最基本物質之一，淀粉和糖類物質里主要含有碳、氫和氧三種元素。淀粉存在于陸軍作戰(zhàn)隊員體內，會變成葡萄糖進入血液中，同吸進的氧氣化合產(chǎn)生熱量，為陸軍作戰(zhàn)人員的人體肌肉運動和其他器官活動提供能量補給。因此，冰溫技術會切斷陸軍軍用食品中的蛋白質，進而生成氨基酸、淀粉、糖類三種物質，這些物質在作戰(zhàn)人員體內經(jīng)過分解變成葡萄糖等物質，可維持作戰(zhàn)人員身體的基本機能。

3.2?冰溫技術對陸軍軍用食品所含微生物的影響

冰溫貯藏環(huán)境下，陸軍軍用食品內部水分子有規(guī)律分布，此時微生物可利用的自由水含量降低。研究表明，絕大部分微生物體系屬性隨著溫度變化而變化的速率都在1.5～2.5區(qū)域內，因此在適合的溫度區(qū)域內[11]，溫度每提升10℃，軍用食品內微生物生長速率就會提高2倍，且冰溫貯藏的性能是普通冷藏的2.0～2.5倍。軍用食品中的罐頭制品能夠長期貯藏而不腐敗變質通常依賴兩個原因[12]：一是使用殺菌工藝，對罐頭中存在的腐敗菌、致病菌等細菌實行抑菌處理，使得罐頭中的酶喪失生物活性，避免罐頭中的細菌和酶發(fā)生化學反應導致罐頭腐敗變質的現(xiàn)象發(fā)生。二是通過排氣、密封減少容器中氧氣含量、隔絕外界環(huán)境，阻止微生物再次感染。有學者將3聽軍用罐頭分別放入冷藏、冷凍貯藏、冰溫貯藏三種環(huán)境中。當經(jīng)過短時間貯藏時，冰溫貯藏可有效抑制罐頭中微生物生長繁殖，并保證罐頭內部細胞結構的完整性，因此，冰溫貯藏要比冷凍貯藏效果更好。當經(jīng)過長期貯藏時，冰溫貯藏和冷凍貯藏效果基本相同，罐頭中細菌、真菌等微生物的生長和繁殖速度都得到相應抑制，且該罐頭內微生物生長繁殖速度要遠遠低于冷藏環(huán)境下微生物的生長繁殖速度。因此，冰溫技術可以有效抑制軍用食品中細菌的生長繁殖，如果將冰溫技術與超高壓技術相結合，還可以對軍用食品實行有效的殺菌。

4?冰溫技術在陸軍軍用食品保鮮中的應用

4.1?冰溫貯藏

考慮到陸軍作戰(zhàn)環(huán)境及身體機能需求，要求陸軍軍用食品必須具有耐寒性強、成熟度高、結冰點低[13]等屬性，對于具有以上特點的軍用食品，通常采用冰溫貯藏的效果最好。由于冰溫區(qū)域是0℃以下到軍用食品凍結點間的溫度區(qū)域，與0～-1℃區(qū)間的差別并不很大，但冰溫區(qū)域是決定陸軍軍用食品組織是否結冰的臨界區(qū)間，如果冰溫貯藏溫度沒有控制好，組織就會馬上結冰，由此冰溫貯藏技術對溫度的掌控要求非常嚴格。大量研究表明，利用冰溫技術貯藏陸軍軍用食品，可降低陸軍軍用食品的新陳代謝，從色、香、味、口感方面來看，冰溫貯藏都要比冷藏效果好，且使用冰溫貯藏可以使陸軍軍用食品的色、香、味、口感方面都與新鮮的食品相同。同時采用冰溫貯藏對自行加熱軍用食品實行貯藏時，要充分考慮到溫度的調節(jié)，過低的溫度是否會引起自行加熱食品底盤加熱器性能的改變等問題都應該在研究范疇內。

4.2?食品加工

冰溫干燥技術確保冰溫環(huán)境下軍用食品不會發(fā)生凍結，還可實現(xiàn)軍用食品的干燥處理[14]。該技術的使用可以使軍用食品保持良好的色、香、味及口感，利用該技術還可以研發(fā)新型陸軍軍用超高壓食品，比如真空干燥面、真空凍干魚、真空牛肉干等。冰溫濃縮是在0℃以下通過濃縮設備濃縮陸軍軍用食品，該方法具有成本低的優(yōu)勢。當前在高濃度果汁濃縮方法基礎上，研發(fā)出了冰溫真空濃縮法，利用該濃縮方法可以研發(fā)出新型陸軍軍用飲品。此外，冰溫技術還可以改變軍用食品味道，具有催熟作用。當戰(zhàn)爭爆發(fā)時，由于作戰(zhàn)部隊能量供給具有時間無縫隙性，無法等待軍用食品原材料正常的成熟周期，因此可選取沒有完全成熟的原材料，通過冰溫技術催熟該原材料，使作戰(zhàn)部隊吃到完全成熟的軍用食品。

4.3?凍結點調節(jié)貯藏

在人造軍用營養(yǎng)食品中添加合理的凍結點調節(jié)劑可提高食品的冰溫帶。凍結點調節(jié)劑的濃度和種類各不相同，因此，對陸軍軍用食品凍結點調節(jié)的效果也會不同。軍用食品使用的調節(jié)劑的選擇、添加調節(jié)劑時所處的環(huán)境溫度、軍用食品種類、調節(jié)劑濃度、調節(jié)劑滲透時的環(huán)境溫度都會對調節(jié)劑效果產(chǎn)生影響，因此，調節(jié)劑效果的影響因素是軍用食品冰溫貯藏過程中需要注意的問題。冰溫技術能夠有效抑制軍用食品中細菌的生長繁殖，可針對不同類型軍用食品，選擇不同的凍結點調節(jié)劑，增強殺菌效果。

4.4?超冰溫技術

在超冰溫領域中，即使軍用食品溫度低于凍結點，軍用食品也仍然不會凍結，由此可看出，研究超冰溫領域也拓寬了陸軍軍用食品冰溫技術的研究領域[15]。如果超冰溫技術能夠研究出理想的結果，那超保鮮、陳米變新米等返舊還新技術也會得到相應的發(fā)展。近年來已有研究證實，和易發(fā)生氧化反應的正溫度領域相比，部分種子的還原作用可在沒有氧氣的冰溫或超冰溫環(huán)境下進行?，F(xiàn)以陸軍軍用食品中的人造營養(yǎng)食品作為超冰溫技術應用對象：首先將常溫人造營養(yǎng)食品降溫至2±0.3℃，然后通過連續(xù)降溫的方法將人造營養(yǎng)食品降溫至-1～-3℃之間的貯藏溫度，保持該貯藏溫度區(qū)域使人造營養(yǎng)食品實現(xiàn)超冰溫貯藏。該應用通過連續(xù)降溫方法將人造營養(yǎng)食品在不結冰的基礎上越過水的結冰域和人造營養(yǎng)食品的第一次結冰域，并保持人造營養(yǎng)食品貯藏溫度維持在人造營養(yǎng)食品第二次結冰域以上，該種方法可確保人造營養(yǎng)食品在貯藏時不會被凍結，該貯藏方法貯藏的人造營養(yǎng)食品最短時間為165天，最長時間可達195天。超冰溫技術會提高切斷陸軍軍用食品中的蛋白質的速率，使其快速生成氨基酸、淀粉、糖類三種物質，并在作戰(zhàn)人員體內分解轉換成葡萄糖等物質，為作戰(zhàn)人員提供充足的能量供給。

4.5?冰溫貯藏關鍵技術改進

陸軍部隊后勤部通常會專門劃分多個冰溫技術下的冷庫作為陸軍軍用食品貯藏所用，但是使用這些冷庫儲存軍用食物時，經(jīng)常會因為溫度調解過程中溫度升高和降低，引起融霜現(xiàn)象，同時因為冷庫內部送風不均勻，造成軍用食品由于溫度不均勻產(chǎn)生潮氣問題，大大降低陸軍軍用食品貯藏效果。融霜現(xiàn)象的產(chǎn)生不僅提高了冷庫的耗能量，而且會降低軍用食品保鮮效果。冷庫內部送風不均勻，造成庫內區(qū)域溫度不均勻，產(chǎn)生的潮氣不僅會影響軍用食品食用效果，還會降低食品保鮮效果。比如自行加熱食品底盤部位的加熱器如果受潮，會導致加熱器無法將軍用食品加熱到38℃，甚至完全失效。針對以上出現(xiàn)的問題，提出冰溫關鍵技術的改進措施。

4.5.1?提高融霜補充盤管自動化水平?融霜產(chǎn)生后會附在倉庫內表面及軍用食品表面，降低冰溫環(huán)境對軍用食品的貯藏效果。產(chǎn)生融霜后，為了在規(guī)定時間內達到預期貯藏效果，需要降低冰溫溫度，導致冷庫耗能量大大提升，冰溫貯藏溫度無法完全滲透軍用食品內部，降低軍用食品保鮮效果。因此，應增加融霜補充盤管，提高融霜補充盤管的自動化水平，采用熱氣融霜、增設融霜所用的氟利昂高壓氣體管路，更加簡單、快速地去除融霜，降低融霜對庫溫的影響，提高軍用食品貯藏效果。

4.5.2?改善庫內氣流送風模式?改善庫內氣流送風模式，實現(xiàn)均勻送風，可提高冰溫貯藏效果。由于送風模式不同且?guī)靸染哂幸恍乜孛^(qū)，因此首先要消除庫內溫度測控偏差，然后消除送風氣流組織的不均勻性對庫內溫度控制效果的影響，消除該影響的關鍵是要降低送風溫差、改善送風模式，解決方案為：（1）天花板夾層送風優(yōu)勢在于降低了空庫和滿庫溫度波動幅度，但該送風方式會改變冷庫內冷風機傳統(tǒng)形式，因此需要添加空氣處理機組，通過送、回風管解決送回風問題，且該送風方式對庫內溶劑的影響不大。（2）開發(fā)一款新冷風機，該冷風機應含有均勻布風機構，且可以優(yōu)化冷風機的送風均勻性和冷風機在庫內的布置，根據(jù)冷風機在庫內安裝位置的不同，建議實行四周環(huán)相送風和兩側送風的送風模式，實現(xiàn)庫內送風的均勻性，提高軍用食品的冰溫貯藏效果。

5?結論

為了提高陸軍軍用食品的保鮮效果，從軍用食品的宏觀方面和微觀方面出發(fā)，研究冰溫技術涉及冰溫貯藏、冰溫加工、凍結點調節(jié)、超冰溫度等方面，對陸軍軍用食品中的人造營養(yǎng)食品、自行加熱食品、超高壓食品，以及軍用食品的蛋白質和微生物的影響和應用過程，使軍用食品保持良好的色、香、味及口感，提高食品的冰溫帶，增強殺菌效果和蛋白質轉換效率，提高陸軍軍用食品的保鮮效果。并從提高融霜補充盤管自動化水平和改善庫內氣流送風模式等方面，改進冰溫貯藏中的融霜和送風兩項關鍵技術，進一步提高陸軍軍用食品的保鮮效果。

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（責任編輯?唐建敏）