水冷分析确保新鲜农产品安全

Fanny Griesmer 2014年 11月 10日

是不是正在担心您西红柿上的细菌?来自 COMSOL 2014 用户年会波士顿站的研究显示了细菌是如何在水冷处理中渗入食物的,以及如何避免摄入这些细菌。

新鲜农产品的水冷处理

嗯…农场上的新鲜西红柿还保留着来自太阳的温度…但稍后它们会在脏水中冷却,带入细菌,然后被运到您当地的杂货店销售,现在您怎么想呢?

西红柿的剖面图。
西红柿图片由 A. Warning 及 A.K. Datta 制作,截取自其海报展示。

预冷却过程

水冷是一种预冷却形式,常常用于农场的收获地点。预冷却设计可延长农产品的保鲜期;如果没能在收获之后立即冷却,农产品就会老化,并将开始降解。具体来说,水冷工艺是指将新鲜采摘并被太阳晒热的农产品批量投入冷水容器。冷却水随后会对水果或蔬菜进行降温。冷却时间取决于农产品的大小,从几分钟到一小时不等。

但事实证明,这一用来改进农产品质量的方法其实可能引入新的细菌。

污染水带来健康威胁

在 COMSOL 2014 用户年会波士顿站,我在海报展示环节碰到了来自康奈尔大学的 Alexander Warning。他当时正站在与 Ashim K. Datta(同样来自康奈尔大学)合作完成的海报前,海报主题是水冷中新鲜农产品的安全。

他向我解释了水冷工艺中使用的水可能已经被污染。例如,农民可能先接触了含有肥料的土壤,然后采摘西红柿,并将摘下来的和其他西红柿一起投入冷却水中。这也就变成了细菌的大浴缸(我的话,并非引用)。

根据 Warning 的说法,当你把温暖的农产品投入冷水中时,其内部的水蒸气会冷凝形成负的压差。接下来,会形成真空,并可能从开口处吸水进入。

西红柿的保护性果皮呢?西红柿生长在植株上时,它的外果皮可以将污染物阻挡在果实外,但从茎上摘下来后,就已经不再完全密封。

西红柿水冷过程示意图。
正进行水冷处理的西红柿。图片截取自 A. Warning 和 A.K. Datta 的海报展示。

水冷分析以保证您西红柿的安全

Warning 和 Datta 决定创建一个工程模型,以测试利用受污染的水冷却时,西红柿将受到怎样的影响。

首先,研究人员使用磁共振成像 (MRI) 扫描了西红柿块。他们利用这些图像为其多孔介质模型开发了一个对称几何。之后,他们运行仿真分析了不同时间和水温下西红柿中水的渗透。

西红柿切片的 MRI 扫描。
研究人员使用 MRI 扫描了西红柿切块,以创建几何。图片由 A. Warning 和 A.K. Datta 制作,截取自其海报。

西红柿的初始温度为 35°C,然后置于 5°C 的水中。15 分钟后,西红柿的外层经历了大幅降温,但内部中心处的温度仍相对较高(称作胎座)。30 分钟后,西红柿胎座内及周围的温度为约 15°C,与靠近果皮(果皮维管束)处的水温相同。

类似的,西红柿在水里浸泡的时间越长,越多的水会从茎痕上渗入,细菌的浓度也会变得越高。(阅读展示与海报中的所有结果。 )

正进行水冷的农产品表面图。
三个不同时间点上的西红柿表面图。 A) 番茄块上随空间变化的温度。B) 孔隙水的饱和度。C) 表压。D) 细菌浓度。图片由 A. Warning 及 A.K. Datta 制作,截取自其海报。

更加安全地农产品处理

为了对抗污染问题,水冷用水首先应达到饮用质量。如果这些水不能喝,就不应该用于浸泡我们的农产品。另一项建议措施是向水中加入某些消毒剂,以防止微生物的传播。Warning 在他年会的现场展示中提到了氯这种常见的消毒剂。

使用氯时,控制冷却水 pH 值及浊度水平非常重要。对于水中可以加入多少游离氯,目前存在一些不同的规定,这主要取决于农场是有机农场,还是普通农场。直观上看,普通农场农产品中可用氯的水平要高于有机标准农产品。(如希望详细了解采后加氯消毒,请点击此处。)

与 Warning 在海报环节进行讨论,并聆听了他第二天的演讲展示之后,我一直在思考他们的研究。虽然大部分人会因为不平整而切掉西红柿茎痕,但我之前一直懒得这么做。不过,现在我不确定我买的西红柿是如何进行预冷的,所以我不打算再冒险了…

下载本研究


博客标签

食品科学
正在加载评论...

博客分类


博客标签