本發明涉及一項生物體低溫冷凍技術，具體涉及的是一種基于抗氧化技術的水產品低溫冷凍保鮮系統。

背景技術：

冷凍技術被廣泛應用于水產品儲存、運輸及銷售過程中。與畜類禽類不同，水產品含有豐富的油脂，部分魚類的油脂含量超過了自身的30%。油脂在水產品儲存過程中極易發生氧化的現象，從而導致水產品變色、變質和腐敗。同時，目前最常用的低溫冷凍技術，將水產品直接放入冷庫中冷凍后進行運輸、存儲或加工。然而這一過程通常使用空氣作為介質對水產品進行冷卻。由于空氣導熱系數低，水產品從常溫冷卻到既定冷凍保存溫度需經歷長達數個小時。這種緩慢的冷凍過程會使得水產品細胞內產生冰晶，導致細胞壁（膜）破裂，細胞質液溢出。另外，在空氣環境中，水產品冷凍過程并不能完全殺死附著在其上面上的細菌。在低溫情況下，水產品表面的細菌并不會被完全凍死，只是活力被暫時抑制住了。一旦水產品被從低溫環境下取出，細菌就會重新獲得生長環境。空氣中的氧氣同樣會不斷氧化水產品的油脂，破壞水產品的養分。這樣，水產品在冷庫中保存超過數月后，會發生細胞死亡，油脂氧化，導致水產品變質。另外，漁船每次捕獲的水產品或者養殖場的單批次處理水產品，通常數量巨大，處理過程較為復雜，傳統的手動單件冷凍處理方法已無法滿足日益增長水產品的冷凍處理需求。因此，迫切需要發展一種水產品抗氧化低溫冷凍自動化處理技術，能夠大批量處理水產品，使得在短時間內經過抗氧化處理后立即進入冷凍狀態，同時避免油脂被氧化，延長保存時間。

我們知道，液體的導熱系數比空氣大很多，因此采用低溫液體對水產品進行冷凍處理能大大加速水產品的冷凍過程。同時液體能夠隔絕空氣，防止水產品中的油脂氧化。另外，維持溶液溫度處于特定溫度水平（例如-35℃）也可抑制油脂的氧化反應。常規的制冷機組的制冷溫度10℃以上時具有較高的制冷性能，一旦在低溫情況下（例如低于-30℃）制冷效率低，難以大批量處理水產品。因此，需要引入一種新型的制冷系統保證低溫溶液冷凍處理水產品的可靠性，并且結合自動化技術，批量化處理水產品。

技術實現要素：

本發明目的在于改善現有技術中的上述缺陷，提供一種基于抗氧化技術的水產品自動化低溫冷凍保鮮方法及系統，首先利用抗氧化溶液和吸氧塑料薄膜包裝，使得水產品始終處于抗氧化環境中。同時利用真空包裝隔絕空氣，保證水產品在冷凍和儲存的過程中都避免油脂氧化。再利用液體比空氣強的傳熱性能，達到短時間內完成生物體的降溫過程，使其進入冷凍狀態。引入新型的制冷裝置使得溶液穩定維持在水產品保鮮適宜的溫度。整體處理裝置中央控制計算機自動控制操作，實現水產品冷凍的快速批量化自動處理。

技術方案

為了改善傳統冷凍技術上的缺陷，本發明采用的技術方案是：

一種水產品低溫冷凍保鮮方法，其特征在于，步驟為：

步驟一、采用抗氧化溶液對水產品進行抗氧化處理，抗氧化處理的時間為2~10分鐘；

步驟二、對抗氧化處理后的水產品進行真空包裝；

步驟三、采用低溫活力液對真空包裝的水產品進行低溫制冷處理，低溫活力液的溫度為-45℃～-35℃，制冷處理的時間為10~30分鐘。

所述抗氧化溶液由質量百分比的以下組分組成：5~15%的氯化鈉、4~10%的乙醇、3~5%的甘油、1~5%的黃烷醇、1~5%的花色苷、3~5%的果糖，其余為蒸餾水。

所述活力液的成分為：0.5~8%的氯化鈉、0.1~2%的氯化鎂、5~12%的乙醇、7~10%的甘油、2~5%的甲殼素，其余為蒸餾水。

所述水產品為魚、蝦、貝殼等。

一種水產品低溫冷凍保鮮系統，其特征在于：包括中央控制計算機、抗氧化處理子系統、真空吸氧薄膜包裝子系統、活力液低溫冷凍子系統以及儲藏箱；

所述抗氧化處理子系統，包括抗氧化處理池以及用于放置水產品的移動托盤；

所述活力液低溫冷凍子系統包括低溫冷凍池以及放置水產品的移動平臺；

所述中央控制計算機控制放有水產品的所述移動托盤放入抗氧化池中浸泡中并通過設定的時間將移動托盤從抗氧化池中取出；所述中央控制計算機控制所述真空吸氧薄膜包裝子系統對從所述氧化池中取出的水產品進行真空包裝；所述中央控制計算機控制移動平臺放入低溫冷凍池中浸泡中并通過設定的時間將移動平臺從低溫冷淡池中取出。

對水產品采用吸氧薄膜進行真空包裝，所述吸氧薄膜為脫氧劑聚異戊二烯與乙基纖維素聚合而成。

所述活力液低溫冷凍子系統還包括梯級制冷機組，該梯級制冷機組包括冷凝器、高壓級壓縮機、低壓級壓縮機、中間冷卻器、蒸發器、第一節流閥和第二節流閥，所述蒸發器一端通過第一節流閥與所述中間冷卻器連接，所述蒸發器與所述低壓級壓縮機相連，所述冷凝器與所述高壓級壓縮機連接，所述中間冷卻器包括第一介質通道和第二介質通道，所述蒸發器通過第一節流閥與所述第一介質通道相連形成回路，所述冷凝器通過第二節流閥與所述第二介質通道相連形成回路，低溫冷凍池位于蒸發器中。

所述梯級制冷機組采用的制冷劑為R717或R22。

與畜類禽類不同，水產品含有豐富的油脂，部分魚類的油脂含量超過了自身的30%。油脂在水產品儲存過程中極易發生氧化的現象，從而導致水產品變色、變質和腐敗。本發明采用了抗氧化溶液和真空吸氧薄膜包裝組合抑制油脂的氧化反應。抗氧化溶液中的組分有如下作用。黃烷醇是一種天然植物化合物，廣泛存在于水果和蔬菜中，作為一種天然的抗氧化劑，能夠清除自由基，并有效抑制自由基誘導的負面細胞化學變化。花色苷，廣泛存在于植物的花、果實、莖、葉和根器官的細胞液中，其結構中的多個酚羥基，抑制自由基的產生或直接清除自由基，達到抗氧化的作用。氯化鈉不僅可以降低溶液的凝固點，還可保證活力液的滲透壓與水產品細胞處于大致一樣的水平，能有效避免細胞破裂，同時氯化鈉還具有一定的除菌效果。乙醇加入抗氧化液中，能大幅降低抗氧化液的凝固點，使得抗氧化液在低溫情況下還處于液相狀態。甘油是一種重要的低溫保護劑，當甘油加入抗氧化液中，甘油可以滲入細胞內，濃縮或結合細胞內水分，而且甘油也有稀釋作用，能降低抗氧化液與水產品細胞組織間的滲透壓。果糖在大多數水果中均含有，通過自身的滲透作用作為細胞外抗低溫保護劑而起作用。吸氧薄膜包裝的成分有以下作用。聚異戊二烯是一種常用的脫氧劑。乙基纖維素薄膜。方便聚合。對水產品進行真空包裝，能夠更有效地隔絕水產品和氧氣進行接觸，防止水產品中的油脂被氧化。

活力液的各種組成成分有如下作用。氯化鈉和氯化鎂是海水和淡水中的主要鹽類成分，調控氯化鈉和氯化鎂的成分含量能夠保證水產品保存于與原生存環境類似的溶液中，使得活力液的滲透壓與生物體處于大致一樣的水平，能有效避免細胞破裂，此外，氯化鈉不僅具有一定的除菌效果，還可以降低溶液的凝固點，還可保證。乙醇作為一種有機物，具有一定的還原性，能夠對水產品起到抗氧化的保護作用。同時加入了乙醇的活力液，其凝固點大大降低，保證活力液在工作溫度-45℃～-35℃處于液相狀態。甘油是一種重要的低溫保護劑，同時還具有保濕、高活性、抗氧化的功能。甲殼素大量存在于在蝦、蟹等水產品的外殼中，在甲殼綱動物內含量達58%~85%，其含有的大量的羥基和氨基，可以有效清除羥自由基，具有較強的抗氧化性。在氯化鈉、氯化鎂、乙醇、甘油、甲殼素這幾種活力液組分的耦合作用下，使得水產品在低溫活力液環境下幾乎不受到傷害，能處于有效的抗氧化環境中，實現最理想的生物體冷凍儲存。

傳統的單級制冷當制冷溫度10℃以上時具有較高的制冷性能，一旦在低溫情況下（例如低于-30℃）制冷效率低。這主要是由于壓縮機實際吸氣容積減少，制冷量降低，節流損失增加，制冷系數下降。采用梯級壓縮制冷，能夠減少壓縮機的排氣溫度，降低壓力比，減少節流損失。設定活力液溫度為-35℃左右。當制冷溫度設定為-35℃,根據水產品細胞內液體熱力學和流體力學特性，細胞內液體轉換至玻璃態，細胞內的不可凝固水比例達到有益值，同時此時的水粘度較高。該狀態被證明可有效維持處于冷凍狀態的水產品蛋白質活性。

有益效果

（1）本發明利用在活力液在低溫下的強制冷效果，對常溫水產品進行快速降溫處理，免受冰晶傷害。

（2）采用抗氧化溶液和吸氧薄膜，通過其中抗氧化劑和脫氧劑成分抑制水產品中油脂的氧化反應，同時結合真空包裝隔絕氧氣，對水產品進行抗氧化保護。

（3）采用梯級壓縮制冷機組對水產品進行冷凍，該機組能夠減少壓縮機的排氣溫度，降低壓力比，減少節流損失。

附圖說明

圖1抗氧化處理子系統；

圖2真空吸氧薄膜包裝子系統；

圖3活力液低溫冷凍子系統；

圖4梯級制冷機組。

圖中：1移動托盤；2抗氧化溶液；3抗氧化溶液池；4水產品；5移動桿；6吸氧薄膜袋；7真空包裝機；8真空包裝的水產品；9移動平臺；10低溫冷凍池；11活力液；12蒸發器；13低壓壓縮機；14中間冷卻器；15第一節流閥；16高壓壓縮機；17冷凝器；18第二節流閥。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖進行更進一步的詳細說明：

本發明基于抗氧化技術的水產品自動化低溫冷凍保鮮系統，需采用抗氧化溶液對水產品進行處理，抗氧化溶液2按照以下質量百分比含量的組分配制：5~15%的氯化鈉、4~10%的乙醇、3~5%的甘油、1~5%的黃烷醇、1~5%的花色苷、3~5%的果糖，其余為蒸餾水。抗氧化溶液中的抗氧化劑黃烷醇和花色苷有效保護了水產品的細胞，使其在之后的處理和存儲過程中不被空氣中的氧氣氧化。吸氧薄膜由脫氧劑聚異戊二烯與乙基纖維素聚合而成。聚異戊二烯作為脫氧劑，能夠吸收氧氣、減緩水產品的氧化作用。用于制冷的活力液，按照以下質量百分比含量進行配制：0.5~8%的氯化鈉、0.1~2%的氯化鎂、5~12%的乙醇、7~10%的甘油、2~5%的甲殼素，其余為蒸餾水。活力液中的氯化鈉、氯化鎂、乙醇、甘油、甲殼素能夠保證水產品在低溫活力液環境下幾乎不受到傷害，處于有效的抗氧化環境中。

抗氧化處理子系統如圖1所示，將水產品4置于移動托盤1上，由中央控制計算機操控移動托盤1在移動桿5上的移動速度，并使得移動托盤1在移動到抗氧化溶液池3上方時，將移動托盤1下降直至沒入抗氧化溶液2中。待水產品4在抗氧化溶液中浸泡10分鐘后，升起移動托盤1，并向前移動。

真空吸氧薄膜包裝子系統如圖2所示，等到移動托盤1移動至吸氧薄膜袋6上方時，中央控制計算機操作移動托盤1傾斜，使得水產品4從吸氧薄膜袋6上方的開口處落入。隨后吸氧薄膜袋6移動至真空包裝機7中，進行真空封裝，獲得真空包裝的水產品8。真空包裝能夠將空氣和水產品隔絕開來，在冷凍處理和儲存過程中都避免水產品與氧氣接觸。

活力液低溫冷凍子系統如圖3所示，開啟梯級制冷系統，提供冷量將低溫冷凍池10中的活力液11降溫至-35℃。將一批真空包裝的水產品8放置在移動平臺9上，控制移動平臺9沒入活力液11，對水產品開始冷凍降溫。30分鐘后移動平臺9升起，并將真空包裝的水產品8送至具有空氣環境的儲藏箱中冷凍儲存。儲藏箱內的溫度控制在-35℃。

如圖4所示，梯級制冷機組由冷凝器1、高溫壓縮機2、節流閥3、蒸發冷凝器4組成。低溫壓縮制冷循環系統由蒸發器12、低壓壓縮機13、中間冷卻器14、第一節流閥15、高壓壓縮機16、冷凝器17、第二節流閥18組成。采用中間冷卻器14冷卻低壓壓縮機13壓縮后的蒸汽，然后送入高壓壓縮機16中壓縮至冷凝壓力。

實施例1

將秋刀魚放入事先按照配方同時考慮秋刀魚特點配好的抗氧化溶液中。抗氧化溶液成分為：10%的氯化鈉、8%的乙醇、3%的甘油、1%的黃烷醇、2%的花色苷、3%的果糖，其余為蒸餾水。將秋刀魚置于抗氧化溶液中浸泡10分鐘后，用吸氧薄膜將秋刀魚真空包裝。配置活力液，活力液成分為：3%的氯化鈉、0.5%的氯化鎂、10%的乙醇、8%的甘油、4%的甲殼素，其余為蒸餾水。開啟梯級制冷機組，將包裝好的秋刀魚置于-35℃的活力液中冷凍30分鐘。隨后取出秋刀魚，并放入具有空氣環境的冷凍儲存倉庫中保存12個月。每隔2個月取出秋刀魚進行氧化程度檢測。秋刀魚的過氧化值在12個月的過程中始終在1meg/kg左右，相比未經處理的秋刀魚，過氧化值減少了80%。證明該處理方法可有效保存水產品。