文．圖╱黃主諭 財團法人農業科技研究院產業發展中心研究專員
黃莉詠 財團法人農業科技研究院產業發展中心助理研究員
張至緣 財團法人農業科技研究院產業發展中心助理研究員
洪良政 財團法人農業科技研究院產業發展中心組長
蔬菜、水果等「園產品」發育至可供人類利用階段，即達到園藝成熟（horticultural maturity），或稱商業成熟（commercial maturity）而被採收，此時也是採後處理的開端。採收前的園產品，是活生生植物的一部分，採收後的園產品也是新鮮且有生命的，例如呼吸作用及蒸散作用等生理反應仍持續進行，而這些反應將因「田間熱」（field heat）及「呼吸熱」（vital heat）而加速，若無任何作為，園產品的老化將提前發生，最終損及獲益及商品信譽。為了將國產的高品質園產品運至海外市場，預冷是不可或缺的關鍵技術。
完整的冷鏈保鮮 從預冷開始
預冷（precooling）係指園產品採收後，將溫度降至可安全貯藏的低溫，即移除田間熱，是降低溫度對品質劣化影響的一項重要技術。臺灣地處亞熱帶，較高的平均氣溫使園產品累積田間熱，而呼吸作用所產生的呼吸熱會使溫度再升高。溫度是影響園產品採後生理反應的重要因子，這些反應會因溫度升高而加速作用使品質劣化，例如呼吸作用消耗內含養分、蒸散作用造成失去水分使外表皺縮及失重、乙烯加速後熟導致軟熟，後續衍生對病原菌的抵抗性下降，一系列的連鎖效應將使園產品變得不耐貯運，並對品質及商品價值造成負面影響。
過去我國園產品的市場多以國內及鄰近國家為主，運銷時間僅數小時至幾天內，預冷的效益或許不明顯，但面臨物流塞車、內銷貯藏產期調節及出口至遠程海外市場等，因預冷不確實而產生的負面情況一一浮現。有鑑於此，農業部農業科技司推動農產品冷鏈保鮮技術科技研究計畫，期待建構我國重要蔬果品項冷鏈技術，其中預冷技術則是冷鏈的起點。
預冷的基礎概念及方法
預冷是以低溫介質移除田間熱，而溫度的變化可由冷卻曲線（cooling curve）得知。預冷溫度是以對數曲線下降而非直線，接著冷卻曲線也透露冷卻的效率，此可由「半冷時間」判斷，其意義為產品與低溫介質間溫度差值減為一半的時間，時間越短表示冷卻的速率越快，在實務應用上則是以「7/8冷卻時間」推斷預冷所需的時間。
影響預冷速率的因子圍繞在介質與產品之間。當產品與低溫介質的溫度差值越大，預冷所需的時間越短，若要再縮短時間，可透過增加介質與表面的接觸程度、介質流經產品的體積與速度，如增加風速或包裝開孔數。不同介質間的導熱性相異，如液體的導熱性高於氣體，在合適情況下替換介質可進一步加速預冷效率。產品本身的特性也會影響預冷速率，比如表面積比率（表面積／體積）大如葉菜類，表示單位體積有較大的散熱面積，或是體積小如小果番茄，降溫所需時間越短。
實務操作上需依園產品自身特性、所需冷卻速率及包裝方式等，評估合適的預冷方法，以下介紹常見預冷方法及冷鏈科研團隊的研發成果。
室內風冷及壓差預冷
室內風冷（room cooling）的概念近似家用冰箱，是利用冷藏庫內冷空氣移除園產品的田間熱，有操作簡便的優勢，但空氣導熱效果較差，如果碰到堆疊裝箱的蔬果可能因氣流不順暢，而有預冷效率慢、不均勻的缺點，高呼吸率的園產品不適用此方法。
壓差預冷（forced-air cooling）為室內風冷的改良應用，透過風扇製造壓力差，並以擋板限制冷空氣流動方向，迫使冷空氣經過開孔的蔬果包裝盒，可大幅提升降溫效率。常見的壓差預冷形式，依照產品堆疊擺放方式分為隧道式（forced-air tunnel）、冷牆式（cold wall）及蛇行式（serpentine），普遍用於切花或小型果實，然而這些形式的冷風是橫向流經產品，運用在未滿箱或側邊無打孔的包裝時，冷卻效率將大打折扣，因此農業試驗所（以下簡稱農試所）打造「頂吸式壓差預冷模組」，使冷空氣由下至上流經產品，可均勻地與堆疊的產品接觸，且造價低廉，擁有降低產業導入門檻的優勢。
頂吸式壓差預冷起初應用於蝴蝶蘭，是蝴蝶蘭成為我國最重要外銷花卉的關鍵技術之一，後續農試所嘗試將此技術應用於其他品項。以菇類為例，約20～30分鐘即可完成預冷，有效延長菇類的貯藏及櫥架壽命，外觀及風味亦可有效維持。此外，鳳梨、棗、蓮霧、紅龍果等外銷果品亦受益於此，成功延長貯運壽命。壓差預冷設備運轉時將產生熱，加上冷風吹拂會帶走產品的水分，因此應注意冷藏庫的製冷能力及相對溼度，以免產品因壓差預冷而損及品質。
冰水預冷
在產品可忍受冰水的前提下，利用導熱性較空氣佳的水為介質，可大幅提升預冷效率。園產品直接與冰水接觸兼具預冷及清洗功能，但重複使用的冷水有微生物汙染、雜質累積及不斷吸熱等問題，因此需添加殺菌劑，如次氯酸，並搭配足夠的製冷效能設備，才能發揮最大效益。
冰水預冷（hydrocooling）分為浸水式及沖淋式兩種。中興大學提出的番石榴出口美國作業流程、臺灣大學建置的小果番茄採後保鮮流程、桃園區農業改良場革新的葉菜類水冷技術，皆採用浸水式預冷，可於數十分鐘內完成預冷。農試所針對青花菜業者使用地下水簡易淋洗進行改良，開發單棧板淋水機並搭配冰塊維持水的低溫，250公斤的青花菜可於40分鐘完成預冷，相較室內冷卻需耗時21小時，顯著提升作業效率。
碎冰預冷及流動冰
在裝有園產品的容器中加入碎冰，即為碎冰預冷（package icing），利用碎冰溶化快速移除田間熱，並維持低溫高溼，是最簡便且最少設備的預冷方法。園產品於包裝內存在許多縫隙，而固態冰流動性不佳，而有冰塊分布不均勻問題。為改善此問題，將碎冰與冰水依比例混合製成流動冰（liquid icing），藉此增加冰的流動性。
近年我國青花菜市場需求上升，而青花菜採後處理顯得日漸重要。國立嘉義大學借鏡國外設備，研發我國適用的灌注式流動冰機。流動冰灌注於裝有青花菜的容器內，碎冰以冰水為載體，均勻散布於容器中，而冰水會先自箱底開孔流出並帶走一部分的田間熱，停留在花蕾球間隙的碎冰可持續維持低溫並保濕。據研究成果指出，相比於產業慣用以碎冰覆蓋，販售期顯著延長。
真空預冷
真空預冷（vacuum cooling）是將園產品置於密閉空間，利用真空泵抽出氣體，降低氣壓及水的沸點。當環境接近真空，水會直接蒸發並吸收大量田間熱，是效率極佳的預冷方法，但同時會引起失水及失重，若處理不當，恐有萎凋的風險，故作業前可於產品表面灑水改善。
臺灣重要外銷蔬菜結球萵苣採用真空預冷，約莫30分鐘即可將數個棧板的萵苣完成預冷。真空預冷操作僅需將產品移入真空艙，其餘皆由自動化設備完成，為兼具效率及簡易操作的方法，近年逐漸受到國內葉菜類產業的青睞。真空預冷雖具備許多優點，但設備造價高昂是產業導入的一大門檻。
高品質冷鏈運銷 始於採後完美配套
完成預冷的園產品已利用低溫降低生理代謝反應，為延續預冷的效益，產品在消費者購買前應持續在低溫環境保存，這一系列流程即為冷鏈。降低溫度是園產品採收後處理技術的核心概念，然而有些園產品如熱帶水果在低溫下有寒害現象，而需借助低溫以外的保鮮技術，或是為了防治貯藏期病害需使用殺菌技術等，因此園產品採收後處理除了冷鏈外，還需結合多種技術，才能確保消費者可購得安全且高品質的園產品。
（參考文獻請洽作者）
