《Journal of Food Engineering》：Effect of temperature and airflow in CO
2-refrigerated cold storage on pork shelf life
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三维CO?冷库温度与气流特性及对猪肉保鲜效果研究，对比4°C常规冷库发现，0±1°C的冷冻点控制冷库可使猪肉保质期延长至15天，同时气流循环模式保持温度均匀稳定，各位置剪切力、pH、挥发性盐基氮等指标无显著差异。
邓美玲|李家伟|王苏|侯成利|沈天|李欣|张德全
中国农业科学院食品科学技术研究所，农业农村部农产品质量与安全关键实验室（负责收获、储存、运输、管理和控制），北京100193，中国
摘要
本研究的目的是探讨二氧化碳（CO2）冷藏三维控制冰点冷藏库的温度和气流场特性，并评估在不同冷藏位置下猪肉的保鲜性能，与传统的4°C冷藏方法进行比较。实验选用了猪的M. longissimus thoracis et lumborum（LTL）肌肉作为材料。通过分析肉质参数（包括pH值、颜色、嫩度、保水能力和新鲜度）来评估保鲜效果。与4°C冷藏相比，控制冰点冷藏（CFPS）在0±1°C的温度下能够更好地保持猪肉的新鲜度，并将其保质期延长至15天。二氧化碳冷藏三维控制冰点冷藏库具有循环气流模式，温度稳定性和均匀性良好，在15天的储存时间内，包括剪切力、pH值、总维生素C（TVC）和总挥发性酸盐（TVB-N）在内的质量参数在不同位置之间没有显著差异（P < 0.05）。这些结果为二氧化碳冷藏技术在鲜肉保鲜中的实际应用提供了重要的理论支持。
引言
随着生活水平的不断提高，消费者对鲜肉质量的要求也越来越严格。温度是决定肉品新鲜度的最关键因素之一（Leng等人，2022年）。近年来，冷链市场稳步增长，以满足整个供应链中的温度需求。冷藏在易腐食品的分销中起着关键作用（Guo等人，2024年；Wu等人，2024年）。传统的冷藏设施存在土地利用效率低的问题，而基于氟利昂的制冷系统在环境影响和能源效率方面面临重大挑战（Kumma和Kruthiventi，2024年；Niu等人，2024年）。在全球碳中和目标的背景下，对更绿色、更高效的制冷解决方案的需求日益增加。
二氧化碳（CO2）是一种天然且环保的制冷剂，没有破坏臭氧层的作用（臭氧消耗潜能值ODP = 0），对全球变暖的贡献也非常小（全球变暖潜能值GWP = 1），近年来受到了广泛关注（Yang等人，2022年；Sánchez等人，2023年）。CO2制冷剂具有优异的传热性能。特别是，在中温和低温冷藏应用中，CO2制冷系统表现出很强的潜力，既节能又环保（Zhang等人，2023年）。以往的研究主要集中在优化CO2制冷系统组件的设计和运行，以及评估其能源性能。这些研究为提高系统效率、减少能源消耗和增强制冷技术的整体可持续性提供了宝贵的见解（Wu等人，2018年；Huang等人，2022年）。
控制冰点冷藏（CFPS）是一种将猪肉储存在其初始冰点（-1.53 ～ -0.76°C）和0°C之间的技术（Xie等人，2023年）。与4°C冷藏相比，CFPS被认为是一种更有效的鲜肉保鲜方法，因为它在较低温度下抑制酶活性和微生物繁殖，同时保持非冻结状态，防止冰晶引起的细胞损伤（Fu等人，2024年；Park等人，2022年）。随着三维冷藏系统因其更高的土地利用效率而受到关注，将CFPS集成到这类设计中的兴趣也在增加。因此，三维控制冰点冷藏库具有相当大的应用潜力。然而，由于三维冷藏库内部体积较大且空间配置复杂，气流和温度分布往往不均匀，导致储存过程中产品质量发生变化（Qi等人，2022年）。Bishnoi和Aharwal（2020年）发现冷藏库内的气流分布不均匀会影响食品的冷却速率和蒸发速率。Alexander等人（2025年）发现不同的托盘高度会影响冷藏库的气流和苹果的冷却效果。因此，研究二氧化碳冷藏三维控制冰点冷藏库中温度和气流场的空间分布特性及其对肉品保鲜的具体影响具有重要的理论和实践价值。此类研究有助于优化冷藏库的设计和运营策略，最终提高鲜肉的质量保持能力。
进行了实际储存实验，以评估二氧化碳冷藏三维控制冰点冷藏库中的温度分布、气流行为和保鲜性能。应用CFD模拟来可视化和表征气流组织，从而便于解释实验结果，并为减少温度不均匀性提供依据。这些发现旨在为优化保质期和提高二氧化碳冷藏技术的工程应用提供理论基础和技术指导。
部分摘录
材料
从8头猪（兰德瑞斯×约克夏×杜洛克猪，6个月大）的同一侧采集LTL肌肉样本，这些猪在从屠宰线移出后立即取样。样本被密封在无菌袋中，并在死后3小时内用保温容器运输到实验室。随后的样本制备工作（包括切割、包装、称重和放置）在死后1.5小时内完成（即死后4.5小时）。整个过程包括运输
气流场分布
在180分钟的测量期间，冷藏库内六个不同点的空气速度发生了波动变化（图2C）。总体波动范围在0.1到0.8米/秒之间，平均空气速度为0.32米/秒。CFD模拟结果显示了气流分布（图3）。在空气冷却器出口处形成了一个明显的射流区域，气流撞击墙壁后向下流动，然后沿地板循环回到空气冷却器的回风口
结论
本研究表明，与4°C冷藏相比，CFPS可以更好地保持猪肉的新鲜度，并将其保质期延长至15天。二氧化碳冷藏三维控制冰点冷藏库具有循环气流模式，温度稳定性和均匀性良好，在15天的储存时间内，包括剪切力、pH值、总维生素C（TVC）和总挥发性酸盐（TVB-N）在内的质量参数在不同位置之间没有显著差异。这些发现为二氧化碳冷藏技术提供了理论支持
作者贡献声明
邓美玲：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究，资金获取，数据管理。张德全：撰写 – 审稿与编辑，监督，资金获取，正式分析，概念构思。李欣：撰写 – 审稿与编辑，监督，正式分析，概念构思。王苏：研究。李家伟：研究，数据管理。沈天：撰写 – 审稿与编辑，监督，研究，概念构思。侯成利：撰写 – 审稿与
致谢
作者感谢中央公益性科学机构基础研究基金（编号S2023JBKY-08）和中国农业科学院食品科学技术创新计划研究所（CAAS-ASTIP-2025-IFST）的财政支持。同时感谢Rui Yang、Tongtong Zhao和Yuxia Qi在这项工作中的帮助。
