胡志強 吳曉麗 李麗艷

（中國家用電器研究院，北京 100037）

食品是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，它提供給人類所需要的各種營養(yǎng)和能量。人們每天必須攝入一定數(shù)量的食品用以維持生命和身體健康。但是，食品易受到外來的和內(nèi)在的因素作用而發(fā)生變質(zhì)腐敗。電冰箱自發(fā)明以來，主要作用就是延長食物的保存時間，延緩其變質(zhì)腐敗的發(fā)生。近年來，伴隨冷藏冷凍技術(shù)的發(fā)展及用戶對于健康的日益重視，對于食品營養(yǎng)及新鮮度的關(guān)注度也越來越高，從最初單純的關(guān)注保存時間到關(guān)注食品的口感和風(fēng)味。家用制冷器具作為消費者日常生活中儲存食品的一個重要工具，其保鮮效果逐漸成為消費者選購冰箱的核心要素。近幾年，電冰箱行業(yè)也在保鮮技術(shù)方面加大研發(fā)力度，各種新技術(shù)不斷出現(xiàn)，主要集中在殺菌技術(shù)、調(diào)濕技術(shù)等方面。電冰箱企業(yè)宣稱采用各種保鮮技術(shù)提高食品的保存時間，減少營養(yǎng)素的流失。但是因為沒有統(tǒng)一的標準，無法比較哪個產(chǎn)品的保鮮效果較好，消費者在選擇產(chǎn)品的時候仍然比較迷茫。整個行業(yè)沒有統(tǒng)一的標準規(guī)范，產(chǎn)品保鮮效果無法對比，缺少正確的技術(shù)導(dǎo)向。因此，無論是市場監(jiān)督方，還是制造商和消費者都希望有一套明確而統(tǒng)一的制冷器具食品保鮮指標，并依據(jù)相應(yīng)標準對這些指標進行規(guī)范和考核，《家用和類似用途制冷器具 食品保鮮》國際標準正是因這些需求應(yīng)運而生。

1 標準制定過程

早在2014 年日本東京IEC 大會上，中國電冰箱行業(yè)就率先提出了電冰箱保鮮國際標準立項建議，力證食品保鮮和健康存儲已成為冰箱行業(yè)技術(shù)發(fā)展和用戶需求的核心，也是全球各大廠商研發(fā)的方向，通過國際標準引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展，規(guī)范行業(yè)秩序已經(jīng)勢在必行。在2015 年白俄羅斯明克斯IEC 大會上，全票通過了冰箱保鮮國際標準的立項。2016 年在法蘭克福成立了IEC/SC59M/WG4 冰箱保鮮工作組，并由中國專家擔(dān)任工作組召集人。工作組成立后，吸引了西門子、伊萊克斯、FPA、松下等全球家電行業(yè)一線品牌和知名測試機構(gòu)的加入，成為IEC家電性能標準最活躍的工作組之一。在2019 年的中國上海第83 屆IEC 大會上，中國牽頭組織各成員國對冰箱保鮮國際標準草案進行了充分深入的討論，最終各方達成一致并形成修訂意見，形成委員會投票草案（CDV）。2020 年6 月，《家用和類似用途制冷器具 食品保鮮》國際標準正式發(fā)布，標準編號為IEC 63169:2020。標準制定過程中的主要時間節(jié)點、地點和工作內(nèi)容如圖1 所示。

圖1 制冷器具食品保鮮國際標準制定流程

制冷器具保鮮國際標準的起草，對保鮮性能提出合理的量化定義、提出衡量保鮮水平的量化指標要求以及測試方法，對宣稱具有保鮮功能的制冷器具的保鮮性能進行有效驗證。標準制定過程中，針對性地提出了冷藏和冷凍兩類保鮮性能的量化指標。

1.1 冷藏保鮮測試指標

（1）失重率：失重率是用來判斷樣品中的水分流失狀況的方法，能夠反映制冷器具保持水果蔬菜水分的能力。

（2）結(jié)露量：冰箱內(nèi)溫度低，水蒸氣遇冷達到飽和液化就會結(jié)露，結(jié)露量的測試，可以反映出冰箱一定空間內(nèi)的水分狀況，是衡量制冷器具保鮮功能的重要指標。

（3）維生素C 含量：維生素C 是一種水溶性維生素，具有減壓、增強免疫力、抗癌的作用。人體不能自行合成維生素C，必須從食物中攝取。維生素C 的主要食物來源是蔬菜與水果。測試貯藏前后蔬菜與水果的維生素C 含量并計算損失率可以反映冰箱對營養(yǎng)物質(zhì)維生素C 含量的保持狀況。

（4）葉綠素含量：葉綠素是高等植物和其他所有能進行光合作用的生物體共同含有的一類綠色色素，具有造血、提供維生素、解毒、抗病等多種用途。測試貯藏前后蔬菜的葉綠素含量計算損失率，可以反映制冷器具對營養(yǎng)物質(zhì)葉綠素含量的保持狀況。

1.2 冷凍保鮮指標

（1）揮發(fā)性鹽基氮含量：肉品在腐敗變質(zhì)的過程中會分解產(chǎn)生含氮的有毒物質(zhì)。肉品越新鮮，揮發(fā)性鹽基氮的數(shù)值越低。因此，通過測定揮發(fā)性鹽基氮的增長率可以檢驗肉的新鮮度，通過冷凍貯藏肉類并測定其揮發(fā)性鹽基氮的增長率就可以反映制冷器具肉類冷凍保鮮的性能。

（2）汁液損失率：肉類等食品在冷凍后要經(jīng)過解凍過程才能繼續(xù)使用，解凍過程常伴有汁液的流失，使得肉類損失水分和各種氨基酸、礦物元素、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)。

至2019 年底IEC/SC59/WG4 共召開8 次工作組會議，對上述失重率、凝露、汁液損失率、維生素C 含量和微生物等標準指標測試項進行了深入研究和實驗驗證，全球各國通過復(fù)現(xiàn)性測試積累了大量的試驗數(shù)據(jù)。最終，本著嚴謹慎重的原則，決定在首次發(fā)布的制冷器具食品保鮮標準中只對失重率的測試方法予以規(guī)范，凝露等其他考核指標則在后續(xù)標準的升級中進一步完善。

2 內(nèi)容解讀

2.1 目的與范圍

標準為重量損失的保鮮指標提供了一個重復(fù)性、復(fù)現(xiàn)性、可操作性較好的測試方法。標準在范圍中對試驗?zāi)康摹⒃囼瀰^(qū)域尺寸和試驗條件做了說明。該標準的試驗的目是模擬葉菜類的重量損失；考核制冷器具中大于200 mm×150 mm×100 mm的試驗區(qū)域內(nèi)的失重率指標[1]。

注意這里是用長×寬×高三個維度的最小尺寸來規(guī)定試驗區(qū)域尺寸，而不是用試驗區(qū)域的體積，通常認為長度、寬度或高度尺寸均不小于上述尺寸。

2.2 術(shù)語和定義

為了各好地保持標準之間的協(xié)調(diào)一致，本標準采用了制冷器具性能標準IEC 62552-1:2015 中規(guī)定的術(shù)語和定義。此外，本標準還規(guī)定了試驗區(qū)域、試驗托盤、失重、失重率和測試用樣片（以下簡稱“試片”）等5 個標準中的主要概念。

試驗區(qū)域是指制冷器具內(nèi)部進行失重試驗的空間，通常是制冷器具中一個蔬菜抽屜或保鮮盒，也可以是任何其他間室、子間室或便利功能區(qū)[1]。其中，間室、子間室或便利功能區(qū)的定義在IEC 62552-1:2015 中給出。間室指制冷器具內(nèi)的密閉空間，可以通過一個或多個外門而直接觸及，其自身可分成多個子間室；子間室是指一個間室內(nèi)的永久密閉空間，其運行溫度范圍與所在間室不同；而便利功能區(qū)則是指密閉空間或容器（可以是固定的也可以是由用戶移動的），為指定的食品提供合適的儲藏條件，便利功能區(qū)的溫度可以與所在間室溫度相同也可以不同[2]。需要注意的是，對于電冰箱中的區(qū)域類別要求要寬松，電冰箱中任何尺寸符合條件的區(qū)域都可以作為試驗區(qū)域，但試驗區(qū)域需要與同一間室或子間室中的其他區(qū)域隔開或至少部分隔開。

試驗托盤是指在本標準規(guī)定的試驗中，用于放置一定數(shù)量的試片和充注一定質(zhì)量水的具有特定尺寸的托盤。試片指材質(zhì)為附件A 中規(guī)定的無紡布薄片，尺寸為（75 mm×125 mm）±1 mm，試驗托盤和試片共同組成失重試驗的試驗負載，標準中對其規(guī)格、材質(zhì)、尺寸、特性等都有具體要求，詳見本文“測試裝置及工裝”內(nèi)容。

失重是指兩個時刻之間從試驗托盤中減少的水的重量；失重率則是指24 h 內(nèi)的失重，由失重與測試時間的比值轉(zhuǎn)換計算而得到，是評價保鮮效果的關(guān)鍵指標。

2.3 試驗準備

為保證試驗過程中被測樣機工作狀態(tài)的一致性，試驗之前要按照要求進行準備，其中包括制備試驗負載、準備和安裝測試樣機、調(diào)節(jié)試驗環(huán)境溫度和濕度、安裝測試樣機內(nèi)部附件和擺放試驗負載、布置試驗區(qū)域溫度測點及調(diào)節(jié)試驗區(qū)域溫度等。試驗負載的制備詳見本文“測試裝置及工裝”內(nèi)容。其他準備工作內(nèi)容如下文所示。

2.3.1 器具的準備和安裝

制冷器具的準備和安裝應(yīng)符合IEC 62552-1:2015 附錄B的要求。其中對新器具的運行、組合式器具的要求、器具中用戶可調(diào)節(jié)的功能的設(shè)置以及帶有自動制冰機器具的相關(guān)要求等內(nèi)容都做了具體規(guī)定。

2.3.2 環(huán)境溫度和濕度

測試環(huán)境溫度要求為25℃。按照IEC 62552-1:2015 附錄A 中的規(guī)定，確定溫度記錄的時間間隔、數(shù)據(jù)的擴展不確定度，數(shù)據(jù)精確到的數(shù)值、溫度穩(wěn)定條件和記錄數(shù)據(jù)的有效條件、傳感器布點位置及其他需明確的操作。

測試環(huán)境相對濕度要求不超過75%。環(huán)境濕度在有代表性的位置進行測量并記錄，測量儀器總測量不確定度不大于5%。如果描述了濕度限定值，則設(shè)備的精度應(yīng)該足夠滿足允許的限定值[2]。

2.3.3 內(nèi)部附件安裝和試驗負載擺放

在擺放試驗負載前，清空所有間室和子間室，并將與電冰箱一起提供的所有內(nèi)部附件安裝就位。如果安裝附件后試驗托盤無法按照要求位置放置，則應(yīng)將試驗托盤按如下要求放在旁邊：

（1）如果在所需位置的是可拆卸附件，則應(yīng)將其拆除；

（2）如果是不可拆卸附件，但可以相對于所需位置移動，則應(yīng)將附件沿寬度方向向右移動或沿深度方向向后移動。

2.3.4 間室溫度的測定

標準對試驗間室的濕度沒有做特別要求，因為在試驗過程中試驗負載中的水分會持續(xù)揮發(fā)，試驗區(qū)域的濕度必然在變化，無法實現(xiàn)恒定的濕度條件，且規(guī)定恒定濕度并無意義。但對試驗工程中溫度的數(shù)值和測定規(guī)定是明確的，且器具應(yīng)保持運行直至達到溫度穩(wěn)定狀態(tài)，具體規(guī)定可以分為溫度的布點及測定和溫度數(shù)值及調(diào)節(jié)。

2.3.4.1 溫度的布點及測定

間室溫度應(yīng)按照IEC 62552-1:2015 附錄D 的規(guī)定進行測定。附錄D 對傳溫度感器位置、間室平均空氣溫度計算、間室溫度計算均做了詳細規(guī)定。需要注意的是，IEC 63169:2020針對失重試驗中溫度傳感器位置補充了專門規(guī)定：傳感器應(yīng)放置在試驗托盤前1 cm 處，且不得與試驗托盤接觸，如果使用有線傳感器，導(dǎo)線安裝不應(yīng)穿過試驗區(qū)域的密封面[1]。對最終溫度計算時所采用的溫度數(shù)值也做了規(guī)定，即間室或子間室的溫度應(yīng)為按照IEC 62552-1:2015 附錄D 中規(guī)定的位置放的溫度傳感器的平均值。

2.3.4.2 溫度數(shù)值及調(diào)節(jié)

如果制造商提供了用于調(diào)節(jié)試驗區(qū)域溫度的可供用戶操作的擋板或控制裝置，則應(yīng)根據(jù)使用說明調(diào)節(jié)每個擋板或控制裝置使溫度達到設(shè)定值。如果未提供具體說明，應(yīng)根據(jù)IEC 62552-3:2015 表1 中列出的目標溫度在±1 K 的公差范圍內(nèi)調(diào)整設(shè)置，具體值如表1 所示。如果試驗區(qū)域是一個子間室，應(yīng)調(diào)節(jié)其溫度使之盡可能接近IEC 62552-3:2015 表1 中規(guī)定的目標溫度。而且，試驗中其他間室和子間室的運行溫度也應(yīng)盡可能接近表1 中列出的規(guī)定溫度。

表1 按間室類型進行耗電確定的特性溫度[3]

2.4 失重試驗

失重試驗可分為試驗開始前、試驗期間、試驗后及失重計算。

2.4.1 試驗開始前

試驗開始前需要進一步確認試驗區(qū)域和試驗負載的狀態(tài)，具體注意事項如下：

（1）在放置試驗托盤之前，清除試驗區(qū)域的所有冷凝水。

（2）試驗可在一個或多個試驗區(qū)域同時進行。擬進行試驗，但又不同時進行試驗的區(qū)域在開始試驗之前應(yīng)在每個區(qū)域內(nèi)放置一個試驗托盤，且這些試驗托盤不需要進行重量測量。

（3）在開始試驗之前，應(yīng)按照附錄A 中的要求說明檢查試驗托盤的質(zhì)量。

（4）試驗托盤應(yīng)放置在待試驗區(qū)域的中心。如果由于空間的高度或形狀的原因，無法將試驗托盤放在中心位置，則應(yīng)將試驗托盤放置在緊鄰的另一個最大的區(qū)域或另一個試片不會接觸其上表面的可能區(qū)域的中心。如有可能，試驗托盤中的試片應(yīng)垂直于冰箱門。試驗托盤不得接觸試驗區(qū)域的壁面。試驗托盤放置的示例如圖2 所示。

圖2 試驗托盤放置示例[1]

2.4.2 試驗期間

在試驗期間需關(guān)注試驗負載的溫度，試驗負載的裝、卸，試驗過程，試驗持續(xù)時間等事項，具體內(nèi)容如下。

2.4.2.1 試驗負載的溫度

試驗負載及其中的水應(yīng)在試驗開始前預(yù)處理24 h，以確保其在加載時的溫度在待測試驗區(qū)域溫度的±2 K 范圍內(nèi)，預(yù)處理可在試驗區(qū)域或另一個冰箱中進行。試驗期間，試驗負載中的水溫應(yīng)保持在待測試驗區(qū)域溫度的±2 K 范圍內(nèi)，且試驗負載中的水不得凍結(jié)。

2.4.2.2 試驗負載的裝、卸和試驗過程

為了保證試驗負載的裝、卸過程對待測試驗區(qū)域的溫度影響盡量小，要求試驗負載的裝載和取出的開門時間不得超過1 min。

試驗負載裝載后，運行24 h 后取出試驗負載，記錄此時的時刻點為t1[h]，試驗負載的重量M1[g]；然后迅速將試驗負載放入測試區(qū)域內(nèi)，繼續(xù)測試至少24 h。也就是試驗過程可以分為兩個連續(xù)進行的階段。第一個階段的時間是24 h，可以視作設(shè)備和試驗區(qū)域環(huán)境條件穩(wěn)定運行的時間，在第一階段結(jié)束時測得試驗負載的初始重量M1和初始時刻t1。在初始時間t1后至少24 h，再次測量試驗托盤的重量M2[g]，并記錄試驗結(jié)束時間t2[h]，這是試驗運行的第二階段。第二階段的時長要求不小于24 h，但也不等于試驗時間越長越好或者可以任意設(shè)定結(jié)束時間，而是還要保證試驗結(jié)束時M1和M2之間的差值不得大于200 g。此外，還需要注意的細節(jié)有，為了避免稱重過程中導(dǎo)致試驗負載中水分的蒸發(fā)，測量M2所用的時間應(yīng)小于2 min；M1、M2重量測量精確到0.1 g；t1、t2時間的測量精確到1 min。

2.4.3 失重計算

試驗后，可立即使用同一試驗區(qū)域進行下一次試驗，即：可用這個試驗區(qū)域?qū)磳⑼度朐囼灥脑囼炌斜P進行預(yù)處理，使其達到適合試驗的溫度。

用試驗中記錄的數(shù)據(jù)可計算反應(yīng)保鮮性能的主要指標失重率W，如式（1）所示，通過對M2的測量和失重率的計算，得出失重試驗結(jié)論。試驗報告格式可參閱附錄C。預(yù)期不確定度計算可參閱標準的附錄E。

3 測試裝置及工裝

3.1 試驗托盤、試驗材料的制備和使用

標準在制修訂過程中對失重量測試用負載進行了詳細的研究，最初選擇菠菜、菜花、生菜等蔬菜產(chǎn)品，但考慮到不同的國家和地區(qū)，蔬菜的質(zhì)量、品種、批次的一致性等都難以控制。因此，經(jīng)起草組各成員國的討論，決定選擇采用標準模擬負載的形式來進行，在模擬負載的確定上，也進行了多種研究和考核，試片、粘土顆粒、聚丙烯酰胺（吸收劑）、纖維素海綿、海綿、磚狀物、水等都曾作為模擬負載的備選。最終通過大量的試驗數(shù)據(jù)，選擇測試穩(wěn)定性、復(fù)現(xiàn)性最好的試片作為試驗負載。為了解決試片在冰箱內(nèi)的放置問題，還研制了試驗托盤用于試驗過程中放置試片，試片和試驗托盤最終組成失重量測試的試驗負載，如圖3 所示。

圖3 試驗負載及組成

3.2 試驗負載組成元件要求

為了確保試驗過程中的一致性、復(fù)現(xiàn)性，標準對試驗負載的具體要求作了詳細的規(guī)定，具體如下：

（1）試驗用托盤

試驗用托盤應(yīng)為非吸水性的并且可以防水，可放置18 片試片。為統(tǒng)一尺寸和方便制作，通常通過3D 打印獲取，標準中給出了打印托盤所需源文件，使用者可以直接下載進行打印。

（2）試片

測試用試片尺寸為75 mm × 125 mm，帶孔或添加劑的加濕器過濾墊，材質(zhì)為纖維素330 g/m2，制造過程中可添加石蠟外邊，整體尺寸為（370 mm×440 mm）±5 mm，石蠟從440 mm 的長邊向下浸透，在長邊距離兩邊各90 mm，兩孔相距260 mm 沖孔，如圖4 所示。測試用試片在此基礎(chǔ)上進行裁割。其他屬性參數(shù)應(yīng)滿足表2 的要求。

圖4 試片詳圖

表2 100%棉、330 g/m2 纖維素屬性要求

3.3 測試用試驗負載具體要求

試驗負載為試驗托盤加18 片試片，如圖3 所示。若用干的試片，則需要在測試托盤中放入600 g±50 g 的蒸餾水，試片可以是干的也可以是濕的，如果用濕的試片，則可以少用水。

3.4 試驗負載的儲存及壽命要求

試驗負載在使用后，暫時不需要進行其他試驗時，可以按照如下步驟進行存放：

（1）將試片留在試驗托盤中；

（2）丟棄試驗托盤中的殘余水；

（3）在環(huán)境溫度和低濕度下，用試片干燥試驗托盤；

（4）將裝有試片的試驗托盤存放在運行中的冰箱的新鮮食品室中。

當(dāng)需要再次使用時，可以充入規(guī)定量的蒸餾水進行測試。

重復(fù)使用的試驗負載，試片會有一定的損耗，可以通過外觀檢查和使用周期來判斷試片是否需要淘汰。圖5 給出了試片在不同周期時外觀情況的對比，圖中序號④的試片需要淘汰，其他均可接受。

圖5 不同周期時的試片[1]

4 結(jié)論

IEC 63169:2020《家用和類似用途制冷器具 食品保鮮》國際標準，首次提出統(tǒng)一的制冷器具食品保鮮指標，并且指標可以量化考核。從食品的儲存環(huán)境應(yīng)考慮的因素出發(fā)，對采用保鮮技術(shù)的制冷器具的保鮮性能統(tǒng)一評價規(guī)范。對制冷器具儲存環(huán)境中的食品的水分保持率即失重率這個食品新鮮度的普適性特點對應(yīng)的指標給出試驗方法。該項研究能夠很好的評估制冷器具的保鮮性能，從而滿足全球消費者更高層次的消費需求。

制冷器具保鮮國際標準的制定，為衡量制冷器具產(chǎn)品的核心技術(shù)水平提供了可操作的方法論，改變了制冷器具行業(yè)的產(chǎn)品評價規(guī)則，由原來的評價制冷溫度轉(zhuǎn)變?yōu)樵u價食品保鮮效果。這不僅極大提升了消費者滿意度，更改變了全球制冷器具市場的競爭格局，推動了全球制冷器具行業(yè)的健康發(fā)展。通過主導(dǎo)該國際標準，進一步確立了我國家電原創(chuàng)技術(shù)在國際范圍的領(lǐng)先地位，給行業(yè)滿足用戶需求升級趨勢樹立標桿，為我國從“家電大國”邁入“家電強國”、從“中國制造”轉(zhuǎn)向“中國創(chuàng)造”，塑就國際市場話語權(quán)起到積極推動作用。