真空-蒸汽-真空食品表面殺菌技術(shù)

史智佳，喬曉玲，陳文華，成曉瑜，楊 巍

（中國肉類食品綜合研究中心，北京100068）

真空-蒸汽-真空食品表面殺菌技術(shù)

史智佳，喬曉玲，陳文華，成曉瑜，楊 巍

（中國肉類食品綜合研究中心，北京100068）

食品安全質(zhì)量一直是人們高度關(guān)注的焦點，畜禽肉、水果和蔬菜等固體食品的表面在生產(chǎn)過程中極易受到致病菌的污染，導(dǎo)致食物中毒和產(chǎn)品召回事件，對食品產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重影響。真空-蒸汽-真空（vacuum-steam-vacuum，VSV）表面殺菌技術(shù)使食品交替暴露于真空和蒸汽環(huán)境，不但可以有效殺死致病菌，而且不會對食品品質(zhì)造成不良影響。本文主要介紹了VSV殺菌技術(shù)的原理、設(shè)備構(gòu)造和實際應(yīng)用，并指出該技術(shù)今后一段時期內(nèi)的研究重點。

畜禽肉，果蔬，表面殺菌

食品中的微生物是導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的主要原因。一般說來，食品原料都帶有微生物。在食品的采收、運輸、加工和保藏過程中，食品也有可能污染微生物。在一定的條件下，這些微生物會在食品中生長、繁殖，使食品失去原有的或應(yīng)有的營養(yǎng)價值和感官品質(zhì)，甚至產(chǎn)生有害和有毒的物質(zhì)。因此，食品殺菌便成為食品生產(chǎn)中必不可少的工序。隨著人們生活水平的提高，消費者不僅要求保證食品安全，而且還追求食品更加營養(yǎng)、健康和綠色，對食品品質(zhì)有了更高的要求。為了更好地保持食品原有或應(yīng)該有的品質(zhì)，很多新型殺菌技術(shù)應(yīng)用而生。真空-蒸汽-真空（vacuum-steam-vacuum，VSV）表面殺菌技術(shù)是傳統(tǒng)熱殺菌技術(shù)的改良，它適用于固態(tài)食品（禽、肉、水果和蔬菜）的表面巴氏殺菌，不僅可以提高殺菌速度，而且還不會對食品品質(zhì)造成破壞，應(yīng)用潛力巨大、前景廣闊。

1 真空-蒸汽-真空表面殺菌技術(shù)的原理

VSV表面殺菌技術(shù)由包括抽真空、高壓蒸汽殺菌和再次抽真空三個步驟，整個過程不足1s，從而縮短了食品的熱接觸時間，減輕了處理過程對食品品質(zhì)的破壞作用。

VSV表面殺菌技術(shù)的第一步是抽真空，其作用是移除食品表面的空氣和水蒸汽。相關(guān)研究證實，盡管蒸汽具有很好的殺菌能力，但是食品表面的空氣和水分對蒸汽與食品間的熱傳導(dǎo)起到了阻礙作用［1-2］。為達到一定的殺菌效果，需要相應(yīng)地延長殺菌時間，這往往會對食品表面品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。因此，在蒸汽殺菌前進行抽真空處理，除去食品表面的空氣和水分，可以增強食品表面與蒸汽的有效接觸，縮短殺菌時間，進而降低殺菌過程對食品品質(zhì)的影響。對于大多數(shù)食品，這一步驟大約需要0.1s的時間。

之后的第二步是通入熱蒸汽殺菌，大多是食品所需時間同樣是0.1s。第三步是對食品再次進行抽真空處理，其作用是使食品表面在蒸汽殺菌過程中積累的水分快速蒸發(fā)，帶走余熱，降低食品表面溫度，減少蒸汽殺菌過程對食品造成的熱損害，該步驟一般為0.3～0.5s。

由于在蒸汽殺菌過程中食品表面會積累冷凝水，再次形成阻隔層，所以VSV表面殺菌技術(shù)往往需要2～3個循環(huán)，或者更多。通過抽真空和蒸汽殺菌的交替作用，可以顯著提高殺菌效果［3］，并且克服高溫蒸汽對食品表面造成的不利影響。

2 真空-蒸汽-真空表面殺菌設(shè)備

VSV表面殺菌設(shè)備主要包括蒸汽系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)幾個部分。Michael Kozempel等人在其文章中詳細介紹了殺菌設(shè)備的設(shè)計及工作原理，圖1和圖2分別是殺菌設(shè)備及其處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖［4］。

圖1 VSV表面殺菌設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 VSV表面殺菌設(shè)備的處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

在圖1中，不同的管路和閥門將蒸汽倉、真空倉、處理釜、伺服系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接在一起。蒸汽倉內(nèi)充滿高壓高溫蒸汽，能夠有效殺死食品表面的微生物；真空倉可以有效移除食品表面的空氣和水分，提高殺菌效果同時，可以減少熱蒸汽對食品品質(zhì)造成的損害；針對不同的食品，處理釜的設(shè)計有所不同；伺服系統(tǒng)主要提供設(shè)備運行的動力；控制系統(tǒng)通過不同的命令或者預(yù)制的程序控制整個殺菌過程按步進行。此外，還有一些特殊設(shè)計的閥門，保證整個系統(tǒng)的功能能夠?qū)崿F(xiàn)。

在圖2中，為了使真空倉和蒸汽倉交替接通處理釜，在處理釜和入口管之間設(shè)有一個盤閥，它可以相對于入口管旋轉(zhuǎn)。盤閥上設(shè)置兩個相對、內(nèi)置有氣閥的圓孔，圓孔直徑及其與旋轉(zhuǎn)軸線和處理釜中心線的角度要適中。盤閥與入口管間使用聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）密封。如此，通過圓盤閥的旋轉(zhuǎn)，就可以使圓孔順次正對入口管端口，實現(xiàn)真空和蒸汽處理的交替。

VSV殺菌技術(shù)的工作過程首先是將食品置入處理釜中，處理釜具有一個與伺服系統(tǒng)相連的球閥，在控制系統(tǒng)的控制下旋轉(zhuǎn)90°，進而將處理釜內(nèi)部與外界隔絕；接著與處理釜兩側(cè)相連接的盤閥旋轉(zhuǎn)，將處理釜內(nèi)腔交替暴露于真空和蒸汽環(huán)境，經(jīng)過一定次數(shù)的這種交替循環(huán)，完成處理過程；最后球閥逆向旋轉(zhuǎn)90°，打開處理釜，全部殺菌過程完成。

3 真空-蒸汽-真空殺菌技術(shù)的應(yīng)用

由于蒸汽較同溫度的水?dāng)y帶有更多熱能，蒸汽液滴體積遠遠小于細菌體積，并且能夠滲入食品表面的細紋內(nèi)，所以其在食品表面冷凝放熱，具有較水更好的殺菌效果。但是對于一些熱敏感的食品，蒸汽殺菌會對食品品質(zhì)造成不良影響，如使胴體和果蔬表面顏色劣變。VSV表面殺菌技術(shù)是在原有蒸汽殺菌技術(shù)的基礎(chǔ)上，引進抽真空程序，既提高了殺菌效果，又減輕的蒸汽對食品的熱損傷。對于大多數(shù)產(chǎn)品，VSV殺菌技術(shù)的處理條件是0.1s的真空、0.1s的蒸汽和最后0.3～0.5s的真空，蒸汽溫度一般為138℃或143℃，2～3個處理循環(huán)。

3.1 VSV表面殺菌技術(shù)在肉類食品中的應(yīng)用

VSV殺菌技術(shù)最初被用于雞肉的表面殺菌，但是效果并不顯著，后經(jīng)過重新改造獲得成功。之后，Morgan等人利用 VSV殺菌技術(shù)對接種有 Listeria innocua（107）的雞肉、牛肉和豬肉樣品進行殺菌實驗（溫度為121～157℃，時間為26～103ms），結(jié)果獲得了1.9～4.0個對數(shù)值的殺菌效果，其中138℃和26ms與121℃和 48ms兩個條件下對雞肉的殺菌效果最好［5-6］。Kozempel等人將VSV殺菌技術(shù)應(yīng)用于鯰魚的殺菌中，通過優(yōu)化處理條件獲得了大于2個對數(shù)值的殺菌效果，可以保障鯰魚不被李斯特菌污染［3］。Sommers等人采用VSV技術(shù)處理法蘭克福香腸，在2個循環(huán)、時間1.5s和121℃條件下對李斯特菌獲得了2.56個對數(shù)值的殺菌效果［7］。此外，VSV殺菌技術(shù)還被成功用于熱狗的殺菌中，但是Huang通過研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽殺菌過程中熱狗表面的溫度呈指數(shù)變化，因此為保證熱狗的微生物安全性，建議采用延長VSV處理蒸汽殺菌時間，而非增加VSV處理過程中真空-蒸汽這樣的循環(huán)次數(shù)［8］。目前，在國外一些屠宰廠，VSV殺菌技術(shù)已經(jīng)被用于畜禽胴體冷卻、排酸前的表面殺菌，不但可以有效降低畜禽在屠宰過程中被污染的微生物水平，延長冷卻肉貨架期，而且不會對胴體表面肉色產(chǎn)生影響。國內(nèi)冷鮮肉貨架期短一直是肉類行業(yè)面臨的巨大難題，VSV表面殺菌技術(shù)為克服這一難題創(chuàng)造了機會。

3.2 VSV表面殺菌技術(shù)在果蔬食品中的應(yīng)用

新鮮果蔬產(chǎn)品可以提供營養(yǎng)物質(zhì)、纖維和抗氧化物質(zhì)等，是健康飲食的重要組成部分。但是，新鮮的或者新鮮切塊的果蔬產(chǎn)品很容易被致病菌等微生物污染，造成巨大的安全隱患。除在肉類食品中的應(yīng)用外，VSV表面殺菌技術(shù)還被應(yīng)用于果蔬的表面殺菌中，殺菌效果良好。Ukuku等人采用VSV表面殺菌技術(shù)處理哈密瓜，研究其對哈密瓜外殼表面的原有微生物在去殼和切塊過程中的轉(zhuǎn)移規(guī)律的影響，結(jié)果表明VSV處理使哈密瓜表面的好氧嗜溫細菌降低了1.0個對數(shù)值，酵母和霉菌降低了2.0個對數(shù)值，假單胞菌降低了1.5個對數(shù)值，顯著降低了哈密瓜在去殼和切塊過程中污染情況，延長了切塊哈密瓜的貨架期，并且該處理對哈密瓜的品質(zhì)未產(chǎn)生顯著影響［9］。Geveke等人在138℃條件下通過延長真空和蒸汽時間至0.45s，使哈密瓜表面李斯特菌降低了3.0個對數(shù)值，并且殺菌效果隨著時間的延長而增大［10］。Kozempel等人優(yōu)化了哈密瓜、柚子和甜菜的VSV殺菌條件（蒸汽溫度、蒸汽時間、真空時間和循環(huán)次數(shù)），最終獲得了2.5個對數(shù)值（甜菜，平板菌落計數(shù)）到約4個對數(shù)值（柚子，李斯特菌）的殺菌效果；同時，他們還將優(yōu)化后的殺菌條件成功地應(yīng)用于番木瓜、芒果、鱷梨、獼猴桃、胡蘿卜、黃瓜和桃子等果蔬［4］，證實了VSV殺菌技術(shù)應(yīng)用于果蔬殺菌中的可行性。

4 總結(jié)

真空-蒸汽-真空（vacuum-steam-vacuum，VSV）表面殺菌技術(shù)使食品交替暴露于真空和蒸汽環(huán)境，一方面可以有效殺死微生物，保障了食品安全；另一方面不會對食品品質(zhì)造成不良影響，滿足了消費者對食品品質(zhì)的高要求，能為企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益。目前，盡管VSV技術(shù)的實際殺菌效果良好，但仍有一些理論問題尚未搞清楚。因此，在今后的一段時間內(nèi)，需要設(shè)計制造出實驗室用小型VSV處理設(shè)備，進一步展開VSV技術(shù)的殺菌作用研究，如處理過程中的熱傳導(dǎo)規(guī)律以及不同處理條件（溫度、時間和真空度等）對熱傳導(dǎo)規(guī)律的影響等。相信隨著研究的進一步深入，VSV處理技術(shù)會取得更好的殺菌效果，得到越來越廣泛的使用。

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Vacuum-steam-vacuum（VSV）surface pasteurization technique of solid food

SHI Zhi-jia，QIAO Xiao-ling，CHEN Wen-hua，CHENG Xiao-yu，YANG Wei
（China Meat Research Centre，Beijing 10068，China）

Food safety is a significant concern for food processors and consumers，the surface of solid food，such as livestock and poultry meat，fruits and vegetables，is easily contaminated by pathogenic bacteria in processing，result in bromatoxism and product recall，it brought great negative influence on food industry.The vacuum-steamvacuum（VSV）surface pasteurization process could kill pathogenic bacteria effectively with little or no thermal damage by exposing solid food to vacuum and steam alternatively.This paper mainly introduced the technical principle，equipment structure and applications，including its research emphasis in the future.

livestock and poultry meat；fruits and vegetables；surface pasteurization

TS201.1

A

1002-0306（2011）01-0339-03

2009-12-22

史智佳（1982-），男，助工，研究方向：畜產(chǎn)品加工。

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（200903012）。