蔬菜初級(jí)加工廢棄物產(chǎn)生現(xiàn)狀與實(shí)證分析*
——以上海市為例

李金文，沈根祥，錢曉雍，郭春霞，王振旗

(上海市環(huán)境科學(xué)研究院農(nóng)村生態(tài)研究所，上海 200233)

蔬菜初級(jí)加工廢棄物產(chǎn)生現(xiàn)狀與實(shí)證分析*
——以上海市為例

李金文，沈根祥，錢曉雍，郭春霞，王振旗

(上海市環(huán)境科學(xué)研究院農(nóng)村生態(tài)研究所，上海 200233)

農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工屬于從田間到餐桌的中間過程，其廢棄物產(chǎn)生、排放特征尚沒有深入研究。研究采用文獻(xiàn)調(diào)研與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查相結(jié)合的方法，研究了我國蔬菜采后初級(jí)加工的現(xiàn)狀及廢棄物產(chǎn)生特征。我國蔬菜產(chǎn)量居世界第一，蔬菜加工產(chǎn)品形式較為單一，多以原產(chǎn)地初級(jí)加工為主，產(chǎn)品多為初級(jí)加工的托盤菜、捆裝菜等，鮮切菜、凍干蔬菜生產(chǎn)廠家較少。蔬菜初級(jí)加工過程產(chǎn)生的廢棄物巨大，造成了較大的環(huán)境壓力。通過調(diào)研上海郊區(qū)典型的托盤菜與鮮切菜加工場(chǎng)所，發(fā)現(xiàn)蔬菜采后加工損失環(huán)節(jié)主要是分揀以及冷藏，其中鮮切菜由于改變了蔬菜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蔬菜呼吸作用增加，蔬菜易于變質(zhì)，縮短了保存時(shí)間，尤其以葉菜類最高，在夏季損失率最高可達(dá)60%。蔬菜廢棄物滲出液CODcr含量達(dá)到1.330 1萬mg/L，由于廢棄物產(chǎn)生量大，導(dǎo)致污染負(fù)荷較大。建議在提高蔬菜原產(chǎn)地初級(jí)加工能力的同時(shí)，建立標(biāo)準(zhǔn)的蔬菜廢棄物處置體系，將原產(chǎn)地初級(jí)加工過程中產(chǎn)生的污染納入監(jiān)管。

農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工 原產(chǎn)地 采后管理 農(nóng)業(yè)廢棄物 環(huán)境管理

0 引言

我國蔬菜種植面積2 089.9萬hm2，總產(chǎn)量達(dá)7.35億t，分別占世界蔬菜種植面積和產(chǎn)量的41.75%和50.96%，均居世界第一位[1]。雖然我國蔬菜生產(chǎn)能力高，但蔬菜初級(jí)加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢，技術(shù)比較落后，除了發(fā)達(dá)地區(qū)，我國大部分農(nóng)產(chǎn)品初加工環(huán)節(jié)由農(nóng)戶和農(nóng)民合作社完成，方法簡(jiǎn)單、設(shè)施簡(jiǎn)陋，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品在加工過程中損失較大。根據(jù)農(nóng)業(yè)部調(diào)研，我國糧油、果蔬、畜禽、水產(chǎn)品加工副產(chǎn)物達(dá)到5.8億t，其中60%被作為廢物丟掉或簡(jiǎn)單堆放，僅有40%得到綜合利用，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家90%的水平，具有“產(chǎn)生量大、綜合利用率低”的特點(diǎn)； 蔬菜則由于易于腐爛，存儲(chǔ)時(shí)間短，加工要求較高，導(dǎo)致采后加工損失率達(dá)到20%～25%，加工損失率、加工損失量遠(yuǎn)高于其他農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工[2-4]。

針對(duì)我國蔬菜加工產(chǎn)生、利用與污染特征及政策建議方面已經(jīng)有了一定程度的研究。范雙喜、陳湘寧研究表明，速生綠葉菜在加工環(huán)節(jié)的平均得率從小到大依次為菠菜、生菜、油菜、芹菜、快菜、甘藍(lán)，其中菠菜的得率僅為70.3%[1]； 在蔬菜廢棄物利用方面，馬越等調(diào)查發(fā)現(xiàn)蔬菜副產(chǎn)物的資源化利用程度極低，其主要原因是缺少能使副產(chǎn)物資源化后大幅增值的技術(shù)和產(chǎn)品[4]。與農(nóng)業(yè)面源污染的研究及監(jiān)督監(jiān)管不同，農(nóng)產(chǎn)品加工屬于從田間到餐桌的中間過程，加上蔬菜品種多、加工類型多樣，其污染物產(chǎn)生、排放特征需要進(jìn)一步研究，并且蔬菜初級(jí)加工依附于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，規(guī)模小而散，沒有形成專門的監(jiān)督監(jiān)管機(jī)制，現(xiàn)有的研究、管理集中于蔬菜加工技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工環(huán)節(jié)的環(huán)境管理缺失，更談不上資源化增值利用。

上海市作為特大型城市，積極發(fā)展蔬菜采后加工對(duì)于穩(wěn)定“菜籃子”、提高蔬菜自給率具有重要意義。目前全市蔬菜種植面積3.33萬hm2，其中綠葉菜種植面積1.4萬hm2，日上市本地產(chǎn)綠葉菜4 400t，預(yù)計(jì)到2017年綠葉菜自給率目標(biāo)為90%。由于快速的消費(fèi)習(xí)慣，市民對(duì)于鮮切菜、托盤菜等成品蔬菜需求量逐漸增加，對(duì)原產(chǎn)地蔬菜的初級(jí)加工有著較高的要求，因此明確上海市蔬菜加工過程中廢棄物的產(chǎn)生特征，并提出合理的處置措施，對(duì)于促進(jìn)我國農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工的健康發(fā)展與污染減排具有先行示范意義。該研究通過文獻(xiàn)綜述與實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的辦法，掌握了我國蔬菜采后初級(jí)加工現(xiàn)狀，并重點(diǎn)以上海郊區(qū)蔬菜初級(jí)加工過程中廢棄物的產(chǎn)生情況，從而為我國農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工的健康發(fā)展及相應(yīng)的環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 我國六大蔬菜主產(chǎn)區(qū)區(qū)劃

1 我國蔬菜生產(chǎn)與初級(jí)加工現(xiàn)狀

1.1 我國蔬菜生產(chǎn)布局

從我國蔬菜種植空間分布來看，種植密度從東南至西北呈降低趨勢(shì)，主要集中于中東部地區(qū)，其中山東、河南、江蘇、廣東、四川、河北、湖北、湖南、廣西、安徽等地蔬菜總種植面積占全國蔬菜總種植面積的62.94%。根據(jù)《全國蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011～2020年)》，綜合考慮地理氣候、區(qū)位優(yōu)勢(shì)等因素，可將全國蔬菜產(chǎn)區(qū)劃分為華南與西南熱區(qū)冬春蔬菜、長(zhǎng)江流域冬春蔬菜、黃土高原夏秋蔬菜、云貴高原夏秋蔬菜、北部高緯度夏秋蔬菜、黃淮海與環(huán)渤海設(shè)施蔬菜6個(gè)優(yōu)勢(shì)區(qū)域[6](圖1)，重點(diǎn)通過建設(shè)580個(gè)蔬菜產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)縣(市、區(qū))，提高全國蔬菜均衡供應(yīng)能力。根據(jù)此規(guī)劃，我國蔬菜主產(chǎn)區(qū)可分為華南與西南熱區(qū)冬春蔬菜優(yōu)勢(shì)區(qū)域、長(zhǎng)江流域冬春蔬菜優(yōu)勢(shì)區(qū)域、黃土高原夏秋蔬菜優(yōu)勢(shì)區(qū)域、云貴高原夏秋蔬菜優(yōu)勢(shì)區(qū)域、北部高緯度夏秋蔬菜優(yōu)勢(shì)區(qū)域、黃淮海與環(huán)渤海設(shè)施蔬菜優(yōu)勢(shì)區(qū)域。

1.2 蔬菜初級(jí)加工現(xiàn)狀

農(nóng)產(chǎn)品加工指以農(nóng)產(chǎn)品為原料所進(jìn)行的生產(chǎn)活動(dòng)，按照對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的加工程度，可分為農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工與農(nóng)產(chǎn)品深加工[7]，這2類加工類型的對(duì)比分析見表1。農(nóng)產(chǎn)品深加工改變了農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)在成分，是屬于工業(yè)行業(yè)，具備獨(dú)立法人資質(zhì)，其污染物排放監(jiān)管應(yīng)該納入到工業(yè)污染減排體系； 農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工一般不改變農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)在成分，為初級(jí)市場(chǎng)提供服務(wù)活動(dòng)，依附于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，由農(nóng)戶、合作社等為主體，具有小型、分散、粗放式等特點(diǎn)，所加工的農(nóng)產(chǎn)品基本都來自于原產(chǎn)地，因此蔬菜初級(jí)加工實(shí)質(zhì)上是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)向市場(chǎng)流通過程的延伸，屬于“農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)”的范疇。

表1 農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工與深加工的特征比較

加工種類加工特征行業(yè)屬性生產(chǎn)主體原料來源初加工發(fā)生量的變化農(nóng)業(yè)行業(yè)農(nóng)戶、合作社為為主,依附于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原產(chǎn)地深加工發(fā)生質(zhì)的變化工業(yè)行業(yè)專門從事產(chǎn)品加工,往往是獨(dú)立法人原產(chǎn)地或異地

我國蔬菜加工與蔬菜產(chǎn)業(yè)格局相同，基本都是原產(chǎn)地的加工為主。目前我國的葉類蔬菜加工產(chǎn)品形式較為單一，產(chǎn)品多為初級(jí)加工的托盤菜、捆裝菜等，鮮切菜、凍干蔬菜生產(chǎn)廠家較少。產(chǎn)品加工形式所占比例由大到小依次為托盤蔬菜、捆裝菜、鮮切菜、蔬菜汁，其中初加工產(chǎn)品托盤葉菜與捆裝葉菜所占加工形式比例最大，兩者之和共計(jì)83%，鮮切菜加工所占份額較少，但適應(yīng)了當(dāng)代家庭消費(fèi)及廚房現(xiàn)代化的趨勢(shì)，也特別適合于餐飲服務(wù)業(yè)，具有很好的發(fā)展空間[8， 9]。此外速凍菜基本保存了新鮮蔬菜原有的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，可長(zhǎng)時(shí)間保鮮，適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸，將成為蔬菜加工的另一個(gè)重要方向。

目前我國蔬菜田頭預(yù)冷等商品化處理設(shè)施仍然匱乏，大部分還不能夠按菜地面積配置相應(yīng)的預(yù)冷設(shè)施、整理分級(jí)車間、冷藏庫以及清洗、分級(jí)、包裝等設(shè)備，另一方面蔬菜保溫、冷藏運(yùn)輸?shù)仍O(shè)施也不能滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，導(dǎo)致蔬菜從采后到流通過程損失較大，采后損失約1億t，在整個(gè)采后加工、流通環(huán)節(jié)的平均損失率高達(dá)20%左右，占全國種植業(yè)廢棄物總產(chǎn)量的9.1%，僅次于水稻、玉米和小麥，成為我國第四大農(nóng)作物廢棄物。為減少農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)后的損失，從2012年起，我國啟動(dòng)實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地初加工補(bǔ)助項(xiàng)目，重點(diǎn)在農(nóng)產(chǎn)品貯藏、預(yù)冷等方面加大投資力度，其中蔬菜初級(jí)加工補(bǔ)助項(xiàng)目后的地方蔬菜采后損失率下降到6%，取得了較好的效果。

2 蔬菜加工廢棄物產(chǎn)生特征

目前上海地區(qū)蔬菜初級(jí)加工主要是分普通包裝蔬菜(又稱托盤菜)以及鮮切蔬菜(又稱凈菜)加工為主，其中托盤蔬菜是經(jīng)過分揀后進(jìn)入蔬菜托盤再進(jìn)行銷售，在超市銷售較多； 鮮切菜又稱新鮮消毒蔬菜，即用新采摘的蔬菜，經(jīng)過整理(如去掉不可食部分、切分等)、洗滌、消毒等加工操作，在無菌環(huán)境中，真空包裝而制成的一種蔬菜產(chǎn)品。此次調(diào)研重點(diǎn)針對(duì)蔬菜初級(jí)加工的這2類常見類型進(jìn)行考察。膜捆蔬菜加工形式與廢棄物產(chǎn)生特點(diǎn)與普通包裝蔬菜類似，因此未單獨(dú)調(diào)查。

2.1 研究對(duì)象與調(diào)查方法

2.1.1 被調(diào)查企業(yè)概況

A公司成立于2005年，基地占地面積約為11.33hm2，共有80個(gè)左右蔬菜品種?，F(xiàn)有1個(gè)蔬菜加工車間，占地面積約為1 800m2，主要從事托盤菜生產(chǎn)，所加工的蔬菜均來由企業(yè)生產(chǎn)，蔬菜年上市量約為800～1 000t，主要通過網(wǎng)上訂單等B2C(business to custom)電子商務(wù)方式銷售以及供給大型超市。公司建有1座堆肥棚，用于處置蔬菜生產(chǎn)過程中的廢棄物。

B公司成立于2003年10月，主要以無公害蔬菜和有機(jī)蔬菜種植、加工、配送為主的蔬菜經(jīng)營(yíng)公司。其蔬菜加工主要從事鮮切菜生產(chǎn)，蔬菜品種約80個(gè)。2013年主營(yíng)產(chǎn)品銷售4萬t以上，日供蔬菜100t以上。B公司鮮切菜加工通過了HACCP(Hazard Analysis Critical Control Point)(GB/T 22000： 2006)認(rèn)證，即危害分析的臨界控制點(diǎn)。HACCP認(rèn)證是生產(chǎn)(加工)安全食品的一種控制手段，是對(duì)原料、關(guān)鍵生產(chǎn)工序及影響產(chǎn)品安全的人為因素進(jìn)行分析，確定加工過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建立、完善監(jiān)控程序和監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，采取規(guī)范的糾正措施。

2.1.2 調(diào)查方法

圖2 托盤菜加工過程與廢棄物產(chǎn)生環(huán)節(jié)

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)流程，結(jié)合企業(yè)已有的生產(chǎn)記錄，分別計(jì)量進(jìn)入生產(chǎn)車間的加工前蔬菜總量、不同加工環(huán)節(jié)廢棄物產(chǎn)生量、清洗用水量、成品蔬菜量。為研究蔬菜廢棄物污染特征，將A公司加工過程產(chǎn)生的上海青(BrassicachinensisL.)廢棄物(包括根、黃葉、爛葉)堆放在室外的塑料盤中，在每次降雨后取滲出液帶回實(shí)驗(yàn)室，由于滲出液CODcr含量高，加純凈水稀釋50倍后測(cè)定CODcr含量[10]。

2.2 廢棄物產(chǎn)生環(huán)節(jié)

2.2.1 托盤菜

托盤菜加工流程較為簡(jiǎn)單，主要包括田間采收、人工分揀、人工包裝與進(jìn)入冷鏈物流，主要流程如圖2。

由于托盤蔬菜對(duì)蔬菜的品相、大小、新鮮度有較高的要求，因此企業(yè)在分級(jí)包裝上制定了自身的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。為滿足的客戶對(duì)蔬菜產(chǎn)品外觀、品相等要求，分揀包裝標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，除了要求不能出現(xiàn)明顯瑕疵外，還對(duì)大小、重量有著嚴(yán)格的要求。由于這些嚴(yán)格的要求，導(dǎo)致田間采摘過來的蔬菜有相當(dāng)部分被丟棄專用的垃圾桶，其中葉菜類損失率約為20%～30%，茄果類5%～10%，根莖類約為5%～10%，且一年四季差異并不大。葉菜類蔬菜在冷庫當(dāng)中的冷藏時(shí)間為1～2d； 茄果類的蔬菜冷藏時(shí)間約為5～7d； 根莖類蔬菜例如土豆等冷藏時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，約為10～15d。

2.2.2 鮮切菜

鮮切菜加工過程廢棄物產(chǎn)生量較大。鮮切菜加工除了有更高的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求外，還對(duì)大部分蔬菜進(jìn)行切割(圖3)，蔬菜自身會(huì)出現(xiàn)諸如呼吸代謝速率加快、褐變、木質(zhì)化等一系列生理生化反應(yīng)，從而影響鮮切菜類產(chǎn)品的儲(chǔ)存期與貨架期。目前B公司蔬菜廢棄物主要在原料驗(yàn)收、冷藏保鮮等階段產(chǎn)生(圖3)。

圖3 鮮切菜加工過程與廢棄物產(chǎn)生環(huán)節(jié)

由于鮮切蔬菜的加工過程改變了蔬菜的結(jié)構(gòu)，蔬菜接觸更多的空氣，呼吸作用更強(qiáng)，加上大部分蔬菜屬于低酸性食品，高濕及較大的切割表面為微生物提供了理想的生長(zhǎng)條件，因此鮮切蔬菜更易于腐爛變質(zhì)。一旦出現(xiàn)腐爛的蔬菜，比如出現(xiàn)斑點(diǎn)的蔬菜，均要被丟棄，因此蔬菜加工過程中產(chǎn)生的廢棄物量巨大。目前B公司葉菜類的加工損失率為20%～40%，在高溫季節(jié)甚至達(dá)到60%； 茄果類的加工損失率約為10%～30%，根莖類約為5%～10%。企業(yè)為了減少鮮切蔬菜的損失，在包裝好后采用氣調(diào)保存的方法，即在包裝好的蔬菜當(dāng)中充惰性氣體(氮?dú)獾?，但由于成本較高，約0.8元/盒蔬菜，該種方法并未廣泛采用。

2.3 蔬菜廢棄物產(chǎn)生與污染特征

蔬菜初級(jí)加工過程中的主要損失是分揀以及冷藏?fù)p失，其中鮮切菜由于改變了蔬菜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蔬菜呼吸作用增加，蔬菜易于變質(zhì)，尤其以葉菜類最高，在夏季損失率最高可達(dá)60%(圖4)。露天堆放的葉菜上海青廢棄物在天然降雨下產(chǎn)生的滲出液CODcr含量隨著堆放時(shí)間的增加快速增加，在第21天后趨于穩(wěn)定，在堆放28d后達(dá)到1.330 1萬mg/L(圖5)。

圖4 不同加工方式蔬菜損失率 圖5 露天堆放的蔬菜廢棄物滲出液CODcr 變化過程

3 結(jié)論

與農(nóng)產(chǎn)品深加工不同，農(nóng)產(chǎn)品原產(chǎn)地的初級(jí)加工依附于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，雖然污染物排放量大，但往往沒有得到有效的監(jiān)管，存在盲區(qū)。蔬菜采后初級(jí)加工損失比例高，廢棄物產(chǎn)生量大，應(yīng)該引起高度重視。我國目前正在大力實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地初加工補(bǔ)助政策[11-13]，發(fā)展好農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工，也是提高產(chǎn)品附加值，促進(jìn)農(nóng)業(yè)升級(jí)、保證食品安全的重要手段[14-15]，在加快原產(chǎn)地農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時(shí)，也需要加大對(duì)農(nóng)產(chǎn)品初級(jí)加工過程中廢棄物綜合利用的投入。

綜合考慮經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益，由于高溫好氧堆肥能有效殺滅病原微生物，且發(fā)酵周期短，處理設(shè)備要求較低，是最適宜于解決我國蔬菜廢棄物引起的資源浪費(fèi)和污染問題[16]，應(yīng)更注重適宜于高濕物料堆肥的調(diào)理劑與工藝設(shè)備的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)蔬菜廢棄物高效快速無害化處理。可以根據(jù)企業(yè)分布建立蔬菜廢棄物堆肥處置中心，將輻射范圍內(nèi)蔬菜生產(chǎn)與加工企業(yè)產(chǎn)生的蔬菜廢棄物集中收集后堆肥統(tǒng)一處置，堆肥產(chǎn)生的有機(jī)肥再返銷給蔬菜生產(chǎn)企業(yè)。對(duì)于蔬菜產(chǎn)生量較大的企業(yè)，鼓勵(lì)企業(yè)自身建立蔬菜廢棄物堆肥處理。

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doi:10.7621/cjarrp.1005-9121.20161116

PRODUCE OF VEGETABLE WASTE DURING PRIMARY PROCESSING IN SHANGHAI*

Li Jinwen，Shen Genxiang，Qian Xiaoyong，Guo Chunxia，Wang Zhenqi

(Institute of rural ecology，Shanghai Academy of Environmental Sciences，Qinzhou Road 508，Shanghai 200233，China)

Primary processing of vegetables is a key intermediate step between vegetable production and sale. However, the waste production of primary processing was unclear. This study studied the status quo of vegetable primary processing and the production of vegetable waste through literature research. The results showed that the vegetable yield of China ranked the first in the world. Huge vegetable waste was produced during primary vegetable processing after harvest. Packing was the main form of vegetable primary processing, the fresh-cut and freeze-dry only occupied a small percentage. The production of vegetable waste during primary processing was huge that brought great environmental stress. The waste was produced mainly from grading and cold storage of vegetable, and fresh-cut produced more waste than packing because fresh-cut vegetables were susceptible to be decay. The maximum loss rate of vegetables during processing even reached 60% in summer. The CODcr content of vegetable waste was 13301mg/L which led a high pollution load. Conclusively, the vegetable waste should be treated and supervised.

primary processing of vegetable; producing area; management of post-harvesting; agricultural waste; environmental management

10.7621/cjarrp.1005-9121.20161113

2015-04-18

李金文(1983—)，男，安徽六安人，博士、高級(jí)工程師。研究方向：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)。Email：lijw@saes.sh.cn

*資助項(xiàng)目：國家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)戰(zhàn)略與政策主題“農(nóng)業(yè)源控制管理制度與減排政策示范研究”(2014ZX07602-004)

S181.3

A

1005-9121[2016]11-0087-06