肉制品真空冷卻技術(shù)研究進(jìn)展

郭治宇

（上海科技管理學(xué)校，上海 200433）

肉制品是指以鮮（凍）畜、禽產(chǎn)品為主要原料經(jīng)過一種或多種加工方法制成的加工制品，包括肉丸、香腸、火腿、熟肉以及即食食品等。隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，居民的膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，肉制品成為居民生活中重要的日常消費(fèi)品。肉制品富含水分、蛋白質(zhì)、脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此若保存不當(dāng)易引起微生物繁殖，影響品質(zhì)，甚至引發(fā)食源性疾病[1]。

在肉制品加工技術(shù)中，快速冷卻是一項(xiàng)重要的技術(shù)，這是由于肉制品在熟化加工后溫度較高，加工完成后需要進(jìn)行冷卻保藏，在此降溫過程中涉及的溫度區(qū)間包含了大多數(shù)微生物的最適生長(zhǎng)溫度區(qū)間，尤其是一些致病性微生物。如果冷卻時(shí)間過長(zhǎng)，微生物可能會(huì)快速繁殖甚至產(chǎn)生毒素，出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象[2]，進(jìn)而降低了肉制品的品質(zhì)及縮短了貨架期。

美國(guó)農(nóng)業(yè)部食品安全檢驗(yàn)局對(duì)于熟肉的冷卻時(shí)間有一個(gè)建議參考值，即未經(jīng)腌制的熟肉制品的中心溫度需要在90 min內(nèi)從54.4 ℃冷卻到26.6 ℃，之后在300 min內(nèi)從26.6 ℃降到4 ℃[3]；英國(guó)和愛爾蘭的官方指導(dǎo)建議應(yīng)當(dāng)在90 min內(nèi)將食品降到0～3 ℃；香腸在55 ℃到10 ℃溫度區(qū)間的冷卻時(shí)間應(yīng)少于20 min[4-5]。

傳統(tǒng)的食品冷卻方法有冷風(fēng)冷卻、冷水冷卻和碎冰冷卻等，這些冷卻方式難以滿足上述快速冷卻的需求。然而，真空冷卻因其具有冷卻速率快、清潔、食品品質(zhì)和貨架期較好等優(yōu)點(diǎn)在肉制品工業(yè)有較好的應(yīng)用前景[6]。本文綜述了真空冷卻技術(shù)在肉制品領(lǐng)域的部分研究進(jìn)展。

1 真空冷卻技術(shù)原理及設(shè)備

1.1 原理

真空冷卻的原理是將食品放置于真空室內(nèi)抽真空，隨著氣壓的下降，水的沸點(diǎn)不斷降低，當(dāng)室內(nèi)真空度達(dá)到食品初始溫度對(duì)應(yīng)的水蒸汽的飽和壓力時(shí)，食品表面和內(nèi)部的水分蒸發(fā)，蒸發(fā)時(shí)帶走食品中的大量熱量，使食品的溫度得以快速降低。此外，可以通過控制真空室的壓力來控制冷卻的最終溫度。例如，當(dāng)壓力為1 000 Pa時(shí)水的沸點(diǎn)約為6.97 ℃，當(dāng)壓力為610 Pa時(shí)水的沸點(diǎn)約為0 ℃，即可以通過調(diào)節(jié)壓力控制水分的汽化過程，需要注意的是真空室的最終壓力值一般設(shè)定在650 Pa以上，防止食品凍傷。

1.2 設(shè)備

真空冷卻設(shè)備的主要組成部分是真空室、真空泵、制冷系統(tǒng)和冷凝器。真空室的作用是放置需要冷卻的食品；真空泵的作用是抽出真空室中的空氣及冷卻過程中產(chǎn)生的水蒸汽；制冷系統(tǒng)和冷凝器共同作用，將汽化的水蒸氣重新冷凝成水排出以減輕真空泵的負(fù)荷。除上述組成部分外，真空冷卻設(shè)備還會(huì)配制一些其他裝置，如自動(dòng)控制器（實(shí)現(xiàn)冷卻過程的控制）、殺菌裝置、噴水裝置和清洗裝置等。

2 真空冷卻技術(shù)及其改進(jìn)

2.1 真空冷卻技術(shù)

真空冷卻技術(shù)在肉制品中的應(yīng)用研究較多。例如，MCDONALD等[7]以大塊牛肉為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究不同冷卻方式對(duì)牛肉品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，真空冷卻的冷卻時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于風(fēng)冷、慢速風(fēng)冷和水浸沒冷卻，并且微生物的安全性也優(yōu)于另外3種方法，因此貨架期得到延長(zhǎng)。真空冷卻還會(huì)增大肉的孔隙率，提高冷卻效率[8]，且冷卻后的食品品質(zhì)較好[9]；SONG等[10]的研究表明與空氣冷卻相比，真空冷卻處理可以改善冷凍預(yù)炸雞肉塊的質(zhì)地特性。此外，真空冷卻在雞肉、香腸、肉松以及水產(chǎn)品等的快速冷卻中均有較好的冷卻效果[11-15]。由于真空冷卻過程中需要水分蒸發(fā)帶走熱量，食品會(huì)損失較多水分，因此真空的缺點(diǎn)主要是質(zhì)量損失較大，一般在10%左右（甚至更高）。水分的丟失還會(huì)影響肉制品的感官品質(zhì)，因此研究者在真空冷卻的基礎(chǔ)上提出了很多改進(jìn)方法。

2.2 基于真空冷卻技術(shù)的改進(jìn)

MCDONALD等[16]研究了不同鹽水注射量對(duì)肉的重量損失的影響。結(jié)果表明，隨著注射量的增大，真空冷卻的重量損失逐漸減少，甚至重量開始增加，且增加注射量后食品的孔隙率百分比會(huì)明顯降低。但鹽水注射過多會(huì)導(dǎo)致肉制品過咸，影響產(chǎn)品風(fēng)味和消費(fèi)者的接受程度。還有研究者通過調(diào)節(jié)真空冷卻參數(shù)（如壓力控制）以期減少重量損失[17-18]。結(jié)果表明，通過控制體積流量或者調(diào)節(jié)抽氣速率，失重會(huì)明顯減小，但總的失重仍比較高（8%以上）。為了減少冷卻損失，馬勇等[19]還采用負(fù)壓注液的方法減少冷卻損失，增大了真空冷卻雞肉的水分含量。JACKMAN[20]研究了風(fēng)冷與真空冷卻相結(jié)合對(duì)牛肉冷卻速率和重量損失的影響，即先采用鼓風(fēng)冷卻將牛肉冷卻至不同的中間溫度，再真空冷卻至4 ℃，研究表明真空冷卻的重量損失主要發(fā)生在冷卻速率最快的階段（冷卻的前期），其重量損失與鼓風(fēng)冷卻相似，可以減少冷卻損失，但與真空冷卻的冷卻時(shí)間相比仍存在差距。高飛等[21]將真空冷卻和超聲殺菌聯(lián)合，探究一種低溫、綠色的處理方法。結(jié)果表明，這種方法可以避免高溫殺菌對(duì)鹵牛肉的不利影響，對(duì)鹵牛肉具有明顯的殺菌作用，并能延緩脂肪的氧化，保質(zhì)效果好。

2.3 浸沒式真空冷卻技術(shù)

在真空冷卻的改進(jìn)方法中，浸沒式真空冷卻是比較有代表性的一類改進(jìn)方法，這種方法直接將肉制品置于液體環(huán)境中以減少重量損失，液體環(huán)境的存在使肉制品避免與空氣接觸，并且在真空冷卻結(jié)束時(shí)，由于壓力的突然恢復(fù)會(huì)使肉制品周圍的水分突然滲透進(jìn)肉塊，彌補(bǔ)了部分冷卻損失[22]，在一定程度上提高了肉制品品質(zhì)[23]。HOUSKA等[24]的研究結(jié)果表明，浸沒式真空冷卻可以減少重量損失，其失重率比風(fēng)冷小（甚至可以增加肉制品的重量），冷卻時(shí)間比風(fēng)冷短，同時(shí)研究結(jié)果表明，在恢復(fù)壓力時(shí)肉的中心會(huì)有2～3 ℃的突降，這是由于浸沒式真空冷卻過程中肉制品周圍的液體溫度要比肉制品低。在冷卻完成后，肉制品周圍的液體會(huì)沿著肉纖維方向滲透，SCHMIDT等[25]在雞肉的真空冷卻研究中同樣證實(shí)了這一滲透現(xiàn)象。

2.4 基于浸沒式真空冷卻技術(shù)的改進(jìn)

盡管浸沒式真空冷卻取得了較為滿意的結(jié)果，但仍有較大的改進(jìn)空間，尤其是冷卻時(shí)間的優(yōu)化。根據(jù)冷卻結(jié)束后恢復(fù)壓力時(shí)周圍液體會(huì)滲透進(jìn)肉制品這一現(xiàn)象，脈動(dòng)式浸沒真空冷卻被提出[26-27]。研究者以火腿為實(shí)驗(yàn)原料，在真空冷卻過程中將真空室的壓力恢復(fù)到大氣壓，之后繼續(xù)抽真空，結(jié)果表明冷卻失重有所減少，并且壓力恢復(fù)循環(huán)使用4次（4.93%）和8次（5.34%）比1次循環(huán)的失重（7.01%）明顯降低，但不是脈動(dòng)次數(shù)越多失重越少，且此方法對(duì)于牛肉的失重影響非常小。

SCHMIDT等[28]研究結(jié)果表明在加熱完成后直接在加熱液體中進(jìn)行浸沒式真空冷卻可以減少冷卻損失，但冷卻時(shí)間比真空冷卻長(zhǎng)。馮朝輝等[29-30]通過在浸沒式真空冷卻設(shè)備底部增加攪拌設(shè)備同樣可以減少冷卻時(shí)間，但該方法的能耗增加，設(shè)備復(fù)雜性加大。在浸沒式真空冷卻的基礎(chǔ)上，鼓泡式真空冷卻被提出[31]。研究者在浸沒式真空冷卻設(shè)備的真空室底部增加了鼓泡裝置，利用真空室內(nèi)外的氣壓差在真空室中產(chǎn)生氣泡，增強(qiáng)液體和肉制品的換熱，研究結(jié)果表明鼓泡式真空冷卻的冷卻效率提高了10%～15%，冷卻時(shí)間的減少主要發(fā)生在低溫階段（25 ℃以下），且肉制品周圍的液體溫度可以更快地降低，溫度分布更加均勻，肉制品的品質(zhì)更好[32]。廖彩虎等[33]研究超聲波輔助浸沒式真空冷卻對(duì)西式火腿揮發(fā)性風(fēng)味組分和微生物數(shù)量變化的影響。結(jié)果表明，這種方法較風(fēng)冷、真空冷卻、浸沒式真空冷卻有更低的菌落總數(shù)和乳酸菌數(shù)量，可延長(zhǎng)貨架期。

3 結(jié)語與展望

真空冷卻是目前已知的一種冷卻速率快、冷卻均勻、冷卻后食品品質(zhì)較好和貨架期較長(zhǎng)的一種清潔的冷卻方法，目前的研究方向主要是在減少重量損失的同時(shí)保證其冷卻時(shí)間和品質(zhì)，盡管浸沒式真空冷卻已經(jīng)取得了一定的成功，但當(dāng)前已有的改進(jìn)方法還需進(jìn)一步強(qiáng)化和改進(jìn)，并且當(dāng)前的研究主要在實(shí)驗(yàn)室完成，應(yīng)用于實(shí)際大規(guī)模生產(chǎn)中還需要綜合考慮能耗、連續(xù)性、冷卻效率以及是否符合生產(chǎn)流程要求等，以便廣泛地被肉制品工業(yè)認(rèn)可。