肉制品真空冷却技术研究进展

郭治宇

（上海科技管理学校，上海 200433）

肉制品是指以鲜（冻）畜、禽产品为主要原料经过一种或多种加工方法制成的加工制品，包括肉丸、香肠、火腿、熟肉以及即食食品等。随着经济水平的发展，居民的膳食结构发生了很大的变化，肉制品成为居民生活中重要的日常消费品。肉制品富含水分、蛋白质、脂肪等营养物质，因此若保存不当易引起微生物繁殖，影响品质，甚至引发食源性疾病[1]。

在肉制品加工技术中，快速冷却是一项重要的技术，这是由于肉制品在熟化加工后温度较高，加工完成后需要进行冷却保藏，在此降温过程中涉及的温度区间包含了大多数微生物的最适生长温度区间，尤其是一些致病性微生物。如果冷却时间过长，微生物可能会快速繁殖甚至产生毒素，出现腐败现象[2]，进而降低了肉制品的品质及缩短了货架期。

美国农业部食品安全检验局对于熟肉的冷却时间有一个建议参考值，即未经腌制的熟肉制品的中心温度需要在90 min内从54.4 ℃冷却到26.6 ℃，之后在300 min内从26.6 ℃降到4 ℃[3]；
英国和爱尔兰的官方指导建议应当在90 min内将食品降到0～3 ℃；
香肠在55 ℃到10 ℃温度区间的冷却时间应少于20 min[4-5]。

传统的食品冷却方法有冷风冷却、冷水冷却和碎冰冷却等，这些冷却方式难以满足上述快速冷却的需求。然而，真空冷却因其具有冷却速率快、清洁、食品品质和货架期较好等优点在肉制品工业有较好的应用前景[6]。本文综述了真空冷却技术在肉制品领域的部分研究进展。

1.1 原理

真空冷却的原理是将食品放置于真空室内抽真空，随着气压的下降，水的沸点不断降低，当室内真空度达到食品初始温度对应的水蒸汽的饱和压力时，食品表面和内部的水分蒸发，蒸发时带走食品中的大量热量，使食品的温度得以快速降低。此外，可以通过控制真空室的压力来控制冷却的最终温度。例如，当压力为1 000 Pa时水的沸点约为6.97 ℃，当压力为610 Pa时水的沸点约为0 ℃，即可以通过调节压力控制水分的汽化过程，需要注意的是真空室的最终压力值一般设定在650 Pa以上，防止食品冻伤。

1.2 设备

真空冷却设备的主要组成部分是真空室、真空泵、制冷系统和冷凝器。真空室的作用是放置需要冷却的食品；
真空泵的作用是抽出真空室中的空气及冷却过程中产生的水蒸汽；
制冷系统和冷凝器共同作用，将汽化的水蒸气重新冷凝成水排出以减轻真空泵的负荷。除上述组成部分外，真空冷却设备还会配制一些其他装置，如自动控制器（实现冷却过程的控制）、杀菌装置、喷水装置和清洗装置等。

2.1 真空冷却技术

真空冷却技术在肉制品中的应用研究较多。例如，MCDONALD等[7]以大块牛肉为实验对象，研究不同冷却方式对牛肉品质的影响。结果表明，真空冷却的冷却时间远远少于风冷、慢速风冷和水浸没冷却，并且微生物的安全性也优于另外3种方法，因此货架期得到延长。真空冷却还会增大肉的孔隙率，提高冷却效率[8]，且冷却后的食品品质较好[9]；
SONG等[10]的研究表明与空气冷却相比，真空冷却处理可以改善冷冻预炸鸡肉块的质地特性。此外，真空冷却在鸡肉、香肠、肉松以及水产品等的快速冷却中均有较好的冷却效果[11-15]。由于真空冷却过程中需要水分蒸发带走热量，食品会损失较多水分，因此真空的缺点主要是质量损失较大，一般在10%左右（甚至更高）。水分的丢失还会影响肉制品的感官品质，因此研究者在真空冷却的基础上提出了很多改进方法。

2.2 基于真空冷却技术的改进

MCDONALD等[16]研究了不同盐水注射量对肉的重量损失的影响。结果表明，随着注射量的增大，真空冷却的重量损失逐渐减少，甚至重量开始增加，且增加注射量后食品的孔隙率百分比会明显降低。但盐水注射过多会导致肉制品过咸，影响产品风味和消费者的接受程度。还有研究者通过调节真空冷却参数（如压力控制）以期减少重量损失[17-18]。结果表明，通过控制体积流量或者调节抽气速率，失重会明显减小，但总的失重仍比较高（8%以上）。为了减少冷却损失，马勇等[19]还采用负压注液的方法减少冷却损失，增大了真空冷却鸡肉的水分含量。JACKMAN[20]研究了风冷与真空冷却相结合对牛肉冷却速率和重量损失的影响，即先采用鼓风冷却将牛肉冷却至不同的中间温度，再真空冷却至4 ℃，研究表明真空冷却的重量损失主要发生在冷却速率最快的阶段（冷却的前期），其重量损失与鼓风冷却相似，可以减少冷却损失，但与真空冷却的冷却时间相比仍存在差距。高飞等[21]将真空冷却和超声杀菌联合，探究一种低温、绿色的处理方法。结果表明，这种方法可以避免高温杀菌对卤牛肉的不利影响，对卤牛肉具有明显的杀菌作用，并能延缓脂肪的氧化，保质效果好。

2.3 浸没式真空冷却技术

在真空冷却的改进方法中，浸没式真空冷却是比较有代表性的一类改进方法，这种方法直接将肉制品置于液体环境中以减少重量损失，液体环境的存在使肉制品避免与空气接触，并且在真空冷却结束时，由于压力的突然恢复会使肉制品周围的水分突然渗透进肉块，弥补了部分冷却损失[22]，在一定程度上提高了肉制品品质[23]。HOUSKA等[24]的研究结果表明，浸没式真空冷却可以减少重量损失，其失重率比风冷小（甚至可以增加肉制品的重量），冷却时间比风冷短，同时研究结果表明，在恢复压力时肉的中心会有2～3 ℃的突降，这是由于浸没式真空冷却过程中肉制品周围的液体温度要比肉制品低。在冷却完成后，肉制品周围的液体会沿着肉纤维方向渗透，SCHMIDT等[25]在鸡肉的真空冷却研究中同样证实了这一渗透现象。

2.4 基于浸没式真空冷却技术的改进

尽管浸没式真空冷却取得了较为满意的结果，但仍有较大的改进空间，尤其是冷却时间的优化。根据冷却结束后恢复压力时周围液体会渗透进肉制品这一现象，脉动式浸没真空冷却被提出[26-27]。研究者以火腿为实验原料，在真空冷却过程中将真空室的压力恢复到大气压，之后继续抽真空，结果表明冷却失重有所减少，并且压力恢复循环使用4次（4.93%）和8次（5.34%）比1次循环的失重（7.01%）明显降低，但不是脉动次数越多失重越少，且此方法对于牛肉的失重影响非常小。

SCHMIDT等[28]研究结果表明在加热完成后直接在加热液体中进行浸没式真空冷却可以减少冷却损失，但冷却时间比真空冷却长。冯朝辉等[29-30]通过在浸没式真空冷却设备底部增加搅拌设备同样可以减少冷却时间，但该方法的能耗增加，设备复杂性加大。在浸没式真空冷却的基础上，鼓泡式真空冷却被提出[31]。研究者在浸没式真空冷却设备的真空室底部增加了鼓泡装置，利用真空室内外的气压差在真空室中产生气泡，增强液体和肉制品的换热，研究结果表明鼓泡式真空冷却的冷却效率提高了10%～15%，冷却时间的减少主要发生在低温阶段（25 ℃以下），且肉制品周围的液体温度可以更快地降低，温度分布更加均匀，肉制品的品质更好[32]。廖彩虎等[33]研究超声波辅助浸没式真空冷却对西式火腿挥发性风味组分和微生物数量变化的影响。结果表明，这种方法较风冷、真空冷却、浸没式真空冷却有更低的菌落总数和乳酸菌数量，可延长货架期。

真空冷却是目前已知的一种冷却速率快、冷却均匀、冷却后食品品质较好和货架期较长的一种清洁的冷却方法，目前的研究方向主要是在减少重量损失的同时保证其冷却时间和品质，尽管浸没式真空冷却已经取得了一定的成功，但当前已有的改进方法还需进一步强化和改进，并且当前的研究主要在实验室完成，应用于实际大规模生产中还需要综合考虑能耗、连续性、冷却效率以及是否符合生产流程要求等，以便广泛地被肉制品工业认可。