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中國科學報:蔬菜脫水告別“洗剪吹”時代

發布時間:2019-03-27|瀏覽次數:

                                    馬海樂為學生講解脫水蔬菜殺菌系統

清洗、去皮、殺青,干燥、分揀、殺菌……這些蔬菜脫水加工的必備生產線,如今在江蘇大學食品與生物工程學院實驗室完全建成。不同的是,運用現代物理技術,蔬菜脫水加工已然告別“開水漂燙、熱風吹干”的“洗剪吹”時代。

歷時兩年建設,投資1066萬元,置備30臺(套)設備,日前,江蘇大學順利通過農業農村部蔬菜脫水加工技術集成基地建設項目驗收。該基地的建設,為解決我國蔬菜脫水加工研究領域共性關鍵技術、中試放大、技術柔性集成等提供了裝備支撐,也為蔬菜脫水加工產業提供了新產品開發、人才培訓、成果轉化等科技服務保障。

行業技術趨傳統

新鮮蔬菜經過洗滌、烘干等程序后脫去大部分水分,仍能保留原有的色澤和營養成分,食用時浸泡在水中又可恢復蔬菜的原來樣貌。基于這種營養便捷、利于貯存運輸的特性,脫水蔬菜越來越多地走進現代人的生活。

目前,我國脫水蔬菜在農產品出口貿易中占有重要地位。干姜、干蒜、干香菇、辣椒干、辣椒粉等都已經成為我國在國際市場上受歡迎的脫水蔬菜制品。

據江蘇大學食品物理加工研究院院長、農業農村部蔬菜脫水加工技術集成基地主任馬海樂介紹,和發達國家相比,我國在脫水蔬菜的干燥能耗、干燥效率、制品品質等關鍵指標上還有很大差距,技術突破有著巨大空間。

江蘇興化市已發展成為我國脫水蔬菜生產與銷售最大的基地之一,銷售總量占全國四成以上。當地有上百家企業從事蔬菜脫水加工,但馬海樂團隊多次走訪調研發現,蔬菜脫水加工技術還很傳統,殺青鈍酶都是采取傳統的蒸汽或者熱水漂燙技術,耗水量大,水溶性營養成分流失,操作環境也很不衛生。

馬海樂認為,產業最大問題在于能耗高、用水多、品質差,新的技術與裝備必須節能,降低運行成本;高效,降低生產用水;潔凈,確保食用安全。“像殺菌環節,常用的鈷60輻照雖然殺菌效果明顯,但是安全隱患大,不管超不超標,都無法進入部分國家市場 。”

基于此前從事功能食品、食品物理學加工方法及其裝備開發研究的基礎,馬海樂提出把超聲波、紅外線、電熱干蒸汽等現代物理技術應用于蔬菜脫水加工領域。

物理技術“配齊”

花椒粉、胡椒粉之類的粉狀脫水蔬菜一旦染菌,殺菌難度很大,一直是困擾企業的難題。課題組采用3種方案來解決,“一種是對干料進行紅外照射,另一種是用脈沖強光,還有就是電熱殺菌”。經試驗證明,均具有顯著效果。在江蘇大學食品學院實驗室中,一臺投資100多萬元、9米長、處于國際領先水平的大型電熱干蒸汽殺菌設備投入應用。

如今,興化一家蔬菜加工裝備企業與江蘇大學合作,進行超聲清洗、三維切制、紅外殺青、紅外熱風聯合干燥、物理殺菌、機器分揀、智能倉儲等成套化新裝備的研發與產業化應用,項目獲得江蘇省重大成果轉化專項資金資助。

經過兩年多的技術攻關和裝備研發,在該基地中,用自主研制的多模式超聲波清洗技術裝備取代傳統洗菜設備;用自主研制的催化式紅外殺青干燥技術裝備取代傳統的熱水漂燙、離心甩水、熱風干燥裝備;引進國際上先進的機器智能色選取代人工挑選;建造出智能倉儲取代簡陋倉儲;利用電熱干蒸汽、脈沖強光、紅外線等物理殺菌取代鈷60輻照。僅在殺青環節,以天然氣為熱源的紅外干法殺青技術節能優勢就非常明顯,能耗是傳統電紅外的一半,可以節能50%。

以裝備為特色,一直是江蘇大學食品學科的優勢所在。以天然氣為熱源的催化式紅外發射器就像電腦的芯片,這一核心技術一直被歐美壟斷。最開始,團隊從美國購買發射器自己動手做設備,發現美國的原件設備也有缺陷,就自主研發。

他們研制的中國新型的催化式紅外發射器,發熱均勻性、熱效率、使用壽命、防塵和防撞性等關鍵指標超過歐美產品。江蘇大學也因此獲得工信部立項,正在起草制定催化式紅外、超聲波食品加工裝備的機械工業行業標準。

工程問題引發科研新方向

“食品與化學的交叉形成了食品化學,食品與生物學的交叉形成了食品微生物學和食品酶學,那么,食品和物理學能不能交叉出一門新的學科——食品物理加工學?”把現代物理技術應用于改進傳統的食品加工技術,這是馬海樂團隊發現的一個很有意思的研究方向。

馬海樂說,以前的食品加工是以化學和生物學為基礎發展而來,他們也很好奇,物理學這門基礎學科對食品加工技術會有什么樣的促進作用?文獻檢索后,團隊發現2003年以來國際上有大量相關論文發表,“證明這確實不是孤例,很多專家都在考慮這一方向”。

技術發展到一定高度,提升空間必然越來越小,難題就成了真正的難題,傳統蔬菜脫水加工產業也是如此。“他山之石可以攻玉,新技術的引入,不僅可以解決工程技術上的難題,也開辟了一個新的科學領域,為科學研究尋找出一個廣闊的選題空間。”馬海樂說,從創新角度講,這就是學科交叉的優勢。

馬海樂帶領課題組創造性地將聲、光、電、磁等現代物理技術應用于食品生物制造和農產品加工,研發新產品 30多種,創制超聲、紅外、磁場三個系列新裝備20多臺套,成果在10余家企業成功應用,產生了顯著經濟和社會效益。

馬海樂說,未來20年是我國脫水蔬菜發展的技術集成與提升的戰略機遇期、黃金期和關鍵期,而“農業農村部設立蔬菜脫水加工技術集成基地”的一個重要初衷,就是從實驗室成果到產業化之間還缺乏專業性的條件和平臺,“實驗室更多的成果通過平臺放大,最后轉化到生產實踐中去。同樣,企業也可以帶著問題來平臺上解決”。

文章來源:《中國科學報》 (2019-03-26 第6版 農業科技)

文章鏈接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/3/344632.shtm

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