聶虎子，龔 麗，鄭懷文，劉瓊瑜，馬道寬,

（1.廣東省農業(yè)技術推廣中心，廣東 廣州 510515；2.廣東省現代農業(yè)裝備研究所，廣東 廣州 510630；3.廣東弘科農業(yè)機械研究開發(fā)有限公司，廣東 廣州 510555）

0 引言

預制蔬菜凈菜指蔬菜原料經整理、浸泡清洗、切分、殺菌、漂洗、預冷以及包裝貯藏等處理，可在冷鏈或者常溫環(huán)境進行儲存、運輸及銷售的預制食品[1]。預制蔬菜凈菜應用廣泛，既包括鮮切蔬菜，也包括清洗消毒后的整棵蔬菜；既可作蔬菜沙拉直接食用，也可作為加工、烹飪的原料。

我國從上世紀80 年代就開始了蔬菜凈菜加工裝備的研究[2]，隨著我國經濟的發(fā)展，預制蔬菜凈菜的需求旺盛，加工設備得到快速發(fā)展，但加工裝備自動化程度低、缺乏專業(yè)化的設備等問題仍十分突出[3]。因此，本文結合預制蔬菜凈菜加工工藝技術，對預制蔬菜凈菜常用加工設備進行探討，討論其將來發(fā)展的趨勢并給出了建議，為預制蔬菜凈菜產業(yè)相關科研單位和企業(yè)提供參考。

1 預制蔬菜凈菜加工技術

預制蔬菜凈菜具有品質新鮮、食用方便、衛(wèi)生安全等特點[4]。在蔬菜加工過程中，常見的整理為去老葉、病變以及蟲食部位[5]，以及去掉果蒂、表皮等蔬菜的不可食用部分。清洗浸泡分為2 個階段：首先是切分前清洗浸泡，主要目的是去掉蔬菜表面污物，并通過浸泡去除部分農殘[6]；其次是切分后清洗浸泡，其目的一是去掉蔬菜中的泥沙、蟲卵等，如鮮切大白菜、包菜、生菜等，二是去掉切分過程中流出汁液、淀粉等，如鮮切土豆、淮山等[7]。蔬菜切分主要目的是將蔬菜切成絲、條、塊等，方便下一步加工。殺菌是預制凈菜加工質量的關鍵控制節(jié)點，目前凈菜殺菌方式分為化學殺菌和物理殺菌2 種方式。預制蔬菜凈菜常用的包裝方式有真空包裝、保鮮膜包裝、氣調包裝等。適宜的低溫能減弱蔬菜的呼吸強度，降低生物酶活性，抑制生理生化反應速率，延緩果蔬衰老。因此預冷是在高溫高濕的收獲季節(jié)為延長蔬菜貯藏期而采用的有效手段之一，常用的預冷方式有空氣預冷、水預冷和真空預冷。

2 預制蔬菜凈菜加工設備

2.1 整理設備

葉菜類采后整理宜機化困難，去老葉、病變以及蟲食部位等還以人工為主，目前常用整理設備有根莖瓜果類蔬菜去皮機、生菜除芯機等。

根莖、瓜果類蔬菜去皮主要采用摩擦去皮和削皮2 種方式。

摩擦去皮設備原理是物料不斷與摩擦輥或者摩擦桶滾動摩擦，從而去掉果蔬的表皮。摩擦去皮具有效率高、產能大等特點，也是目前應用最廣泛的去皮設備，但摩擦去皮設備僅對皮薄肉質硬、形狀規(guī)則的蔬菜有很好的效果。

削皮設備具有刀口平齊、對果肉損傷較小等優(yōu)點，但適用品種較為單一，主要對象為圓形、橢圓形、圓柱形等規(guī)則的根莖類、茄果類蔬菜。目前，比較成熟的削皮設備有滾筒式削皮機、圓盤式削皮機以及自適應削皮機等[8]。滾筒式削皮機采用滾筒內壁安裝刀具，圓形或者橢圓形的蔬菜在離心作用下與滾筒內壁形成速度差，達到削皮的效果；圓盤式削皮機一般是刀片安裝在工作盤上，工作盤以一定的速度轉動，蔬菜在離心力和摩擦力以及重力等的共同作用下不斷翻滾并與工作盤上的可調切削刀片產生相對速度差削去蔬菜的表皮[9]；滾筒式和圓盤式2種削皮方式存在隨機性，因此存在漏削、重復削皮等缺點。自適應削皮機原理為蔬菜夾持插針固定在架子上，刀片在氣缸或者彈簧作用下貼緊蔬菜[10-12]，刀片或者固定架旋轉，從下到上進行連續(xù)削皮。自適應削皮機需要一個一個的喂料，效率不高，一般用于形狀規(guī)則、個頭較大的蔬菜。

歐洲JBT FTNON 公司生產生菜除芯機，其工作原理為輸送帶將生菜固定，當走到刀具位置時，刀具插入生菜尾部將芯取出，刀具有可開合多片刀片，插入時為打開狀態(tài)，拉出時為閉合包裹芯部狀態(tài)[13]，可適用于白菜、生菜等鮮切蔬菜加工，但是其需要人工擺料且設備價格昂貴，目前國內推廣應用較少。

2.2 清洗設備

目前常用的清洗設備是通過物理摩擦和激震作用的機械力去除蔬菜的雜質，如水流、氣泡等與蔬菜以及蔬菜相互間的作用去除蔬菜表面的泥沙、蟲卵、毛發(fā)等雜質，包括滾筒式清洗機、毛刷式清洗機、氣浴式清洗機、渦流式清洗機、超聲波清洗機等[14-16]。

滾筒式清洗機的滾筒轉動過程中物料在滾筒的帶動下不斷翻滾，物料與滾筒以及物料之間相互摩擦，并利用噴淋的水流將雜質帶走。為增加物料與滾筒之間摩擦力和物料的傳送效果，滾筒內壁有筋肋，這樣雖然增加了潔凈度，但也增加物料損傷風險[17-18]。滾筒清洗機具有產能大、結構簡單等優(yōu)點，但易損傷物料，因此只能適用于果皮較厚、不易損傷的圓形或者橢圓形物料。

毛刷清洗機分為U 型毛刷清洗機和水平毛刷清洗機。U 型毛刷清洗機滾刷同向轉動帶動物料向上運動，到達高處后掉落下來，通過蔬菜與滾刷以及蔬菜與蔬菜之間的摩擦，利用上方噴淋頭噴出的水的沖刷將雜質帶走[19-20]。U 型毛刷清洗機采用硬毛刷時，蔬菜長時間滾刷摩擦可以去掉蔬菜表皮，因此還可以作為去皮機。水平毛刷清洗機是通過滾刷帶動蔬菜轉動，與毛刷進行摩擦去掉表面的雜質，由上面的噴淋裝置將雜質帶走。毛刷清洗機具有產能大、結構簡單、易保養(yǎng)、清洗干凈等優(yōu)點，是茄果類、根莖類蔬菜清洗常用設備，但是其無法將形狀不規(guī)則的根莖類清洗干凈，同時無法清洗葉菜和表皮脆弱的果蔬。

氣泡清洗機通過水槽底部的氣管產生的氣泡在物料表面潰滅時產生巨大的瞬時壓強和高速的微射流，連續(xù)不斷的氣泡潰滅對物料表面產生很強的破壞和氣蝕作用，使蔬菜表面的雜質脫落[21]。氣泡式清洗機清洗方式柔和，清洗損傷率與氣泡強度正相關，最大清洗體積比與蔬菜的密度、清洗液濁度、清洗量呈正線性相關，清洗液在濁度允許范圍內可以連續(xù)使用，洗凈率可在70%以上，是預制凈菜，特別是葉菜理想的清洗方式。

渦流渦旋清洗機也稱為射流清洗機，常用于蔬菜切分后清洗，主要由清洗水槽、高壓噴頭、振動瀝水網等部分組成。其清洗原理是一方面高壓水流從小孔中射出，對蔬菜形成沖擊力將雜物沖下；另一方面在水淹狀態(tài)下射流激發(fā)水槽中的水形成紊流，水與蔬菜形成相對運動將雜物洗下。因蔬菜在水淹狀態(tài)，有效防止了射流和紊流對蔬菜的損傷[22-23]，是鮮切蔬菜最常用的清洗機之一。

超聲波清洗機利用超聲波在水中傳播時，將水中的微小氣泡激勵，使氣泡產生振蕩、伸長、收縮乃至崩潰等動力學狀態(tài)，并在周圍產生高溫、高壓及激震現象，激震的沖擊波沖擊蔬菜，達到清洗蔬菜的目的[24-26]。超聲波清洗機具有清洗效果好、容易實現工業(yè)控制等特點，可適用于各種蔬菜，但是經試驗，超聲波清洗需要溫水且不同的蔬菜需不同的頻率和時間，因此規(guī)?；a應用還比較少。

2.3 切分設備

切分設備主要針對蔬菜的切段、切絲、切片等工序的加工[27]。雖然我國對切菜機研究起步較晚，但是隨著對農產品加工裝備技術的重視，近年來我國切菜設備得到了長足的發(fā)展[28-29]。根據刀片的形式，切分設備可分為盤刀式切菜機、離心式切菜機、條刀式切菜機等。

盤刀式切菜機的切刀為一個旋轉月牙形或圓盤式刀盤，蔬菜在輸送夾持機構作用下前進，蔬菜的長短通過調節(jié)輸送速度和旋轉盤刀的速度控制。切刀為月牙單刀或者雙刀時，用于切段或切片；切刀為絲刀刀盤時，用于切絲；切刀為柵刀刀盤時，用于切丁[30]。

離心式切菜機主要通過離心作用將果蔬推到切片刀上，切成的片在重力作用下落到切絲刀上，果蔬絲再落到切丁刀上，完成切片、切絲、切丁[31]。

條刀式切菜機主要是通過仿手工切菜和剁菜，傳送帶傳送蔬菜過來，切刀上下移動將蔬菜切成片、段、丁。剁刀分為直線型和柵格型，直線刀型用于蔬菜切段、切片等，柵格刀型用于蔬菜的剁丁，但條刀式切菜機精度比較差，且噪音較大。

2.4 消毒滅菌漂燙設備

預制蔬菜凈菜經處理后，組織結構遭到破壞，切口暴露于環(huán)境中，會為微生物提供利于生長的環(huán)境，促進微生物的生長繁殖，因此需要對其采取即時殺菌處理，才能保證產品貨架期和新鮮度。根據殺菌的方式不同可以分為化學殺菌和物理殺菌[32-34]。常用的化學殺菌方式主要為臭氧殺菌、次氯酸鈉殺菌、酸性電解水殺菌；物理殺菌方式為強電場殺菌、超聲波殺菌、紫外線殺菌、熱處理殺菌等。

臭氧殺菌、次氯酸鈉殺菌和酸性電解水殺菌等化學殺菌是利用殺菌劑的氧化作用將細菌殺死，一般是將化學殺菌劑溶于水中，利用清洗設備清洗殺菌。臭氧殺菌通過臭氧生成器生成臭氧后，紊流裝置將臭氧溶入水中形成臭氧水進而對果蔬進行清洗殺菌，臭氧極易分解因此無殘留，并具有降解農殘的作用。次氯酸鈉殺菌是將食品級次氯酸鈉溶入水中后配成一定濃度的水溶液，在水解作用下形成次氯酸，次氯酸再進一步分解形成新生態(tài)氧進行滅菌，次氯酸鈉殺菌消毒容易造成凈菜氯離子超標，因此次氯酸鈉殺菌設備一般為多槽清洗設備，殺菌后通過漂洗將氯離子洗去。弱酸性電解水一般通過電解溶液得到，制作成本較低，但是電解設備價格較高，常用于大規(guī)模蔬菜清洗。經研究，酸性電解水具有很好的殺菌和保鮮作用，但是殺菌機理還有待進一步研究[35]。

強電場殺菌、超聲波殺菌、紫外線殺菌等物理殺菌技術具有無殘留、速度快等優(yōu)點，國內科研工作者做了大量的研究，但是物理殺菌各自的缺點顯著，物理殺菌一般以裝置的形式配合其他設備使用。強電場殺菌主要是通過高壓脈沖電場處理食品，但是強電場殺菌存在處理量有限、波形不穩(wěn)定等缺點，雖然技術已經比較成熟，但設備還未推廣[36]。超聲波殺菌主要利用空化作用，使液體產生瞬間高溫、高壓變化，導致細菌死亡，病毒失活，抑制酶的活性；超聲滅菌適于果蔬汁飲料、酒類、牛奶、醬油等液體食品，蔬菜加工中一般只利用超聲波清洗的作用。紫外線殺菌主要是利用紫外線對果蔬表面殺菌，但是由于紫外線的穿透能力有限，因此紫外線殺菌經常被用在保鮮儲藏庫的空氣殺菌。

凈菜的熱處理可以殺菌鈍酶防止鮮切蔬菜褐變，還可以起到護色、去除蔬菜不正常味道以及部分蔬菜的草酸等作用，是常用的消毒滅菌處理方式[37-38]。目前，常用的漂燙設備有熱水漂燙機、蒸汽漂燙機。熱水漂燙設備有連續(xù)漂燙機、漂湯鍋、漂燙池等，漂燙池、漂燙鍋主要用在小型食品工廠或者廚房。連續(xù)漂燙機由漂燙槽、輸送裝置、加熱裝置等部分組成，常用在大型食品工廠、大型食堂等的凈菜加工或者灌裝食品的巴氏殺菌。連續(xù)蒸汽漂燙機由輸送帶、噴汽管道等部分組成，物料輸送到蒸汽管道下方，噴氣嘴噴出蒸汽漂燙物料。

2.5 包裝設備

目前預制蔬菜凈菜加工常用包裝設備有真空包裝機、保鮮膜包裝機、氣調包裝機等。

真空包裝機分為外抽真空包裝機和室式真空包裝機。外抽真空包裝機原理是包裝袋的開口處插入氣管，由真空泵抽氣，然后封口。室式真空包裝機原理是將裝有物品的塑料袋放入真空室，合蓋抽氣，達到預定的真空度后，熱封裝置合攏。真空包裝除去了包裝袋中的空氣并隔絕了與外界空氣的交換，很好地防止了變質腐敗，但袋內缺乏氧氣，容易引起鮮切后呼吸強度較大的蔬菜病變[39]，因此，真空包裝在鮮切蔬菜中主要用于呼吸強度較弱的凈菜包裝。真空包裝機經常與多頭秤、自動給袋裝置等組合使用，實現生產自動化。

保鮮膜包裝機是超市小包裝整顆蔬菜、水產凈菜、肉食凈菜等常用設備，保鮮薄膜包裝是一種簡便、經濟、有效的采后處理方法，選保鮮薄膜包裝可以降低貯藏期間的水分散失，抑制呼吸作用，減少營養(yǎng)物質的消耗，減少微生物再侵染[40]。目前，保鮮膜包裝還以手工拉膜纏繞為主，自動、半自動的保鮮膜包裝機的生產主要以日本寺岡為主，雖然近年有部分廠家對保鮮膜包裝機進行了研究，但是市場占有率仍較低[41-42]。

氣調包裝機是目前在預制菜加工行業(yè)應用最廣泛的包裝機，氣調包裝機主要有2 種：氣體沖洗式和真空補償式[43]；氣體沖洗式原理是連續(xù)向包材內通入氣體將原有氣體驅出后密封；真空補償式是在全密封容器里進行抽真空，然后沖入調節(jié)好比例的氣體，最后將包材密封。但是，氣調包裝的氣體比例、包裝膜的材質等會影響保鮮效果，因此在氣調包裝機使用過中還需要專業(yè)技術人員的指導，這也影響了小規(guī)模用戶的使用。

2.6 預冷設備

預冷是采收后的果蔬迅速去除田間熱、降低呼吸強度、減少營養(yǎng)物質消耗、延長貨架期、保持鮮度的重要手段[44]。根據農產品預冷過程中所用冷媒的不同，可將預冷方式分為空氣預冷、水預冷和真空預冷[45]。

空氣預冷設備利用風機將冷氣流送入預冷間，通過強制對流的方法冷卻蔬菜，也被稱為強制通風預冷。常用的設備有預冷冷庫、風冷速凍機。預冷冷庫操作便捷、費用低，成為國內外最早使用的一種冷卻方式，也是目前中小用戶最常用的預冷設備，但具有蔬菜干耗大、預冷速度慢、冷卻不均勻等缺點。風冷速凍機采用高速低溫氣流穿過網帶，預冷網帶上的蔬菜，速度相對較快，常用于預制菜速凍加工。

水預冷是將冷水作為載冷劑與蔬菜表面接觸，使其迅速降溫。根據農產品與冷水接觸方式的不同，水預冷機可分為噴淋式、浸泡式和混合式[46]。目前最常用的預制蔬菜凈菜預冷設備為浸泡式水預冷機，由水槽、冷水產生裝置、輸送帶等部分組成，具有結構簡單、便于操作、預冷速度快、不產生干耗等優(yōu)點。而冰水預冷會使蔬菜表面殘留水分，易誘發(fā)微生物繁殖；部分鮮切蔬菜品種使用水預冷容易造成固性物溶于水，影響其品質，因此預冷過程中常常會加入殺菌劑、保護劑等，與消毒、清洗等組合使用。

真空預冷機的原理是在真空環(huán)境下蔬菜表面的水分蒸發(fā)并吸收汽化潛熱，達到快速降溫的目的。真空預冷機主要由制冷系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構成[47]。相比于其他預冷設備，真空預冷機具有降溫速度快、冷卻均勻、清潔等優(yōu)點[48]，但存在適宜預冷品種有限、失重率高、前期投資成本高等不足，與生產線無法連線使用。因此真空預冷機常常用于蔬菜采后去田間熱、預制熟食快速冷卻等場合。

3 存在的問題

3.1 設備研發(fā)難度大

我國蔬菜品種多，蔬菜的特性各異，大大增加了設備的研發(fā)難度，且大多數專用設備市場容量較小，嚴重制約了裝備的研發(fā)。同時，同一種蔬菜加工的最終產品需求的多樣化，也增加了設備研發(fā)難度，以大宗蔬菜土豆為例，凈菜產品有絲、條、片、方塊、滾刀塊等，所需切分設備各不相同。

3.2 預制凈菜加工設備科研投入不足

我國的蔬菜加工設備研發(fā)以中小企業(yè)為主，大型企業(yè)較少，高校科研院所偏重于工藝研究，對蔬菜凈菜加工設備的研發(fā)投入較少。雖然近年來蔬菜加工裝備得到了較快發(fā)展，但新的加工設備以模仿國外加工設備為主，創(chuàng)新性還有待加強。

3.3 機械化自動化智能化水平不高

目前，我國蔬菜凈菜加工設備特別是生產線的自動化智能化水平不高，以清洗設備為例，目前蔬菜的潔凈度檢測、自動換水等還無法實現自動化智能化；葉菜類、茄果類去不可食用部分宜機化困難，仍無法實現機械化。

4 發(fā)展趨勢和建議

4.1 發(fā)展趨勢

1）隨著我國蔬菜大型種植農場的發(fā)展，依靠科學加工技術將傳統(tǒng)生產模式轉變?yōu)楝F代化生產模式，研發(fā)智能蔬菜加工成套設備，對提高蔬菜加工效率、降低農業(yè)生產成本、降低蔬菜產后損失率等具有重要促進意義[49]。

2）近年來，我國加強了城市骨干菜籃子倉儲加工中心的建設，因此將涌現一批以加工單品為主的專業(yè)化儲藏、包裝和切分等企業(yè)，專業(yè)化的預制凈菜加工裝備的應用將逐步增加。

4.2 建議

1）通過政府科技資金支持地方中小企業(yè)和個人聯合高?？蒲性核鶕嵺`經驗研究本地特有蔬菜加工方式，開發(fā)專用設備，以適應地方特色蔬菜加工；支持科研院校和大型蔬菜食品企業(yè)開發(fā)大宗蔬菜加工裝備，在解決“卡脖子”問題同時，深入研究現有裝備的問題點，開發(fā)可靠穩(wěn)定、適應性強的凈菜加工設備，提升蔬菜加工裝備技術水平。

2）融合信息化技術，增加圖像識別、圖像數據濾波分析等技術，自動識別凈菜加工過程中品質控制點，進而調節(jié)加工裝備執(zhí)行機構，實現蔬菜加工的智能化。借助傳感器把握最新的信息及數據，并構建動態(tài)化的環(huán)境模型，對相關的生產數據實施具體的分析和處置，以提升凈菜加工裝備單機和生產線智能化水平。

3）完善現有設備標準體系，探索符合中國特色蔬菜加工設備發(fā)展的道路。建議政府牽頭、科研院所和企業(yè)參與，對大宗凈菜品種以及通用加工設備制定完善的國家標準，各地根據需要制定地方標準，引導預制菜產業(yè)健康、有序、可持續(xù)的發(fā)展。