張 楠,杜世偉,陳玉侖,李春保,李毅念,周光宏,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué),江蘇南京 210095;2.江蘇省蘇食肉品有限公司,江蘇南京 210031)

豬胴體預(yù)冷過(guò)程中霧化增濕與噴淋對(duì)干耗的影響差異性研究

張 楠1,2,杜世偉1,陳玉侖1,李春保1,李毅念1,周光宏1,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué),江蘇南京 210095;2.江蘇省蘇食肉品有限公司,江蘇南京 210031)

本研究對(duì)比了霧化增濕與霧化噴淋兩種方式對(duì)豬胴體預(yù)冷干耗的影響。采用超聲霧化加濕器來(lái)增加預(yù)冷環(huán)境濕度方式以及氣液兩相流間歇霧化噴淋的方式分別對(duì)豬胴體樣品進(jìn)行預(yù)冷處理,以直接冷卻豬胴體樣品為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:霧化增濕組樣品最終平均干耗為1.442%,經(jīng)14 h霧化噴淋處理的各樣品繼續(xù)冷卻至24 h后測(cè)得最終平均干耗為1.066%,對(duì)照組實(shí)驗(yàn)樣品最終平均干耗為2.914%。霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可使豬胴體冷卻速度加快(p<0.05)。霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可有效縮短樣品干耗達(dá)到峰值的時(shí)間(p<0.05),其達(dá)到峰值時(shí)間關(guān)系為:霧化噴淋組<霧化增濕組<對(duì)照組。霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可顯著降低豬胴體預(yù)冷干耗(p<0.05);霧化噴淋冷卻處理比霧化增濕冷卻處理降低干耗效果更為理想(p<0.05)。

豬胴體,干耗,霧化增濕,霧化噴淋

豬胴體在預(yù)冷過(guò)程中,由于胴體表面水蒸汽壓力大于冷卻空氣中的水蒸汽分壓力,在蒸汽壓力差的推動(dòng)下,胴體表面蒸發(fā)出來(lái)的水蒸汽不斷向冷卻空氣中擴(kuò)散,從而導(dǎo)致豬胴體內(nèi)水分散失,使胴體預(yù)冷過(guò)程產(chǎn)生干耗[1]。

預(yù)冷與胴體干耗的關(guān)系一直深受冷鮮肉業(yè)內(nèi)的關(guān)注,歐美屠宰行業(yè)很早就注意到,畜禽胴體在預(yù)冷過(guò)程中存在較大的水分蒸發(fā)損耗[2]。在中國(guó),豬胴體預(yù)冷通常采用常規(guī)風(fēng)冷,在冷卻過(guò)程中干耗較大(1.85%～3.5%)[3-4],給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)由于風(fēng)干帶走水分[5-6],嚴(yán)重影響冷卻肉的品質(zhì)和外觀。

預(yù)冷干耗受多種因素相互作用的影響[7],因而預(yù)冷方式也多種多樣。研究人員對(duì)宰后新鮮豬胴體預(yù)冷降耗方面進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究,主要包括兩段式冷卻[8-10]、增濕[11]、噴淋[12-14]、套袋[15]和涂膜[16-17]等方法。研究發(fā)現(xiàn),二段式冷卻比一段式冷卻水分損耗低0.1%～0.2%[9];霧化增濕方式增加冷卻環(huán)境相對(duì)濕度可在冷卻24 h后降低豬白條冷卻干耗0.237%[11];霧化噴淋冷卻方式可使胴體干耗明顯降低至1%以下[12];套袋可以有效降低預(yù)冷損耗,并且利用套袋方式冷卻豬胴體,冷卻時(shí)間為4 h更適宜[13]。

目前,在豬胴體預(yù)冷研究領(lǐng)域,張向前[3,13]、李紅民[5]等分別對(duì)剛屠宰后的新鮮豬胴體進(jìn)行預(yù)冷庫(kù)大環(huán)境霧化噴淋處理,得出霧化噴淋預(yù)冷方法的確可以有效降低豬胴體干耗,已經(jīng)被業(yè)內(nèi)研究人員廣泛認(rèn)可;而余忠、肖華黨等[11]人利用對(duì)豬胴體預(yù)冷環(huán)境霧化增濕的方法同樣得出可以有效降低豬胴體預(yù)冷干耗。由于不同研究人員所采用的預(yù)冷環(huán)境場(chǎng)所不同、豬胴體品種差異、實(shí)驗(yàn)條件差異等原因,而不能比較上述兩種預(yù)冷方式在豬胴體降耗效果方面的優(yōu)劣。

本文主要研究了在實(shí)驗(yàn)室人工氣候箱恒定預(yù)冷溫度條件下,通過(guò)增加氣候箱內(nèi)濕度到設(shè)定值,來(lái)進(jìn)行霧化增濕實(shí)驗(yàn);通過(guò)氣液兩相流霧化噴淋豬胴體表面來(lái)完成霧化噴淋實(shí)驗(yàn);并將在同樣條件下不做任何加濕與噴淋處理的豬胴體樣品作為對(duì)照組。目的是將兩種預(yù)冷方式放在同樣的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),并與對(duì)照組相比較,來(lái)確定相同條件下降低豬胴體干耗的最佳預(yù)冷方式,以期對(duì)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用起到指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

豬胴體樣品 取自江蘇省南京六合六城生豬定點(diǎn)屠宰場(chǎng)經(jīng)常規(guī)工藝屠宰后45 min內(nèi)的豬胴體(“杜長(zhǎng)大”型)取脊背部位的兩塊(各1000 g左右)作為實(shí)驗(yàn)樣品(長(zhǎng)×寬×厚:150 mm×120 mm×60 mm),并分別標(biāo)號(hào)為樣品1,樣品2,置于人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行冷卻實(shí)驗(yàn)。

RGQ-360N型人工氣候箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;YC-D209E型超聲波加濕器 北京亞都環(huán)?？萍加邢薰?AG-8010-4型水泵 廣州雨沃機(jī)電設(shè)備有限公司;550-2411524型無(wú)油空氣壓縮機(jī) 浙江盛源空壓機(jī)制造有限公司;JJ1000型電子稱(chēng)(精確度0.01 g) 常熟市雙杰測(cè)試儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 冷卻方法 實(shí)驗(yàn)豬肉樣品懸掛于人工氣候箱內(nèi)。霧化增濕實(shí)驗(yàn)[12]使用超聲波加濕器噴霧來(lái)增加人工氣候箱內(nèi)濕度到100%并保持,通過(guò)縮小豬肉樣品表面與箱內(nèi)環(huán)境水蒸汽壓差來(lái)實(shí)現(xiàn)降低干耗目的,霧化增濕處理14 h。霧化噴淋實(shí)驗(yàn)[13]使用噴嘴氣液兩相流霧化噴淋樣品表面,噴淋間隔30 min,噴淋要均勻,以樣品下部沒(méi)有水滴落下為標(biāo)準(zhǔn),噴淋處理14 h后繼續(xù)在氣候箱中冷卻至24 h,測(cè)得其最終質(zhì)量。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)豬肉樣品不做任何增濕、噴淋處理。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。人工氣候箱內(nèi)溫度控制在0～4 ℃。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

1.2.2.1 樣品干耗 樣品放入人工氣候箱前稱(chēng)重一次,之后每隔0.5 h測(cè)一次樣品質(zhì)量,根據(jù)公式(1)計(jì)算出樣品干耗[9]。

式(1)

式中:L為樣品干耗(%);W0為初始質(zhì)量(g);W測(cè)為不同時(shí)刻測(cè)得質(zhì)量(g)。

1.2.2.2 冷卻速度 參考文獻(xiàn)[13]的方法,樣品放入人工氣候箱前測(cè)量其中間內(nèi)部4 cm處初始溫度,之后每隔0.5 h測(cè)一次溫度,記錄溫度變化情況。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 19.0中的單因素ANOVA和LSD多重比較對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,以p<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 霧化增濕對(duì)豬肉樣品干耗的影響

霧化增濕組與對(duì)照組樣品平均干耗變化曲線如圖1所示,對(duì)照組實(shí)驗(yàn)所有樣品最終平均干耗為2.914%,霧化增濕組所有樣品最終平均干耗為1.442%。對(duì)照組實(shí)驗(yàn)樣品自預(yù)冷開(kāi)始至13 h內(nèi)干耗曲線一直保持上升趨勢(shì),但曲線斜率在逐漸減小,預(yù)冷最后1 h干耗曲線趨于穩(wěn)定。霧化增濕組實(shí)驗(yàn)樣品在放入氣候箱內(nèi)前2 h干耗增加顯著,之后變化趨勢(shì)較平穩(wěn);樣品在冷卻至7.5 h時(shí)干耗出現(xiàn)峰值,之后干耗值呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì),但最終在冷卻至12.5 h后達(dá)到穩(wěn)定值。

圖1 霧化增濕組與對(duì)照組樣品平均干耗曲線Fig.1 Average weight-loss curve of environmental humidifier and control group

余忠等[11]在濕度值為89%～94%的環(huán)境下測(cè)得豬胴體冷卻24 h干耗值為1.586%,而本次實(shí)驗(yàn)兩樣品冷卻14 h干耗值為1.442%,比對(duì)照組樣品最終平均干耗降低1.472%(p<0.05)。這說(shuō)明增加預(yù)冷環(huán)境濕度值,即縮小樣品表面與預(yù)冷環(huán)境間水蒸汽壓力差,可明顯降低預(yù)冷干耗。霧化增濕處理的樣品在預(yù)冷過(guò)程中的前2 h,由于樣品表面與預(yù)冷環(huán)境溫差較大,導(dǎo)致預(yù)冷前期干耗增加顯著,隨著溫差逐漸縮小,水蒸汽壓力差減小,樣品干耗值增加緩慢;實(shí)驗(yàn)樣品干耗值在達(dá)到峰值后呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì),主要是因?yàn)橄鋬?nèi)濕度過(guò)飽和[18],霧氣在箱內(nèi)壁凝結(jié)產(chǎn)生水珠,滴至樣品表面,使樣品質(zhì)量增加,干耗下降,在對(duì)箱內(nèi)壁水珠進(jìn)行人工清除后,發(fā)現(xiàn)樣品干耗最終達(dá)到穩(wěn)定值。而對(duì)照組實(shí)驗(yàn)樣品干耗值在趨于穩(wěn)定之前,由于樣品表面與預(yù)冷環(huán)境溫差減小緩慢,使水蒸汽壓力差減小亦緩慢,導(dǎo)致干耗值不斷升高,直到溫差為零,干耗值才趨于穩(wěn)定。

2.2 霧化噴淋對(duì)豬肉樣品干耗的影響

霧化噴淋組與對(duì)照組樣品平均干耗變化曲線如圖2所示,在進(jìn)行霧化噴淋1.5 h左右時(shí),實(shí)驗(yàn)樣品平均干耗值達(dá)峰值;之后隨時(shí)間逐漸降低,冷卻至7.5 h時(shí)降至零干耗;繼續(xù)對(duì)樣品進(jìn)行霧化噴淋,干耗為負(fù)。經(jīng)14 h霧化噴淋處理的各樣品繼續(xù)冷卻至24 h后測(cè)得最終平均干耗為1.066%,比對(duì)照組實(shí)驗(yàn)樣品最終干耗平均值降低了1.848%(p<0.05)。

圖2 霧化噴淋組與對(duì)照組樣品平均干耗曲線Fig.2 Average weight-loss curve of spray-chilling and control group

在開(kāi)始冷卻的1.5 h內(nèi),由于樣品表面與箱內(nèi)環(huán)境溫差較大,蒸汽壓差大,導(dǎo)致間隔霧化噴淋量不足以抵消樣品質(zhì)量損失量,干耗值增加顯著;隨著溫差縮小,水蒸汽壓差減小,樣品質(zhì)量散失量小于霧化噴淋附著量,樣品質(zhì)量增加,干耗逐漸降低;隨著霧化噴淋時(shí)間增加,樣品干耗降為零,甚至達(dá)到負(fù)值,樣品質(zhì)量超過(guò)其初始質(zhì)量。

2.3 冷卻速度差異

3組實(shí)驗(yàn)所有樣品冷卻速度曲線如圖3所示,預(yù)冷過(guò)程中樣品內(nèi)部溫度關(guān)系為:對(duì)照組>霧化增濕組>霧化噴淋組,并且霧化增濕組和霧化噴淋組樣品均先于對(duì)照組達(dá)到穩(wěn)定值(p<0.05)。這主要因?yàn)殪F化噴淋組直接將水汽噴淋于樣品表面,形成一層致密均勻的水膜覆蓋于樣品表面,水膜在氣流場(chǎng)的作用下開(kāi)始?xì)饣纬伤魵?帶走大量熱量[19-20],使霧化噴淋組樣品冷卻速度加快,霧化增濕組樣品冷卻速度次之,對(duì)照組冷卻速度最慢。由此說(shuō)明霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可使胴體內(nèi)部溫度冷卻速度加快。

圖3 冷卻速度對(duì)比曲線Fig.3 The contrast curve of cooling rate

2.4 兩種預(yù)冷方式降耗效果差異顯著性分析

由表1可見(jiàn),對(duì)照組分別與霧化噴淋組、霧化增濕組平均干耗值差異顯著(p<0.05),大小關(guān)系為:對(duì)照組>霧化增濕組>霧化噴淋組。霧化噴淋組與霧化增濕組對(duì)豬胴體樣品平均干耗值影響亦具有顯著差異(p<0.05)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可顯著降低豬胴體預(yù)冷干耗(p<0.05);霧化噴淋冷卻處理比霧化增濕冷卻處理降低干耗效果更為理想(p<0.05)。

表1 不同預(yù)冷方式對(duì)豬胴體樣品干耗的影響Table 1 Effect of different cooling methods on the weight-loss of pig carcasses samples

注:同一列內(nèi)不同字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.5 兩種冷卻方式干耗值與溫度的關(guān)系曲線

根據(jù)霧化增濕組中一樣品、霧化噴淋組中一樣品及對(duì)照組一樣品所測(cè)干耗數(shù)據(jù)與內(nèi)部中心溫度的關(guān)系曲線分別如圖4a～圖4c所示。

圖4 3組實(shí)驗(yàn)?zāi)骋粯悠犯珊闹蹬c內(nèi)部中心溫度關(guān)系曲線Fig.4 The relative curve between the weight-loss of pig carcasses and internal temperature in three group

根據(jù)圖4a可見(jiàn),在對(duì)照組實(shí)驗(yàn)中,預(yù)冷開(kāi)始第1 h內(nèi)樣品內(nèi)部溫度下降幅度最大為10.5 ℃,同時(shí)樣品干耗值接近線性增加,達(dá)到0.76%,占最終總干耗的26.17%;之后干耗曲線一直保持上升趨勢(shì),但曲線斜率在逐漸減小,預(yù)冷最后1 h干耗曲線趨于穩(wěn)定,同時(shí),樣品內(nèi)部溫度達(dá)到穩(wěn)定值1.5 ℃。

根據(jù)圖4b可以看出,在霧化增濕實(shí)驗(yàn)中,預(yù)冷開(kāi)始第1 h內(nèi)樣品內(nèi)部溫度下降幅度最大為14 ℃,同時(shí)樣品干耗值接近線性增加,達(dá)到0.89%,占最終總干耗的66.42%;第2 h內(nèi)樣品內(nèi)部溫度下降幅度為7 ℃,同時(shí)樣品干耗值達(dá)到1.18%,占最終總干耗的88.06%;第3 h內(nèi)樣品內(nèi)部溫度下降幅度為4 ℃,同時(shí)樣品干耗值達(dá)到1.31%,占最終總干耗的97.76%;之后干耗曲線增長(zhǎng)較為緩慢,在預(yù)冷第7 h時(shí),樣品內(nèi)部溫度達(dá)到穩(wěn)定值1.5 ℃,樣品干耗值達(dá)到最大值1.49%,比對(duì)照組樣品提前6 h達(dá)到最大干耗值。隨后干耗曲線呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì),但最終趨于穩(wěn)定。

根據(jù)圖4c可以看出,在霧化噴淋實(shí)驗(yàn)中,預(yù)冷開(kāi)始第1 h內(nèi)樣品內(nèi)部溫度下降幅度最大為14.5 ℃,與霧化增濕組樣品溫度降相差不大,經(jīng)總體樣本統(tǒng)計(jì)分析后可知此兩種預(yù)冷方式在預(yù)冷初期1 h內(nèi)對(duì)溫度下降影響不顯著(p<0.05),但樣品干耗值為0.55%,比霧化增濕組樣品干耗低0.34%;在預(yù)冷開(kāi)始第1.5 h時(shí)樣品干耗即達(dá)到最大值0.67%,比霧化增濕組樣品提前5.5 h達(dá)到最大干耗值,之后開(kāi)始逐漸降低。

預(yù)冷前期溫度差較大,由胴體內(nèi)部向外傳遞熱量較大,產(chǎn)生的溫度降也較大,該過(guò)程中熱量傳遞的同時(shí)伴隨著質(zhì)量的傳遞,結(jié)果使胴體干耗顯著增加。隨著冷卻時(shí)間延長(zhǎng),溫度差逐漸縮小,推動(dòng)作用減弱,干耗值增加緩慢。當(dāng)樣品內(nèi)部溫度達(dá)到1.5 ℃,即內(nèi)部溫度與外界預(yù)冷環(huán)境溫度達(dá)到平衡時(shí)干耗值達(dá)到最大值。

通過(guò)對(duì)3組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總體樣本統(tǒng)計(jì)分析可知,霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可有效縮短樣品干耗達(dá)到峰值的時(shí)間,其達(dá)到峰值時(shí)間關(guān)系為:霧化噴淋組<霧化增濕組<對(duì)照組,提前使樣品內(nèi)部所含水分不再散失,從而使降低干耗效果顯著(p<0.05)。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)分析可知,霧化噴淋處理與霧化增濕處理與對(duì)照組相比均可有效降低豬胴體預(yù)冷干耗,并且霧化噴淋與霧化增濕兩種預(yù)冷方式降耗效果差異顯著(p<0.05)。霧化噴淋冷卻處理降耗效果要優(yōu)于霧化增濕冷卻處理,同時(shí)可以加速胴體內(nèi)部溫度冷卻,提前達(dá)到樣品干耗峰值。因此在豬胴體霧化噴淋冷卻技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)優(yōu)先采用霧化噴淋方式對(duì)豬胴體進(jìn)行冷卻,且采用間歇式噴淋方法。由于預(yù)冷初期的2～3 h內(nèi)胴體內(nèi)部溫度與預(yù)冷環(huán)境之間溫度差較大,冷卻速率較快,向外散熱量大,帶走的水分比較多[21],應(yīng)該適當(dāng)縮短對(duì)豬胴體的霧化噴淋間隔,以補(bǔ)充胴體對(duì)外散失的水分,噴淋后期逐漸擴(kuò)大霧化噴淋間隔。

霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可顯著降低豬胴體預(yù)冷干耗(p<0.05);霧化噴淋冷卻處理比霧化增濕冷卻處理降低干耗效果更為理想(p<0.05)。霧化噴淋預(yù)冷方式可將豬胴體24 h干耗控制在1.066%左右,比霧化增濕方式平均干耗值低0.376%,比對(duì)照組平均干耗值低1.848%(p<0.05)。霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可加速豬胴體冷卻,使胴體內(nèi)部溫度提前達(dá)到穩(wěn)定值(p<0.05)。霧化噴淋冷卻處理與霧化增濕冷卻處理均可有效縮短樣品干耗達(dá)到峰值的時(shí)間,其達(dá)到峰值時(shí)間關(guān)系為:霧化噴淋組<霧化增濕組<對(duì)照組,提前使樣品內(nèi)部所含水分不再散失,從而使降低干耗效果顯著(p<0.05)。

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Difference of effects of environmental humidifier and spray-chilling on weight-loss of pig carcasses in cooling process

ZHANG Nan1,2,DU Shi-wei1,CHEN Yu-lun1,LI Chun-bao1,LI Yi-nian1,ZHOU Guang-hong1,*

(1.Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.Jiangsu Food Group,Nanjing 210031,China)

In this study,effects of cooling process on the weight-loss of pig carcasses under environmental humidifier condition and spray-chilling condition were compared. Cooling process of pig carcasses were conducted under the environmental humidifier condition by ultrasonic atomization humidifier increasing environment humidity and under spray-chilling condition by gas-liquid two-phase flow intermittently spraying,and experiment sample without humidification and spray treatment was regarded as control group. The experiment results indicated that the final average weight-loss of samples under environmental humidifier condition(humidity 100%)was 1.442%,and the final average weight-loss of samples under spray-chilling condition for 14 h and then cooling to 24 h was 1.066%,and the final average weight-loss of samples for control group was 2.914%. Spray-chilling and environmental humidifier cooling treatment can increase the cooling velocity of pig carcass(p<0.05). The spray-chilling treatment and environmental humidifier treatment can reduce effectively the weight-loss peak time(p<0.05). Relationship of the weight loss peak time for three groups is spray-chilling

pig carcass;weight-loss;environmental humidifier;spray-chilling

2016-07-28

張楠(1981-)，男，博士研究生，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品加工與質(zhì)量控制，E-mail：zhangyulun@163.com。

*通訊作者:周光宏(1960-)，男，博士，教授，研究方向：畜產(chǎn)品加工與質(zhì)量控制，E-mail：ghzhou@njau.edu.cn。

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2014BAD19B01)。

TS251.1

A

:1002-0306(2017)03-0322-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.03.054