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肉类加工产业科技现状、趋势与建议

中国农业科学院农产品加工所副所长 中国农业科学院肉品加工团队首席科学家 农业农村部农产品质量安全收贮运管控重点实验室主任 张德权

      来源:《肉类产业资讯》    2022年第11期
 
内容摘要:由于疫情原因不能到现场,根据组委会的安排,今天与大家在线上交流“肉类加工产业科技现状、趋势和建议”。肉类产业本身的需求,对未来装备的制造、科技创新,可能会指引更好的方向,重点在肉类加工产业的科技创新。今天主要讲解三方面内容。
  尊敬的各位线下企业家、领导,大家上午好!
  由于疫情原因不能到现场,根据组委会的安排,今天与大家在线上交流“肉类加工产业科技现状、趋势和建议”。肉类产业本身的需求,对未来装备的制造、科技创新,可能会指引更好的方向,重点在肉类加工产业的科技创新。今天主要讲解三方面内容。
  一、肉类加工产业科技发展现状
  中国肉类生产与消费量居世界第一位(来自FAO的数据),占世界总消费的1/3,畜禽屠宰及肉品加工业主营业务收入达1.4万亿元,占食品工业的11.7%,占农副食品加工业主营业务收入的20.3%,是第一大食品加工业,所以肉品科技创新是有巨大的潜力和前景。
  在肉类品种结构中,主体是猪肉,其次是禽肉,三是牛肉、羊肉,所占比重:2021年为59.6:26.8:7.9:5.8,2021年猪肉比重为59.6%。非瘟以后降到60%以下,目前猪肉占国民消费的60%左右,这和我们国民的消费习惯有关。在我国肉与肉制品近20年的统计中,发现一个有趣现象,生鲜肉占80%以上,而肉制品一直维持在20%上下,没有超过25%,20年中从15%增加到20%左右。由此可以发现,中国人的消费以生鲜肉为主。
  就统计局的统计而言,没有纳入肉制品的百分比。在20%的制品中,中式肉制品由改革开放初期的70%~80%,降到2000年前后的30%,近20年来,中式肉制品又涨到55%。也就是说,中国的饮食习惯与消费,由原来的全部储藏,逐步发展到现在以中式肉制品为主,西式肉制品为辅的消费格局,这种趋势还在持续加强。未来的中式肉制品,包括菜肴的比重都会加大,回到历史的80%左右是趋势。西式肉制品也在实现中国化,西式的麦当劳、肯德基、西式的香肠到中国后,也实现了中国化、时代化。就像二十大报告里提出的:要中国式、中国化、时代化,才是我们中国肉制品产业的未来发展前景。
我国猪肉产量占肉类比重
  2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021
总产量 7925 7957 8384 8536 8707 8625 8540 8431 8517 7649 7639 8887
猪肉 5070 5053 5335 5493 5671 5487 5299 5430 5404 4255 4113 5296
禽肉 1513 1709 1823 1798 1751 1826 1888 1897 1994 2239 2361 2380
牛肉 653 648 662 673 689 700 717 726 644 667 672 698
羊肉 398 393 401 408 428 441 459 468 475 488 492 514
  从生鲜中各种肉类的比重看,生鲜肉占80%。热鲜肉二十年来一直是主体,占60%左右;我们一直推广的冷却肉,近两年统计是30%,严格意义上讲冷却成熟肉是很少的,冷冻肉占12%,主要应用于肉品加工,和肉制品的20%相吻合。
  为什么会出现热鲜肉占主体,冷却肉推广20年也不到30%?通过分析中国人的饮食消费习惯,发现存在即合理。下面图是我们目前大力推广的中式肉类菜肴(工业预制菜),外国人爱吃的制品占20%,中国人吃的是菜品消费,如:炒肉丝、炖排骨、牛羊肉等,都没有统计到制品中,所以我国的加工率比较低。
  而研究表明,中式烹饪方式对原料肉的要求是保持热鲜状态,而西式肉品的制肠、烧烤,更适用冷却肉,这是消费习惯的差异,也是烹饪方式的差异。我国消费者更喜欢吃新鲜的肉品,现宰的活鱼、活禽才能炖出鲜味与口感,如果强行推广冷却肉改变国人的饮食习惯,这个难度是非常大的。
  二十大报告中提到,我们要与中国的实践相结合,要与中国产品传统、优秀文化相结合,才能给我们中国的肉品科技找到方向。我们要解决80%肉品的加工、消费、科技,而不是用西方科技主导中式菜肴的科技创新、装备创制、产业升级。基于这个理念,我们要大力发展自主加工保持生鲜的品质。
  未来肉类科技发展的两方面,一是肉类生鲜保质、保量、保多样;二是肉类菜肴工业化、保多样,满足消费需求。核心分为两大类:冷鲜肉保鲜与预制菜工业化,这是中国肉类科技工作的重大核心。肉类科技创新和产业发展,都要围绕这两个产业化需求去开展。
  目前我国肉类加工产业存在的问题
  1.生鲜肉损耗高
  在我国,就肉类生鲜制品在科技创新方面存在的问题,经过分析,得出以下结论:
  作为世界肉类生产与消费第一大国,我国肉类加工、贮藏、流通环节汁液流失、色泽褐变、质构劣化等劣质肉发生率高达8~10%,年损失约760万吨肉,超过了我国牛肉的年产量。
  基于这一点,去年发布《冷链物流“十四五”规划》(由我牵头);同时去年发布了农业农村部的《全国农产品产地仓储保鲜冷链物流建设规划》,要大力发展果蔬、畜禽、水产品的保鲜物流产业,支撑行业未来发展。为此,国家扶持了50亿,要给生鲜农产品产地、仓库、冷库建设补贴,前3年还未涉及肉类,主要是果品蔬菜。从明年开始,我们正在向财政部、科技部、农业部做相关工作,扩大到肉类和水产行业,在建冷库、冷链物流过程中提供相应的补贴。
  2.能耗物耗水耗高
  ● 屠宰水耗能耗高:生猪、牛、羊、鸡屠宰耗水量分别为0.5、1.2、0.05、0.006吨水/头(只),水耗7.199m3/万元产值,能耗0.099吨标煤/万元产值。
  ● 屠宰及肉类加工业废水年排放量4.63亿吨、COD年排放量11.45万吨,分别占农副食品加工业的33.3%、28.6%。
  ● 屠宰及肉类加工业氨氮年排放量0.8万吨,总氮排放量1.5万吨,总磷排放量0.18万吨,分别占44.4%、46.2%和53.4%。
  3.精细化分级分割率低
  市场上各类产品鱼龙混杂,缺乏统一的商品分类分等分级标准,以白条、二分体为主销售,优质产品不优价。我们既缺乏分切、分类的产品,更缺乏分级、分割、精细分切的肉品,从手工到机械化,再到自动化、智能化装备,大部分需要进口,这需要我们行业各界共同努力改变现状。
  4.传统肉类菜肴制品工业化程度低
  虽然现在预制菜肴如火如荼,并且发展的非常迅猛(成都海科正在研发相关的装备)。从全行业来说90%以上的企业,或中小型企业是小锅换大锅,还是传统的生产模式,过量汤卤,火候控制主观性,工艺模糊,批次差异大,缺乏质控体系。中式菜肴也是惨不忍睹的,成为大家都不爱吃的产品。与西式香肠、培根工厂的自动化程度没有可比性,所以我们传统中式菜肴工业化、智能化迫在眉睫。
  一百多年前,孙中山先生在《建国方略》中提出:中国近代文明进化,事事皆落人之后,为饮食一道之进步,至今尚为文明各国所不及。中国所发明之食物,固大盛于欧美;而中国烹调法之精良,又非欧美所可并驾。
  5.副产物综合利用率低
  目前我国畜禽屠宰副产物达3800万吨/年,副产物富含蛋白质、脂肪、矿物质、多糖(硫酸软骨素)等功能性成分。丰富的骨资源、脂资源和血资源,精高值化加工利用,预计市场潜力3000亿元。
  6.机械化、自动化、智能化程度低
  从十三五开始,国内有农业机械化科学研究院、青岛建华等企业开展了科技部重点研发专项,开发相关智能化屠宰及分割设备。从屠宰加工环节,国内智能自动化装备是缺乏的,技术自主程度比较低。从中式菜肴工业化的角度看,更缺乏自动化装备,海科机械走在前列,做了很多工作,在全国来说,达到这种水平的极少。我们急需机器换人,实现自动化、智能化的生产。
  7.高品质的营养健康产品少
  我国肉制品以初级加工为主,产品科技含量较低,全天然、低脂、低盐、具有一定健康意义的功能性肉制品较少。
  二、肉类加工产业科技创新进展
  (一)生鲜肉保鲜加工技术
  鲜肉保质保鲜传统理论与技术
  上面介绍了我国生鲜肉占80%,这是科技创新的核心主体。80%产品做菜肴,20%做制品。而作为菜肴原料,我们研究发现,做菜肴制品的原料肉不能进入冷却成熟阶段,如果肉进入成熟阶段,就不适用于做炒制、炖制、煮制、涮制。研究表明,用宰后第一阶段、保持僵直前,也就是处于热鲜状态的肉做中式菜肴,风味、口感都很好,远远高于老外吃的减僵成熟冷却肉。
  基于这个理论和研究发现,促进这两种肉的理论不一样。如果保持僵直前热鲜肉的品质,能量代谢酶控僵,成熟阶段的肉是钙蛋白酶促进成熟技术。基于僵直保质理论,我们开发了相应技术,研究表明,钙蛋白酶促成所有不能僵直,对成熟有很好的促进作用。研究表明,僵直前的肉更适合中式菜肴的烹饪加工,第三阶段僵直后的肉更适合西式肉制品的加工。用西式肉指导中式菜肴加工显然不合适。
  1. 能量代谢酶翻译后修饰控僵直保质理论
  我们首次提出能量代谢酶控僵直保质新理论,既可以调控僵直前的肉,也可以对后期的钙蛋白酶进行调控,突破传统钙蛋白酶理论的局限。要根据未来产品的开发走向确定原料肉应该保鲜到什么状态,来保证后期的产品开发。这项技术填补了宰后早期肉品质调控理论空白,受邀出版本领域第一本专著(英文),获2020年国家自然基金重点项目资助,引领学科发展方向。
  同时研发CO2超快速冷却技术,也就是市场上出现的中温肉,保存在10~15℃左右。目前很多企业都在生产中温肉,就是保持在僵直前的热鲜肉,也称为冷鲜肉。冷却速度大于15℃/h,肌肉温度从40℃迅速降低至冰点以上,即将处于僵直前期的肌肉温度降低到冰点附近,可防止肌肉发生冷收缩,降低微生物生长与胴体干耗,缩短胴体冷却时间并保证肉的嫩度。
  采用超快速冷却技术,可最大限度保持宰后肌肉处于僵直前品质状态。裸装的冷鲜肉在-1~0℃的冰温条件贮藏9天仍符合一级鲜肉标准。
  2.冷鲜肉精准保鲜数字物流技术
  我们提出了几类肉:
  ● 热鲜肉:屠宰后未经人工冷却处理,僵直前的肉,保持了活细胞的品质状态
  ● 中温肉:15℃左右保持僵直前品质的生鲜肉,肉质好,保鲜期短
  ● 冷鲜肉:4℃以下冰点以上僵直前的肉,保鲜时间长,肉质好
  ● 冷却肉:4℃以下冰点以上解僵成熟的肉,保鲜时间较长,肉质较好
  ● 冷冻肉:-15℃以下,时间长、肉质差、解冻损耗高
  中温肉和冷鲜肉未来将并在一起,温度值也要拉到4℃以下,目前是15℃左右,保持僵直前的肉,可以节能降耗。我们都知道冷却成熟猪肉,一般要24小时,牛肉要30小时以上,羊48小时,在“排酸库”间冷藏成熟,这是能耗的过程。而中国人原来吃的热鲜肉,如果保持热鲜肉的品质,仅需要4个小时,就可以出售,大大降低了能耗,也符合当下碳中和、碳达峰的目标,符合绿色发展要求。
  突破了超快冷却精准抑僵直保质、活性包装靶向抑菌保鲜、冰温/超冰温保鲜、数字物流四大技术,研制了CO2智能立体冷库、近红外多品质同步检测、云智冷物联网等核心设施设备,构建了冷鲜肉加工技术和标准体系,冷鲜肉货架期最长可达120天,损耗降至3%以下,整体节能30%以上,中国农学会评价整体技术处国际领先水平,获2020-2021年度中华农业科技奖一等奖。
  我们研发了一百余种柔性组合保鲜模块,解决货架期短的难题,满足各种生产模式和销售需求,货架期7~45天内可控。
  (二)预制菜肴工业化加工技术
  预制菜肴:以一种或多种农、畜、禽、林、水产品为原料,配以各类辅料,经分切、搅拌、腌制、滚揉、成型、调味等预加工后(未完全熟化),进行科学包装、减菌处理,并在冷藏或冷冻条件下贮存、运输及销售的半成品菜肴。
  80%的菜肴在家里、餐饮店制作,加工只能堂食。像北京烤鸭,不到全聚德前门店就吃不到那个特有的味道。如何让这个味道走出北京,走向全国,乃至世界,就像帕尔玛火腿、麦当劳、肯德基一样走向世界。需要中式菜肴实现工业化、标准化生产。中国菜肴有上万种,分八大菜系,每个地方都有特色,任何一种菜做出来后都能媲美欧美的任何一款产品。欧洲一个国家相当于中国的一个省,我们要做出像帕尔玛火腿这样的品牌,这是对工业化菜肴的要求。
  什么是预制菜肴?借着今天的机会,和大家交流一下。中国食品学报孙宝国等几位院士做了一期专刊,特邀我做一个专题的讲述,是关于预制菜肴工业化的相关内容。2016年国务院发布“关于进一步促进农产品加工业发展的意见”第一次明确提出预制菜(我全程参与起草制定,并与农业农村部农产品加工局,现在是乡村产业发展司陈建光处长我们一起提出的),首次在国家文件中提出。去年(2021年)农业农村部乡村产业发展司又发布了“关于农产品加工业产业融合的发展之道”,再次把预制菜发展作为国家文件发布。2020年启动2035年国家中长GDP发展纲要战略研究中,我有幸作为江南大学陈坚院士牵头的食品科技创新的2035年纲要战略研究中,作为秘书长之一,参与其中。在提到传统工业化菜肴制品中,我再次提出:即食-即热-即烹-即配,作为菜肴工业化的要点,写入纲要中。
  现在市场上对预制菜的划分比较混乱。我认为要具备三个阶段才能称之为预制菜,第一预处理过程,如:清洗、切割等;第二预加热,几成熟根据菜系,菜品发热到五成熟、六成熟出风味,要根据不同菜品进行研究,实现数字化,在预加热过程中要预烹调;第三预包装,如果没有包装,就不是工业化产品。
  预制菜肴发展历程分为三个阶段
  1.2000年前后的起步阶段:深加工半成品预制菜肴企业开始出现,预制菜肴工业化开始凸显,然而,行业整体发展缓慢;
  2.2013年前的停滞阶段:预制菜肴产业受制于消费者需求与减菌、包装、冷链技术不完善等因素,发展停滞不前;
  3.2014年开始的爆发式增长阶段:2020年预制菜肴企业突破1.25万家;2021年,4万家以上,保持高增速长;截至2022年5月,预制菜肴企业达6.67万家。2021年我国预制菜市场规模达3459亿元,未来6-7年或超万亿规模,被称作“下一个万亿食品市场”。
  传统菜肴工业化路径:即食-即热-即烹-即配
  ● 预制菜肴是我国传统菜肴工业化的新业态、新产品之一
  ● 传统菜肴工业化1.0的热链产品:即食、即热菜肴
  ● 传统菜肴工业化2.0的冷链产品:即烹、即配菜肴,即预制菜肴,还未完全熟化,风味等品质还未完全发育的菜肴
  预制菜肴加工存在问题(如下图)
  肉类预制菜肴工业化加工技术
  突破新型靶向减菌、风味发育与保持、数字冷链仓储物流、新型多功能包装、工程化加工装备等五大关键技术,实现风味保持、营养方便、节能降耗、绿色环保四大目标。
  预制熏烧烤类肉类菜肴绿色制造技术
  提出了风味与健康双导向的传统肉制品绿色制造理论,首次系统解析了传统熏烧烤肉制品特征品质与加工危害物形成机制,研发了特征品质增益与危害物消减协同技术,研制了定量熏制、连续烤制等核心装备,研建示范生产线9条,特征品质保持95%以上,危害物降低40%以上,电耗、水耗、污染物排放,较传统工艺,分别降低了79%、50%、40%以上。这是我们肉品领域唯一一项进入国家“十三五”科技创新成就展的技术。
  (三)畜禽食物资源挖掘利用技术
  民以食为天,在保障口粮的基础上,让食物的品类更加丰富,食物的结构更加优化,我们的美好生活不仅体现在吃得饱,还要体现在吃得好、吃得美。
  一是在保护好生态环境的前提下,从耕地资源向整个国土资源拓展,宜粮则粮、宜经则经、宜牧则牧、宜渔则渔、宜林则林,形成同市场需求相适应、同资源环境承载力相匹配的现代农业生产结构和区域布局。
  二是向森林要食物,向江河湖海要食物,向设施农业要食物,同时要从传统农作物和畜禽资源向更丰富的生物资源拓展,发展生物科技、生物产业,向植物动物微生物要热量、要蛋白。
  三是积极推进农业供给侧结构性改革,全方位、多途径开发食物资源,开发丰富多样的食物品种,实现各类食物供求平衡,更好满足人民群众日益多元化的食物消费需求。
  上面我们提到了开发副产物综合利用,加工所目前有几项技术,骨素调味料等系列产品加工技术、畜禽血液制品加工技术、畜禽油脂制品加工技术。基于这些技术,我们首先在羊领域实现突破,从精细分级分割-精深高值加工-共产物多元利用,攻克了羊肉加工技术落后的短板,破解了产业困局,实现了由作坊式生产向工业化标准化跨越,处国际领先水平,获2018年国家科技进步奖二等奖。
  三、肉类加工科技发展趋势与建议
  (一)促进全产业链深度融合
  开展“线上线下销售、体验销售+产业旅游+冷链物流+加工+养殖+育种”的全产业链融合发展新技术研发,开发生产新产品,实现全产业链高度融合发展。市场需要什么→加工什么→什么专用原料→生产什么→培育什么品种→配套栽培模式。
  (二)健全肉类品质评价体系
  建立时空、多维品质,从产地和年龄,品种和贮运,部位和保鲜长短等时间因素、空间因素,对肉品的食用品质、加工品质、营养品质、安全品质构建全面评价。明确为什么好、好在什么地方、适合加工什么的问题。
  (三)推动肉类梯次加工提效增值
  第一梯:初加工,畜禽变肉,增值20%;第二梯:肉食品制造,肉变肠、菜变肴,增值60%;第三梯:共产物综合利用,骨变多糖、血变多肽,增值3-10倍。
  (四)大力发展营养健康肉制品
  人均GDP超过1万美元后,消费者关注的重点是健康需求。而我们国家在2019年突破10000美元大关,所以我们开发的产品一定要健康安全,才能有发展前景。全世界有44%的国家已经进入营养健康的时代,和中国一样,全世界也在向营养健康转型。依托遗传基因组学、大数据分析等先进技术,根据个体营养需求,靶向设计并精准制造新型个性化营养肉制品,保障人民生命健康。
  我们团队提出4R/3S营养健康肉制品精准制造技术,第一个4R指即食、即热、即烹、即配,第二个4R指减盐、减硝、减脂、减危害物;3S指特殊人群、特殊环境、特殊医学用途。
  (五)着力发展中央厨房/智慧厨房新业态
  1.中央厨房:专门为专卖店、便利店和快餐店生产预制菜肴产品;
  2.智慧厨房:以数字化设计、智能加工机器人、专家决策系统、标准化控制等为核心,构建覆盖“农田到餐桌”的现代化厨房食品原料递送体系与一站式厨房工业服务平台,实现未来餐饮业所需调理食品原料的智能化加工、集约化生产与精准配送,是实现我国传统菜肴工业化的重要途径。
  2021年我国预制菜市场规模达3459亿元,未来6-7年或超万亿规模,被称作“下一个万亿食品市场”。建设预制菜优质食材基地、预制菜产业园、预制菜中央厨房,推动优质食材和预制菜走向全国、世界各地。
  (六)推进绿色制造助力双碳目标
  通过工艺重组、装备升级换代、设施材料革新等方式降低单位产品能耗,应用太阳能、风能、沼气、潮汐能等替代化石能源,节约工业用水,减少污染物排放上,实现低碳生产、绿色制造,助力碳达峰碳中和。
  (七)培育无人工厂
  人口红利逐渐消失,劳动力每年减少1000万左右,现阶段我国60岁及以上人口占18.70%,2050年我国老龄人口将达到总人口数的1/3;招工难已成普遍现象,智能化技术加速产业重构。
  (八)促进细胞工厂新业态发展
  预计到2035年我国肉类供给缺口1500万吨。开展细胞培养肉、蛋白质生物合成研发,开辟肉品生产新模式,是非地球生境下蛋白质供应的科学和有益探索;是地球生境下解决蛋白质短缺的有效和有益补充。
  中国农业科学院农产品加工研究所现有5400平米的肉品大楼已投入使用,首个农业农村部中式肉类菜肴制品加工技术集成实验室就在这个楼里。11月我们成立国家肉类加工产业科技创新联盟,盛君华是常务副理事长兼秘书长,我们共同努力和在座论坛嘉宾、企业家一起把产业打造的更好。
 
  我的报告到此结束,谢谢大家!
 
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