貽貝殼肉分離技術與裝備的應用現狀及發展趨勢

申屠留芳 劉涵 吳旋 孫星釗

摘要 殼肉分離是貽貝加工中必不可少的一道工序，殼肉分離的效率最終影響著后續加工的品質。對現有殼肉分離技術與裝備的應用現狀進行分析，對不同殼肉分離方法的優缺點進行比較，總結我國目前貽貝殼肉分離技術存在的問題，并提出了擬解決方案，同時對貽貝殼肉分離技術與裝備的發展趨勢進行了展望，以期豐富貽貝殼肉分離理論基礎，為我國貽貝殼肉分離技術創新和設備研發提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞 貽貝;殼肉分離;技術;裝備;應用現狀

中圖分類號 TS254.3? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）05-0008-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.003

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Application Status and Development Trend of Mussel Shell Meat Separation Technology and Equipment

SHENTU Liu-fang1，2， LIU Han2，WU Xuan2 et al

（1.College of Art Design，Jiangsu Ocean University，Lianyungang，Jiangsu 222005;2.College of Mechanical Engineering Jiangsu Ocean? University，Lianyungang，Jiangsu 222005）

Abstract Shell and meat separation is an indispensable process in mussel processing， and the efficiency of shell and meat separation ultimately affects the quality of subsequent processing. This article analyzes the application status of existing shell meat separation technology and equipment， compares the advantages and disadvantages of different shell meat separation methods， summarizes the problems existing in the current mussel shell meat separation technology in China， and proposes a proposed solution. The development trend of shell meat separation technology and equipment is prospected， in order to enrich the theoretical basis of mussel shell meat separation， and provide a certain reference? for China mussel shell meat separation technology innovation and equipment research and development.

Key words Mussels;Shell and flesh separation;Technology;Equipment;Application status

基金項目 江蘇省集成創新項目（NJ2020-22）。

作者簡介 申屠留芳（1965—），女，浙江東陽人，教授，博士，碩士生導師，從事產品結構設計、農業裝備設計與制造研究。

收稿日期 2021-06-15

我國海洋漁業資源得天獨厚，擁有超過1.8萬km的黃金海岸線，我國也是世界貽貝養殖大國，2019年貽貝養殖面積為47 155 hm2，貽貝養殖產量達870 652 t[1-2]。貽貝養殖產量占海水貝類養殖總產量的6%，是海水養殖業的重要組成部分[3]。我國貽貝養殖產量、產品價格等與其他國家相比具有較強的優勢，加工保鮮也具有一定的水平。由此可知，合理的開發利用海洋貽貝資源對促進我國海洋經濟發展具有重大的意義[4]。

我國貽貝養殖發展迅猛、產量大，但由于生鮮食品不易保存，易發生腐敗變質，故將貽貝脫殼去肉進行加工以達到長期貯藏的目的。該研究擬對貽貝結構及貽貝殼肉分離技術進行綜述，并對其發展前景進行初探，以期為我國海洋貽貝殼肉分離技術的發展提供參考。

1 貽貝概述

貽貝又名“殼菜”“海虹”，是我國重要的養殖貝類之一。貽貝科的種類很多，僅我國沿海就有30多種，其中10種具有較高經濟價值，貽貝生命力強，易于人工養殖[5]。我國山東、遼寧、浙江、福建、廣東、海南等沿海省份都有廣闊的養殖海域[6]。 貽貝肉具有免疫調節及抗腫瘤、抗氧化、抗衰老、降壓活性等[7]。李江濱等[8]研究了翡翠貽貝多糖（PVPS）對D-半乳糖致衰老模型小鼠的抗氧化和免疫功能調節作用，結果顯示注射翡翠貽貝多糖后衰老模型小鼠血清和腦組織SOD、GSH-PX血清1L-2、IFN-γ和脾淋巴細胞增殖反應率顯著降低，表明PVPS具有抗衰老作用。

1.1 貽貝的結構組成

貽貝在貝類分類學上隸屬于軟體動物門，瓣鰓鋼，異柱目，貽貝族，貽貝科，是一種營足絲附著生活的雙殼類軟體動物[9]。貽貝生理機構如圖1所示，貽貝殼皮顏色主要為黑色，殼內面呈灰藍色，具有珍珠光澤由背部韌帶向下繞殼后緣至腹后緣末端有一寬灰黑色邊緣殼表的殼皮繞腹緣卷向內緣，貽貝腹部靠近殼頂的部分生長足絲，足絲較為細長且呈現金黃色[10-11]。養殖貽貝依靠足絲群固在苗繩上，故捕獲后的貽貝大多聚結在一起，聚結貽貝的個體分離也是貽貝殼肉分離的重要工序之一。

1.2 貽貝開殼概述

貽貝殼肉分離分為依靠機器強制剝離和松弛閉殼肌2種方法[12]。機器強制分離是通過刀具或開殼設備打開貝殼取出貝肉，早在1907年，Torsh等[13]就首次申請了貝類自動脫殼機專利。該機器可以打開貝殼，還可將殼肉分離。但是，此機器切割貝肉時不能準確判斷閉殼肌位置，從而造成大量貝肉浪費，并且無法保證食品安全，不適應目前貽貝產業的發展。松弛閉殼肌是通過高溫、高壓、微波等方法使閉殼肌脫落，從而實現貽貝的殼肉分離。與發達國家相比，我國貽貝殼肉分離技術和設備存在較大差距，殼肉分離理論匱乏，加工機械化水平低[14]。為了促進貽貝產業經濟效益的提高和產業規模的擴大，研制價格適當、殼肉分離效率高的設備對我國貽貝產業的發展具有重大意義。

2 貽貝殼肉分離技術

2.1 傳統殼肉分離技術

2.1.1 人工殼肉分離。

人工開殼是指采用刀具或特制小工具沿著貝殼的縫隙切入，再用力將貝殼撬開，把貝肉從殼體中強制分離的方法[15]。如圖2所示，該圖片展示的是江蘇省連云港市宋莊村村民給生蠔進行殼肉分離作業的場景。這種開殼方法能保持貝肉的生鮮狀態，營養流失少，但開殼效率低，由于開殼刀具和貝殼邊緣比較鋒利，工人易受傷害，存在一定的危險性，給開殼取肉帶來不便[16]，食品衛生也很難保證。特別是對于貽貝閉殼肌較為緊湊的貝類，在不受傷害的同時需要工人有較高的技巧。另外，貝類手工脫殼是勞動密集型產業，隨著勞務費的增加，人工開殼已經不能滿足加工企業的發展需求，迫切需要采用機械來代替人工。

2.1.2 熱力殼肉分離。

熱力開殼通過加熱使閉殼肌松弛或滅活，主要包括蒸煮開殼和蒸汽直噴開殼2種方式[17]。加熱處理的方式不僅使貽貝容易開殼，而且還能起到滅菌的作用，保證貽貝的食用安全。Martin等[18]設計出利用高壓蒸汽實現牡蠣自動化脫殼的裝置，但該裝置分離后的殼肉仍然混合在一起。楊炬等[19]設計了一種新型貽貝殼肉分離設備，該設備新增了震蕩裝置（圖3），開殼后的貽貝經過震蕩裝置的篩選，使得貽貝肉掉入底板而貽貝殼停留在篩板上，貝肉經傳送裝置可送入收集筐中，最終實現貽貝的殼肉分離。但最終得到的貽貝肉為熟制品，導致部分營養和呈味物質流失、活性物質受到破壞、蛋白質變性及肌肉縮水等，造成貝肉的品質和口感下降，影響后續加工[20-21]。

2.2 前沿開殼技術

2.2.1 超高壓殼肉分離。

超高壓開殼法是將貝類放置在密閉的超高壓容器中，利用超高壓力迫使貝類閉殼肌纖維和殼體的黏連組織在壓力作用下松懈，致使肉與殼之間的蛋白質明膠化，失去彈性和束縛，從而達到脫殼的目的[22-24]。該方法在解決貝類脫殼的同時消滅貝肉中攜帶的有害微生物[25]。He等[26]對超高壓脫殼技術做了進一步研究，確定將牡蠣置于310 MPa的超高壓下，脫殼率達到100%。寧波大學羅華彬等[27]設計出一種瞬時壓縮、作用均勻、操作安全、耗能低的貝類超高壓脫殼設備，可將脫殼后的殼肉進行分離。日本NC Hyperbari公司研發的超高壓扇貝殼肉分離設備，對扇貝施壓600 MPa、保壓3 min即可實現扇貝的殼肉分離。但由于超高壓設備成本高，大多停留在實驗室應用階段，難以實現規?；瘧茫▓D4）。

2.2.2 激光開殼。

激光開殼法是將激光束直接對準閉殼肌，閉殼肌在高能量的激光束照射下從貝殼表面脫落[28]。該方法開殼率高、切面平整、對貝肉營養的破壞較小，在食品加工方面具有很高的實用價值[29]。蘆新春等[12]的研究表明，70 W激光輻射1 min左右就能使扇貝閉殼肌脫落。由于機械視覺、圖像處理等技術在貽貝開殼領域運用并不成熟，閉殼肌無法被準確識別，開殼效率較低，且在貽貝開殼后，無法將開殼后的貽貝肉與貽貝殼進行有效地集中分離，因此較難實現殼肉分離的連續化與規?；?，在實際生產中應用較少[30-31]。

2.2.3 水射流殼肉分離。

水射流脫殼是利用高速水流對貝類指定位置進行沖擊，由于殼肉密度不同，最終利用水流作用將脫殼的貽貝肉與貽貝殼進行分離收集。Sugiyama[32]在其發明的負壓吸附法剝離海灣扇貝貝柱試驗的樣機中采用高壓水射流將扇貝的殼肉進行分離（圖5）。解秋陽[33]對水射流剝離貝柱進行試驗設計分析，發明了以水射流剝離為原理的海灣貝柱脫殼樣機。

3 貽貝殼肉分離存在的問題及擬解決方案

3.1 貽貝足絲的切割及分離技術

從目前的研究及運用效果來看，應進一步加強貽貝殼肉分離預處理技術的研究，捕撈后的貽貝在尾部足絲的作用下緊緊纏繞在一起，目前多采用人工對其進行個體分離，作業環境艱苦、作業效率低下，過短足絲可能無法完全清除，這對后續的殼肉分離作業帶來極大的隱患。

3.2 貽貝殼肉分離后鮮貝肉的獲取

迄今為止，對貽貝冷加工殼肉分離的研究及相關設備較少。目前國內在貽貝殼肉分離流程中對其開殼工藝主要采用熱處理加工的方式進行全剝殼，例如加熱脫殼、微波脫殼、紅外脫殼等，但這些技術最終得到的是蒸熟的肉質，不能得到新鮮的貝肉，這與許多國家的飲食習慣相悖，讓消費者產生抗拒心理[34]，不利于促進貽貝加工技術的多元化。

3.3 貽貝肉大小等級篩選裝置的缺乏

目前現有殼肉分離設備的智能化程度較低，對于不同品種貽貝的殼肉分離作業，仍需對貽貝個體分離及脫殼裝置進行單獨設計。同時，還需人工對脫殼后不同大小等級的貝肉進行反復篩選，再進行包裝出售，分離效率低、人力成本高，不利于貽貝殼肉分離產業化的發展。

4 貽貝殼肉分離技術與裝備的發展趨勢

4.1 貽貝殼肉分離的全程自動化

貽貝殼肉分離可分為預處理、開殼、貝肉脫殼、殼肉分開、貝肉篩選等環節。目前我國貽貝殼肉分離作業呈現局部機械化、整體人工化的局面，難以實現作業的標準化、機械化、連續化。要全面實現機械化，要在各個環節必須采取機械代替人工，優化開殼技術與工藝，研發出成套設備進行集中控制，實現貽貝連續化殼肉分離作業，滿足貽貝大批量加工需要。

4.2 新鮮貝肉的獲取及單邊脫殼裝置的研發

很多國家由于飲食習慣有所差異，需要得到新鮮貝肉或留于半殼上的貝肉，而目前獲得新鮮半殼貽貝肉的主要方式為人工開殼，目前可實現生鮮開殼的超高壓、水射流開殼技術仍處于試驗階段，由于技術、價格等原因難以在市場中推廣。因此應結合貽貝生理結構，加強射流開殼法中射流噴嘴的研制及國外主流生鮮開殼技術的研究，研發出技術成熟、價格適宜的生鮮殼肉分離設備。

4.3 貽貝智能化殼肉分離技術與設備的研究

目前貽貝殼肉分離流程精準化、智能化程度較低，銜接度不高，各項裝置需要單獨控制。未來隨著PLC技術的不斷成熟，貽貝殼肉分離裝備將與三維激光、紅外定位、計算機視覺等技術相結合，由控制模塊進行自動控制，同時降低成本，滿足貽貝產品衛生要求，形成完整、精準、智能型開殼模式，最終使貽貝殼肉分離達到規?；庸?、自動化控制、智能化管理的先進水平。

5 結語

創新貽貝殼肉分離技術、研發高效殼肉分離設備是提升貽貝海產品加工核心競爭力的必然選擇，是實現貽貝產業現代化的重要組成部分。我國貽貝殼肉分離技術與裝備研究雖然取得了一定進展與成果，但相比國外起步較晚、技術落后、設備單一，未形成系統化理論體系，產業應用還存在較大問題。當前我國在引進國外技術的同時，仍要加強對貽貝殼肉分離機理的研究，加大對貽貝殼肉分離產業的科研投入，研發屬于我國特有的智能化殼肉分離裝備，進而提升貽貝的產業價值。

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