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食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备食品工厂机械与设备第十二章杀菌机械与设备食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备第十二章杀菌机械与设备杀菌是食品加工过程中最重要的环节之一。许多食品需要经过相应的杀菌处理之后，才能获得稳定的货架期。食品杀菌方法的分类第一节罐头食品杀菌机械设备第二节液体食品物料无菌处理系统第三节电离辐射杀菌装置本章小结思考题自测题食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备食品杀菌方法分类热杀菌和冷杀菌包装和未包装食品杀菌物理法和化学法杀菌食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备包装和未包装食品的杀菌根据杀菌处理时食品包装的顺序，可以将热杀菌分为包装食品和未包装食品两类方式。前者如罐头类食品的杀菌，后者如无菌包装食品的热处理。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备物理法和化学法杀菌冷杀菌可以分为物理法和化学法两类。物理冷杀菌技术包括电离辐射、超高压、高压脉冲电场等杀菌技术。电离辐射杀菌的应用最为成熟(本章作简单介绍)。其它冷杀菌设备的应用尚存在较大的局限性(不作专门介绍)。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备热杀菌和冷杀菌热杀菌是借助于热力作用将微生物杀死的杀菌方法；除了热杀菌以外所有杀菌方法都可以归类为冷杀菌。尽管人们早就认识到，热杀菌同时也会对食品营养或风味成分造成一定的影响，并且也在冷杀菌方面进行了大量的研究，但到目前为止，热杀菌仍然是食品行业的主要杀菌方式。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备第一节罐头食品杀菌机械设备罐头食品杀菌机械设备，通常是指用于密封罐头加热杀菌的机械设备。某些容器包装并密封的食品(例如，瓶装的饮料和啤酒等)虽然不称为罐头，也用此处介绍的某些设备杀菌。罐头食品杀菌机械设备，按操作方式可以分为间歇式和连续式两大类。按杀菌操作压力，又可以分为常压杀菌设备和高压杀菌设备。一、间歇式杀菌设备二、连续式杀菌设备食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备一、间歇式杀菌设备间歇式罐头杀菌设备有多种形式，按杀菌锅安装方式分立式和卧式杀菌锅。立式杀菌锅又可分为普通立式杀菌锅和无篮立式杀菌锅；卧式杀菌锅可以分为普通卧式杀菌锅、回转式杀菌锅和喷淋式杀菌锅等。（一）立式杀菌锅（二）无篮式杀菌锅（三）卧式杀菌锅（四）浸水与淋水式杀菌机（五）回转杀菌机食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备（五）回转杀菌机回转式杀菌机主要用于改善某些罐头内部传热条件。目前使用最多的间歇式回转杀菌机有浸水式、淋水式和轨道式回转杀菌机。1．浸水式回转杀菌机2．淋水式回转杀菌机3.轨道式回转杀菌机食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备3.轨道式回转杀菌机简介轨道式回转杀菌机主体装卸罐回转杀菌情形杀菌过程控制一些性能参数食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备简介轨道式回转杀菌机是一种高温短时、摇动式、全自动罐头杀菌设备。这种设备专门为大罐型圆形金属罐头设计。最适宜用来对自然对流难以加热和冷却的食品（如糊状玉米、真空包装的整条玉米、茄汁鱼类、豆类、布丁、沙司和汤类食品等）进行杀菌。这种杀菌机以蒸汽为加热介质，可以施加反压。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备轨道式回转杀菌机主体主体如图12.20所示。由耐压的壳体和可以回转的内、外筒体构成。罐头不用杀菌篮装，而是夹于内外筒之间的圆环内。内筒的外壁上有条形板，进入杀菌锅的罐头处在条形板中间，外筒的内壁上有带动罐头回转、使其由入口端向口端前移的T形螺旋轨道。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备装卸罐轨道式杀菌机的两端各有一只大型气动闸阀，分别用于进罐和出罐。罐头装入（同时有罐头离开）杀菌机时，外筒与壳体锁定，内筒回转使罐头沿着壳体前进。进罐时，罐头轨道上的自动停罐装置将罐头送至进罐阀，罐头通过回转阀门进入杀菌机，并自动进入内筒壁的条形板中间。当内筒回转计数器和停罐计数器显示一定罐数时，停止进罐。进罐和出罐过程中有一个安全装置保证未经杀菌的（刚进入杀菌机的）罐头不会从出口端卸出。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备回转杀菌情形这种杀菌机虽然进出罐同时进行，但杀菌不是连续的。进出锅完毕后，要将（内筒体和带T形条钢螺旋的）两只筒体结合在一起将罐头固定，并密闭锅后，再进行杀菌。杀菌同时带动罐头一起回转。轨道回转杀菌机回转体的轴线与锅内所装罐头的轴线是平行的。回转一圈罐头顶隙气泡的运动情形如图12.21所示。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备杀菌过程控制整个杀菌过程由全自动数字程序控制器控制。对程序控制器预先设定了排气、升温、加压，杀菌和冷却工艺参数。所有的操作步骤由自动程序控制，并由控制器监测温度、压力和时间。轨道式杀菌机每批生产600罐，进罐速度45罐／min（也即每次装罐时间约为13min）。正常的工作压力为0.17MPa，最高工作压力为0.28MPa。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备一些性能参数轨道式杀菌机每批生产600罐。进罐速度45罐／min（也即每次装罐时间约为13min）。正常的工作压力为0.17MPa。最高工作压力为0.28MPa。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备2．淋水式回转杀菌机结构特征贮水罐系统流程食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备结构特征淋水式回转杀菌机是浸水式回转杀菌机的改进型，同样由两只上、下排列的卧式压力容器组成，上面一只用作贮水锅，下面一只用作杀菌锅。贮水锅内的水位是可以调节的。与浸水式回转杀菌机相比，贮水锅中的水量要少得多，因此只要预热很少量的水，这样大大节省了热能。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备贮水锅贮水锅中很少量的水可以预热到高于所需要的杀菌温度，如150℃。加热方式是用0.6~0.8MPa的蒸汽直接喷射加热以便缩短加热时间。杀菌时所需要的反压是由压缩空气产生的，因此许多对压力敏感的包装容器都可以用这种方法进行杀菌。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备系统流程淋水回转式杀菌系统流程如图12.19所示。杀菌开始时，预热水从贮水锅中流入下面的杀菌锅中。与浸水式相比，淋水式不需要排气，因为锅内的空气可以用于产生反压。这样可以节省因排气造成的热量损失。反压可以通过程序控制器在升温过程中逐步产生，也可以一开始就加到所要求的压力。如果在杀菌锅进水的时候就开始回转，更有利于温度的均匀分布。杀菌锅的进水时间一般仅为30s。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备浸水式回转杀菌机特点优点：(1)可获得更为均匀分布的杀菌锅温度(2)缩短杀菌周期(3)产品质量好且稳定(4)节能(5)提高产品的成品率缺点：操作要求较高。杀菌锅内有回转体，因而减少了有效容积。热水循环可能使锅体结垢，因而用水必须处理，增加了处理水的装置的投资。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备(5)提高产品的成品率回转式杀菌设备杀菌锅中的压力系由贮水锅的压力来维持的。而贮水锅的压力由压力调节器随时加以控制和调整的，因而压力的变化很小。特别是在冷却过程中，可以根据不同杀菌对象采用不同时间的加压冷却方式，而在加压冷却过程中，压力是随时间有规律地递减的。这对袋装食品、大听罐头、螺旋盖玻璃罐、铝制罐及易开罐等的杀菌特别有利，可防止包装容器的变形、破损等事故发生。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备(4)节能过热水在不降温情况下回收并重复利用，大幅度减少了蒸汽消耗量，从而降低运行费用低。通过比较发现，对同样的罐头，回转式的杀菌时间为静置式的1/4。同时、由于回转式的热水可重复利用，因此，第二次杀菌开始，其热量主要消耗在补偿锅体对空气的对流和辐射损失及罐头的升温。因而反复使用的次数越多，两者消耗蒸汽量的差额就会越大，回转式节省蒸汽就越多，其优越性就更加明显。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备(3)产品质量好且稳定对于肉类罐头，其翻转可防止油脂和胶冻的析出；对于高黏度、半流体和热敏性食品，不会产生因罐壁处的局部过热而形成黏结现象。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备(2)缩短杀菌周期杀菌篮的翻转产生罐头的“摇动效应”，使传热效率得以提高，导致杀菌和冷却时间大大缩短。对于内容物为流体或半流体的罐头效果更为明显。罐头的回转速度与杀菌时间的关系见图12.17，由图可见并非转速越高杀菌时间越短，速度过慢或过快均会导致杀菌时间延长。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备摇动效应转速不同时罐头内容物的搅拌呈现出不同的状况（图12.18)。只有在适宜的转速下才会产生罐头的“摇动效应”。不同的产品有不同的适宜转速。罐头有一定的顶隙才能使罐头在翻转时产生“摇动效应”，但过大的顶隙会在罐头内形成气袋而产生假胖听现象。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备(1)可获得更为均匀分布的杀菌锅温度由于杀菌篮回转具有搅拌作用，再加上热水由泵强制循环，锅内热水形成强烈的涡流，使锅内温度分布更加均匀，同时提高了罐外传热效率。不同搅拌与循环方式时锅内热水温度分布状况如图12.16所示。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备1．浸水式回转杀菌机结构特点杀菌篮内的罐头放置软包装袋容器的放置特点食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备软包装袋容器的放置对于软包装袋或半硬质容器，除了层与层之间需要孔的隔板以外，还需使不同层之间产品保持一定间距的支承结构件。这种结构件也应当是多孔的，以保证水流的顺利流通。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备结构特点浸水式回转杀菌机的整体结构与操作过程基本与静置浸水杀菌机的相同，只是增加了一套使杀菌篮在锅内绕轴旋转的装置。回转速度范围为5~36r/min，可根据产品的特点进行选择。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备图12.15头顶头回转杀菌时罐头在杀菌篮中的固定方式这种回转式杀菌机中，罐头顶头竖放在杀菌篮中，这样在回转时有利于罐头内容物的搅动。层与层之间的罐头应放置（耐热塑料板制成的）隔板，以便可以使水在杀菌篮内自由流动，有利于温度均匀分布。隔板应具有足够的开孔率，而且应考虑在隔板上放置罐头时罐底不会将孔封死。图12.15所示为罐头在长方形杀菌篮中的放置方式。杀菌篮内的罐头放置食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备（四）浸水与淋水式杀菌机以水作传热介质的杀菌机可以分为浸水式杀菌机和淋水式杀菌机两类。1．静置浸水式杀菌机2．淋水式杀菌机食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备（一）立式杀菌锅立式杀菌锅容量较小，既可用于常压杀菌，又可用于高压杀菌，一般适用于小规模生产的场合。外形与结构安装管路连接温度控制食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备外形与结构外形与结构如图12.1所示。主体由圆柱筒形锅体和锅盖组成。锅盖铰接于锅体边缘，与锅盖相连的平衡锤起开锅省力作用。锅盖和锅体由蝶形螺栓或自锁嵌紧块密封。锅盖上有安全阀、放气阀、冷却水盘管及冷却水接管口（未画出）。锅体上有蒸汽进管、冷水排放管、温度计和压力表。杀菌篮的结构如图12.2所示。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备通常以半地下形式安装（图12.3）。杀菌篮进出锅通过电动葫芦操作实现。电动葫芦挂于杀菌锅上方的型钢轨道上，使电动葫芦沿型钢移动，就可以实现杀菌篮在平地上装卸。安装食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备管路连接立式杀菌锅的管路连接如图12.4所示,需要提供给杀菌锅的工作流体有蒸汽、冷却水和压缩空气。食品工厂机械与设备--第十二章杀菌机械与设备温度控制温度控制系统的原理如图12.5所示，它由来自杀菌锅感温包的温度（通过金属弯曲管的变化）及调节用的压缩空气两个物理量比较调节，通过输出压缩空气来控制蒸汽薄膜阀的开度，使通过阀的蒸汽量