食品杀菌设备

2020/5/191第6章食品杀菌设备2020/5/192杀菌，是食品加工的一个重要环节。食品杀菌与医学上和生物学上的杀菌有一定的区别。食品杀菌有两种含义：一是要求杀死食品中所污染的致病菌、腐败菌，破坏食品中的酶而使食品在特定环境中，如密闭的瓶内、罐内或其他包装容器内，有一定的保存期；二是要求在杀菌过程中尽可能地保护食品中营养成分和风味。所以，经杀菌后的食品属于商业无菌。2020/5/193食品杀菌的方法食品杀菌的方法有物理杀菌和化学杀菌两大类。物理杀菌法见图7—1。化学杀菌法是使用过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸钠等杀菌剂。由于化学杀菌存在化学残留物等影响，当代食品杀菌方法趋向于物理杀菌法。2020/5/194影响消毒剂作用的因素消毒剂细菌环境种类浓度作用时间菌龄种类有机物温度酸碱度化学灭菌2020/5/195选择适当的消毒剂低毒价廉低破坏易贮藏方便有效2020/5/196物理杀菌法分类2020/5/197湿热杀菌法湿热杀菌方法中，有巴氏杀菌法、高温短时杀菌法和超高温瞬时杀菌法之分。所谓巴氏杀菌(Pasteurization)是低温长时间杀菌法，杀菌温度低于100℃，保温时间是30min。高温短时杀菌法（HTST），杀菌温度一般在100℃以下，如牛奶的HST杀菌温度为85℃，保持15s以上。超高温瞬时杀菌法（UHT），杀菌温度在120℃以上，仅保持几秒钟。HTST和UHT杀菌法，不但效率高，而且食品的组织和外观及营养和风味的保存都较其他杀菌方法好。2020/5/198据上述的杀菌方法而相应发展起来的饮料杀菌设备(Germskiller)种类较多。物料的形态分别为：①流体饮料的杀菌设备流体饮料指未经包装的乳品、果汁等物料。有直接式和间接式之分。直接式是以蒸汽直接喷入物料中进行杀菌。间接式是用板、管换热器对饮料进行热交换进行杀菌的。2020/5/199②罐装饮料的杀菌设备罐装饮料及瓶装饮料等有包装容器的饮料，处理这类物料的杀菌设备根据杀菌温度不同可分为常压杀菌设备和加压杀菌设备。常压杀菌设备的杀菌温度为100℃以下，用于PH值小于4.5的饮料产品杀菌。加压杀菌设备一般在密闭的设备内进行，压力大于0.1MPa，温度常用120℃左右。常压和加压杀菌设备在操作上亦可分为间歇式和连续式。根据杀菌设备所用热源不同又可分为直接蒸汽加热杀菌设备、热水加热杀菌设备、火焰连续杀菌机等。2020/5/1910③电磁波的物理杀菌设备该类杀菌设备是使用微波、远红外线、紫外线等物理辐射进行加热杀菌的，是一种有开发前途的杀菌设备。2020/5/1911第一节直接加热杀菌设备直接加热杀菌法是对物料用蒸汽直接加热杀菌。采用此法的杀菌加热器有两种型式，即喷射器和注入器。喷射器是把蒸汽喷射到被杀菌的料液中进行杀菌；注入器则把液料注入到热蒸汽气氛中进行杀菌的。优点：加热时间短，接触面积大，高温处理在瞬时进行，对热敏性制品影响小。缺点：蒸汽必须经过脱氧和过滤，以除去蒸汽中的凝结水和不纯净物。2020/5/1912（一）真空瞬时加热杀菌装置（VTIS）VTIS是利用蒸汽直接杀菌的装置。其装置由预热器、冷却器、保持管、蒸发室、蒸汽喷射器及泵等组成。1、VTIS装置流程与运行把物料先从平衡槽1中用泵2送到喷射器3，同时经净化的蒸汽在喷射器3中的出口处与物料混合，其压力和流量由控制阀4调节，混合后并达到杀菌温度的物料，在保持管内停留数秒，然后送到真空快速蒸发器6内，在这里把喷射的蒸汽绝热蒸发、冷却及对物料浓缩，调节到杀菌前的浓度。2020/5/1913蒸汽喷射（VTIS）装置流程2020/5/19142、装置的运行调节调节装置包括有：①比重的自动调节②温度的自动调节③装置的清洗和消毒自动化2020/5/19153、VTIS主要部件VTIS除管道、板式或管式换热器、阀等部件外，还有以下主要部件：（1）蒸汽喷射器（2）无菌泵（3）无菌均质机2020/5/1916蒸汽喷射器2020/5/1917（二）注入式瞬时加热杀菌装置把物料注入到过热蒸汽加热器中，由蒸汽瞬时加热到杀菌温度，完成杀菌过程的装置。1、拉吉奥尔装置(LaguiIharre)2、热真空装置(Thermovacsystem)3、帕拉莱斯托尔装置(Palaristorsystem)4、过热装置(Ultrathermsystem)2020/5/1918拉吉奥尔超高温装置1—高压泵2—预热器(水汽)3—预热器(蒸汽)4—加热器5—闪蒸罐6—无菌泵7—冷却器8—真空泵T1、T2—调节器V2—阀门2020/5/1919热真空装置1—原料泵2—预热器(水汽)3—预热器(蒸汽)4—加热器5—闪蒸罐6—无菌泵7、8—冷却器9—热汽冷凝器10—真空泵2020/5/1920过热装置注入式加热器2020/5/1921第二节板式、螺旋板式和刮板式换热器一、板式换热器(Plateheatexchanger)（一）板式换热器的结构及特点板式换热器由许多冲压成型的金属薄板组成。在乳品、果汁饮料、清凉饮料以及啤酒、冰淇淋的生产中，广泛用于高温短时(HTST)和超高温瞬时（UHT）杀菌。2020/5/1922板式换热器2020/5/19232020/5/1924片式热交换器组合示意图1-前支架2-上角孔3-圆环橡胶垫圈4-分界板5-导杆6-压紧板7-后支架8-压紧螺钉9、10、14-连接管11-板框橡胶垫圈12-下角孔13-换热片2020/5/1925压板中间接管支架换热片密封圈冷热流体进出管板式换热器的组成2020/5/1926片式热交换器流程示意图2020/5/1927板式换热器流程组合2020/5/1928呈直线方向流动、呈对角线方向流动的工作示意图2020/5/19292020/5/1930（二）板式杀菌装置及流程1、高温短时(HTST)板式杀菌装置2、超高温瞬时(UHT)板式杀菌装置2020/5/1931全自动板式高(超)温杀菌成套设备2020/5/19322020/5/1933二、螺旋板式换热器(Screw-plateheatexchanger)螺旋板式杀菌器主要是由两张平行的钢板卷制成具有两个螺旋通道的螺旋体。加上端盖、接管等构成。换热时，两介质在两螺旋通道内可作逆向流动，即一种介质由中心以螺旋式流向周边，另一种介质由周边以螺旋式流向中心，两介质也可作并流流动和错流流动。2020/5/1934螺旋板式杀菌器与传统的列管式杀菌换热器相比较，其特点是：传热效率高能有效地利用流体的压头损失有自洁作用，不易污塞结构紧凑，体积小可利用低温热源，并能精确控制温度温差应力小，热损失小，制造简单，材料利用率高，不用管材2020/5/1935螺旋板式杀菌器的主要缺点承压能力受限制检修、清洗困难流体阻力较大2020/5/1936螺旋板式杀菌器的结构根据通道布置的不同和使用的条件，螺旋板式杀菌器有以下三种基本形式：I型螺旋板式杀菌器Ⅱ型螺旋板式杀菌器Ⅲ型螺旋板式杀菌器2020/5/1937I型螺旋板式杀菌器(a)P≤0.6MPa(b)P≤2.5MPa2020/5/1938不可拆式（Ⅰ型）2020/5/1939Ⅱ型螺旋板式杀菌器(a)P≤0.6MPa(b)P≤1.6MPa2020/5/1940Ⅲ型螺旋板式杀菌器2020/5/1941可拆式（Ⅱ型、Ⅲ型）2020/5/1942三、刮板式热交换器(Scrapedsurfaceheatexchanger)刮板式热交换器的原理是被加热或冷却的料液从传热面一侧流进，由刮板在靠近传热面处连续不断地运动使料液成薄膜状流动，亦称之为刮面式热交换器。刮板的作用不仅在于提高热交换器传热系数，而且还可以起乳化，混合等作用，用于处理热敏性强，粘度高的食品时，既不会发生表面焦糊，也不用担心会受热过度，国外已广泛用在带肉果汁及桔子酱生产上。2020/5/1943刮板式热交换器1—料液进、出口2—传热媒体（冷、热）进、出口3—刮板4—传热壁5—料液通道6—传热媒体（冷、热）通道7—保温层8—转轴2020/5/1944该机特点1、能高压操作；2、能处理固形物混合液；3、高粘度液也能得高传热系数(2093-3373W／m2·℃)；4、温度差大也能运转，不烧焦。用途：高粘度物质的冷却、加热、杀菌、抖动、冻结、换气、焦化、混合、乳化、结晶化等。2020/5/1945第三节管式杀菌机和套管式超高温瞬时灭菌机一、管式杀菌机(Pipeheatexchanger)管式杀菌机为间接加热杀菌设备，是列管式热交换器在食品工业中的应用之一。管式杀菌机有立式与卧式两种，食品工业中多用卧式。结构与工作原理工作过程为：物料用高压泵送入不锈钢加热管内，蒸汽通入壳体空间后将管内流动的物料加热，物料在管内往返数次后达到杀菌所需的温度和保持时间后成产品排出；若达不到要求，则由回流管回流重新进行杀菌的操作。2020/5/19462020/5/1947特点（1）加热器由无缝不锈钢环形管制造。没有密封圈和“死角”，因而可以承受较高的压力。（2）在较高的压力下可产生强烈的湍流，保证了制品的均匀性和具有较长的运行周期。（3）在密封的情况下操作，可以减少杀菌产品受污染的可能性。（4）其缺点为换热器内管内外温度不同，以致管束与壳体的热膨胀程度有差别，所产生的应力使管子易弯曲变形。管式杀菌机适用于高粘度液体的杀菌，如蕃茄酱、果汁、咖啡饮料、人造奶油、冰淇淋的杀菌。2020/5/1948二、套管式超高温瞬时灭菌机(Thimble-UHT)用途与特点用于鲜乳的杀菌，也适用于果汁、饮料等流体。(1)采用超高温瞬时加热，对食品的色香味影响小，杀菌效率高；(2)能充分利用余热，节能效果显著；(3)全部采用不锈钢管材，在完全密闭的条件下操作，符合食品卫生要求，配有自动化操作控制装置，对产品质量有保证；(4)操作方便，占地面积小，可配用就地清洗装置。2020/5/1949超高温瞬时灭菌机2020/5/1950超高温瞬时杀菌机的安装尺寸1—电气箱2—灭菌机主体3—离心泵4—节流阀5—回流桶6—电动蒸汽阀2020/5/1951超高温杀菌机的流程图1-供料泵2-双套盘管3-加热器4-背压阀5-出料三通旋塞6-贮槽7-进料三通旋塞8-温度自动记录仪9-电动调节阀10-中间泵11-蒸汽阀12-冷水阀13-进水阀14-三通旋塞15-支阀16-总阀2020/5/1952全自动套管式超高温灭菌脱气机组2020/5/1953管式超高温流程2020/5/1954卧式杀菌锅其容量一般比立式的大，同时可不必用电动葫芦。但一般不适用于常压杀菌，只能作高压杀菌用。2020/5/1955卧式杀菌锅装置图1-水泵2-水箱3-溢流管4-、7、13-放气管5-安全阀6-进水管8-进气管9-压缩空气进气管10-温度计录仪11-温度计12-压力表14-锅门15-排水管16-薄膜阀门17-锅体2020/5/1956热水回转式杀菌釜12020/5/1957热水回转式杀菌釜22020/5/1958热水回转式杀菌装置32020/5/1959热水回转式杀菌装置42020/5/1960采用波浪状热水喷淋、均一性加热、多阶段升温、多阶段加热杀菌和两阶段冷却，对包装的食品在短时间内完成调味、杀菌和冷却的节能型杀菌方式。杀菌釜的两侧设置有众多喷嘴，波浪状热水喷入杀菌托盘与托盘之间的缝隙，在维持其周围温度的同时，被杀菌物直接接受热水喷淋，食品的中心温度误差极少。与传统的高温高压杀菌锅相比，温度控制的精度高，品温的升温速度和冷却速度快。2020/5/1961多阶段升温和多阶段杀菌方式使用最小限度的热量，与传统高温高压杀菌方式相比，食品的风味、口感和色泽不变.此外，不产生蒸馏异味和糊味。热水回转式杀菌装置系列设备可用于各种罐头、玻璃瓶装、塑料瓶装、易拉罐装、蒸煮袋装的多种饮料与食品，如鱼类罐头、肉类罐头、八宝粥、火腿肠、牛奶、果蔬罐头、米饭、肉酱等。2020/5/196