食品殺菌設備

關于食品殺菌設備第一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四二、殺菌的方法1.化學殺菌：過氧化氫、環(huán)氧乙烷、次氯酸等殺滅微生物，操作簡單且方便，但化學殘留物影響食品的安全。2.物理殺菌：包括熱力的加熱殺菌和非熱力的冷殺菌。在加熱殺菌中主要有巴氏殺菌、高溫短時殺菌（HTST）和超高溫瞬時殺菌（UHT）。第二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四三、食品殺菌設備的種類1.根據(jù)殺菌溫度的不同：常壓（低于100°C）和加壓（高于100°C）殺菌設備；2.根據(jù)操作方式的不同：立式、臥式和回轉式的間歇式殺菌鍋與常壓連續(xù)式殺菌設備；3.根據(jù)熱源的不同：蒸汽、微波、遠紅外、歐姆和火焰加熱殺菌設備；4.根據(jù)殺菌設備的結構不同：板式、管式和釜式殺菌設備。第三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四四、食品殺菌設備的發(fā)展趨勢1.使殺菌設備的工作溫度和工作壓力能適應高溫短時（HTST）殺菌工藝的要求；2.充分提高傳熱效率，提高熱能和水的利用率；3.使一機多用，適用于不同罐型、不同物料、不同品種的殺菌；4.要求殺菌過程實現(xiàn)溫度、時間、加熱、冷卻和反壓操作的微機自動控制。第四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第二節(jié)直接加熱殺菌設備采用蒸汽和食品物料直接混合，使食品物料快速加熱滅菌。蒸汽加熱式加熱器有兩種類型———噴射式加熱器和注入式加熱器。前者是加熱器將蒸汽噴射到待滅菌流體中，后者則是將待滅菌流體注入蒸汽流中。優(yōu)缺點：P278第五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四一、噴射式加熱器采用噴射式加熱器的超高溫短時殺菌設備有多種類型，其基本原理都是將蒸汽噴射到牛乳中，使牛乳迅速升溫到140℃左右，然后通過真空罐瞬間冷卻至80℃。第六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四蒸汽噴射器

第七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四APV公司6000型直接蒸汽噴射超高溫短時殺菌裝置第八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四

原乳由轉運泵1從低溫恒位槽中抽出，經第一預熱器2進入第二預熱器3，牛乳溫度升高至75-78℃，然后在壓力下由乳泵4抽出，經流量氣控閥5（加壓到0.6MPA)送到直接蒸汽噴射殺菌器6，在該處向牛乳內噴入壓力為1MPA的蒸汽，瞬間加熱到150℃。在保溫管中保持這一溫度約達2.4S，然后閃蒸（急速蒸發(fā)）進入真空罐9中，在低壓下牛乳水分閃蒸而消耗熱量，牛奶溫度被迅速冷卻到77-78℃左右。利用噴射冷凝器18冷凝蒸汽和由真空泵21抽出不凝氣體使真空

APV公司6000型直接蒸汽噴射超高溫短時殺菌裝置第九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四罐保持一定真空度。噴入牛乳中的蒸汽應在真空罐中汽化時全部除去，同時帶走可能存在的于℃后，直接送往無菌包裝機，或送入無菌貯罐。牛乳中的一些臭味。排出的蒸汽一部分送入第一預熱器2，用于預熱進入的冷牛奶。經過殺菌處理的牛乳收集在閃蒸真空罐底部，并保持一定的液位，然后用無菌乳泵11送至無菌均質機12，以30-35MPA的壓力均質，使牛乳中的蛋白質和脂肪均勻混合并穩(wěn)定。經均質的無菌牛乳在無菌乳冷卻器13中進一步冷卻到10-15為保證牛乳恢復到原有的相對密度和達到規(guī)定的殺菌溫度，該殺菌設備裝有相對密度自動調節(jié)器16和殺菌溫度調節(jié)器18。第十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四通常直接蒸汽噴射殺菌裝置使用的蒸汽必須是干飽和蒸汽，不含油、有機物和異臭，故只有飲用水才能作為鍋爐用水。為了保證加熱蒸汽在使用前完全干燥，除過濾器外，還需設置汽液分離器。第十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四二、注入式瞬時超高溫殺菌

注入式超高溫瞬時殺菌設備是將牛乳或其他物料注入到過熱蒸汽加熱器中，由蒸汽瞬間加熱到殺菌溫度而完成殺菌過程。與蒸汽噴射式相似，滅菌高溫乳的驟冷也是在真空罐中通過膨脹來實現(xiàn)降溫的。

典型：拉吉奧爾裝置第十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四蒸汽注入式直接加熱器產品入蒸汽產品出第十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四拉吉奧爾裝置（LzguiIharre)第十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四上圖是法國拉吉奧爾公司的注入式超高溫殺菌設備的工藝流程圖。⑴原乳用高壓泵1從平衡槽輸送到第一預熱器（水汽）2，在此與來自閃蒸罐5的蒸汽進行熱交換預熱升溫，然后經第二預熱器（蒸汽）3（傳熱介質為加熱器4排出的廢蒸汽）進一步加熱到大約75℃。⑵牛乳進入蒸汽加熱器4，加熱器內充滿溫度約為140℃的過熱蒸汽，且利用調節(jié)器T1保持這一溫度恒定。預熱乳從噴頭噴出細小微粒濺落到容器底部時，旋即被加熱到殺菌溫度.水蒸氣、空氣及其他揮發(fā)性氣體一起從蒸汽加熱器4的頂部排出，進入第二預熱器3，預熱由第一預熱器2來的牛乳。第十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四⑶蒸汽加熱器4底部的熱牛乳在壓力作用下強制噴入閃蒸罐5，因突然減壓而急劇膨脹，使溫度很快降至75℃左右并蒸發(fā)水分，恢復至牛乳原有的水分。與此同時，大量水蒸氣從閃蒸罐頂部排出，在第一預熱器2處冷凝并預熱原乳，從而在閃蒸罐內造成部分真空。用真空泵8將加熱器和閃蒸罐的不凝氣體抽出,還會進一步降低兩容器內的壓力。第十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四

第三節(jié)板式殺菌設備1.板式殺菌設備是一種間接式殺菌設備，其關鍵部件是板式換熱器，主要應用于乳品、果汁飲料、清涼飲料以及啤酒等食品的HTST和UHT殺菌。2.工作原理：利用相鄰傳熱板之間的間隙，實現(xiàn)冷熱流體的流動并進行熱交換。第十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四1.板式換熱器的結構組成第十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四2.板式換熱器的特點優(yōu)點：傳熱效率高；設備結構緊湊，占地面積小；有較大的適應性，且適應熱敏性物料；操作安全、衛(wèi)生，容易清洗；節(jié)約熱能。缺點：

密封圈容易老化、變形，需經常更換；密封圈容易從波紋片上脫落；承受的壓力有限，承壓不高。第二十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四3.板式殺菌設備的工作流程第二十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四板式殺菌設備的工作流程1）CIP自動清洗整機；2）原料牛奶由儲奶罐流入平衡槽1；3）通過泵2將原料奶送至熱回收段3，與殺菌后的產品進行熱交換，使其溫度加熱到85度左右，進入溫度保持槽4內，穩(wěn)定約5分鐘，使牛奶對熱產生穩(wěn)定作用以及除臭；第二十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四4）由泵5將牛奶送入均質機6進行均質。其后進入第一加熱段7、第二加熱段8進行殺菌。殺菌加熱第一段蒸汽壓力為20-30kPa，加熱到85℃，第二段蒸汽壓為250-450kPa，牛奶瞬時可達135-150℃，保持2秒后，被送至分流閥14；5）由儀表自動控制的分流閥，將已經達到殺菌溫度的產品送至第一冷卻段11，將未達到殺菌溫度的牛奶送至水冷卻器15，將其降溫后回流到平衡槽1中；6）殺菌奶在第一冷卻段冷卻后再流入熱回收段3和最終冷卻部12，在冷水或冰水冷卻段中冷卻，使溫度降至4度流出裝罐。第二十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四牛乳滅菌的時間—溫度曲線第二十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第二十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第二十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第四節(jié)管式殺菌設備

是間接加熱殺菌設備，有臥式和立式。管式殺菌設備通常由供液泵、預熱器、管式加熱殺菌器和回流管道等構成。管式殺菌器可由多種管狀組件構成，這些組件以串聯(lián)或并聯(lián)方式組成一個能夠完成換熱功能的完整系統(tǒng)。組件的管型主要有單管式、多管式和套管式。第二十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四（1）列管式高溫短時殺菌裝置料液在換熱器內往返幾次可達殺菌溫度。殺菌后流經保溫管保溫15s第二十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四（2）多管式超高溫殺菌系統(tǒng)第二十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四（3）環(huán)形套管式超高溫殺菌裝置

①斯托克管式牛乳殺菌機流程第三十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四斯托克管式牛乳殺菌機流程①3有泵料和均質作用，均質閥為6、11。②4消毒加熱時用，產品正常殺菌時不用，只流過。③在5預熱到65℃左右，在6均質壓力20MPa④在7加熱到120℃⑤在8加熱到135-150℃。⑥在9保溫2-4s。⑦在10冷卻到65℃左右，在11均質壓力5MPa⑨在12冷卻到30℃。⑩在13冷卻到15℃；在14冷卻到5℃左右。最后物料通過三道閥進入無菌罐裝機或無菌貯槽15。整套系統(tǒng)采用CIP清洗消毒。第三十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四1.可用冷凝水調節(jié)加熱面積2.整個高溫加熱段分成數(shù)段。每一分段都有一個冷凝水排出閥。避免產品過熱。超高溫加熱器第三十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第五節(jié)釜式殺菌設備又稱殺菌鍋，分立式和臥式。主要用作罐頭食品的高壓殺菌。第三十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四立

式

殺

菌

鍋

外

形

圖第三十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四臥式殺菌鍋外形圖第三十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四

一、臥式殺菌鍋(1).第三十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第三十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四蒸汽加熱臥式殺菌鍋接管壓縮空氣管蒸汽管自來水管控制器控制用壓縮空氣管第三十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四臥式殺菌鍋結構示意第三十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四臥式殺菌鍋的使用先將90℃的熱水注入裝好貨物的罐內加入罐內0.15MPa的壓縮空氣開蒸汽閥門、升溫。達到規(guī)定溫度時，關閉進蒸汽閥門，使溫度恒定。在恒定的溫度下，保持所需要的時間（不同產品保溫的時間不同）。達到保溫時間后，排出罐內熱水，同時注入涼水，并保持罐內壓力穩(wěn)定（一般在0.18~0.2MPa)壓力降低，需用空氣壓縮機補氣。觀察水位計，涼水注滿以后，如溫度指示在30~50℃左右，降溫工作完成。排出罐內涼水，泄壓、開蓋、取貨。第四十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四設備外形第四十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四二回轉式殺菌鍋第四十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四（A）浸水式回轉殺菌鍋結構圖第四十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四A

向視圖第四十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四B

向視圖第四十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四管路流程第四十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四全水式回轉殺菌機工作流程(1)制備過熱水（貯水鍋）(2)向殺菌鍋送熱水(3)殺菌鍋升溫(4)殺菌（保持殺菌溫度一定時間）(5)熱水回收（冷水從殺菌鍋底部進入，將熱水上頂?shù)劫A水鍋）(6)冷卻（殺菌鍋）(7)排水（殺菌鍋）(8)起鍋（殺菌鍋）第四十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四不同條件下殺菌鍋內溫度分布第四十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四罐頭回轉速度與殺菌升溫時間關系P289第四十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四回轉速度與罐頭內容物攪拌第五十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四全水式回轉殺菌機特點P288-289優(yōu)點：1.殺菌均勻；2.殺菌時間短；3.提高產品質量；4.節(jié)省蒸汽；5.壓力自動調節(jié)，防止包裝容器變形破裂。缺點：設備較復雜，投資大、殺菌準備時間較長、殺菌過程熱沖擊較大。第五十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第六節(jié)CIP裝置定義:cleaninginplace,定位洗滌，即不用拆開或移動裝置，即可用高溫、高濃度的洗凈液，對裝置加以強力的作用，把與食品的接觸面洗凈的方法。適用于與流體物料直接接觸的多管道殺菌機械裝置，如果汁飲料、乳品、豆?jié){等。第五十二頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四CIP的特點能維持一定的洗滌效果，提高產品安全性節(jié)約操作時間和提高效率節(jié)省勞動力并保證操作安全衛(wèi)生水平穩(wěn)定節(jié)約清洗用水和蒸汽節(jié)約清洗劑用量使生產設備可大型化增加設備耐用年限自動化水平高第五十三頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四影響洗滌效果的因素1.運動能:要求雷諾數(shù)較大2.熱能：影響粘度，雷諾數(shù)，化學反應速度，溶解度等3.化學能：來自化學洗滌劑，酸、堿洗滌劑，滅菌劑。第五十四頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四全水式回轉殺菌機工作流程(1)制備過熱水（貯水鍋）(2)向殺菌鍋送熱水(3)殺菌鍋升溫(4)殺菌（保持殺菌溫度一定時間）(5)熱水回收（冷水從殺菌鍋底部進入，將熱水上頂?shù)劫A水鍋）(6)冷卻（殺菌鍋）(7)排水（殺菌鍋）(8)起鍋（殺菌鍋）第五十五頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四典型CIP流程（1）洗滌：清水5min（2）酸洗:1%~2%硝酸溶液或堿洗:2.5%NaOH溶液（3）中間洗滌：清水（4）堿洗:2.5%NaOH溶液或酸洗:1%~2%硝酸溶液（5）清水洗：5min（6）殺菌：直接熱蒸汽殺菌或通氯水殺菌后用再通清水洗滌第五十六頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四第七節(jié)其他殺菌設備一、歐姆殺菌設備（電阻式殺菌設備）二、高壓殺菌技術三、微波殺菌技術四、第五十七頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四㈠電阻式超高溫殺菌設備電阻加熱系統(tǒng)是英國APV公司20世紀80年代開始研究開發(fā)的，現(xiàn)已開發(fā)出30KW和70KW商業(yè)用機型，并于1993年獲美國食品與藥物管理局（FDA）批準認可。此種高溫殺菌方法還可用于塊狀水果、草莓、獼猴桃等高酸性食品，以及塊狀牛肉、羊肉、豬肉火腿和低酸性食品的熱加工。第五十八頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四

右圖是電阻加熱器原理圖，主要部件是一根加塑料襯里的不銹鋼管，由4個或多個電極座1及中間連接管3組成。電極座用整塊聚四氟乙烯（PTFE）塑料加工制成，中間安裝有電極棒，電極座兩端與內襯塑料的中間連接管連接；相鄰電極座的電極與三相電源的一相連接組成一個加熱段。相互連接的加熱段使加熱管總長增加，以延長物料加熱時間。加熱管一般為垂直或傾斜安裝，物料在管內自下向上流動。加熱管頂部安裝排氣閥，使管內始終充滿物料，保持加熱管的每個加熱段具有相同阻抗。一般含有鹽離子的液體食品，其溫度和導電率之間存在線性關系，導電率隨溫度升高而增大，但也有例外，如含有非膠凝淀粉的食品，當溫度升高時，其粘度明顯增高，但導電率卻沒有線性變化。第五十九頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四該系統(tǒng)的特點是物料加熱部分采用電阻加熱，而冷卻部分仍采用常規(guī)熱交換器。根據(jù)物料特性選擇相應的片式、管式或刮板式熱交換器，兩者的結合，需最大限度地體現(xiàn)電阻加熱優(yōu)點，并對物料中的顆粒塊形結構損傷程度最小。系統(tǒng)在投產前須進行預先滅菌。系統(tǒng)中無菌集液罐5無菌產品貯罐6以及連接管閥等用高溫蒸汽滅菌。對電阻加熱器2、恒溫管3和冷卻熱交換器4的預消毒殺菌則采用一定濃度的硫酸鈉溶液（溶液濃度以導電率與加工物料接近為宜）作殺菌液。殺菌液由進料泵1通過電阻加熱器2、恒溫管3、冷卻熱交換器4及殺菌消毒液冷卻熱交換器7回流到進料泵，循環(huán)加熱且消毒器具。殺菌液的溫度由電阻加熱器的電流進行調節(jié)控制，并由背壓閥控制系統(tǒng)背壓。消毒殺菌結束后，殺菌液經由殺菌液冷卻熱交換器冷卻后排放或另行收集。電阻加熱器超高溫殺菌流程圖第六十頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四

加熱殺菌時，物料由進料泵送入電阻加熱器被加熱至設定的殺菌溫度后進入恒溫管3，然后進入冷卻熱交換器4冷卻，冷卻物料進入無菌產品貯罐6貯存或直接送至無菌包裝機。殺菌開始階段由于物料與殘留殺菌液混合，須將過渡階段混合液送入無菌集液罐5貯放，同時通入無菌空氣或氮氣調節(jié)無菌集液罐的內壓，以控制加熱殺菌溫度。電阻加熱器超高溫殺菌流程圖第六十一頁，共六十六頁，編輯于2023年，星期四二、高壓殺菌技術和設備高壓殺菌：將食品物料以某種方式包裝后，置于高壓(200MPa以上）裝置中加壓處理，達到滅菌的目的。基本原理是高壓對微生物的致死作用：高壓可導致包括微生物的細胞形態(tài)結構、生物化學反應、基因機制和細胞壁膜等發(fā)生變化，從而影響微生物原有的生理活