对日出口熟制禽肉产品加热过程温度控制及验证研究

1、全国HACCP应用与认证研讨会入选论文 对日出口熟制禽肉产品加热过程温度控制及验证的研究上海浦江出入境检验检疫局 杜贤敏 吴希铭关键词: 热分布 环境温度 中心温度1. 背景2004年1月，我国农业部公布广西、湖北和湖南发生了禽流感疫情。日本农林水产省于2004年1月27日晚通报国家质检总局，全面暂停中国的禽鸟及其所有产品的出口直至确认中国为清净国。为鼓励和支持食品生产企业及时做好恢复禽畜产品出口的各项准备工作，切实把好出口检验检疫关，阻断禽流感传播途径，上海浦江检验检疫局人员对辖区内的出口速冻方便食品生产企业的蒸柜(箱)的热加工过程中产品的穿透温度进行了验证。2005年5月，鉴于当时我国部分

2、地区发生口蹄疫，日本农林水产省加强了对我国出口日本的热加工偶蹄肉和禽肉产品的口岸检验检疫，为防止日方因某单个产品加热不充分而注销我对日注册企业来之不易的注册资格，上海浦江检验检疫局人员按照中日双方确定的输日热加工偶蹄动物产品卫生要求和输日热加工禽肉及其产品动物卫生要求对所辖对日注册企业的热加工过程，特别对整个蒸柜(箱)内的环境温度再次进行验证测试。2. 理论依据 根据输日热加工禽肉及其产品动物卫生要求，蒸柜（箱）温度必须达到100，产品中心温度必须达到70或以上，时间1分钟以上。3. 测试方法3.1测试设备测试使用丹麦Ellab TS-Pro无线热处理过程验证系统，该系统由应用软件、读数台和微

3、记录系统三主要部分组成，其中微记录系统包括记录器、电池、双探针传感器三部分。工作过程:将记录器置于与电脑连接的读数台中，通过软件设置好记录器启动条件（启动读数的时间或温度、取样频率）后，将记录器置于待测位置，当符合启动条件时（一般为到达设定温度），记录器开始记录数据，杀菌完成后取出记录器，放回读数台，将数据下载至计算机。数据采集软件Ellab ValSuiteTM具备数据加密、操作记录和电子签章登记等功能符合FDA的21CFR part 11的要求以及GAMP4规范。3.2测试原理测试使用n（n视设备容积而定，一般为5至12）套无线温度传感器对加热过程蒸柜(箱)中具有代表意义的n个点定时进行温

4、度检测和记录。传感器具备双探针，分别为环境温度探针和中心温度探针。其中环境温度探针（简称LA探针）暴露在加热环境中监测环温，中心温度探针（简称LC探针）插入内容物中心部位检测产品在加热过程中的穿透温度。收集到的数据经过ValSuite应用软件的处理而获得蒸箱的热分布情况及产品热穿透的情况。3.3 布点位置根据柜(箱)内安放小车的数量以及每辆小车放置的托盘层数来确定布点的数目。例如，一个3m3的蒸柜能容纳1辆小车，小车上设置18层托盘放置加热内容物，测温点可选择位于小车（从底层计算）的第1、第6、第9、第12、第18层托盘平面中央处，共布置5点，见图3.1。进入方向蒸箱熟区小车（正视图）托盘 立

5、体示意图06层传感器测温点09层01层01层12层18层生区小车图3.1 温度监测点布点图-例1再如一个30m3的蒸箱设置10个位置供10辆小车安放，实际使用其中8个位置，每辆小车设置9层托板，可选择测温点位于每辆小车的第1（底层：下测点）、第5（中层：中测点）、第9（顶层：上测点）托盘平面中央处。熟区上测点（9层）中测点（5层）下测点（1层）蒸汽管道小车BADC空FGIH空生区蒸箱内小车安放位置图(俯视图) 图3.2 温度监测点布点图-例2经先期实验验证，对于同一层高，按满载测试，托盘平面中央处总较其它位置升温缓慢，这是由于四周的内容物阻挡作为对流加热介质的蒸汽的流通所致。故将传感器探针放置

6、在每层的托盘平面中央处具有典型性。而传感器的LC感温探针限定在加热内容物的几何中心位置。特别地，对于带骨制品，LC感温探针通过内容物较为松质的骺部插入骨腔以获得准确的穿透温度，见图3.3。 海绵骨骨腔图3.3 LC传感器探针插入方式示意图3.4 评价指标所有布点位置的传感器监测到的最高环境温度必须达到100或以上。产品的中心温度必须保持在70或以上不少于1分钟。在恒温阶段，满足同一时刻（瞬时）各布点位置温差不超过0.5（以各位置标准差均值作为判断依据），可判定蒸柜（箱）热分布均匀，恒温控制稳定而有效。 恒温阶段维持时间不得短于工艺规定时间，不允许存在负偏差。4验证情况及分析4.1五家对日注册偶

7、蹄类和禽肉加工企业加热设备概况上海的对日注册偶蹄类及禽肉速冻加工企业所使用的蒸柜（箱）都以蒸汽作为加热介质，按柜（箱）的容积及控制方式可大致分为表4-1所列5种形式： 表4-1蒸柜（箱）分类表序号容积（m3）可容纳小车数目控制方式是否排气是否有风机温度记录方式#111手动控制阀门否否自动温度记录仪（热电偶）#222手动控制阀门否否自动温度记录仪（热电偶）#30.51手动控制阀门是否自动温度记录仪（热电偶）#431可自动温控是否自动温度记录仪（热电偶）#5 30 10自动PID温控是否自动温度记录仪（热电偶）4.2 热分布测试对五家企业进行热分布测试，发现有部分蒸柜（箱）存在冷点，监测最高环温未

8、达到规定要求，分析影响因素如下：4.2.1 蒸汽压力蒸汽压力直接影响蒸柜（箱）内所能达到并维持的最高环温。图4.1及图4.2所示是在5号工厂进行的两次热分布测试。测试内容物为300g菜肉馄饨， 加热工艺为100保持7分钟。试验1控制蒸箱进汽压力为1.5公斤，环境温度未达到规定要求，见表4-2。试验2控制蒸箱压力为2.5公斤，环境温度符合规定要求，见表4-3。对于容积为3-4m3的蒸箱，进生产车间蒸汽管道保持4公斤压力，进箱蒸汽应保持2.5-3公斤压力，管道布置弯折不宜过多，以防过多的压力损失。1层5层8层12层15层 图4.1 #3厂300g云吞热分布测试试验1-恒温阶段 蒸箱使用1.5公斤蒸

9、汽压力1层5层8层12层15层图4.2 #3厂300g云吞热分布测试试验2-恒温阶段 蒸箱使用2.5公斤蒸汽压力表4-2 试验1热分布测试点获得最高温度及100维持时间表项目1层中央5层中央8层中央10层中央15层中央侦测到的最高温度()99.599.599.599.599.5100以上维持时间(min)00000表4-3 试验2热分布测试点获得最高温度及100维持时间表项目1层中央5层中央8层中央10层中央15层中央侦测到的最高温度()100.5100.5100.5100.6100.5100以上维持时间(min)3.53.253.7533.54.2.2 蒸汽入口的位置和大小蒸汽进入位置可以安

10、排在柜（箱）的顶部、底部或是四周，可以采取圆形孔口或是蒸汽散布管的形式，大致分为下列5种形式：底部中央开口，见图4.3熟区蒸箱生区蒸汽进口图4.3 蒸汽进口图示底部一侧熟区蒸汽进口生区图4.4 蒸汽进口图示底部蒸汽均匀散布孔蒸汽进口图4.5 蒸汽进口图示四周蒸汽散布管蒸汽散布管蒸箱蒸汽散布管 图4.6 蒸汽进口图示 顶部蒸汽散布管蒸汽散布管图4.7 蒸汽进口图示蒸汽进入口的大小决定于蒸柜（箱）的容积大小以及供应蒸汽管道的大小与压力，对于2-3m3容积，2.5公斤的进汽压力，为使蒸汽达到在短时间内有效的清除柜（箱）内空气的效果，使用单一蒸汽孔口的孔径应放到1.5英寸以上，位置设置在箱（柜）底部为

11、妥；使用蒸汽散布管的，管上蒸汽孔的截面积之和应是蒸汽进口截面积的1.5-2倍，设置在柜（箱）体四壁，孔口朝向蒸柜中心呈90扇型分布为妥，这样能使蒸汽在锅内均匀流动，使热分布均匀。蒸汽散布管蒸汽散布管45正视图 俯视图 图4.8 蒸汽散布管孔口喷射方向示意图4.2.3 排气与泄气对于中小型蒸柜（箱），容积较小，使用合适压力的蒸汽已能充分将空气排除掉，使恒温阶段热分布均匀。图4.8所示为#2厂25g小笼包恒温阶段的热分布测试图，蒸箱容积为2m3,加热工艺为100保持10分钟，进汽压力2.5公斤。恒温阶段同时刻各位置温差最大值小于0.5，仅为0.1，说明热分布均匀。1层3层5层7层9层12层图4.8

12、 #2厂25g小笼包热分布测试-恒温阶段 蒸箱使用2.5公斤蒸汽压力1层3层5层7层9层12层T0.1T=0.1图4.8 #2厂25g小笼包热分布测试-恒温阶段 放大图对于大型蒸箱，见图3.2，单靠喷射蒸汽，箱体内残存空气不易排除彻底，从而形成绝热气囊，导致热分布不均。故需要在加热升温阶段设置排气工艺。对比图4.9与图4.9可得，5厂30m3大型蒸箱，加热升温阶段使用排气工艺后恒温阶段热分布均匀性明显得到改善，106.096.0106.0101.0T=3.1STDev=1.1T=3.2STDev=1.0T=1.2STDev=0.3T=2.2STDev=0.6图4.9 #5厂8g某鸡肉产品热分布

13、测试 程控温度100 未用排气工艺96.0101.0106.0T=0.79STDev=0.25T=0.82STDev=0.25T=0.87STDev=0.25T=0.90STDev=0.25图4.9 #5厂8g某鸡肉产品热分布测试 程控温度103 使用排气工艺但仍未达到均匀要求，因而在恒温阶段还需要使用泄汽阀或者安装风机打风，以产生强制对流，使箱体内蒸汽强制循环。排气口（泄汽口）应安装在蒸汽进入口处相反的方向。4.2.4冷凝水蒸汽与低于其饱和温度的壁面相接触，即冷凝成液体附着于壁面上，液滴长大后即自壁面落下，如冷凝水不及时排除，冷凝水会聚集在局部产品中或者柜（箱）底部，而蒸汽进入后加热冷凝水，

14、使其变成二次蒸汽需吸收大量热焓，且二次蒸汽驱赶空气的能力要较蒸汽弱的多，会导致柜（箱）热分布不均匀，带来安全隐患。图4.10中，红色曲线所代表的位置升温明显较其余位置迟缓，恒温阶段也低于其余位置，疑为接触到冷凝水所致。为有效及时地排除冷凝水可采取下列措施：蒸汽进口在底部地箱（柜）顶部设计成拱形结构，并设置导流槽。如图4.11所示。图4.11 蒸柜顶部拱形结构。柜（箱）门等部位加装保温隔热材料。底部设置1:1.5斜坡，通过排水口排出。采用泄汽阀不断排除冷凝水小车顶层需有防冷凝水下滴的挡板，底层不能离地面太近，以防被冷凝水浸没。4.2.5 蒸箱内温度传感器的位置在验证试验中，发现部分企业的蒸箱温度

15、传感器的安装位置随意，而传感器所获温度参数是人工/计算机控制的依据，必须严格按照先期热分布的测试结果安装于冷点位置。图4.9、4.9所示的加热过程，程序设定恒温维持温度皆超过100，而只有少数位置达到设定要求。除了热电偶需要做校正外，热电偶安装太靠顶部蒸汽口也是重要因素。热电偶线应足够长，以方便调整安装位置，见图4.1.2。热电偶线图4.12足够长的热电偶线4.2.6热电偶的精度在验证试验中，发现部分企业选用的热电偶精度较低, 因而影响了温度控制的准确性。热电偶的精度应不低于0.1。4.2.7托板的要求在验证试验中，发现部分企业蒸箱小车各层间使用的是实心托板，不利于蒸汽在加热内容物间的自由流动

16、。需在托板上打孔，孔眼直径不小于25.4mm，孔心距不小于50.8mm，梅花形排列为宜。4.2.8产品的堆垛产品的堆垛不能过于紧密，产品之间不能有接触，还应留出足够的顶隙，以便蒸汽流入各层。顶隙图4.13 产品合理的对垛方式 4.2.7 监测与控制在验证试验中，发现有企业把温度监测安排在生区，把蒸汽阀门控制安排在熟区，依靠内线电话联系。这种监测与控制分开的方式，容易造成滞后性，发生问题不利于及时纠偏，不利于做好记录。蒸柜（箱）温度的监控应安排在同一区域，由同一人负责完成。4.3 热穿透测试蒸柜（箱）蒸煮除了有杀菌的目的，同时也是传统烹调，使肉达到可食用色、香、味、质地和熟度的过程。验证试验显示

17、，所有五家企业的产品都能满足产品穿透温度70以上维持1分钟以上的要求，且留有了足够的安全余量。图4.14显示为1厂云吞260g的热穿透曲线，表4-4列出了各测试位点分别在70以上、75以上、80以上、85以上所保持的时间：1层5层7层10层14层图4.14 1厂云吞260g热穿透曲线表4-4 #1厂206g云吞热穿透测试各位置特定温度维持时间表项目1层中央5层中央7层中央10层中央14层中央70以上维持时间(min)4.55.54.754.756.2575以上维持时间(min)4.55.254.54.56.2580以上维持时间(min)4.2554.254.255.2585以上维持时间(min

18、)3.254.2543.754.75图4.15显示为3厂菜肉云吞300g的热穿透曲线，表4-5列出了各测试位点分别在70以上、75以上、80以上、85以上所保持的时间：1层5层8层10层15层图4.15 3厂菜肉云吞300g热穿透曲线表4-5 #3厂300g菜肉云吞热穿透测试位置特定温度维持时间表项目1层中央5层中央8层中央10层中央15层中央70以上维持时间(min)7.756.256.755.256.2575以上维持时间(min)6.7566.2555.7580以上维持时间(min)65.56.254.55.585以上维持时间(min)5.2555.544.755.验证结果总结从热分布测试结果来看，对于中小型蒸柜（箱）由于容积小，依靠蒸汽喷射就能够达到柜（箱）体的热分布均匀，问题在使环境温度达到并保持在100以上，而解决的主要途径是保持足够的蒸汽压力。对于大型蒸柜（箱），除了提供足