第九章食品杀菌机械及设备

1、第九章第九章 食品杀菌机械与设备食品杀菌机械与设备一、食品杀菌的相关定义一、食品杀菌的相关定义1 1、食品杀菌、食品杀菌 是利用理化因素杀灭食品中因污染而存在的致病菌、腐败菌及其他病原微生物，同时要求杀菌过程中尽可能地保留食品的营养成分和风味，以便加工后的相关产品在密封的包装容器内，有一定的保存期。2 2、商业无菌、商业无菌 是从商品角度对食品所提出的杀菌要求。指食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出，或者仅能检出极少数的非病原微生物，但它们在食品保藏过程中，是不可能进行生长繁殖的，这种杀菌要求称商业杀菌。显然，食品杀菌属于商业杀菌，经杀菌后的食品属于商业

2、无菌。3 3、生物杀菌、生物杀菌 是杀灭物品中一切致病性和非致病性微生物(包括病毒、细菌及芽饱等)。一般又称灭菌。在生物学杀菌中不考虑保留杀菌对象的营养及其他因素。二、食品杀菌的分类二、食品杀菌的分类 食品杀菌有物理杀菌和化学杀菌两大类。 化学杀菌法是使用过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸钠等杀菌剂。由于化学杀菌存在的化学残留物对人体健康及环境会造成影响，当代食品的杀菌方法趋向于物理杀菌法。 物理杀菌包括热杀菌和冷杀菌两类。热杀菌有巴氏杀菌法、高温短时杀菌法和超高温瞬时杀菌法之分；冷杀菌包括高压杀菌、紫外线杀菌和臭氧杀菌等。 食品杀菌分为包装前杀菌和包装后杀菌。 食品包装前杀菌主要针对牛奶、果汁等液态

3、食品，要求配套无菌包装系统，以保证后期包装的无菌状态。 食品包装后杀菌主要针对罐头类食品。三、食品杀菌设备的分类三、食品杀菌设备的分类 （1）根据杀菌温度不同分为：常压杀菌设备和高压杀菌设备。 （2）根据操作方式不同分为：间隙式杀菌设备和连续式杀菌设备。 （3）根据杀菌热源不同分为：蒸汽杀菌设备、水浴杀菌设备、微波杀菌设备、远红外杀菌设备、欧姆杀菌设备和火焰连续杀菌设备。 食品杀菌设备的发展趋势：杀菌设备的工作压力和温度能满足高温短时的要求；不断增加传热效率，提高热能和水的利用率；一机多能，设备能适应多品种、多物料、多罐型的杀菌；实现温度、时间、压力等参数的自动精确控制。 直接加热杀菌是采用高

4、热纯净的蒸汽直接与待杀菌物料混合接触进行快速加热，使物料瞬间被加热到135-160，从而杀灭微生物。分为喷射式和注入式杀菌设备。 优点:加热速度快、热处理时间短，食品色泽、风味及营养成分损失少。 缺点:加热蒸汽必需经过脱氧脱氧和过滤过滤处理，以除去凝结水和杂质；由于在热交换过程中部分蒸汽冷凝进人物料，同时又有部分物料中水份因蒸发而逸出，使易挥发的风味物质风味物质亦随之逸出而造成损失。 应用:该方式不适用于果汁杀菌，多用于牛乳等的杀菌。 一、蒸汽喷射杀菌装置一、蒸汽喷射杀菌装置 由预热器、蒸汽喷射器、膨胀罐、冷凝器、保温管及泵组成。 1、蒸汽喷射器 蒸汽喷射器是主要设备之一。为不对称的T型三通结

5、构，内管壁有许多直径微小（1mm）的细孔。 杀菌时，物料高压（0.4MPa）进入（防止物料在喷射器内沸腾），蒸汽（高纯度、无杂质，0.48-0.5MPa）由细孔与物料垂直喷射。 一、蒸汽喷射杀菌装置一、蒸汽喷射杀菌装置 2、工作原理 把蒸汽直接喷射到被杀菌的物料中进行直接加热，使物料在瞬间加热到杀菌温度后保温一定时间，从而达到杀灭微生物。 3、工作过程 物料-平衡槽-泵-预热器3-预热器5-高压离心泵-蒸汽喷射器-保温管-转向阀-真空罐-无菌泵-冷却器-灭菌乳。 预热器3：热源由真空罐的过热蒸汽提供； 预热器5：热源由生蒸汽提供； 没有达到杀菌条件物料回流：由转向阀控制，进入真空罐-无菌泵-冷

6、凝器-平衡槽。 一、蒸汽喷射杀菌装置一、蒸汽喷射杀菌装置 4 4、特点、特点 （1）属蒸汽蒸汽喷射入物料物料的直接混合加热杀菌； （2）通过比重比重来调节蒸汽喷射量等于真空罐过热蒸汽排出量； （3）通过温度自动控制器和转向阀温度自动控制器和转向阀来防止未灭菌物料进入灭菌系统； （4）使用饮用水饮用水为蒸汽来源，并进行过滤过滤和旋风分离旋风分离来保证空气洁净洁净和完全完全干燥。 二、注入式直接加热杀菌装置二、注入式直接加热杀菌装置 1、工作原理 把物料从上端注入到过热蒸汽（从中间喷入）中，由蒸汽瞬间加热到杀菌温度，保温一段时间，从而达到杀灭微生物，达到杀菌（杀菌液从底部排出）。 二、注入式直接加

7、热杀菌装置二、注入式直接加热杀菌装置 2、工作过程 二、注入式直接加热杀菌装置二、注入式直接加热杀菌装置 2、工作过程 由预热器、闪蒸罐、冷却器、无菌泵等组成。 物料-平衡槽-高压泵-预热器2、3-加热器-闪蒸罐-无菌泵-冷凝器-杀菌物料。 预热器2：热源来自闪蒸罐的热水汽； 预热器3：热源来自加热器排出的废蒸汽。 加热器：充满140的过热蒸汽，并利用调节器来保持这一温度。喷射物料与过热蒸汽混合加热，并在物料溅落过程中，瞬间加热到杀菌温度。 闪蒸罐：灭菌后的高压物料突然降压膨胀，使温度降低，水蒸汽排出，保持物料水分含量恒定。 二、注入式直接加热杀菌装置二、注入式直接加热杀菌装置 3、特点 （1

8、）属物料喷射入蒸汽的直接混合加热杀菌； （2）通过废蒸汽流速废蒸汽流速和闪蒸闪蒸来保证物料注入的水分增加量等于膨胀时的水分蒸发量； （3）通过过热蒸汽过热蒸汽的温度恒定温度恒定和物料注入量物料注入量来保证加热到杀菌温度； （4）使用饮用水为蒸汽来源，并进行过滤和旋风分离来保证空气洁净和完全干燥。 间接加热式UHT(Ultra high temperature)系统与直接加热式UHT系统在结构上的最大区别在于物料不与加热介质接触。 不需有除去水分的闪蒸罐（或称膨胀罐）和真空冷凝系统； 对加热介质的洁净程度也较直接式的要求低些； 还可以采用过热水作为杀菌加热器的加热介质。 可采用板式、管式换热器。

9、 一、板式杀菌设备一、板式杀菌设备 原料乳-平衡槽1-离心泵2-热交换器热回收段3（与杀菌后的乳品进行热交换，升温到85）-保温槽4（稳定5min，稳定及除臭）。 泵5-均质机6-第一加热段7（蒸汽加热到85 ）-第二加热段8（瞬时加热到135-150 ）-保温管（保温2-4s）-分流阀14。 合格产品-第一冷却段11-热交换器回收段3-冷却段12-灌装； 不合格产品-水冷器15-平衡槽。 一、 二、管式杀菌设备二、管式杀菌设备 原料乳-平衡槽1-离心泵2-高压泵3（作用：泵送、均质）-循环消毒器4（在杀菌期间视为管道）-第一热交换器5（与管外流动的杀菌后物料热交换后，加热到85）-均质阀6（

10、均质）-第二换热器7（与管外流动的杀菌后物料热交换后，加热到120）-超高温加热器8（蒸汽加热到135-150）-保温管9（保温2-4s）-换热器10（冷却到65）-均质阀12-换热器13、11（分别冷却到15 、5）-无菌槽。 釜式杀菌设备又称杀菌锅，分为立式和卧式杀菌锅（较为常用），主要用作罐头食品的高压杀菌。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、普通卧式蒸汽杀菌锅一、普通卧式蒸汽杀菌锅 包括锅体、进汽管、水泵、安全阀与仪表、排水管等组成。 一、普通卧式蒸汽杀菌锅一、普通卧式蒸汽杀菌锅n 主体为锅体与（铰接于的锅体口的）锅门构成的平卧钢筒形耐压容器。n 锅体

11、内的底部有两根平行轨道，供盛装罐头的杀菌车进出。n 多孔蒸汽管长管装在锅下方平行轨道中间（低于轨道）；多孔冷却水长管安装在锅的上方。n 锅体的上方还开有压缩空气管口、排气管口、安全阀、温度计、压力表以及温度传感器接口等。 二、卧式淋水杀菌锅、卧式淋水杀菌锅 淋水式杀菌机是法国巴里坎公司在20世纪80年代开发的杀菌设备。 1、用途、用途 可用于果蔬类、肉类、鱼类、方便食品等的高温杀菌。 其包装容器可以是马口铁罐、铝罐、玻璃罐和蒸煮袋等形式。 2、特点、特点 由于采用高速喷淋对产品进行加热、杀菌和冷却，温度分布均匀，提高了杀菌效果，改善了产品质量。 杀菌与冷却采用同一水体，产品无二次污染的危险。

12、采用同一间壁式换热器，循环水温度无突变，消除了热冲击造成的产品质量的降低及包装容器的破损。 温度与压力为独立控制，易准确控制。 设备结构简单，维修方便。 水消耗量少。 二、卧式淋水杀菌锅、卧式淋水杀菌锅 3、组成与工作流程、组成与工作流程 淋水式杀菌机主要由卧式锅体、热交换器、循环水泵，管路和各种阀门，以及自动控制系统构成。 整个杀菌过程中，利用贮存在杀菌锅底部的少量（可容纳 4 辆杀菌车的杀菌锅存水量约400L）热水作为杀菌传热用水，通过大流量热水离心泵进行高速循环，流经板式热交换器进行热交换后，进入杀菌锅内上部的水分配器，均匀喷淋在需要杀菌的产品上。侧向水平喷淋：侧向水平喷淋：为缩短热水流

13、程，有些采用侧喷方式使罐头受热更为均匀，尤其适用于袋装食品的杀菌。独立调温调压：独立调温调压：该机的调压和调温控制是完全独立的，其中调压控制为向锅内注入或排出压缩空气。循环水同一水体：循环水同一水体：加热、杀菌、冷却过程中所使用的循环水均为同一水体，热交换器也为同一个，只是热交换器另一侧的介质在变化。 二、卧式淋水杀菌锅、卧式淋水杀菌锅 4、回转淋水式杀菌锅、回转淋水式杀菌锅 二、卧式淋水杀菌锅、卧式淋水杀菌锅 4、回转淋水式杀菌锅、回转淋水式杀菌锅 （1）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

14、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。 （2）系统流程 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。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 浸水式杀菌锅有静置浸水式和回转浸水式两种。 特点：特点： 罐头在杀菌和冷却的开始阶段所受的热冲击较小，故较适宜于玻璃

15、瓶罐和软罐头的杀菌； 节能。浸水式杀菌机在杀菌结束后，热水可以回收为下一次杀菌使用； 杀菌锅内的热水可通过机械方法搅拌而使锅内温度均匀一致； 可通过杀菌锅结构上的变化或改变水的流向以实现杀菌过程的特殊要求。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 1、静止浸水式杀菌锅、静止浸水式杀菌锅 主体是上下两只卧式高压容器，安装在上方的是预热水贮罐，安装在下方的为杀菌锅。贮水罐和杀菌锅之间有管道连接，并安装了控制阀门。 贮水罐中的预热水通过管道流入杀菌锅，杀菌时通过循环泵使热水在贮水罐与杀菌锅之间循环，使锅内温度分布均匀。在杀菌结束时，热水以回流入贮水罐。 袋装软罐头在杀菌锅内需平放专门的多孔杀菌托盘上，托盘之

16、间留有一定间隙作为热水水流通道。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （1 1）工作流程）工作流程 制备热水 冷水泵供水，达到一定液位后开启加热阀，利用蒸汽直接加热到预定温度。通过温度控制器和电磁阀（开关）自动供汽，以维持温度恒定。 向杀菌锅送水 当杀菌锅内装入杀菌物料后，利用重力落差和压差将热水送入杀菌锅内。利用液位计和电磁阀控制水位。 杀菌锅升温 进入杀菌锅的过热水与杀菌物料进行热交换，水温下降。蒸汽加热混合器对循环水加热后送入杀菌锅，使热水和杀菌物料升温到杀菌温度。 杀菌 在杀

17、菌温度条件下保持一定时间。温度恒定由加热阀调节。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （1 1）工作流程）工作流程 热水回收 恒温阶段结束后，开启冷水泵，进入杀菌锅，利用压力将热水顶回贮水锅，达到一定液位后连接阀关闭，进入冷却工序。同时，贮水锅加热阀自动打开，通入蒸汽制备热水。 冷却 根据产品工艺要求，可采取3种冷却方式：热水回收后，直接降压冷却；热水回收后，反压冷却+降压冷却；热水回收后，降压冷却+常压冷却。 排水 打开排水阀和溢出阀排水。 起锅 出料。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （2 2）特点）特点

18、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。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （2 2）特点）特点(2) 缩短杀菌周期l杀菌篮翻转产生罐头的“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。l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，一定的顶隙才能使罐头在翻转时产生“摇动效应”，过大的顶隙会在罐头内形成气袋而产生假胖听现象。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌

19、锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （2 2）特点）特点(2) 缩短杀菌周期l罐头的回转速度与杀菌时间的关系：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。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （2 2）特点）特点 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。 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

20、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。 三、浸水式杀菌锅、浸水式杀菌锅 2 2、回转浸水式杀菌锅、回转浸水式杀菌锅 （2 2）特点）特点 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

21、特别有利，可防止包装容器的变形、破损等事故发生。n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。 一、一、微波杀菌技术与设备微波杀菌技术与设备 1、微波杀菌原理 微波是指频率300MHz300GHz的电磁波，遇到金属引起反射；介质损失小的物质（塑料、玻璃、陶瓷灯）能穿透；介质损耗大（如食品）的物质吸收后引起分子摩擦，使电波能转变为热能，使微生物蛋白变性致死，失去活性，且传热升温快；此为微波杀菌的热效应。 微波杀菌的非热效应指高频的电场也使物料膜电位、极性分子结构发生改变；使微生物体内蛋白质和生理活性物质发生变异，而

22、丧失活力或死亡。 微波杀菌正是利用电磁场效应和生物效应起到对微生物的杀灭作用。 一、一、微波杀菌技术与设备微波杀菌技术与设备 2、微波杀菌特点 微波杀菌温度低于常规方法，一般情况下，常规方法杀菌温度要120-130,时间约1小时，而微波杀菌温度仅要70-105,时间约90-180秒。 但微波加热杀菌不均匀（菱角角效应）、食品原料对升温有影响、对人体有一定伤害。 一、一、微波杀菌技术与设备微波杀菌技术与设备 3、管式微波杀菌机 包括：料斗、定量泵、微波照射部、测定温度部、保温管、冷却管、调压部、搅拌器等。 适用于液体、浆体物料等。 一、一、微波杀菌技术与设备微波杀菌技术与设备 4、固体食品微波杀

23、菌机 包括：进出料装置、预热装置、密封装置、加热段、保温段、冷却段（水、空气介质）、测温装置等。 适用于先包装后杀菌的食品等。 二、二、超高压杀菌技术与设备超高压杀菌技术与设备 超高压技术（ultra-high pressure, UHP），高静压技术（high hydrostatic pressure , HHP），或高压食品加工技术（high pressure processing, HPP）。1、超高压杀菌原理 压力在0.1mpa-1.6mpa称为低压，1.6mpa-10mpa称为中压，10-100MPa称为高压，100MPa以上称为超高压（HPP的压力通常在1001000MPa）。 食品超高压杀菌是在密闭的超高压容器内，用水作为介质对软包装食品等物料施以400600MPa的压力或用高级液压油施加以1001000MPa的压力，从而杀死其中几乎所有的细菌、霉菌和酵母菌，而且不会像高温杀菌那样造成营