第九章　杀菌设备

第十章杀菌设备热杀菌就是要杀灭罐头中的产毒菌、致病菌、腐败菌，同时最大限度地保持食品的风味、营养成分，改善品质。原料→前处理→深加工→装罐→封罐→杀菌→成品杀菌的方法：密封后杀菌和先杀菌后无菌包装；高温，或两者兼有；趋向于高杀菌。分类：1.按杀菌压力分：常压：适用于pH<4.5的酸性食品（≤100℃）高压：适用于pH>4.5的低酸性食品（＞100℃）2.按操作方式分：间歇式（立、卧式）连续式（静水压、水封）3.按加热热源分：蒸气、热水、火焰、辐射等。第一节立式杀菌锅GT7C3立式杀菌锅

一、特点可用作常压或加压杀菌，在品种多、批量少时实用。多用于中、小型厂或大厂中某些产量小的品种。二、结构1.锅体⑴竖直的圆筒状锅体是用一定厚度的钢板辊压成圆后焊接而成，底成圆球状。⑶锅体与锅口的密封采用自锁契合块的锁紧装置。该装置有十组自锁斜契块，均匀分布在锅盖边缘与转环上，转环配有几组滚轮装置，使转环沿锅体转动自如。锅体上缘凹槽内装有耐热橡胶垫圈，锅盖关闭时，转动转环，斜契快就互相咬紧而压紧橡胶圈，达到锁紧和密封的目的。将转环反向转动，斜契块分开，即可开盖。⑵锅体内壁装有垂直导轨，使杀菌篮定位在锅体中心，并使杀菌篮与锅壁保持一定距离，以利水循环。⑸锅体底部有吊篮支承架，锅体一般安装在地面下的地坑中，锅口离地面一般在800mm左右，便于工人操作。⑷锅体上有一个半圆形的测，以便安装；2.锅盖锅盖铰接于锅体后部边缘。锅盖是用平衡锤揭开。3.杀菌吊篮集装罐头用。4.电动葫芦装、卸吊篮用。5.空气压缩机在升和冷却时，向锅内通入压缩空气，以平衡罐头内外的压力，以防跳盖等事故。6.喷汽管安装在底部，呈十字型型。喷汽小孔开在管的两侧或一侧。7.排气管安装在锅侧，一方面作排气用，另一方面在冷却时，作溢流水通道的出口。8.冷却水管安装在上、下方，加压杀菌冷却时从两个方向进水快速冷却。9.此外还有排水管、溢流水管、、压力表、安全阀等。第二节卧式杀菌锅一、特点生产量大，仅用于高压杀菌。二、结构1.锅体圆柱型筒状，一般长9米，直径1~1.2米。一端焊有椭圆形封头，另一端铰接一锅盖，锅底部装有小车进出轨道，轨道与车间地面搭桥。2.锅盖锅门为椭圆形，铰接于锅体上，向一侧转动开闭。门的外径较锅体口稍大，锅体口端面有一圆圈凹槽，槽内嵌有弹性耐高圈。门和锅体的铰接采用自锁契合块锁紧装置。3.杀菌篮（小车）多为鼓形或方形，车下有轮子，轮距与锅内轨道相适应。4.排气管位于蒸汽入口的相对方向，用在罐头升时有效地排出杀菌锅内空气。5.压缩空气管在反压杀菌和反压冷却时，从空气压缩机通入压缩空气。目的是为了在杀菌、冷却时，平衡罐头内外压力，避免跳盖、变形等事故。6.冷水管用于罐头杀菌后提供冷却水用。7.溢流水管溢流水管安装于锅体上部，有时与排水管共用。罐头加水冷却时，热水在上部溢出，使锅内水冷下来。8.热水管用于玻璃瓶罐热水杀菌时，需要放热水于杀菌锅内，以缩短升。杀菌结束后开始冷却，又需要通过热水管先放出适当热水进杀菌锅，以减少瓶内外的，防止瓶罐爆裂。9.蒸汽管通过喷蒸汽管供应杀菌锅的加热蒸汽，喷汽管装在锅底部，两侧均匀分布两排喷汽孔。10.排水管装在杀菌锅底部，保证完全排出杀菌锅冷凝水和冷却水。11.回水管、压力表、、录仪、安全阀、水位表等。第三节回转式杀菌设备一、原理采用过热水作加热介质，在杀菌过程中罐头始终浸泡在水中，同时罐头处于回转状态，以提高加热介质对杀菌罐头的传热速率，从而缩短杀菌的时间，节省能源。二、结构1.贮水锅为一密闭卧式贮罐，供应过热水和回收热水，为减轻锅体的腐蚀，锅内采用阴极保护。2.杀菌锅位于贮水锅的下方，由锅体、门盖、回转体和压紧装置、托轮、传动部分组成。⑴锅体与锅盖的密封类似立式杀菌锅的自锁锲合块。装满罐头的杀菌篮置于回转体的两根有滚轮的轨道上，通过压紧装置可将杀菌篮内的罐头压紧。回转体是由4只滚圈和4根角钢组成一个焊接的框架，其中一个滚圈由一对托轮支撑，而托轮轴则固定在锅体下部。⑵回转体回转体在传动装置的驱动下携带装满罐头的杀菌篮回转。驱动回转体旋转的传动装置主要由电动机，D形齿轮式无级变速器和齿轮传动组成。回转体的转速可在6-36rpm内作无级调速。在传动装置上设有定位装置，从而保证了回转体停止转动时，能停在某一特定位置，使得回转体的轨道与运送杀菌篮小车的轨道接合，从杀菌锅内取出杀菌篮。3.管路流程贮水锅和杀菌锅之间用连接阀的管路连通。蒸汽管、进水管和空压管等分别连接在两锅的适当位置，在这些管路上根据不同使用目的安装了不同形式的阀门，循环泵使杀菌锅中的水一致，冷水泵用来向贮水锅注入冷水和向杀菌锅注入冷却水。三、回转式杀菌设备的工作过程1.制备过热水；2.向杀菌锅送水；3.杀菌锅升温；4.杀菌；7.排水；8.启锅；5.排水回收；6.冷却；四、特点1.杀菌均匀由于回转杀菌篮的搅拌作用，加上热水由泵强制循环，使锅内热水形成强烈的涡流，水一致，达到产品杀菌均匀的效果。3.有利于产品质量的提高由于罐头回转，可防止肉类罐头油脂和胶冻析出，对高粘度、半流体和热敏性的食品，不会产生因罐壁部分过热形成粘结现象，可以改善产品的色、香、味，减少营养成分的损失。2.杀菌时间短杀菌篮回转，传热效率提高，对内容物为流体或半流体的罐头更显著。主要缺点：设备较复杂，设备投资较大，杀菌准备时间较长，杀菌过程热冲击较大。5.杀菌与冷却压力自动调节，可防止包装容器的变形和损失4.由于过热水重复利某省市了蒸汽第四节常压连续杀菌设备一特点生产能力高，加热均匀，占地面积大，结构复杂，一次性投资大，但效果好。多用于水果，蔬菜罐头的杀菌。有单层，三层和五层之分。二结构单层：从进罐到出罐以直线进行。占地面积大，热能消耗也大。多层：把单层的冷却部分（或杀菌的一部分）移至第二层和第三层。减少占地面积和材料。但操作不便，以三层较多三层常压连续杀菌设备（一）结构主要有传动系统，进罐系统，送罐链，槽体，出罐机构以及报警系统，制系统等组成。（二）工作原理第一层为预热杀菌槽；第二层为杀菌或冷却两用槽；第三层为冷却槽

罐头从送罐输送带上输送过来，由拔罐器定量地拔进槽体内，并由刮板输送链将罐头由下而上依次经过一，二，三层，完成杀菌全过程，最后由出罐机构将罐头卸出。（三）关于罐头在槽体中输送路线第一种：罐头由低向高输送（第一层进，第三层出）

用托罐转弯。卡罐机会少。但下面杀菌上面冷却，蒸汽消耗大，加热冷却水。第二种：罐头从上至下输送（第三层近，第一层出）用自由落体转位，容。一般适用于罐头外径大者，不。第五节软罐头食品的杀菌设备1.软罐头的特点用复合薄膜袋代替镀锡薄钢板等硬质材料，作包装制成的食品称为软罐头。重量轻，体积小，质地柔软，容及耐贮存，但袋的大小受限制；一般容量只有50~500克；外形不能太厚，装食品后，袋的厚度最大不超过15毫米；生产效率低，成本较高。2.杀菌装置的流程⑴用加压空气与加热蒸汽混合加热的状态送入杀菌锅内。⑵压力分别有独立的控制系统，能精密地自动控制。

软罐头杀菌装置与通常的杀菌装置有如下不同：第六节杀菌时罐头内压力的计算1.内容物的膨胀度（杀菌前后）y==m/ρ〞m/ρ′=ρ′ρ〞Vnρ〞Vnρ′2.罐体体积的变化热膨胀值：△VB=VB〞—VB′变化程度：x=VB〞/VB′3.顶隙体积V与装满程度fV1=VB′—Vnρ′V2=VB〞—Vnρ〞令f1=Vnρ′/VB′Vnρ′=f1/VB′f2=Vnρ〞/VB〞Vnρ〞

=f1/VB〞

V1=VB′—f1VB′=VB′（1—f1）V2=VB〞—f2VB〞

=VB〞

（1—f2）

y=Vnρ〞

/Vnρ′=f2VB〞

/f1VB′=（f2/f1）x

f2=f1y/x

则V2=VB〞(1—f2)=VB〞(1—yf1/x)

=VB′(x—yf1)

V1/V2=(1—f1)/(x—yf1)4.内压变化

杀菌前：P1＝Pn′＋PB′

常压：P1＝B/735.6(atm)真空：P1=(B—Wφ)/735.6(atm)式中B——大气压

W——真空室内的真空度

φ——真空度损耗系数，一般为0.58~0.80

杀菌时：P2＝Pn〞

＋PB〞Pn〞——杀菌时罐头内的饱和水蒸汽的压力PB〞——杀菌时罐头内的空气压力根据理想气体状态方程可得

PB〞

=PB′V1T2/V2T1T2——罐头杀菌时的，K；T1——罐头密封时的，K。

＝

Pn〞

+PB′V1T2/V2T1

P2＝Pn〞

＋PB〞

＝Pn〞

+(P1—

Pn′)V1T2/V2T1P2

＝Pn〞+(P1—

Pn′)[(1

—f1)/(x—f1)](T2/T1)结论：1.由于罐头内与杀菌锅中压力差的存在，有可能使马口铁罐产生变形或损坏，或玻璃罐的跳盖，原因主要是罐头内的空气压力；2.在其它条件相同时，如果具有下列情况之一，则杀菌时罐头内的空气压力减小，从而减少罐的变形、损坏或玻璃罐的跳盖等事故：⑵封罐时提高内容物，使Pn′↑，P1

—Pn′↓，P2↓；⑶减小T2/T1，T1↑，T2/T1↓P2↓；

如可适当提高排气度⑴真空条件下封罐，P1↓，P1

—Pn′↓，P2↓；加压杀菌时玻璃罐的允差为0。罐藏容器的材料种类不同、厚度不同、罐型不同，临界压力差不同，考虑到安全因素，实际上罐头的允许内外压力差要小于允差。若P2＞P1到一定程度，就会产生罐的变形甚至损坏以及玻璃罐的跳盖，这就是临界压力差或允力差。例：已知杀菌120℃，罐头装满程度为f1＝0.9，杀菌前内容物的50℃，在真空600mmHg下进行密封，X＝1.048，罐头直径153mm。求：在杀菌时罐头内的压力及杀菌锅中所需的压力。解：t1=50℃时，Pn′=0.122atmt2=120℃时，Pn〞=2.02atm密封时罐头内压力P1=B—Wφ735.6=760—760×0.6735.6=0.55atm由表9-4查得在t1=50℃，t2=120℃时Y＝1.058P2

＝Pn〞+(P1

—

Pn′)1—f1X—f1T2T1

＝2.02＋（0.55—0.122）1—0.91.048—1.058×0.9120＋27350＋273＝2.57atm按题意，允差为0.4atm，则罐外压力即杀菌锅内压力为2.57—0.4＝2.17atm当杀菌120时，杀菌锅内的饱和水蒸气压为2.02atm，罐头内的压力大于罐头外的压力，如不采取措施，可能会使罐头产生变形，在杀菌锅内通入压缩空气补充所需的压力就能防止罐头产生变形。需要补充的压缩空气压力为：2.17-2.02＝0.15atm第七节杀菌设备的计算（一）工艺计算1.杀菌锅操作的间τ＝τ1+τ2+τ3+τ4+τ5τ1：装锅时间（分）τ2：升（分）τ3：恒时间（分）τ4：降时间（分）τ5：出锅时间（分）2.杀菌锅内装罐头的数量nbnb=Kazdc2db2()K:装载系数，一般0.55～0.60A：杀菌篮高度与罐头高度之比值Z：杀菌锅内杀菌篮数目dc：杀菌篮内径（米）db：罐头外径3.杀菌锅的生产能力GG=60nbτ(罐／时)４.一小时内杀菌n罐所需的杀菌锅数目nana=nG（个）㈡热量计算杀菌锅杀菌时的热量消耗分为两个阶段１.杀菌操作第一阶段热量消耗⑴杀菌锅升的热量Ｑ１Ｑ１＝Ｇ１Ｃ１（ＴＣ－Ｔ１）（Ｊ）Ｇ１：杀菌锅质量（kg）Ｃ１：杀菌锅材料比热（Ｊ／kg·K）Ｔ１：杀菌锅的初温（K）ＴＣ：杀菌（K）⑵杀菌篮升热量Q2＝G2c2（Tc－

T2）（J）G2——杀菌篮质量（kg）c2——杀菌篮材料比热（J/kgK）T2——杀菌篮初温（K）（可取车间）⑶罐头升热量Q3＝G3c3（Tc－

T3）＋G3′c3′（Tc

－

T3）（J）G3——罐头容器总质量（kg）c3——罐头容器的比热（J/kgK）T3——罐头初温（K）（可取内容物）G3

——罐头内容物总质量（kg）c3

——罐头内容物的比热（J/kgK）⑷杀菌锅内水升热量Q4＝G4c4（Tc－

T4）（J）G4——杀菌锅内水的质量（kg）c4——水的比热（J/kgK）T4——水的初温（K）（可取车间）⑸杀菌锅表面对质的热损失Q5=F锅τα0（T壁－T空气）（J）F锅——杀菌锅表面积（m2）τ——杀菌锅升（S）T空气——