1、第十章 食品杀菌机械与设备,主要内容 第一节 概述 第二节 直接加热杀菌设备 第三节 板式杀菌设备 第四节 管式杀菌设备 第五节 釜式杀菌设备 第六节 CIP装置 第七节 新型杀菌设备作业,第一节 概述,一、食品杀菌、商业杀菌和生物学杀菌 食品杀菌就是杀死食品中的致病菌、腐败菌及破坏酶活性，使食品在特定的条件下（密闭或其它环境）有一定的保存期，同时尽可能保持营养价值与风味。 商业杀菌就是一般又简称为杀菌，是一种较强烈的热处理形式，通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物，一般也能钝化酶，使杀菌后的食品达到较长的贮期。,生物学杀菌是指杀灭所有的微生
2、物，又称灭菌，不考虑杀菌对象的营养价值与其它因素。因此，食品的杀菌一般就是指商业杀菌。,二、杀菌的方法,化学杀菌过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸等 优点：操作方便； 缺点：化学残留。 物理杀菌加热与冷（非热力）杀菌 优点：无残留； 缺点：设备成本高、营养与风味损失等。 加热杀菌：巴氏、HTST、UHT等 冷杀菌：臭氧、高压、紫外线等,三、杀菌的时机,原料加工过程中杀菌牛奶、果汁等液体食品，杀菌后进行无菌包装，多用板式、管式设备，时间很短。 产品包装后杀菌罐头等固体或半液体包装的食品，多用杀菌锅或釜式杀菌，时间较长。,四、杀菌设备的分类,依温度不同常压杀菌设备（1atm，100以下，适合酸性食品）、加
3、压杀菌设备（1atm以上，100以上，适合肉类、果汁等食品） 依操作方式不同连续式与间歇式（立式、卧式锅）杀菌设备 依热源不同蒸汽、微波、远红外、欧姆和火焰加热杀菌设备等 依结构不同板式、管式、釜式杀菌设备 新型设备：超高压、电磁等,五、杀菌设备的发展趋势,适应高温短时杀菌工艺的要求 节能提高热利用率一机多用适合不同的物料、品种等 自动化程度高电脑控制本章主要介绍常用杀菌设备的工作原理、典型结构及应用等,第二节 直接加热杀菌设备,一、 概述 概念指蒸汽与物料直接混合而快速杀菌的设备。 类型有蒸汽喷射式：蒸汽喷射到食品中注入式：食品注入到蒸汽中 组成：物料泵、蒸汽（物料）喷嘴、真空罐及各种仪表
4、优点：速度快 缺点：常蒸汽必脱氧和过滤等。,二、蒸汽喷射杀菌装置,组成预热器、蒸汽喷射器、膨胀罐、冷凝器、保温管及泵等工作原理高纯度的蒸汽从1mm的小孔以0.480.5MPa的压力与物料垂直的方向强制喷射到物料（0.4MPa左右）中，使物料达到杀菌温度并保持一定的时间。,二、蒸汽喷射杀菌装置,工作流程结合图10-2体会蒸汽喷射式杀菌的工作流程。 运行调节 比重的自动调节：进入与排出的蒸汽量相等 温度的自动调节：控制蒸汽的流量 蒸汽净化：使用饮用水、过滤器、旋风分离器,特点 1、加热和冷却速度较快，瞬时加热更容易通过直接加热系统来实现。 2、能加工粘度高的产品，尤其对那些不能通过板式热交换器进行
5、良好加工的产品来说，它不容易形成结垢。但蒸汽压力将限制设备长时间运转。 3、产品灭菌后需要进行无菌均质，由此设备本身的成本和运转成本大大增加。,二、蒸汽喷射杀菌装置,4、结构复杂，装置大多是非标准型，系统成本是同等处理能力的板式或管式加热系统的两倍。 5、运转成本高，能量回收的限制性使加热成本增加。但从某种程度上说，该系统连续运转较长时间可适当弥补其高成本的缺陷。尤其对于牛乳来说，间接系统会产生严重的结垢现象，直接加热体系更符合产品的特性和质量要求。,三、注入式直接加热杀菌装置,概念把物料注入热蒸汽中，瞬间加热到杀菌温度，保温一定时间完成杀菌。 工作原理如图10-3所示。 工作流程拉吉奥尔装置
6、如图10-4所示,第三节 板式杀菌设备,间接式杀菌设备，关键部件是板式换热器，由许多冲压成型的金属薄板组合而成，食品厂常用的杀菌设备。,板式换热器是以成型传热板片为传热面的高效间壁换热器。 冷热流体分别是条形和网状薄层湍流连续通过板片两侧的空间，进行热交换。 液体食品如牛乳、果计等的杀菌，同时还应用于液体物料的在线加热和冷却。,一、板式换热器,压板,中间接管,支架,换热片,密封圈,冷热流体进出管,1、板式换热器的组成,2、板式换热器的特点,1、传热效率高，K ； 2、结构紧凑，占地面积小，但传热面积大； 3、适应性强，当需改变工艺条件即生产能力时，只需增建板片数即可； 4、适宜处理热敏性物料；
7、 5便于清洗，拆卸方便； 6、卫生安全； 7、热利用率高，可同时进行加热与冷却； 8、连续生产，劳动强度低； 9、密封圈宜脱落、产生泄漏。,3流程组合表达式,式中：n1、 n2热流体的程数m1、 m2 冷流体的程数a1、 a2 热流体每程的流道数b1、 b2 冷流体每程的流道数 原则上分子为热流体，分母未冷流体,板式换热器流程组合,板式换热器流程组合,4、板式换热器规格型号表达方法,板式换热器代号,波纹代号,组合形式,总换热面积,设计压力Pa105,设计温度 0C,单片公称换热面积,X斜波纹R人字波纹P平直波纹J锯齿形波纹,二、板式杀菌设备的结构及工作流程,结合图10-6学习并掌握结构及工作流
8、程,三、板式杀菌设备的操作,结合图10-8学习并掌握操作的四个阶段 预灭菌阶段 生产阶段 原位清洗阶段 无菌中途清洗阶段,板式杀菌机流程,第四节 管式杀菌设备,管式杀菌器由多种管状组件构成的间接式杀菌设备，这些组件以串联和并联的方式组成一个能换热的系统，有立式与卧式两种。,一、结构与工作原理,1、结构：加热管、前后盖、器体、旋塞、高压泵、压力表、安全阀等（图10-9） 基本结构如下图所示：,2、工作原理及特点 工作原理：物料经泵入管程，蒸汽入壳程加热物料，物料在管程往返数次达到杀菌排出，否则回流入管程重新进行杀菌。 特点：加热器可耐高压；强烈的湍流，均匀性高；密封下操作，减少了二次污染；内外热
9、差，应力大，管子易变形。 应用：果酱、奶油、果汁等高黏度的物料,二、工作流程,1、以图10-10的荷兰的斯托克-阿姆斯特丹的管式杀菌机来体会工作流程。 物料的流向、蒸汽的流向； 温度的变化，升温与降温； 结束后CIP清洗、消毒。 2、以下图超高温瞬时灭菌机来体会工作流程。,工作过程： 料液进人套管8进行预热再进人蛇形管内进行高温瞬时灭菌然后返回套管进行冷却最后通过出料三通旋塞15输出。经一次灭菌没有达到要求，可使料液回流贮槽，重新送人管内再次灭菌。 特点： 进料温度416，出料温度6065，高温灭菌温度115135高温保持时间为4s。采用超高温瞬时灭菌，液料的营养和色香味损失很少；灭菌效率高，
10、能利用余热、节能效果好；在完全密闭的条件下操作，符合食品卫生要求；操作方便；占地面积小。,三、主要部件,1、循环消毒器：加热器的清洗与消毒，或管道用。 2、预热换热器： 3、超高温加热器：装有环行管的蒸汽罐，分段加热； 4、冷却器：环形套管 5、均质阀：两台均质5只阀,第五节 釜式杀菌设备,罐头杀菌设备,1、种类：普通罐头、 软罐头2、概念：a、软罐头：国外叫蒸煮袋或盒，是指用软质容器包装，经100以上高温杀菌后达到商业无菌，保质期在一年以上的包装食品。b、普通罐头：传统的用金属或玻璃罐装的食品。,普通罐头杀菌装置,根据温度和操作的方法分： 常压 连续式：卧式链带杀菌机、螺旋式连续杀菌机 间歇
11、式：立式敞口杀菌锅、浴槽式杀菌器 高压 连续式：静水压杀菌机、水封式连续杀菌机 间歇式：卧式杀菌锅、回旋式杀菌锅,一、结构与工作原理,以卧式杀菌锅为例认识其结构 筒体：67mm钢板焊接而成；锅盖、密封圈、轨道、管道、阀门与仪表等,工作原理： 蒸汽从锅底吹泡孔进入，加热杀菌；或压缩空气反压杀菌，结束后冷水冷却。,二、操作流程,（一）、回转式杀菌机,1、组成 上锅、下锅、管路系统、杀菌篮和控制系统 2、操作流程 制备过热水、向杀菌锅送水、杀菌锅升温、杀菌、热水回收、冷却、排水和起锅八个工序。 3、特点 杀菌均匀、时间短、利于质量保持、节省蒸汽；设备复杂、成本高、热冲击大等。,（二）、软罐头杀菌设备
12、,1、结构如图10-18所示 必须为加压方式杀菌（？） 2、特点 加压空气与蒸汽混合 温度与压力各自控制 叠层架代替杀菌篮 袋内压力不超过袋外压,第五节 CIP装置,一、CIP的概念 洗涤定位或定位洗涤（教材上）； CIP在线清洗系统是指设备（罐体、管道、泵、过滤器等）及整个生产线在无需人工拆卸或打开的前提下，在一个预定时间内，将一定温度的清洁液通过密闭的管道对设备内表面进行喷淋循环而达到清洗的目的，特称CIP在线清洗系统（Cleaning in place）。,一、CIP的概念 一个稳定的CIP在线清洗系统在于优良的设计，包括设备、管道、操作规程、清洗剂配方、有自动控制和监控要求的一整套技术
13、系统等。专业人员根据清洗系统的实际情况，确定合适的清洗程序，包括清洗条件确定，清洗剂选择，回收设计。并对清洗过程中关键参数和条件（如时间、温度、流量、电导率）的记录、打印，做为设备清洗过程的验证。,一、CIP的概念CIP在线清洗系统是食品生产中卫生标准的前提条件之一，降低或消除微生物及热源对食品的污染。GMP要求尽力推荐食品工业使用具有自动化程度高、操作简便，价格合理等优点的CIP在线清洗系统。,二、CIP在线清洗系统主要构成 CIP在线清洗系统主要有单个或多个清洗液贮罐及管道、分布器、增压泵、回流泵、气动控制阀、酸碱计量泵、板式换热器、温度控制仪、电导率检测仪、液位控制仪、PLC触摸屏及控制
14、柜等部件组成。,三、CIP清洗技术流程 工作原理：根据设置程序（程序可调）由CIP清洗系统自动配制清洗液，经气动控制阀与增压泵、回流泵来完成清洗液的输送及回流循环清洗、排放、回收整个清洗过程。通过电导率、温度控制仪、酸碱计量泵及PLC触摸屏组成的控制系统达到了自动在线清洗。可以对每一道清洗程序时间、流量、电导率进行检测与记录，可打印输出，同时能确保清洗液温度和浓度在相应清洗过程中自动恒定，系统清洗结果由电导率仪自动检测显示，准确无误。,四、CIP在线清洗系统特点： 安全可靠，提高食品质量； 提高清洗效率，减少劳动强度； 能使生产计划合理化及提高生产能力； 自动化程度高，节省劳动力； 使清洗成本降低，水、清洗剂、及蒸汽的耗量少； 能增加机器部件的使用年限； 等等,五、CIP的操作 结合图10-21学习CIP的操作 注意：CIP操作的时机程序中的顺序与时间,第六节 新型杀菌设备,一、欧姆杀菌技术与设备P274 1、基本原理 2、装置与操作 3、特点,二、超高压杀菌技术与设备P276 1、基本原理 2、高压对营养成分的影响 3、高压杀菌装置 4、高压杀菌操作,超高压食品技术研究所 ,三、微波杀菌技术与设备P279 1、基本原理 2、微波杀菌装置 物料的微波高温杀菌装置 包装食品的微波高温杀菌装置,作业,1、选用杀菌设备时要考虑哪些因素？ 2、举例说明制约新型杀菌设备的因素有哪些？,
