食品杀菌设备.pptx

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1、第第6 6章章 食品杀菌设备食品杀菌设备 5/13/20231n杀杀菌菌，是是食食品品加加工工的的一一个个重重要要环环节节。食食品品杀杀菌菌与与医医学上和生物学上的杀菌有一定的区别。学上和生物学上的杀菌有一定的区别。n食品杀菌有两种含义：食品杀菌有两种含义：n一一是是要要求求杀杀死死食食品品中中所所污污染染的的致致病病菌菌、腐腐败败菌菌，破破坏坏食食品品中中的的酶酶而而使使食食品品在在特特定定环环境境中中，如如密密闭闭的的瓶瓶内、罐内或其他包装容器内，有一定的保存期；内、罐内或其他包装容器内，有一定的保存期；n二二是是要要求求在在杀杀菌菌过过程程中中尽尽可可能能地地保保护护食食品品中中营营养养

2、成成分和风味。所以，经杀菌后的食品属于商业无菌。分和风味。所以，经杀菌后的食品属于商业无菌。5/13/20232食品杀菌的方法n食食品品杀杀菌菌的的方方法法有有物物理理杀杀菌菌和和化化学学杀杀菌两大类。菌两大类。n物理杀菌法见图物理杀菌法见图7171。n化化学学杀杀菌菌法法是是使使用用过过氧氧化化氢氢、环环氧氧乙乙烷、次氯酸钠等杀菌剂。烷、次氯酸钠等杀菌剂。n由由于于化化学学杀杀菌菌存存在在化化学学残残留留物物等等影影响响，当代食品杀菌方法趋向于物理杀菌法。当代食品杀菌方法趋向于物理杀菌法。5/13/20233影响消毒剂作用的因素消毒剂消毒剂细菌细菌环境环境种类种类浓度浓度作用时间作用时间菌龄

3、菌龄种类种类有机物有机物温度温度酸碱度酸碱度化学灭菌化学灭菌5/13/20234选择适当的消毒剂低毒低毒价廉价廉低破坏低破坏易贮藏易贮藏方便方便有效有效5/13/20235物理杀菌法分类 5/13/20236湿热杀菌法n湿热杀菌方法中，有巴氏杀菌法、高温短时杀菌湿热杀菌方法中，有巴氏杀菌法、高温短时杀菌法和超高温瞬时杀菌法之分。法和超高温瞬时杀菌法之分。n所谓巴氏杀菌所谓巴氏杀菌(Pasteurization)是低温长时间是低温长时间杀菌法，杀菌温度低于杀菌法，杀菌温度低于100，保温时间是，保温时间是30min。n高温短时杀菌法（高温短时杀菌法（HTST），杀菌温度一般在），杀菌温度一般在1

4、0100以下，如牛奶的以下，如牛奶的HST杀菌温度为杀菌温度为85，保，保持持15s以上。以上。n超高温瞬时杀菌法（超高温瞬时杀菌法（UHT），杀菌温度在），杀菌温度在120以上，仅保持几秒钟。以上，仅保持几秒钟。HTST和和UHT杀菌法，不杀菌法，不但效率高，而且食品的组织和外观及营养和风味但效率高，而且食品的组织和外观及营养和风味的保存都较其他杀菌方法好。的保存都较其他杀菌方法好。5/13/20237n据据上上述述的的杀杀菌菌方方法法而而相相应应发发展展起起来来的的饮饮料料杀杀菌菌设设备备 (Germs killer)(Germs killer)种类较多。种类较多。n物料的形态分别为：物料

5、的形态分别为：n 流体饮料的杀菌设备流体饮料的杀菌设备 n流体饮料指未经包装的乳品、果汁等物料。流体饮料指未经包装的乳品、果汁等物料。n有直接式和间接式之分。有直接式和间接式之分。n直接式是以蒸汽直接喷入物料中进行杀菌。直接式是以蒸汽直接喷入物料中进行杀菌。n间接式是用板、管换热器对饮料进行热交换进行杀间接式是用板、管换热器对饮料进行热交换进行杀菌的。菌的。5/13/20238 罐装饮料的杀菌设备 n罐罐装装饮饮料料及及瓶瓶装装饮饮料料等等有有包包装装容容器器的的饮饮料料，处处理理这这类类物物料料的的杀杀菌菌设设备备根根据据杀杀菌菌温温度度不不同同可可分分为为常常压压杀杀菌菌设设备备和和加加压

6、压杀杀菌菌设备。设备。n常常压压杀杀菌菌设设备备的的杀杀菌菌温温度度为为100以以下下，用用于于PH值值小小于于4.5的的饮料产品杀菌。饮料产品杀菌。n加加压压杀杀菌菌设设备备一一般般在在密密闭闭的的设设备备内内进进行行，压压力力大大于于0.1MPa，温度常用温度常用120左右。左右。n常压和加压杀菌设备在操作上亦可分为间歇式和连续式。常压和加压杀菌设备在操作上亦可分为间歇式和连续式。n根根据据杀杀菌菌设设备备所所用用热热源源不不同同又又可可分分为为直直接接蒸蒸汽汽加加热热杀杀菌菌设设备备、热水加热杀菌设备、火焰连续杀菌机等。热水加热杀菌设备、火焰连续杀菌机等。5/13/20239 电磁波的物

7、理杀菌设备n该类杀菌设备是使用微波、远红外线、紫外线等物理辐射进行加热杀菌的，是一种有开发前途的杀菌设备。5/13/202310第一节 直接加热杀菌设备 n直接加热杀菌法是对物料用蒸汽直接加热杀菌。直接加热杀菌法是对物料用蒸汽直接加热杀菌。n采采用用此此法法的的杀杀菌菌加加热热器器有有两两种种型型式式，即即喷喷射射器器和和注入器。注入器。n喷射器是把蒸汽喷射到被杀菌的料液中进行杀菌；喷射器是把蒸汽喷射到被杀菌的料液中进行杀菌；n注入器则把液料注入到热蒸汽气氛中进行杀菌的。注入器则把液料注入到热蒸汽气氛中进行杀菌的。n优优点点：加加热热时时间间短短，接接触触面面积积大大，高高温温处处理理在在瞬瞬

8、时进行，对热敏性制品影响小。时进行，对热敏性制品影响小。n缺缺点点：蒸蒸汽汽必必须须经经过过脱脱氧氧和和过过滤滤，以以除除去去蒸蒸汽汽中中的凝结水和不纯净物。的凝结水和不纯净物。5/13/202311（一）真空瞬时加热杀菌装置（一）真空瞬时加热杀菌装置（VTIS）nVTISVTIS是利用蒸汽直接杀菌的装置。是利用蒸汽直接杀菌的装置。n其其装装置置由由预预热热器器、冷冷却却器器、保保持持管管、蒸蒸发发室室、蒸蒸汽喷射器及泵等组成。汽喷射器及泵等组成。n1、VTIS装置流程与运行装置流程与运行 n把把物物料料先先从从平平衡衡槽槽1 1中中用用泵泵2 2送送到到喷喷射射器器3 3，同同时时经经净净化

9、化的的蒸蒸汽汽在在喷喷射射器器3 3中中的的出出口口处处与与物物料料混混合合，其其压压力力和和流流量量由由控控制制阀阀4 4调调节节，混混合合后后并并达达到到杀杀菌菌温温度度的的物物料料，在在保保持持管管内内停停留留数数秒秒，然然后后送送到到真真空空快快速速蒸蒸发发器器6 6内内，在在这这里里把把喷喷射射的的蒸蒸汽汽绝绝热热蒸发、冷却及对物料浓缩，调节到杀菌前的浓度。蒸发、冷却及对物料浓缩，调节到杀菌前的浓度。5/13/202312蒸汽喷射（VTIS）装置流程 5/13/2023132、装置的运行调节u调节装置包括有：n 比重的自动调节n 温度的自动调节n 装置的清洗和消毒自动化 5/13/2

10、02314 3、VTIS主要部件 nVTIS除管道、板式或管式换热器、阀等部件外，还有以下主要部件：n（1）蒸汽喷射器n（2）无菌泵n（3）无菌均质机 5/13/202315蒸汽喷射器 5/13/202316（二）注入式瞬时加热杀菌装置（二）注入式瞬时加热杀菌装置n把把物物料料注注入入到到过过热热蒸蒸汽汽加加热热器器中中，由由蒸蒸汽汽瞬瞬时时加热到杀菌温度，完成杀菌过程的装置。加热到杀菌温度，完成杀菌过程的装置。n1 1、拉吉奥尔装置、拉吉奥尔装置(Lagui Iharre)(Lagui Iharre)n2 2、热真空装置、热真空装置(Thermovac system)(Thermovac s

11、ystem)n3 3、帕拉莱斯托尔装置、帕拉莱斯托尔装置(Palaristor system)(Palaristor system)n4 4、过热装置、过热装置(Ultratherm system(Ultratherm system)5/13/202317拉吉奥尔超高温装置1高压泵 2预热器(水汽)3预热器(蒸汽)4加热器 5闪蒸罐 6无菌泵 7冷却器8真空泵 T1、T2调节器 V2阀门5/13/202318热真空装置1原料泵 2预热器(水汽)3预热器(蒸汽)4加热器 5闪蒸罐 6无菌泵 7、8冷却器9热汽冷凝器 10真空泵 5/13/202319过热装置注入式加热器 5/13/202320第

12、二节 板式、螺旋板式和刮板式换热器 n一、板式换热器(Plate heat exchanger)n（一）板式换热器的结构及特点n板式换热器由许多冲压成型的金属薄板组成。n在乳品、果汁饮料、清凉饮料以及啤酒、冰淇淋的生产中，广泛用于高温短时(HTST)和超高温瞬时（UHT）杀菌。5/13/202321板式换热器板式换热器 5/13/2023225/13/202323片式热交换器组合示意图1-前支架 2-上角孔 3-圆环橡胶垫圈 4-分界板 5-导杆 6-压紧板 7-后支架8-压紧螺钉 9、10、14-连接管 11-板框橡胶垫圈 12-下角孔 13-换热片5/13/202324压板中间接管支架换热

13、片密封圈冷热流体进出管板式换热器的组成板式换热器的组成5/13/202325片式热交换器流程示意图 5/13/202326板式换热器流程组合板式换热器流程组合5/13/202327呈直线方向流动、呈对角线方向流动的工作示意图5/13/2023285/13/202329（二）板式杀菌装置及流程二）板式杀菌装置及流程 n1 1、高温短时高温短时(HTST)(HTST)板式杀菌装置板式杀菌装置n2 2、超高温瞬时超高温瞬时(UHT)(UHT)板式杀菌装置板式杀菌装置 5/13/202330全自动板式高全自动板式高(超超)温杀菌成套设备温杀菌成套设备 5/13/2023315/13/202332二、螺

14、旋板式换热器(Screw-plate heat exchanger)n螺旋板式杀菌器主要是由两张平行的螺旋板式杀菌器主要是由两张平行的钢板卷制成具有两个螺旋通道的螺旋钢板卷制成具有两个螺旋通道的螺旋体。加上端盖、接管等构成。体。加上端盖、接管等构成。n换热时，两介质在两螺旋通道内可作换热时，两介质在两螺旋通道内可作逆向流动，即一种介质由中心以螺旋逆向流动，即一种介质由中心以螺旋式流向周边，另一种介质由周边以螺式流向周边，另一种介质由周边以螺旋式流向中心，两介质也可作并流流旋式流向中心，两介质也可作并流流动和错流流动。动和错流流动。5/13/202333螺旋板式杀菌器与传统的列管式杀菌换热器相比

15、较，其特点是：n传热效率高传热效率高 n能有效地利用流体的压头损失能有效地利用流体的压头损失 n有自洁作用，不易污塞有自洁作用，不易污塞 n结构紧凑，体积小结构紧凑，体积小 n可利用低温热源，并能精确控制温度可利用低温热源，并能精确控制温度 n温差应力小，热损失小温差应力小，热损失小，n制造简单，材料利用率高，不用管材制造简单，材料利用率高，不用管材 5/13/202334螺旋板式杀菌器的主要缺点螺旋板式杀菌器的主要缺点 n承压能力受限制承压能力受限制n检修、清洗困难检修、清洗困难n流体阻力较大流体阻力较大5/13/202335螺旋板式杀菌器的结构n根据通道布置的不同和使用的条件，螺旋板式杀菌

16、器有以下三种基本形式：nI型螺旋板式杀菌器n型螺旋板式杀菌器 n 型螺旋板式杀菌器 5/13/202336I型螺旋板式杀菌器(a)P0.6MPa (b)P2.5MPa 5/13/202337不可拆式（不可拆式（型）型）5/13/202338型螺旋板式杀菌器(a)P0.6MPa (b)P1.6MPa5/13/202339型螺旋板式杀菌器 5/13/202340可拆式（可拆式（型、型、型）型）5/13/202341三、刮板式热交换器(Scraped surface heat exchanger)n刮刮板板式式热热交交换换器器的的原原理理是是被被加加热热或或冷冷却却的的料料液液从从传传热热面面一一侧

17、侧流流进进，由由刮刮板板在在靠靠近近传传热热面面处处连连续续不不断断地地运运动动使使料料液液成成薄薄膜膜状状流流动动，亦亦称称之之为为刮面式热交换器。刮面式热交换器。n刮刮板板的的作作用用不不仅仅在在于于提提高高热热交交换换器器传传热热系系数数，而而且且还还可可以以起起乳乳化化，混混合合等等作作用用，用用于于处处理理热热敏敏性性强强，粘粘度度高高的的食食品品时时，既既不不会会发发生生表表面面焦焦糊糊，也也不不用用担担心心会会受受热热过过度度，国国外外已已广广泛泛用用在在带肉果汁及桔子酱生产上。带肉果汁及桔子酱生产上。5/13/202342刮板式热交换器1料液进、出口 2传热媒体（冷、热）进、出

18、口 3刮板 4传热壁 5料液通道6传热媒体（冷、热）通道 7保温层 8转轴5/13/202343该机特点该机特点n1 1、能高压操作；、能高压操作；n2 2、能处理固形物混合液；、能处理固形物混合液；n3 3、高高粘粘度度液液也也能能得得高高传传热热系系数数 (2093-3373W(2093-3373Wm m2 2)；n4 4、温度差大也能运转，不烧焦。、温度差大也能运转，不烧焦。n用途：高粘度物质的冷却、加热、杀菌、抖动、冻用途：高粘度物质的冷却、加热、杀菌、抖动、冻结、换气、焦化、混合、乳化、结晶化等。结、换气、焦化、混合、乳化、结晶化等。5/13/202344第三节第三节 管式杀菌机和套

19、管式超高管式杀菌机和套管式超高温瞬时灭菌机温瞬时灭菌机 n一、管式杀菌机一、管式杀菌机(Pipe heat exchanger)(Pipe heat exchanger)n管管式式杀杀菌菌机机为为间间接接加加热热杀杀菌菌设设备备，是是列列管管式式热热交交换换器器在在食食品品工工业业中中的的应应用用之之一一。管管式式杀杀菌菌机机有有立立式式与与卧卧式式两种，食品工业中多用卧式。两种，食品工业中多用卧式。n结构与工作原理结构与工作原理n工工作作过过程程为为：物物料料用用高高压压泵泵送送入入不不锈锈钢钢加加热热管管内内，蒸蒸汽汽通通入入壳壳体体空空间间后后将将管管内内流流动动的的物物料料加加热热，物

20、物料料在在管管内内往往返返数数次次后后达达到到杀杀菌菌所所需需的的温温度度和和保保持持时时间间后后成成产产品品排排出出；若若达达不不到到要要求求，则则由由回回流流管管回回流流重重新新进进行行杀杀菌的操作。菌的操作。5/13/2023455/13/202346特点特点n（1 1）加加热热器器由由无无缝缝不不锈锈钢钢环环形形管管制制造造。没没有有密密封封圈圈和和“死角死角”，因而可以承受较高的压力。，因而可以承受较高的压力。n（2 2）在在较较高高的的压压力力下下可可产产生生强强烈烈的的湍湍流流，保保证证了了制制品的均匀性和具有较长的运行周期。品的均匀性和具有较长的运行周期。n（3 3）在在密密封

21、封的的情情况况下下操操作作，可可以以减减少少杀杀菌菌产产品品受受污污染的可能性。染的可能性。n（4 4）其其缺缺点点为为换换热热器器内内管管内内外外温温度度不不同同，以以致致管管束束与与壳壳体体的的热热膨膨胀胀程程度度有有差差别别，所所产产生生的的应应力力使使管管子子易易弯曲变形。弯曲变形。n管管式式杀杀菌菌机机适适用用于于高高粘粘度度液液体体的的杀杀菌菌，如如蕃蕃茄茄酱酱、果果汁、咖啡饮料、人造奶油、冰淇淋的杀菌。汁、咖啡饮料、人造奶油、冰淇淋的杀菌。5/13/202347二、套管式超高温瞬时二、套管式超高温瞬时灭菌机灭菌机(Thimble-UHT)(Thimble-UHT)n用途与特点n

22、用于鲜乳的杀菌，也适用于果汁、饮料等流体。n (1)采用超高温瞬时加热，对食品的色香味影响小，杀菌效率高；n (2)能充分利用余热，节能效果显著；n (3)全部采用不锈钢管材，在完全密闭的条件下操作，符合食品卫生要求，配有自动化操作控制装置，对产品质量有保证；n (4)操作方便，占地面积小，可配用就地清洗装置。5/13/202348超超高高温温瞬瞬时时灭灭菌菌机机5/13/202349超高温瞬时杀菌机的安装尺寸1电气箱 2灭菌机主体 3离心泵 4节流阀 5回流桶 6电动蒸汽阀 5/13/202350超高温杀菌机的流程图1-供料泵 2-双套盘管 3-加热器 4-背压阀 5-出料三通旋塞 6-贮槽

23、 7-进料三通旋塞 8-温度自动记录仪9-电动调节阀 10-中间泵 11-蒸汽阀 12-冷水阀 13-进水阀 14-三通旋塞 15-支阀 16-总阀5/13/202351全自动套管式超高温灭菌脱气机组全自动套管式超高温灭菌脱气机组 5/13/202352管式超高温流程管式超高温流程5/13/202353卧式杀菌锅卧式杀菌锅n其其容容量量一一般般比比立立式式的的大大，同同时时可可不不必必用用电电动动葫葫芦芦。但但一一般般不不适适用用于于常常压压杀杀菌菌，只只能能作作高高压压杀杀菌用。菌用。5/13/202354卧式杀菌锅装置图1-水泵 2-水箱 3-溢流管 4-、7、13-放气管 5-安全阀 6

24、-进水管 8-进气管 9-压缩空气进气管 10-温度计录仪 11-温度计 12-压力表 14-锅门 15-排水管 16-薄膜阀门 17-锅体5/13/202355热水回转式杀菌釜热水回转式杀菌釜15/13/202356热水回转式杀菌釜热水回转式杀菌釜25/13/202357热水回转式杀菌装置热水回转式杀菌装置3 5/13/202358热水回转式杀菌装置热水回转式杀菌装置45/13/202359n采用波浪状热水喷淋、均一性加热、多阶段升采用波浪状热水喷淋、均一性加热、多阶段升温、多阶段加热杀菌和两阶段冷却，对包装的温、多阶段加热杀菌和两阶段冷却，对包装的食品在短时间内完成调味、杀菌和冷却的节能食

25、品在短时间内完成调味、杀菌和冷却的节能型杀菌方式。型杀菌方式。n杀菌釜的两侧设置有众多喷嘴，波浪状热水喷杀菌釜的两侧设置有众多喷嘴，波浪状热水喷入杀菌托盘与托盘之间的缝隙，在维持其周围入杀菌托盘与托盘之间的缝隙，在维持其周围温度的同时，被杀菌物直接接受热水喷淋，食温度的同时，被杀菌物直接接受热水喷淋，食品的中心温度误差极少。品的中心温度误差极少。n与传统的高温高压杀菌锅相比，温度控制的精与传统的高温高压杀菌锅相比，温度控制的精度高，品温的升温速度和冷却速度快。度高，品温的升温速度和冷却速度快。5/13/202360n多阶段升温和多阶段杀菌方式使用最小限多阶段升温和多阶段杀菌方式使用最小限度的热

26、量，与传统高温高压杀菌方式相比，度的热量，与传统高温高压杀菌方式相比，食品的风味、口感和色泽不变食品的风味、口感和色泽不变.此外，不此外，不产生蒸馏异味和糊味。产生蒸馏异味和糊味。n热水回转式杀菌装置系列设备可用于各种热水回转式杀菌装置系列设备可用于各种罐头、玻璃瓶装、塑料瓶装、易拉罐装、罐头、玻璃瓶装、塑料瓶装、易拉罐装、蒸煮袋装的多种饮料与食品，如鱼类罐头、蒸煮袋装的多种饮料与食品，如鱼类罐头、肉类罐头、八宝粥、火腿肠、牛奶、果蔬肉类罐头、八宝粥、火腿肠、牛奶、果蔬罐头、米饭、肉酱等。罐头、米饭、肉酱等。5/13/202361连续式喷淋杀菌机连续式喷淋杀菌机 5/13/202362第四节第

27、四节 微波杀菌装置微波杀菌装置 n（一）微波杀菌的原理（一）微波杀菌的原理n微微波波是是指指频频率率比比高高频频还还要要高高的的电电波波，能能以以光光速速向向前前直直进进，当遇到物体阻挡就引起反射、穿透、吸收等现象。当遇到物体阻挡就引起反射、穿透、吸收等现象。n微微波波在在金金属属表表面面引引起起反反射射；在在介介质质损损失失较较小小的的物物质质(塑塑料料、玻玻璃璃、陶陶瓷瓷等等)中中能能穿穿透透；碰碰到到食食品品之之类类介介质质损损耗耗较较大大的的物物质质，则则吸吸收收后后使使其其分分子子引引起起摩摩擦擦，把把电电波波能能转转变为热能，电波强度则急剧下降。变为热能，电波强度则急剧下降。n因因

28、此此，用用塑塑料料薄薄膜膜、纸纸张张等等包包装装的的食食品品，由由于于微微波波能能穿穿透过去被内容物吸收，将电能转化为热能而得到加热。透过去被内容物吸收，将电能转化为热能而得到加热。n这这种种加加热热是是迅迅速速而而均均匀匀的的。同同时时，存存在在于于食食品品中中的的微微生生物物菌菌体体同同样样也也会会吸吸收收电电能能而而使使温温度度上上升升，这这种种热热效效应应破破坏了菌体中蛋白质等成分，从而杀死微生物。坏了菌体中蛋白质等成分，从而杀死微生物。n另另外外，微微波波的的非非热热效效果果(本本身身对对生生理理的的作作用用)也也能能对对发发育的霉菌孢子进行杀灭。育的霉菌孢子进行杀灭。5/13/20

29、2363（二）高粘度液体食品的管式微波（二）高粘度液体食品的管式微波高温杀菌装置高温杀菌装置 n在在杀杀菌菌工工艺艺上上，杀杀菌菌温温度度可可定定为为140140，杀杀菌菌时时间间可可在在数数十十秒秒钟钟至至数数分分钟钟之之间间选选定定，杀杀菌菌温温度度误误差差为为土土22以以内内，不不会会产产生生焦焦糊糊现象。现象。n在使用范围内，适用于多品种、小批量的食品生产。在使用范围内，适用于多品种、小批量的食品生产。n在使用范围上，可处理的物料有如下几类：在使用范围上，可处理的物料有如下几类：n 酱料：番茄酱、调味汁类、果酱、馅、豆酱、糊膏类等。酱料：番茄酱、调味汁类、果酱、馅、豆酱、糊膏类等。n

30、调制食品：咖喱、炖焖食品、汤类、婴儿食品、豆腐渣等。调制食品：咖喱、炖焖食品、汤类、婴儿食品、豆腐渣等。n 饮料：咖啡、红茶、甜酒等。饮料：咖啡、红茶、甜酒等。n 甜食：布丁、果冻、鲜奶油等。甜食：布丁、果冻、鲜奶油等。n 其他：各种液体医药、化妆品等。其他：各种液体医药、化妆品等。5/13/202364 管式微波高温杀菌装置结构1料斗 2定量泵 3搅拌器 4微波照射部 5测定温度部 6保温管 7冷却管 8调压部 5/13/202365微波酒醋老熟、液体杀菌设备微波酒醋老熟、液体杀菌设备 5/13/202366（三）固体食品的微波高温杀菌装置（三）固体食品的微波高温杀菌装置n这里所指的固体食品

31、是指已装入包装这里所指的固体食品是指已装入包装容器的食品，微波杀菌用的容器只能容器的食品，微波杀菌用的容器只能使用玻璃、塑料薄膜等类型的容器。使用玻璃、塑料薄膜等类型的容器。n一般分两个阶段进行加热。一般分两个阶段进行加热。n预热预热n充分排气后密封升温，进高温杀菌充分排气后密封升温，进高温杀菌5/13/202367固体食品的微波高温杀菌装置 5/13/202368固体杀菌微波设备固体杀菌微波设备1 5/13/202369固体杀菌微波设备固体杀菌微波设备25/13/202370第五节 食品超高压杀菌装置食品超高压杀菌装置 n一、定义和特点一、定义和特点1、定义：是指将软包装或散装的食品放入密、

32、定义：是指将软包装或散装的食品放入密封的、高强度的施加压力容器中，常以水或矿封的、高强度的施加压力容器中，常以水或矿物油等流体作为传递压力的介质，在高静压物油等流体作为传递压力的介质，在高静压（一般在（一般在100MPa压力以上）条件下处理一定压力以上）条件下处理一定时间，以达到贮藏保鲜食品的目的。时间，以达到贮藏保鲜食品的目的。把能够承受超高压的容器称为超高压容器，把把能够承受超高压的容器称为超高压容器，把产生与维持超高压的一系列技术称为超高压技产生与维持超高压的一系列技术称为超高压技术（术（UltraHighPressureProcessing，简称，简称UHPP），又称为高压技术（），又

33、称为高压技术（HPP）或高静压）或高静压技术（技术（HighHydrostaticPressure，HP）。）。5/13/2023712、机理n当当食食品品在在液液体体介介质质中中体体积积被被压压缩缩后后形形成成高高分分子子物物质质立立体体结结构构的的氢氢键键、离离子子键键、疏疏水水键键等等非非共共价价键键即即发发生生变变化化，结结果果导导致致蛋蛋白白质质变变性性、淀淀粉粉糊糊化化、酶失去活性、微生物等被杀死。酶失去活性、微生物等被杀死。n但但在在此此过过程程中中，对对构构成成蛋蛋白白质质等等高高分分子子物物质质及及维维生生素素、色色素素和和风风味味物物质质等等低低分分子子物物质质的的共共价价

34、键键无无影响。影响。n因因此此，该该技技术术的的优优越越性性就就在在于于能能最最好好地地保保持持被被加加工工食食物物天天然然的的色色、香香、味味及及营营养养成成分分，同同时时又又能能有有效效地地克克服服传传统统的的热热加加工工方方式式处处理理食食品品所所带带来来的的种种缺陷，给食品加工业注入了新的活力。种种缺陷，给食品加工业注入了新的活力。5/13/2023723、优点优点n超高压技术与传统的热处理相比，优点有：超高压技术与传统的热处理相比，优点有：n（1）处理过程为液体介质的瞬间压缩过程，灭菌均匀，效率）处理过程为液体介质的瞬间压缩过程，灭菌均匀，效率高、耗能低；高、耗能低；n（2）属于冷加

35、工技术，因此不会破坏食品中原有的营养、风）属于冷加工技术，因此不会破坏食品中原有的营养、风味、色泽等有效成分，减少热敏成分的损失，并且不会产生味、色泽等有效成分，减少热敏成分的损失，并且不会产生热处理所带来的蒸煮味，能够更好地保持食品原有的性状与热处理所带来的蒸煮味，能够更好地保持食品原有的性状与风味；风味；n（3）可以在保持食品原有风味条件下）可以在保持食品原有风味条件下“冷杀菌冷杀菌”，经简单加，经简单加热后再食用，扩大半调理食品的用途；热后再食用，扩大半调理食品的用途；n（4）改善生物多聚体的结构，并可改善某些物料的内部组织）改善生物多聚体的结构，并可改善某些物料的内部组织结构，有可能获

36、得具有新物性的食品。结构，有可能获得具有新物性的食品。n（5）简化食品加工工艺，节约能源，提高加工原料的利用率，）简化食品加工工艺，节约能源，提高加工原料的利用率，无无“三废三废”污染。污染。n目前，超高压技术已被应用于果汁、果酱、肉制品、乳制品、目前，超高压技术已被应用于果汁、果酱、肉制品、乳制品、海产品、谷类及豆类的加工中。海产品、谷类及豆类的加工中。5/13/202373二、超高压设备的分类n1、按照规模按照规模 n有实验型与工业化生产型有实验型与工业化生产型n实验型食品超高压装置容器容积小，工作压力高，可达实验型食品超高压装置容器容积小，工作压力高，可达1000MPa；n工业规模型高压

37、容器容积大，工作压力相对较低，一般不高工业规模型高压容器容积大，工作压力相对较低，一般不高于于600MPa。n2、按、按UHP容器的放置位置分类容器的放置位置分类 n分为立式和卧式两种分为立式和卧式两种n立式立式UHP处理设备，占地面积小，但物料的装卸需专门装置。处理设备，占地面积小，但物料的装卸需专门装置。n卧式卧式UHP处理设备，物料的进出较为方便，但占地面积较大。处理设备，物料的进出较为方便，但占地面积较大。5/13/202374n3、按加压方式、按加压方式 n分为直接加压式和间接加压式。分为直接加压式和间接加压式。n直接加压方式中，直接加压方式中，UHP容器与加压装置分离，容器与加压装

38、置分离，用增压机产生用增压机产生UHP液体，然后通过液体，然后通过UHP配管配管将将UHP液体运至液体运至UHP容器，使物料受到容器，使物料受到UHP处理。处理。n间接加压方式中，间接加压方式中，UHP容器与加压液压缸呈容器与加压液压缸呈上下配置，在加压液压缸向上的冲程运动中，上下配置，在加压液压缸向上的冲程运动中，活塞将容器内的压力介质压缩产生活塞将容器内的压力介质压缩产生UHP，使，使物料受到物料受到UHP处理。处理。5/13/202375直接加压与间接加压方式的特征对比直接加压与间接加压方式的特征对比5/13/202376三、超高压杀菌原理三、超高压杀菌原理n1、超高压杀菌原理、超高压杀

39、菌原理n是压力对微生物的致死作用，高压改变了微生物是压力对微生物的致死作用，高压改变了微生物的形态与结构，影响其生物化学反应，同时使细的形态与结构，影响其生物化学反应，同时使细胞膜和细胞壁被破坏，从而影响微生物原有的生胞膜和细胞壁被破坏，从而影响微生物原有的生理活性机能，甚至发生不可逆变化。理活性机能，甚至发生不可逆变化。n在在400600MPa压力下，高压可杀死细菌、酵母压力下，高压可杀死细菌、酵母和霉菌，可避免一般高温杀菌所带来的不良影响。和霉菌，可避免一般高温杀菌所带来的不良影响。5/13/2023772、超高压灭菌的影响因素n 压力值的大小以及保压时间的长短压力值的大小以及保压时间的长

40、短 压力越高，压力越高，保压时间越长，灭菌效果越好；一般来说，压力保压时间越长，灭菌效果越好；一般来说，压力越高，达到相同灭菌效果的处理时间越短。越高，达到相同灭菌效果的处理时间越短。n 体系体系pHpH值值 通常认为，体系处于酸性条件下，通常认为，体系处于酸性条件下，超高压杀菌效果会增强。超高压杀菌效果会增强。n 体系温度体系温度 一般来说，体系处于非正常的低温一般来说，体系处于非正常的低温或高温下，超高压灭菌效果会增强；或高温下，超高压灭菌效果会增强；5/13/202378n 体系中的成分组成体系中的成分组成 食品中的一些大分子物食品中的一些大分子物质如蛋白质、多糖以及脂类等成分的存在会对

41、微质如蛋白质、多糖以及脂类等成分的存在会对微生物有保护作用，而一些抑菌剂的存在会使超高生物有保护作用，而一些抑菌剂的存在会使超高压的灭菌效果增加。压的灭菌效果增加。n 微生物的种类微生物的种类 对于超高压处理的耐受性，对于超高压处理的耐受性，不同的微生物有所不同。不同的微生物有所不同。n按照从小到大排列，分别为：病毒按照从小到大排列，分别为：病毒 霉菌霉菌 酵母菌酵母菌 革兰氏阴性菌革兰氏阴性菌 革兰氏阳性菌革兰氏阳性菌 200；管道线则；管道线则Re3000；但管道线；但管道线Re30000为效果最好。为效果最好。n(2)(2)热能热能 n 改变污水的物理状态。改变污水的物理状态。n 增大污

42、物与洗涤剂溶液的化学反应速度。增大污物与洗涤剂溶液的化学反应速度。n 减少清洗液的粘度，使减少清洗液的粘度，使ReRe增大。增大。n 增大污物中可溶物质的溶解量。增大污物中可溶物质的溶解量。5/13/202389n（3 3）化学能化学能 n化学能主要来自化学洗涤剂。化学能主要来自化学洗涤剂。n（4）水的溶解作用）水的溶解作用n水水为为极极性性化化合合物物，对对油油脂脂性性污污物物几几乎乎无无溶溶解解作作用用，对对碳碳水水化化合合物物、蛋蛋白白质质、低低级级脂脂肪肪酸酸有有一一定定的的溶溶解解作作用用，对对电电解解质质及及有有机机或或无无机机盐盐的的溶溶解作用较强。解作用较强。n（5 5）机械作

43、用）机械作用n由运动而产生的作用，如搅拌、喷射清洗液产由运动而产生的作用，如搅拌、喷射清洗液产生的压力和摩擦力等。生的压力和摩擦力等。5/13/2023904、影响洗涤效果的因素n（1 1）清洗剂种类）清洗剂种类n主要有酸碱类等，其中氢氧化钠和硝酸应用最为广泛。主要有酸碱类等，其中氢氧化钠和硝酸应用最为广泛。n（2 2）清洗剂浓度）清洗剂浓度n提提高高清清洗洗剂剂浓浓度度时时，可可适适当当缩缩短短清清洗洗时时间间或或弥弥补补清清洗洗温温度度的的不不足足。清清洗洗剂剂浓浓度度增增高高会会造造成成清清洗洗费费用用的的增增加加，而而且且浓浓度度的的增增高高并并不不定定能能有有效效地地提提高高清清洗洗

44、效效果果，因因此此厂厂家家有有必必要要根根据据实际情况确定合适的浓度。实际情况确定合适的浓度。n（3 3）洗液温度）洗液温度n通通常常而而言言，温温度度每每升升高高1010，化化学学反反应应速速度度会会提提高高1.5-2.01.5-2.0倍倍，清清洗洗速速度度也也相相应应提提高高，清清洗洗效效果果较较好好。清清洗洗温温度度般般不不低于低于6060。5/13/202391n（4 4）清洗时间）清洗时间 n清清洗洗时时间间受受许许多多因因素素的的影影响响，如如清清洗洗剂剂种种类类、浓浓度度、清清洗洗温温度度、产产品品特特性性、生生产产管管线线布布置置以以及及设设备备设设计计等等。清清洗洗时时间间必

45、必须须合合适适，太太短短不不能能对污物进行有效去除，太长则浪费资源。对污物进行有效去除，太长则浪费资源。n（5 5）清洗流量）清洗流量n保保证证流流量量实实际际上上是是为为了了保保证证清清洗洗时时的的清清洗洗液液流流速速，从从而而产产生生一一定定的的机机械械作作用用，目目嗵嗵过过提提高高流流体体的的湍湍动动性性来来提提高高冲冲击击力力，取取得得定定的的清清洗洗效效果。果。5/13/202392CIP清洗系统清洗系统 5/13/202393清洗液进罐产品出罐产品图图3.17CIP清洗系统清洗系统 图中三个容器为CIP清洗的对象设备，它们与管路、阀门、泵以及清洗液贮罐等构成了CIP循环回路。同时，

46、借助管阀组的配合，可以允许部分设备或管路在清洗的同时，另一些设备正常运行。图中的容器1正在进行就地清洗；容器2正在泵入生产过程中的用料；容器3正在出料。管路上的阀门均为自动截止阀，根据控制系统的讯号执行开闭动作。5/13/2023941234567三罐式三罐式CIPCIP系统系统1.1.控制柜控制柜 2.2.酸液罐酸液罐 3.3.碱液罐碱液罐 4.4.热水罐热水罐 5.5.片式热交换器片式热交换器 6.6.过滤器过滤器 7.7.供液泵供液泵5/13/202395二、二、CIP的结构的结构 n1、管道、管道 n2 2、清洗装置、清洗装置n(1)CIP洗净槽洗净槽 n(2)回收装置回收装置 n(3

47、)泵泵 n(4)阀阀n(5)程序设计器程序设计器n3、喷雾装置、喷雾装置n喷头可分为喷头可分为固定式固定式和和旋转式旋转式两种。两种。5/13/202396n固定式喷头n清洗时喷头相对于接管静止不动。清洗时喷头相对于接管静止不动。n一般为球形喷头一般为球形喷头:在球面上按一定方在球面上按一定方式开有许多小孔。清洗时，具有一式开有许多小孔。清洗时，具有一定压力（定压力（1-3atm）的清洗液从球面）的清洗液从球面小孔向四周外射，对设备器壁进行小孔向四周外射，对设备器壁进行冲洗。喷头水流的方向由喷头上的冲洗。喷头水流的方向由喷头上的小孔位置与取向决定，常见的喷洗小孔位置与取向决定，常见的喷洗角度有

48、角度有120、240、180和和360等。等。由于开孔较多，这种喷头喷出的水由于开孔较多，这种喷头喷出的水射程有限（一般为射程有限（一般为1-3m），所以一），所以一般用于较小的设备清洗。般用于较小的设备清洗。n也也可可根根据据设设备备的的具具体体情情况况进进行行专专门门设设计计，例例如如(3)(3)用用于于清清洗洗布布袋袋过过滤滤器器的的喷头喷头。(1)(2)(3)固定式固定式CIP喷头喷头(1)喷射角喷射角=120/240(2)喷射角喷射角=180/360(3)用于布袋过滤器的喷头用于布袋过滤器的喷头 5/13/202397n对对于于体体积积较较大大的的容容器器，往往往往需需要要采采用用旋

49、旋转转式式喷喷头头。旋旋转转式式喷喷头头的的喷喷孔孔数数较较少少，因因此此，在在一一定定的的压压力力（一一般般为为3-10atm）作作用用下下，可可以以获获得得射射程程较较远远（最最远远可可达达10m以以上上）和和覆覆盖盖面面较较大大（270-360）的喷射。的喷射。n除除了了射射程程和和覆覆盖盖面面以以外外，旋旋转转式式喷喷头头的的旋旋转转速速度度也也对对清清洗洗效效果果有有较较大大影影响响。一一般般说说来来，旋旋转转速速度度低低能能获得的冲击清洗效果较好。获得的冲击清洗效果较好。n旋旋转转式式喷喷头头可可进进一一步步分分为为单单轴轴式式和和双双轴轴旋旋转转式式两两种种类型类型。n旋转式喷头

50、5/13/202398u双轴旋转式喷头n喷嘴可作水平和垂直两个方向的圆周运动。n可对设备内壁进行360的全方位喷洗。n喷嘴数不多，一般只有2、3、4和6等。喷射距离较远（淋洗12m，清洗7.5m）。n三喷嘴双轴旋转喷头的喷射运动情形。双轴旋转式双轴旋转式CIP喷头喷头 5/13/202399u单轴旋转式喷头n单轴旋转式一般为单个球形或柱形喷头。n在球面上适当位置开孔（孔的形状多为偏形），可以得到270-360覆盖面不等的喷射。n单轴旋转喷头的喷射距离一般不大（一般淋洗距离约为5m，清洗距离约为3m）。单轴旋转式不锈钢单轴旋转式不锈钢CIP喷头喷头 单轴旋转式工程塑料单轴旋转式工程塑料CIP喷头