食品殺菌設(shè)備

食品殺菌機械與設(shè)備綜述【摘要】：食品殺菌機械在食品工業(yè)中有著重要地位。本文對食品機械設(shè)備的發(fā)展、分類及特點和一些常見的機械設(shè)備做了簡單介紹，是我們對食品機械有了比較系統(tǒng)的認(rèn)識?！娟P(guān)鍵詞】：食品殺菌；機械設(shè)備；發(fā)展；分類；特點食品的質(zhì)量衛(wèi)生與殺菌設(shè)備有著最直接的關(guān)聯(lián)，因此在選擇殺菌設(shè)備前，先要弄清食品殺菌的意義。.食品殺菌技術(shù)(UHP或HHP)是指將密封于彈性容器內(nèi)的食品置于水或其它液體作為傳壓介質(zhì)的壓力系統(tǒng)中，經(jīng)100MPa以上的壓力處理，以達(dá)到殺菌，滅酶和改善食品的功能特性等作用。它通常在室溫或較低的溫度下進(jìn)行，在一定高壓下食品蛋白質(zhì)變性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活動，細(xì)菌等微生物被殺死。主要適用于各種飲料、流質(zhì)食品、調(diào)味品及其他各種包裝的固體食品。要得到好的殺菌效果，就要選擇設(shè)備精良的殺菌機械。殺菌機械一般是指消除產(chǎn)品、包裝容器、包裝材料、包裝輔助物、包裝件等上的微生物，使其數(shù)量降低到允許范圍內(nèi)的機器。在無菌包裝系統(tǒng)中，殺菌裝置常作為多功能包裝機的一個組成部件來完成殺菌操作任務(wù)。隨著包裝工業(yè)的發(fā)展，目前在許多食品工業(yè)的生產(chǎn)過程中，殺菌設(shè)備對食品質(zhì)量起著重要的作用。一、食品殺菌機械的分類及特點殺菌機械的種類很多，目前對它的分類方法尚無統(tǒng)一規(guī)定。目前，大體上有按殺菌方法、殺菌溫度、熱源性質(zhì)、殺菌操作性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特征等來分類。以下做簡單介紹。1、按殺菌方法分類殺菌機械的發(fā)展與殺菌方法的應(yīng)用密不可分。殺菌方法按使用能源情況分為熱殺菌、冷殺菌和冷熱結(jié)合殺菌；按處理性質(zhì)分為物理殺菌和化學(xué)殺菌。、熱殺菌法熱殺菌法：是指特產(chǎn)品加熱到一定溫度，保持一定時間，以殺滅其中細(xì)菌的方法。熱殺菌設(shè)備按殺菌溫度分類：、有低溫殺菌設(shè)備：低溫殺菌設(shè)備主要是根據(jù)巴氏殺菌原理設(shè)計的，殺菌溫度大多低于100°C，適于低酸性(pHV4.5)產(chǎn)品的殺菌。、高溫殺菌設(shè)備(常壓殺菌設(shè)備和加壓殺菌設(shè)備)：殺菌溫度高于100C，其中又可分成高溫短時殺菌機和超高溫瞬時殺菌機。后者的殺菌溫度在135~150C之間，殺菌時間僅為幾秒鐘。按設(shè)備熱源約性質(zhì)分類：有濕熱殺菌、干熱殺菌和電磁波加熱殺菌設(shè)備。、濕熱殺菌設(shè)備：包括以蒸氣、熱水為熱介質(zhì)的殺菌釜和蒸氣噴射式加熱器。、干熱殺菌設(shè)備：包括使用過熱蒸氣的氣流式殺菌機、使用干熱空氣的熱風(fēng)式殺菌機和火焰殺菌機。電磁波加熱殺菌設(shè)備：主要是指微波加熱殺菌機和遠(yuǎn)紅外線加熱殺菌機。、冷殺菌法冷殺菌法：亦稱非加熱殺菌法，可以消除由加熱殺菌而使得產(chǎn)品品質(zhì)變化的不利影響。冷殺菌包括輻照殺菌和化學(xué)殺菌等方法。輻照殺菌：是利用電磁波或放射線輻照進(jìn)行殺菌的物理方法。有紫外線殺菌裝置和電子射線殺菌裝置等?；瘜W(xué)殺菌設(shè)備：主要是指使用過氧化氫、環(huán)氧乙烷、次氯酸鈉等殺菌劑，對包裝容器、包裝材料進(jìn)行殺菌的裝置。近年來隨著食品包裝件內(nèi)充入臭氧進(jìn)行殺菌技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了臭氧滅菌充氣裝置。2、按殺菌的操作性質(zhì)分類按操作性質(zhì)殺菌機可分為：、間歇式殺菌設(shè)備：一般采用夾層鍋和高壓釜，利用蒸氣、熱水和冷水達(dá)到加熱冷卻的目的。該類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、投資小、生產(chǎn)能力低、勞動強度大，但操作方便，適用于小規(guī)模工廠使用。、連續(xù)式殺菌設(shè)備：種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、殺菌效率高、自動化程度高?，F(xiàn)代化大型工廠在殺菌線上普遍采用這種機械設(shè)備。3、按殺菌機類型特征分類殺菌機類型特征主要包括操作原理特征和結(jié)構(gòu)持征，殺菌機的名稱通常按此命名。按操作原理分類有：靜止式、回轉(zhuǎn)式、搖動式、水封式、靜水壓式、熱流層式、噴淋式設(shè)備；按結(jié)構(gòu)持征分類有：隧道式、滾筒刮面式、螺旋泵式、板式和管式換熱器等。二、幾種常見殺菌設(shè)備的簡單介紹1、間歇式熱殺菌機間歇式熱殺菌機一般是指間歇完成裝料、殺菌、卸料等操作的加熱殺菌設(shè)備。其熱源多采用蒸氣或熱水，使產(chǎn)品在加壓或常壓狀態(tài)下完成殺菌操作，如立式或臥式殺菌鍋、回轉(zhuǎn)式殺菌機等。該類設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡單、投資少、生產(chǎn)能力低、操作靈活易于控制、對容器包裝件殺菌的適用面寬、勞動強度大等特點，在中小規(guī)模企業(yè)里常作為各類金屬罐頭、瓶裝罐頭及軟罐頭的殺菌設(shè)備。(1)、靜置式殺菌機指在殺菌過程中被殺菌件在殺菌籃內(nèi)或托板上靜止不動的殺菌設(shè)備。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，可防止某些包裝件如玻璃容器或外形有要求的袋裝、盤裝軟罐頭等由運動碰撞而引起的破損，但傳熱效率低，殺菌時間長。常用設(shè)備有立式、臥式殺菌鍋等。（2）、回轉(zhuǎn)式殺菌機回轉(zhuǎn)式殺菌機是為了提高盛裝半流質(zhì)制品的待殺菌密封包裝件（如罐頭類食品等）的熱穿透能力而設(shè)計的。使用這種設(shè)備的殺菌過程中，罐頭內(nèi)容物是處于不斷被攪動的狀態(tài)下完成滅菌的，故也稱攪動式殺菌機。該機殺菌時罐頭受熱均勻，可避免局部過熱引起的品質(zhì)改變，尤其適宜大號的、固形物含量高的或有某些持殊要求的罐頭殺菌。另外由于攪動可提高殺菌溫度，在傳熱速率、殺菌時間及殺菌質(zhì)量等方面都優(yōu)于靜置式殺菌鍋；其生產(chǎn)方式仍屬于間歇式。2、連續(xù)式熱殺菌機連續(xù)式熱殺菌機一般是指連續(xù)完成制品裝料、殺菌、卸料等操作的加熱殺菌機器。多采用蒸氣或熱水為熱源（也有用火焰或電加熱的），使制品在常壓或加壓密封狀態(tài)下完成殺菌操作。如對容器包裝件進(jìn)行殺菌的噴林連續(xù)殺菌機、常壓連續(xù)殺菌機、滲水壓連續(xù)殺菌機、水封式連續(xù)殺菌機等。在無菌包裝生產(chǎn)線上，對充填前的物料進(jìn)行高溫短時（HTST）和超高溫（UHT）殺菌處理的機械裝置也用于連續(xù)殺菌機。此類機器生產(chǎn)能力大，自動化程度高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，投資較大，適于與包裝線上的其它設(shè)備組合完成連續(xù)化生產(chǎn)。（1）、噴淋連續(xù)殺菌機噴淋連續(xù)殺菌機是利用巴氏殺菌原理，以熱水為熱介質(zhì)，對低酸性食品進(jìn)行低溫連續(xù)殺菌處理的機器。特別適用于瓶裝、罐裝飲料及酒的殺菌。目前大部分啤酒廠的殺殺線上都在采用這種機器。（2）、常壓連續(xù)殺菌機常壓連續(xù)殺菌機是另一種低溫殺菌機器，主要用于果蔬類圓形罐頭及一些不要求完全無菌的低酸性食品的連續(xù)殺菌。其主要結(jié)構(gòu)有單層、三層、五層等三種類型。（3）、靜水壓連續(xù)殺菌機靜水壓連續(xù)殺菌機是利用封閉的飽和蒸氣對罐頭類包裝制品進(jìn)行高溫連續(xù)殺菌的機器。該機采用水柱的靜壓頭來平衡殺菌室內(nèi)的蒸氣壓力，從而得到與蒸氣壓對應(yīng)的殺菌溫度。由于是通過靜水柱封閉蒸氣，因此殺菌機省去了機械密封裝置，結(jié)構(gòu)可簡單些，制品的連續(xù)進(jìn)出可在開口常壓狀態(tài)下進(jìn)行。靜水壓式殺菌機主要由進(jìn)罐注、升溫水柱、蒸氣室、出罐水柱、噴淋冷卻柱、輸送鏈及傳動、控制裝置等組成。（4）、水封式連續(xù)殺菌機水封式連續(xù)殺菌機也是利用封閉的蒸氣或過熱水，對罐頭類包裝制品進(jìn)行高溫連續(xù)殺菌的機器。殺菌溫度可在100~143°C、壓力可在0.1~0.3MPa范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、超高溫殺菌裝置前面介紹的各種殺菌機都是在傳統(tǒng)包裝工藝中，對產(chǎn)品包裝件進(jìn)行熱殺菌處理的設(shè)備。而先進(jìn)的包裝過程是將滅菌的制品，在無菌環(huán)境下裝入無菌容器再進(jìn)行封口的無菌包裝過程。其中對罐裝前的液體制品，特別是乳制品飲料的滅菌操作，一般采用高溫短時(HTST)殺菌裝置和超高溫(UHT)殺菌裝置，由于超高溫殺菌具有滅菌效率高，殺菌時間短，經(jīng)處理的制品營養(yǎng)價值高，風(fēng)味損失小，耐熱性強，在常溫下保質(zhì)期長，經(jīng)濟(jì)效益較好等優(yōu)點，目前有取代前者而被廣泛采用的趨勢。超高溫殺菌法的殺菌溫度一般在130~150°C，殺菌時間僅為2~8s。其加熱方式有直接加熱法和間接加熱法。分別對應(yīng)直接加熱UHT殺菌裝置和間接加熱UHT殺菌裝置。4、片式抉熱器片式換熱器是出若干沖壓成型的金屬薄片組合而成的高效熱交換器。在高溫短時和超高溫殺菌裝置中，廣泛采用這種換熱器進(jìn)行加熱、冷卻操作。5、降膜式UHT殺菌機采用直接加熱法，是將高壓蒸氣流通入原乳，引起超高溫情況下的突然沖擊；采用間接加熱法時，乳品與高溫金屬表面接觸會產(chǎn)生焦煮雜昧。降膜式殺菌機則有效地克服了上述不足。6、其它殺菌裝置利用加熱原理殺菌的機械目前仍是包裝殺菌的主流。而近年來利用電磁波輻射技術(shù)進(jìn)行物理方法殺菌的機器設(shè)備日益受到重視，并且得到越來越廣泛的應(yīng)用。另外利用化學(xué)劑結(jié)合其它方法對包裝容器、包裝材料進(jìn)行殺菌的裝置在無菌包裝中也被普遍采用。代表設(shè)備有微波殺菌裝置、高超射線殺菌裝置、紫外線殺菌裝置和化學(xué)殺菌裝置等。三、殺菌機械的發(fā)展殺菌機械的歷史已有一百多年。近年來伴隨著新的包裝、殺菌方法的產(chǎn)生，多學(xué)科綜合技術(shù)的應(yīng)用，采菌機械正朝著進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高殺菌效果和設(shè)備生產(chǎn)能力，降低消耗，提高機械自動化程度，減輕勞動強度，改善工作條件等方向發(fā)展。大力發(fā)展電磁波物理殺菌裝置由于采用熱殺菌的同時往往會給產(chǎn)品品質(zhì)帶來不利影響，如食品變色、變昧、營養(yǎng)損失等；而采用化學(xué)物殺菌，為滿足食品、藥品的安全性等要求，對包裝材料上的化學(xué)物殘留量需要嚴(yán)格控制，從而推動了電磁波物理殺菌裝置的發(fā)展。、微波加熱殺菌裝置發(fā)展較快微波加熱是在物品內(nèi)部，通過分子間劇烈摩擦生熱。它具有熱效率高、時間短、傳熱均勻、易于控制等特征，因此在巴氏殺菌和高溫短時殺菌工藝中，大都開始改進(jìn)或采用微波裝置。、輻照殺菌前景看好利用輻照破壞微生物分子結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)生理殺菌的方法中，紫外線裝置和高能射線裝置均有較廣闊的發(fā)展前景。紫外線殺菌效率與波長、輻照距離、輻照時間和細(xì)菌種類等因素有關(guān)。紫外線裝置常制成表面殺菌器和液體殺菌器，主要用于空氣、液體和固體表面殺菌。紫外線能量極小，如與熱處理、酒精或過氧化氫等其它殺菌、抑菌方法結(jié)合使用，殺菌效率則顯著提高。有些無菌罐裝生產(chǎn)線上的殺菌就是采用這種組合裝置。由于高能射線輻照技術(shù)具有射線能量大，穿透力強，對各種包裝件均能進(jìn)行殺菌處理，不改變產(chǎn)品生態(tài)和理化性能，殺菌效率高、節(jié)能等特點，已越來越受到包裝行業(yè)的重視和應(yīng)用。但因輻照裝置技術(shù)復(fù)雜、防護(hù)要求高，一次性投資大，加之人們對核輻射安全性認(rèn)識上的差異，使其推廣受到一定影響。加速發(fā)展超高溫瞬時殺菌機超高溫瞬時殺菌機是通過直接或間接加熱殺滅液體罐裝產(chǎn)品中細(xì)菌的設(shè)備。直接加熱方式的設(shè)備有：噴射式和注入式兩類設(shè)備；間接加熱方式的設(shè)備有：片式、管式和刮面式換熱器等。無論使用哪種設(shè)備都具有加熱時間短、殺菌溫度高、自動化程度高的特點。它在保證產(chǎn)品品質(zhì)和外觀質(zhì)量方面，如食品的色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)成分等，都優(yōu)于常規(guī)熱殺菌法。它還可以滿足無菌罐裝、無菌包裝生產(chǎn)線對殺菌機械生產(chǎn)能力、生產(chǎn)節(jié)拍和產(chǎn)品參數(shù)調(diào)節(jié)等的工藝要求。因此超高溫瞬時殺菌機在現(xiàn)階段得以迅速發(fā)展。以先進(jìn)的殺菌方法推動殺菌機械的發(fā)展組合殺菌法以往的殺菌機械大都是按單一殺菌方法設(shè)計的。為提高殺菌效率，采用組合殺菌技術(shù)(即同時并用兩種以上殺菌方法)的殺菌機已經(jīng)進(jìn)入實用險段。如采用H2O2與紫外線、H2O2與熱風(fēng)、酒精與紫外線、紫外線與過熱蒸氣的組合殺菌機，不但殺菌效率高，而且可節(jié)約大量殺菌劑、清除或減少包裝件上的化學(xué)物殘留量。高壓處理殺菌法高壓處理殺菌是將產(chǎn)品置于200?600MPa氣壓下，短時間內(nèi)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，達(dá)到殺菌目的的新技術(shù)。有資料介紹，它對軟包裝食品殺菌處理尤為有效。這項先進(jìn)技術(shù)在我國尚屆空白，是殺菌機械約發(fā)展方向之一。此外用于包裝充氣殺菌的臭氧殺菌設(shè)備，用高強磁場殺菌的磁力殺菌設(shè)備也都頗有發(fā)展的前景。機電一體化目前殺菌機械也同其它包裝機械一樣，正在開始逐步向?qū)崿F(xiàn)從工藝過程控制，到生產(chǎn)質(zhì)量管理的全面自動化方向發(fā)展。即采用微電子元器件和微機對殺菌機械生產(chǎn)過程進(jìn)行自動檢測、數(shù)據(jù)處理、調(diào)節(jié)和故障診斷等。設(shè)備機電一體化能力的提高對更有效地發(fā)揮設(shè)備能力、提高殺菌效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、方便操作等方面無疑將是一次大的飛躍。另外殺菌機