食品殺菌機(jī)械與設(shè)備

第十章食品殺菌機(jī)械與設(shè)備2/6/20241第一節(jié)概述殺菌相關(guān)概念2/6/20242食品殺菌方法食品殺菌的方法有物理殺菌和化學(xué)殺菌兩大類。化學(xué)殺菌主要使用過(guò)氧化氫、環(huán)氧乙烷、次氯酸等殺菌劑殺滅微生物，雖操作簡(jiǎn)單，但化學(xué)殘留影響食品安全?，F(xiàn)代食品殺菌多采用物理殺菌，物理殺菌有熱殺菌和冷殺菌（非熱殺菌）。熱殺菌有巴氏殺菌、高溫短時(shí)殺菌、超高溫瞬時(shí)殺菌。冷殺菌有臭氧殺菌、超高壓殺菌、紫外殺菌、輻照殺菌、脈沖電場(chǎng)殺菌等。2/6/20243食品殺菌設(shè)備種類根據(jù)殺菌溫度不同，分常壓殺菌設(shè)備和加壓殺菌設(shè)備；根據(jù)操作方式不同，分間歇式和連續(xù)式設(shè)備；根據(jù)殺菌設(shè)備所用的熱源不同，分蒸汽加熱殺菌設(shè)備，微波加熱殺菌設(shè)備，歐姆殺菌設(shè)備等；根據(jù)殺菌設(shè)備所用的結(jié)構(gòu)不同，分板式殺菌設(shè)備，管式殺菌設(shè)備和釜式殺菌設(shè)備。2/6/20244第二節(jié)直接加熱殺菌設(shè)備原理采用高熱純凈的空氣直接和被殺菌的食品物料直接接觸進(jìn)行熱交換，使物料快速達(dá)到殺菌的目的。主要形式：蒸汽噴射式和被加熱食品注入式直接加熱殺菌。優(yōu)點(diǎn)：加熱時(shí)間短，接觸面積大，最大限度減少對(duì)熱敏性物料的影響，食品色香味和營(yíng)養(yǎng)成分損失小。缺點(diǎn)：蒸汽必須經(jīng)過(guò)脫氧和過(guò)濾，以除去蒸汽中的凝結(jié)水和雜質(zhì)。2/6/20245蒸汽噴射殺菌裝置及工作過(guò)程主要有預(yù)熱器、蒸汽噴射殺菌器、膨脹罐、冷凝器、保溫管及泵等組成。2/6/202462/6/20247注入式直接加熱殺菌裝置2/6/202482/6/20249第三節(jié)板式殺菌機(jī)械與設(shè)備板式殺菌設(shè)備是間接式殺菌設(shè)備，其關(guān)鍵部件是板式熱交換器，它由許多沖壓成型的金屬薄板組合而成。廣泛用于乳品、果汁飲料、清涼飲料和啤酒等食品的高溫短時(shí)和超高溫瞬時(shí)殺菌。2/6/202410板式換熱器2/6/202411板式換熱器的特點(diǎn)1.傳熱效率高2.結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備占地面積小3.適宜于熱敏性物料的殺菌4.有較大的適應(yīng)性5.操作衛(wèi)生、安全，容易清洗6.節(jié)約熱能7.密封墊圈容易從波紋片上脫落8.墊圈易變形、老化，需經(jīng)常更換9.承壓不高2/6/202412板式殺菌設(shè)備結(jié)構(gòu)及流程2/6/2024132/6/202414板式殺菌設(shè)備操作第一階段：預(yù)滅菌第二階段：生產(chǎn)第三階段：原位清洗第四階段：無(wú)菌中途清洗2/6/202415第四節(jié)管式殺菌設(shè)備主要有加熱管、前后蓋、器體、旋塞、高壓泵、安全閥等部件組成，基本結(jié)構(gòu)為：殼體內(nèi)有不銹鋼加熱管，形成加熱管束，殼體與加熱管束間用管板連接。工作過(guò)程：物料用高壓泵送入不銹鋼加熱管內(nèi)，蒸汽通入殼體空間后將管內(nèi)流動(dòng)的物料加熱，物料在管內(nèi)往返數(shù)次后達(dá)到殺菌所需溫度和保持時(shí)間后成產(chǎn)品排出，若達(dá)不到要求，則由回流管回流，重新進(jìn)行殺菌的操作。2/6/202416管式殺菌設(shè)備特點(diǎn)加熱器由無(wú)縫不銹鋼環(huán)行管制造，無(wú)密封圈和死角，可承受較高壓力；在較高壓力產(chǎn)生湍流，保證制品均勻性和較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間；在密封下操作，可減少殺菌產(chǎn)品受污染的可能性；管內(nèi)外溫度有差異，管子易彎曲變形。適宜于高粘度液體的殺菌，如茄醬、果汁、咖啡飲料、人造奶油、冰淇淋等的殺菌。2/6/202417（一）列管式換熱器2/6/202418（二）螺旋管式換熱器螺旋管制成扁形，并纏繞在殼體內(nèi)的中心圓柱上。工作時(shí)液料通過(guò)泵由液料入口進(jìn)入螺旋管內(nèi)，自下向上流動(dòng)，從出料管排出，裝人瓶或罐內(nèi)。蒸汽自上方輸入殼內(nèi)與螺旋管之間，對(duì)管內(nèi)的料液加熱。這種換熱器主要用于果汁的巴氏短時(shí)殺菌。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，容易清洗，能連續(xù)生產(chǎn)。2/6/202419（三）套管式換熱器使用和操作清洗：向貯槽16內(nèi)注清水，然后打開(kāi)進(jìn)料三通旋塞5的循環(huán)通道，即關(guān)閉進(jìn)料通道，啟動(dòng)供料泵，用清水洗清滅菌機(jī)；當(dāng)貯槽中的水將放盡時(shí)，再轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)料三通旋塞5。供料；與上述操作同時(shí)打開(kāi)蒸汽閥門1，料液進(jìn)入套管8進(jìn)行預(yù)熱，再進(jìn)入蛇形管內(nèi)進(jìn)行高溫瞬時(shí)滅菌，然后返回套管進(jìn)行冷卻，最后通過(guò)出料三通旋塞15輸出?；亓鳎喝艚?jīng)一次滅菌沒(méi)有達(dá)到要求，可轉(zhuǎn)動(dòng)出料三通旋塞，使料液回流貯槽，重新送入管內(nèi)再次滅菌，直達(dá)符合要求為止。清洗：每班次滅菌結(jié)束時(shí)，將最后的料液通過(guò)進(jìn)料三通旋塞后，立即轉(zhuǎn)動(dòng)旋塞，使貯槽內(nèi)的水流入，進(jìn)行清洗直到排出水變清為止，同時(shí)關(guān)閉蒸汽閥，并放凈加熱器內(nèi)的蒸汽。2/6/2024202/6/202421第五節(jié)釜式殺菌設(shè)備釜式殺菌設(shè)備，又稱殺菌鍋，有臥式和立式兩種，以臥式殺菌鍋為主。主要用于罐頭食品等的高壓殺菌。2/6/202422臥式殺菌鍋結(jié)構(gòu)2/6/202423殺菌鍋-視頻-優(yōu)酷視頻-在線觀看2/6/2024242/6/202425全水式殺菌機(jī)特點(diǎn)1.殺菌均勻，由于回轉(zhuǎn)殺菌籃的攪拌作用，加上熱水由強(qiáng)制泵循環(huán)，使鍋內(nèi)熱水形成強(qiáng)烈的渦流，水溫均勻一致；2.殺菌時(shí)間短，殺菌籃回轉(zhuǎn)，傳熱效率提高；3.有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高；4.由于過(guò)熱水重復(fù)利用，節(jié)省了蒸汽；5.殺菌與冷卻壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)，防止包裝容器變形和破損；6.設(shè)備較復(fù)雜，投資大，殺菌過(guò)程熱沖擊較大。2/6/202426常壓連續(xù)殺菌設(shè)備主要用于水果類和一些蔬菜圓形罐頭的常壓連續(xù)殺菌，它有單層，三層和五層三種。層數(shù)主要取決于生產(chǎn)能力的大小，殺菌時(shí)間的長(zhǎng)短和車間面積的大小等。2/6/202427第六節(jié)微波與歐姆殺菌機(jī)械與設(shè)備(一)微波殺菌裝置在食品的殺菌上，對(duì)于高黏度的液體和固體食品，由于完全不存在熱對(duì)流現(xiàn)象，傳熱完全依賴于熱的傳導(dǎo)方式。因此，食品中心部位的升溫速度很慢，而色香味、營(yíng)養(yǎng)成分和口感等質(zhì)量指標(biāo)因受長(zhǎng)時(shí)間的加熱和受熱過(guò)度使其質(zhì)量下降。為了解決此問(wèn)題，國(guó)外應(yīng)用微波高溫殺菌裝置對(duì)高黏度液體食品和軟罐頭進(jìn)行殺菌，并取得成功。2/6/202428微波殺菌原理微波的熱效應(yīng)：食品中微生物菌體會(huì)吸收電能而使溫度上升，這種熱效應(yīng)破壞了菌體中蛋白質(zhì)等成分，從而殺死微生物。此外，微波的非熱效應(yīng)：指在沒(méi)有明顯溫度變化或溫度處于亞致死的情況下，細(xì)胞所發(fā)生的生理、生化和功能上的改變，又稱生物學(xué)效應(yīng)。主要包括對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)速度及特性、對(duì)細(xì)胞膜、對(duì)蛋白質(zhì)和核酸空間構(gòu)象、對(duì)生物代謝平衡等方面的影響。2/6/202429管式微波高溫殺菌裝置2/6/202430固體食品微波高溫殺菌裝置2/6/202431袋裝食品的微波殺菌機(jī)微波滾筒干燥殺菌機(jī)微波瓶裝食品殺菌設(shè)備牛肉干微波干燥殺菌設(shè)備2/6/202432微波殺菌的特點(diǎn)時(shí)間短速度快低溫殺菌可保證食品質(zhì)量殺菌徹底效率高，節(jié)約能源，操作方便微波加熱的不均勻性影響微波殺菌的因素有哪些？家用微波爐能滅菌嗎？2/6/202433（二）歐姆殺菌技術(shù)與裝備歐姆殺菌原理歐姆殺菌采用電極，將50-60Hz的低頻交流電直接導(dǎo)入食品物料，進(jìn)行歐姆加熱，因?yàn)槭称繁旧斫殡娦再|(zhì)使食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量，而達(dá)到殺菌目的。在殺菌過(guò)程中，食品殺菌溫度除與物料電學(xué)性質(zhì)有關(guān)外，還與物料熱導(dǎo)率、熱熔等熱學(xué)性質(zhì)有關(guān)。2/6/202434歐姆殺菌裝置歐姆殺菌裝置流程圖歐姆加熱器示意圖2/6/202435歐姆殺菌特點(diǎn)比較適宜含顆粒狀的流體食品能使產(chǎn)品產(chǎn)生高的附加值能加熱連續(xù)流動(dòng)的產(chǎn)品而不需要任何熱交換表面可加工對(duì)剪切敏感的食品熱量可在產(chǎn)品固體中產(chǎn)生而不需借助流體的對(duì)流和傳導(dǎo)系統(tǒng)操作平穩(wěn)，維護(hù)費(fèi)用低，過(guò)程易于控制2/6/202436第七節(jié)超高壓殺菌機(jī)械與設(shè)備超高靜壓（ultrahighhydrostaticpressure）處理技術(shù)，也被稱為高靜壓（highhydrostaticpressure，HHP）處理技術(shù)、超高壓（ultrahighpressure，UHP）處理技術(shù)或高壓（highpressureprocessing，HPP）處理技術(shù)，它是采用100-1000MPa靜態(tài)液壓力作用于食品或生物制品等物料，可以在常溫或較低溫度下達(dá)到殺菌、抑酶及改善物料性質(zhì)的效果。它對(duì)食品物料的熱損傷小，處理時(shí)間短，耗能少，因此，超高靜壓殺菌技術(shù)是利用超高靜壓處理達(dá)到殺死物料中腐敗菌和致病菌目的的一種殺菌新技術(shù)。2/6/202437超高壓殺菌原理改變微生物的細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)破壞微生物細(xì)胞膜鈍化微生物細(xì)胞內(nèi)酶的活性抑制生化反應(yīng)影響DNA的復(fù)制2/6/202438高壓食品加工技術(shù)特點(diǎn)與熱加工相比，可以避免營(yíng)養(yǎng)成份損失和重量損失；由于高壓對(duì)小分子物質(zhì)作用很小，因此風(fēng)味物質(zhì)、色素、維生素等成份保存完好；時(shí)間短，能耗低。其能耗僅為加熱法的十分之一；保質(zhì)期長(zhǎng)。2/6/2024392/6/2024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食品的超高靜壓處理過(guò)程中壓力-溫度-時(shí)間關(guān)系圖2/6/202441國(guó)內(nèi)超高壓設(shè)備簡(jiǎn)介2/6/202442最近生產(chǎn)的超高靜壓處理系統(tǒng)外觀圖2/6/202443高壓腔體密封前后示意圖2/6/202444日本超高壓設(shè)備簡(jiǎn)介2/6/202445細(xì)菌芽孢殺菌處理效果圖---掃描電鏡觀察結(jié)果凝結(jié)芽孢桿菌芽孢（a）（未處理，群體圖）（b）(未處理，個(gè)體圖)

（c）（500MPa和80℃處理10min）（d）(80℃處理10min)2/6/202446嗜熱脂肪芽孢桿菌芽孢（a）（未處理）

（b）（500MPa和80℃處理10min）（c）(500MPa和50℃處理10min)2/6/202447透射電鏡觀察結(jié)果（a）（未處理）橫切面（b）（500MPa和80℃處理10min）橫切面

（c）（未處理）縱切面（d）（500MPa和80℃處理10min）縱切面凝結(jié)芽孢桿菌芽孢2/6/202448超高壓食品簡(jiǎn)介2/6/2024492/6/202450第八節(jié)脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)與應(yīng)用脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)，又稱高強(qiáng)度脈沖電場(chǎng)或高強(qiáng)度電場(chǎng)脈沖殺菌技術(shù)，是將高電壓脈沖（15-100kV/cm）作用于電極間的物料，以殺滅物料中微生物的一種新型殺菌技術(shù)。其高強(qiáng)度的電場(chǎng)是通過(guò)電容組貯存來(lái)自高壓直流電源的大量能量，然后以高電壓脈沖的形式釋放出去形成的，達(dá)到破壞微生物細(xì)胞膜、殺死微生物的作用。2/6/202451脈沖電場(chǎng)殺菌原理脈沖電場(chǎng)的殺菌作用與脈沖電場(chǎng)對(duì)細(xì)胞膜的影響密切相關(guān)。當(dāng)微生物被置于高壓脈沖電場(chǎng)中時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)被破壞，從而導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物外滲，引起細(xì)胞死亡。關(guān)于脈沖電場(chǎng)殺菌機(jī)理的解釋，人們提出好幾種理論，被認(rèn)可程度較高的有：細(xì)胞膜的電崩潰和細(xì)胞膜電穿孔。2/6/202452脈沖電場(chǎng)殺菌技術(shù)特點(diǎn)可以避免熱殺菌的缺陷，很大程度地減少了殺菌過(guò)程對(duì)食品中營(yíng)養(yǎng)素的破壞和對(duì)食品感官品質(zhì)的影響它要求被處理的物料能夠耐受高電場(chǎng)的作用，也就是需要低的導(dǎo)電率、不含有或不產(chǎn)生氣泡，對(duì)液態(tài)物料中固體顆粒大小也有限制作用時(shí)間短、均勻、效率高及經(jīng)濟(jì)等。2/6/2024532/6/202454脈沖電場(chǎng)在食品殺菌中的應(yīng)用果蔬汁的脈沖電場(chǎng)處理牛奶的脈沖電場(chǎng)處理蛋液的脈沖電場(chǎng)處理其他液態(tài)食品的脈沖電場(chǎng)處理2/6/202455脈沖電場(chǎng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題目前，商業(yè)化處理設(shè)備還不多物料中存在的氣