塑料包装高温蒸煮技术

以往,常见软包装材料厂与食品厂之间发生关于蒸煮袋破 袋的质量投诉，究其原因不外乎：
食品厂在正常的121℃、20～30分钟的蒸煮条件下处理 过的包装食品在出厂后出现“涨袋”问题；
“涨袋”问题的原因是在规定的蒸煮条件下，包装袋内的水 份及气体受热膨胀，而气体是热的不良导体，因而在规定的 蒸煮条件下，包装内容物的中心并未达到彻底杀菌所需要的 温度及时间，于是，残存的微生物在适宜的条件下继续繁殖 而导致经过杀菌的包装物发生“涨袋”。
在杀菌温度的应用上，很多食品厂采用 0.18-0.25MPa的蒸汽压力进行杀菌，并称在这 种压力条件下，锅内的温度就是121℃。
• 右图是笔者从本公司实验室中的医用杀菌锅上拍摄的压力表
的照片。从照片中可得出如下的一组压力-温度对应数据：
• 表压MPa 0.072 0.107 0.150 0.200 0.250 温度
5、上述论文作者所在地为合肥，其海拔高度为27米，所以在计算蒸煮锅内的实际压力（绝对 压力）时增加的常数为0.1013MPa（一个标准大气压）。
从以上5个结论进行推理，我们可以得到如下的推论： 1、在一个蒸煮锅中，货架所占的容积是固定的；而每次被杀菌的包装物所占的容积是不固定 的。为了在蒸煮锅的压力表显示为0.1035MPa时，使蒸煮锅内的实际温度达到所需的121℃，就 必须在蒸煮锅的压力示值达到0.1035MPa之前，将锅内原有的空气完全排放出去。也就是说，在 蒸煮锅的操作规程中，必须有一个排出蒸煮锅内空气的过程。如果没有进行排气或排气不净，则 蒸煮锅内的实际温度就会不同程度地低于所需的121℃。 2、蒸煮锅内的实际压力（又称绝对压力）是决定蒸煮锅内在没有空气的条件下可达到的温度 的重要条件，而蒸煮锅的压力表读数表示的是蒸煮锅内与蒸煮锅外的压力差。如想计算锅内的实 际压力，就应从表3中查找所在地区的大气压力值，或对当地、当时的大气压进行实际测量。通 过计算，求得所需的表压值。
• 塑料包装分类 • 塑料包装结构 • 高温蒸煮锅压力控制 • 锅内压力与温度的关系 • 海拔高度与蒸煮杀菌压力 • 水煮消毒设备与工艺 • 无菌包装食品的加工中的常见问题与处理
• 关于塑料包装的分类 (GB/T10004-2008)
• PET/PE PET/R-CPP • BOPA/PE BOPA/R-CPP • PET/BOPA/R-CPP • BOPA/BOPA/R-CPP • PET/AL/R-CPP • PET/AL/BOPA/R-CPP • BOPA/AL/BOPA/R-CPP • 。。。。。。
从上述现象进行推论，该食品厂的实际杀菌温度一定是高于 其声称的121℃的。
因此，作为生产蒸煮袋的复合软包装企业，应当对其下游客 户的要求及其实际运行情况有充分的了解，这样，在发生质量 投诉时，才能迅速地找到问题的真正原因，避免不必要的损失 。
• 目前，很多生产蒸煮袋的软包装企业都已购置了实
验用的高压蒸煮锅。在此建议这些企业首先应对自 有的蒸煮锅的温度表进行校正。
希望国内使用蒸煮袋的客户对蒸煮锅的压力控制问题给予
足够的重视。
高温蒸煮杀菌是延长食品保质期的一个有效方法，长期 以来已被很多食品厂广泛应用。
常用的蒸煮袋有以下几种结构：PET//AL//PA//RCPP、 PET//PA//RCPP、PET//RCPP、PA//RCPP等。目前在四川、重 庆、湖南、浙江、东北地区，在一些熟肉制品的包装上， PA//RCPP结构应用得比较多。
近两年，使用PA/RCPP的食品厂对软包装材料生产企业的 投诉较多，反映的主要问题是脱层与破袋。
通过调查，发现一些食品厂在蒸煮加工过程中存在着一 些不规范的问题。
一般来讲，杀菌时间在121℃的温度下应当是30-40分钟 ，但很多食品加工企业对杀菌时间的规定 很随意，甚至有的达到了90分钟的杀菌时间。
表1：杀菌器中保留不同量空气时温 度与压力的关系
表2：杀菌器中保留不同量空气时温 度与压力的关系
表3：我国部分地区海拔高度和大 气压力
• 3、假如蒸煮锅内货架及被杀菌的包装物占有了锅内50%的空间，另一半为空
气的状态下，将蒸煮锅密闭起来并通入高压蒸汽，当蒸煮锅的压力表显示为 0.1035MPa时，蒸煮锅内的温度只有109.2℃。
• 与其他企业不同的是：该企业还会配套提供AMMU控
制系统（Advanced Monitoring Management Unit） 。该系统中集成了HISAKA WORKS LTD多年应用蒸 煮杀菌装置的经验数据，可有效地解决杀菌过程中 蒸煮袋的破袋问题。
• 笔者曾与国内一些生产蒸煮杀菌装置的企业接触，这些企业
• HISAKA WORKS LTD是以生产高温高压蒸煮锅为主
业的企业，自1975年以来，已为世界各地食品、医 药企业提供了2000多台杀菌装置。该企业生产的软 包装食品杀菌装置，基本分为热水喷淋式、热水满 水式、蒸汽式3种类型。目前主推的是热水喷淋式的 软包装食品杀菌装置。
从工作原理、生产流程上看，该企业生产的热水 喷淋式的软包装食品杀菌装置与世界上其他企业的 产品基本上是一致的。
℃ 115 121 127 133 138.5从上表中可以发现：121℃所对应 的饱和蒸汽的压力值为0.107MPa，0.2MPa的饱和蒸汽压力对 应的温度为133℃。也就是说，如果某食品厂以0.2MPa的饱 和蒸汽压力进行蒸煮杀菌，那么，蒸煮锅内的温度将是133℃ 而不是121℃。
在走访中笔者发现：一些软包装企业所采购的实验用蒸煮 锅，当温度表显示为121℃时，有的蒸煮锅的压力表示值为 0.12-0.14MPa，有的蒸煮锅则为0.16-0.18MPa。另据某食品 厂反映，当其蒸煮锅的压力显示为0.2MPa时，温度表的示值 只有108℃。
为了达到彻底杀菌的目的，于是，食品厂就提高蒸煮的 温度或延长杀菌的时间。
提高蒸煮温度的直接结果就是包装袋内的空气或水份受 热膨胀得更加严重，包装袋内的压力进一步提高，使得包装 袋的破袋率明显上升。
从上述分析中不难看出：杀菌不彻底与蒸煮时破袋的原 因都是包装袋内的压力大于蒸煮锅内的压力所致。因此，如 何控制蒸煮锅内的压力以使包装袋在蒸煮过程中不发生膨胀 才是解决问题的关键所在。
压蒸汽，当蒸煮锅的压力表显示为0.1035MPa时，蒸煮锅内的温度只有92.7℃。 3、假如蒸煮锅内货架及被杀菌的包装物占有了锅内50%的空间，另一半为空气的状态下，将
蒸煮锅密闭起来并通入高压蒸汽，当蒸煮锅的压力表显示为0.1035MPa时，蒸煮锅内的温度只有 109.2℃。
4、假如蒸煮锅内货架及被杀菌的包装物占有了锅内50%的空间，另一半为空气的状态下，将 蒸煮锅密闭起来并通入高压蒸汽，在加热的同时，开启排气阀缓慢地、百分之百地排出蒸煮锅中 的空气后，当蒸煮锅的压力表显示为0.1035MPa时，蒸煮锅内的温度可以达到121℃。
• 近期，笔者在网上发现一篇论文，其题目是：《高压蒸汽灭
菌器中温度与压力的关系》，这篇论文发表在2003年第30期 的《微生物学报》上，其作者是安徽农业大学生命科学学院 的唐欣昀等5人。
这篇论文是一篇专业性很强的文章，采用物理化学方法分 析了高压蒸汽灭菌器（俗称蒸煮锅）中混合气体的温度与压 力的关系，对蒸煮灭菌过程中逐步排出蒸煮锅中冷空气的必 要性给出了理论上的依据。
校正的方法： 在锅内注入一定量的清水，以能淹没温度传感器 为限，在不盖盖的情况下，将水加热至沸腾，检查 此时温度指示是否为100℃（处在高海拔地区的，此 时的温度可能会在98-100℃之间）？ 淘出部分水，露出温度传感器；把锅盖盖严，将 温度提高到121℃，观察此时的蒸煮锅压力表的示值 是否为0.107Mpa（处在高海拔地区的，此时的压力 值可能会在0.110-0.120MPa之间）。 如果在校正过程中，上述数据能够吻合，说明该 蒸煮锅的压力表和温度表都处于良好的状态。否则 ，就应请专业人员对压力表或温度表进行调校。
是将控制技术作为选择件来销售的，而国内大部分的客户因
投资额的限制，通常只选购硬件而放弃选购软件，由此而导 致的与破袋、涨包相关的质量投诉层出不穷。
使用高温蒸煮锅的客户都知道在高温杀菌过程中需要向锅
内施加“反压”，以防止蒸煮袋发生破袋现象。而何时开始施 加“反压”，施加多大的“反压”为合适，则鲜见报道。
4、假如蒸煮锅内货架及被杀菌的包装物占有了锅内50%的空间，另一半为 空气的状态下，将蒸煮锅密闭起来并通入高压蒸汽，在加热的同时，开启排气 阀缓慢地、百分之百地排出蒸煮锅中的空气后，当蒸煮锅的压力表显示为 0.1035MPa时，蒸煮锅内的温度可以达到121℃。
5、上述论文作者所在地为合肥，其海拔高度为27米，所以在计算蒸煮锅内 的实际压力（绝对压力）时增加的常数为0.1013MPa（一个标准大气压）。
注a：实际压力 = 压力表读数（MPa）+ 0.1013MPa 仔细解读表2，我们可以得出以下的几个结论： 1、当蒸煮锅的压力表读数达到0.1035MPa时，蒸煮锅内的实际压力（又可称绝对压力）为
0.2048MPa。 2、当蒸煮锅中未装入任何被灭菌的包装物，只有空气的状态下，将蒸煮锅密闭起来并通入高
笔者曾遇到一起投诉，一客户使用我公司生产的YH3660粘Βιβλιοθήκη Baidu合剂（在塑/塑复合的情况下可耐126℃、30分钟蒸煮加工）用 于加工PA/RCPP结构的蒸煮袋，交货后，食品厂反映破袋率达 到20%。据了解，该客户使用的蒸煮温度是121℃，时间不详 。从客户处搜集复合样品后，在我公司实验室中用蒸煮锅分别 用121℃和126℃杀菌40分钟，均未见到破袋现象；只是随着温 度的升高，向外卷边现象变得比较严重。在126℃蒸煮前后， 对蒸煮袋的外形几何尺寸进行测量检查的结果，发现袋子的热 收缩率达到了6.37%。当把温度升高到135℃时，部分袋子出 现了破袋现象。
从以上5个结论进行推理，我们可以得到如下的推论： 1、在一个蒸煮锅中，货架所占的容积是固定的；而每次被杀菌的包装物所 占的容积是不固定的。为了在蒸煮锅的压力表显示为0.1035MPa时，使蒸煮锅 内的实际温度达到所需的121℃，就必须在蒸煮锅的压力示值达到0.1035MPa之 前，将锅内原有的空气完全排放出去。也就是说，在蒸煮锅的操作规程中，必 须有一个排出蒸煮锅内空气的过程。如果没有进行排气或排气不净，则蒸煮锅 内的实际温度就会不同程度地低于所需的121℃。 2、蒸煮锅内的实际压力（又称绝对压力）是决定蒸煮锅内在没有空气的条 件下可达到的温度的重要条件，而蒸煮锅的压力表读数表示的是蒸煮锅内与蒸 煮锅外的压力差。如想计算锅内的实际压力，就应从表3中查找所在地区的大 气压力值，或对当地、当时的大气压进行实际测量。通过计算，求得所需的表 压值。
以笔者的经验，国家对各类仪表有年检制度，其中压力仪 表属强制性年检的仪表，也就是说，在正常情况下，压力仪 表应当是比较准确的。而温度测量仪表不属于强制性年检的 类别，所以，测温仪表的准确度是要打折扣的。
• 目前，绝大多数软包装企业所生产的所谓高温蒸煮袋所要求的
蒸煮温度一般都是121℃，也有个别的企业要求的是115℃或 126℃，几乎没有人要求采用135℃的杀菌温度。
HISAKA WORKS LTD是将蒸煮锅的温度与压力作为两个 独立的参数进行控制。他们依据传热理论对装有不同种类内
容物的真空袋、含水包装袋、含气包装袋进行演算，计算出
在达到所需的温度时包装袋内的气体受热膨胀及水分受热蒸 发后在袋内形成的压力值，给蒸煮锅施加相同数值的“反压” ，使得袋内外的压力平衡，从而彻底消除了蒸煮袋受压变形 、变皱及破袋的可能性。
下表是论文中经过缜密的数学计算得出的蒸煮锅中温度与 压力的关系。 表1：杀菌器中保留不同量空气时温度与压力的关系
表中的“压力表读数”所采用的压力单位分别是kgf/cm2、 lbf/in2和kPa，而目前普遍使用的压力单位是MPa（兆帕）。 如果将压力单位改换成MPa，则可得到表2.
• 表2：杀菌器中保留不同量空气时温度与压力的关系
• 例一：夏季在成都地区进行121℃蒸煮杀菌时，所需的表压值。