第十四章杀菌设备

第十四章杀菌设备

本章学习目标

掌握加热杀菌设备的基本类型、基本构成和应用特点

了解换热器的基本结构和提高换热效率的措施

掌握后包装加热杀菌设备的配置原则、基本构成即其配置特点

掌握罐装食品杀菌设备的操作原理即要点

概述

杀菌目的：杀死食品中的致病菌、腐败菌等有害微生物，并且钝化酶活性二防止在特定环境中食品发生腐败变质，使之有一定的保存期；尽可能保护食品中营养成分和风味

杀菌方法：物理杀菌和化学杀菌

物理方法：加热杀菌、辐射杀菌、欧姆杀菌、超高压杀菌

化学杀菌：药物杀菌

应用：果汁、啤酒、葡萄酒、乳品、肉制品、调料、果蔬等

第一节加热杀菌设备类型

原理：利用加热，使得食品中的有害微生物数量减少到某种程度或完全致死，以及某些酶失去活性。

操作要求：食品物料的所有部分均能够达到必需的最低温度并保持必需的时间，同时为了保持其中的营养成分和风味，需要被加热的食品尽可能少的出现温度过高或受热时间过长现象。

分类

按食品杀菌与包装工序分：

先杀菌后包装杀菌设备：食品加工过程中或包装前进行杀菌操作，适用于牛乳、果汁等液态食品；

先包装后杀菌杀菌设备：应用于各类固体物料的罐头，如罐装或灌制肉制品、果蔬制品等固态或半液态食品，也用于液体饮料和酒类等液态食品，如啤酒、葡萄酒、果汁饮料等。 按杀菌温度/压力分：

常压杀菌设备：100℃以下，用于pH低于4.5的酸性食品

加压杀菌设备：操作压力高于0.1MPa，用于肉类罐头制品的杀菌温度在120 ℃左右，一般为密闭设备；用于乳液、果汁等液态食品的超高温瞬时杀菌设备，其杀菌温度可达135～150 ℃

按操作方式：

间隙式：批量杀菌设备

连续式：物料可连续进出

按设备结构形态：板式杀菌设备、管式杀菌设备、刮板式杀菌设备、釜式杀菌设备和塔式杀菌设备

第二节后包装加热杀菌设备

应用：用于尚未实施包装的料液

特点：通过形成三维流动，有效破坏边界滞留层，强化对流传热，传热效率高、流动阻力小；有足够的强度，解哦故可靠，设备紧凑；便于制造、安装、清洗及检修

分类：直接式和间接式

✓间接式按传热元件的结构形式分为管式、板式和刮板式三种。采用间接式杀菌设备可进行巴氏杀菌、高温短时杀菌(HTST)和超高温瞬时杀菌(UHT)。

✓直接式杀菌设备有注入式、喷射式和自由降膜式

一、管式杀菌装置

组成：供液泵、预热器、管式加热杀菌器、回流管道等构成

类型：单管式、列管式和套管式

单管式：由一根被夹套包围的内管构成，为完全焊接结构，特点：无需密封件，耐高压，操作温度范围广，入口与产品管道一致，产品易于流动，适于处理含有大颗粒的液态产品 列管式：外壳管内部设置有数根加热管构成的管束，每一管组的加热管数量及直径可以变化。为传统的典型管束式。

特点：双密封结构，消除了污染的危险，便于拆卸维修。

套管式：由数根直径不等的管同心配置组成，形成相应数量环形管状通道，产品及介质被包围在具有高热效的紧凑空间内，两者均呈薄层流动，传热系数大。

特点：由于采用无缝不锈钢制造，因而可以承受较高的压力；具有较宽的流道，可适用于黏度较大的料液

1、浮头列管式换热器

组成：壳、浮头、换热管束

工作过程：料液从管内主要呈层流形式往返流过，加热或冷却介质从管间流过

特点：此结构可以补偿热膨胀，清洗和维修方便，但结构复杂，造价较高。换热器换热流

道宽，料液通过阻力小，但传热系数小，一般用于高黏度料液的加热和冷却

2.列管式高温短时杀菌装置

组成：列管式热交换器、离心泵及仪表阀门

工作过程：料液由离心泵送入换热器内的不锈钢加热管内，蒸汽通入换热器的壳体空间加热管内连续流动的料液，以达到杀菌的目的。料液在通过两端缝盖时改变方向，往返几次达到杀菌温度。如流出料液未达到要求的杀菌温度，可使其经回流管回流重新加热杀菌。

料液杀菌后流经保温层保温15ｓ，接着流到另一交换器中冷却。

应用：用于果汁、番茄酱、牛乳等液体食品的杀菌

3.利乐多管式超高温杀菌系统

4.环形套管式超高温杀菌装置

由斯托克-阿姆斯特丹公司首先研制成功，属于间接式超高温杀菌装置。

组成：平衡槽、离心泵、循环消毒器、预加热段、超高温加热段、保温段、均质器、循环清洗装置和测控记录仪

5.KF超高温杀菌系统

二、板式杀菌机

特点：结构紧凑、传热系数高、工作可靠、适应性强、易于自动化。

应用：广泛应用于先杀菌后包装加热杀菌

1.板式换热器

结构：以成型的传热板片为传热面的高效间壁传热器，冷热流体分别呈条形和网状薄层湍流连续通过板片两侧的空间。

应用：牛乳、果汁等杀菌和液体物料的在线加热和冷却

构造：由板片、密封垫片、中间连接板和框架组成。

原理：板片上的四个角孔形成两种流体的分配管和汇集管。冷热流体间隔流入封闭流道，从而实现物料的加热或冷却换热板片

按流体通过板间的流动形式，分为条流板和网流板

✓条流板：流体形成垂直流动方向的均匀条形薄层波状流动，流体通过不断改变运动方向产生激烈的湍流，从而破坏滞留层，提高传热效果。

✓网流板：流体除条流板间的湍流形式外，在垂直于流动方向的横向流动更为明显，可形成急剧的湍流。板上的凸起及波纹在传热板组装后还起支撑作用

换热板片

按板型结构分为球面凸纹板和波纹板

水平平直波纹板特点：液流呈条状，流道较宽，适宜于较为黏稠的料液。传热系数较小，5800W/ｍ2·℃(水～水)，耐压能力差。

斜波纹板：组装时相邻板片的波纹倾斜方向相反。此波纹板结构及其性能介于上述两者之间。

人字形波纹板特点：典型的网流板。组装是相邻两板片相互倒置。能承受较大的工作压力，流道呈网状结构，流体在流道中的流动为三维网状流，大大加剧流体的扰动，具有较高的传热系数，可达7000W/ｍ2·℃(水～水),易于压制，但间隙较小，流道窄，流动阻力较大，不适于颗粒或纤维含量较高的液料。

密封垫片