食品機(jī)械與設(shè)備 課件 第12章 食品殺菌機(jī)械與設(shè)備

第12章食品殺菌機(jī)械與設(shè)備2023/11/111食品腐敗的主要原因：（1）微生物分解利用食品，導(dǎo)致有機(jī)高分子物質(zhì)降解為低分子物質(zhì)及其他代謝產(chǎn)物；（2）內(nèi)外援酶的催化加速成熟轉(zhuǎn)化過程；（3）氧化、光催化作用引起食物中化學(xué)不穩(wěn)定物質(zhì)的酸敗。第一節(jié)概述殺菌相關(guān)概念2023/11/112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?；瘜W(xué)殺菌主要使用過氧化氫、環(huán)氧乙烷、次氯酸等殺菌劑殺滅微生物，雖操作簡單，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、脈沖電場殺菌等。2023/11/113巴氏殺菌殺菌溫度60-90℃，保持長時(shí)間。高溫短時(shí)殺菌（HTST）殺菌溫度一般在100℃以上，保持較短時(shí)間。超高溫瞬時(shí)殺菌（UHT）殺菌溫度一般在120℃以上，僅保持幾秒鐘。2023/11/114食品殺菌設(shè)備種類（常見）根據(jù)殺菌溫度不同，分常壓殺菌設(shè)備（100℃以下、酸性食品）和加壓殺菌設(shè)備（100℃以上，0.1MPa，肉罐頭、乳液、果汁）；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，分為蒸汽加熱殺菌設(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，分為板式殺菌設(shè)備，管式殺菌設(shè)備和釜式殺菌設(shè)備。5食品殺菌設(shè)備種類（新型）熱水+微波殺菌、熱風(fēng)+射頻波加熱殺菌、熱水+超聲波殺菌；優(yōu)越性：（1）殺菌設(shè)備的工作溫度和壓力能滿足高溫短時(shí)殺菌工藝的要求。（2）傳熱效率大幅提高，熱能得到充分利用。（3）設(shè)備功能大大提高，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，可滿足不同物料、品質(zhì)、罐型的殺菌。（4）實(shí)現(xiàn)了殺菌過程操作和數(shù)據(jù)記錄的電腦控制。非熱殺菌技術(shù)與設(shè)備冷殺菌是利用非熱力因素（如壓力、電場、強(qiáng)光甚至過濾等），使食品達(dá)到商業(yè)無菌的同時(shí)破壞食品中的酶活性的一種殺菌方法。根據(jù)不同的非熱力因素可分為：高壓殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌、磁場殺菌和輻射殺菌。7直接加熱殺菌設(shè)備原理采用高熱純凈的蒸氣直接和被殺菌的食品物料接觸進(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，食品色香味和營養(yǎng)成分損失小。缺點(diǎn)：蒸汽必須經(jīng)過脫氧和過濾，以除去蒸汽中的凝結(jié)水和雜質(zhì)。2023/11/118蒸汽噴射殺菌裝置及工作過程主要有預(yù)熱器、蒸汽噴射殺菌器、膨脹罐、冷凝器、保溫管及泵等組成。2023/11/1192023/11/1110注入式直接加熱殺菌裝置2023/11/11112023/11/1112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。2023/11/1113板式換熱器2023/11/1114板式換熱器的特點(diǎn)1.傳熱效率高（空隙小、高流速、凹凸溝紋、湍流）2.結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)備占地面積?。?m2—200m2）3.適宜于熱敏性物料的殺菌（加熱時(shí)間短）4.有較大的適應(yīng)性（傳熱板片數(shù)、間距可調(diào)）5.操作衛(wèi)生、安全，容易清洗6.節(jié)約熱能（受熱物料預(yù)熱后流入物料---換熱器）7.密封墊圈容易從波紋片上脫落（60℃以上）8.墊圈易變形、老化，需經(jīng)常更換9.承壓不高，溫度受限2023/11/1115板式殺菌設(shè)備結(jié)構(gòu)及流程2023/11/11162023/11/1117板式殺菌設(shè)備操作第一階段：預(yù)滅菌135℃，30min第二階段：生產(chǎn)第三階段：原位清洗第四階段：無菌中途清洗2023/11/1118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。2023/11/1119

管式殺菌設(shè)備特點(diǎn)加熱器由無縫不銹鋼環(huán)行管制造，無密封圈和死角，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。20（一）列管式換熱器2023/11/1121（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)簡單，操作方便，容易清洗，能連續(xù)生產(chǎn)。2023/11/1122（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，最后通過出料三通旋塞15輸出。回流：若經(jīng)一次滅菌沒有達(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。2023/11/11232023/11/1124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。2023/11/1125臥式殺菌鍋結(jié)構(gòu)2023/11/11262023/11/11272023/11/1128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，殺菌過程熱沖擊較大。2023/11/1129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)間的長短和車間面積的大小等。2023/11/1130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、營養(yǎng)成分和口感等質(zhì)量指標(biāo)因受長時(shí)間的加熱和受熱過度使其質(zhì)量下降。為了解決此問題，國外應(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。31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。32管式微波高溫殺菌裝置2023/11/1133固體食品微波高溫殺菌裝置2023/11/1134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2023/11/1135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？2023/11/1136（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)。2023/11/1137歐姆殺菌裝置歐姆殺菌裝置流程圖歐姆加熱器示意圖2023/11/1138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，過程易于控制2023/11/1139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)。2023/11/1140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2023/11/1141高壓食品加工技術(shù)特點(diǎn)與熱加工相比，可以避免營養(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。2023/11/11422023/11/1143

食品的超高靜壓處理過程中壓力-溫度-時(shí)間關(guān)系圖2023/11/1144國內(nèi)超高壓設(shè)備簡介2023/11/1145最近生產(chǎn)的超高靜壓處理系統(tǒng)外觀圖2023/11/1146高壓腔體密封前后示意圖2023/11/1147日本超高壓設(shè)備簡介2023/11/1148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)2023/11/1149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)2023/11/1150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2023/11/1151超高壓食品簡介2023/11/11522023/11/1153第八節(jié)脈沖電場殺菌技術(shù)與應(yīng)用脈沖電場殺菌技術(shù)，又稱高強(qiáng)度脈沖電場或高強(qiáng)度電場脈沖殺菌技術(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)度的電場是通過電容組貯存來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。2023/11/1154脈沖電場殺菌原理脈沖電場的殺菌作用與脈沖電場對(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。2023/11/1155脈沖電場殺菌技術(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程對(duì)食品中營養(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。2023/11/11562023/11/1157脈沖電場在食品殺菌中的應(yīng)用果蔬汁的脈沖電場處理牛奶的脈沖電場處理蛋液的脈沖電場處理其他液態(tài)食品的脈沖電場處理2023/11/1158脈沖電