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1、二、杀菌的方法,1.化学杀菌：过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸等杀灭微生物，操作简单且方便，但化学残留物影响食品的安全。2.物理杀菌：包括热力的加热杀菌和非热力的冷杀菌。在加热杀菌中主要有巴氏杀菌、高温短时杀菌（HTST）和超高温瞬时杀菌（UHT）。,三、食品杀菌设备的种类,1.根据杀菌温度的不同：常压（低于100C）和加压（高于100C）杀菌设备；2.根据操作方式的不同：立式、卧式和回转式的间歇式杀菌锅与常压连续式杀菌设备；3.根据热源的不同：蒸汽、微波、远红外、欧姆和火焰加热杀菌设备；4.根据杀菌设备的结构不同：板式、管式和釜式杀菌设备。,四、食品杀菌设备的发展趋势,1.使杀菌设备的工作温度和工
2、作压力能适应高温短时（HTST）杀菌工艺的要求；2.充分提高传热效率，提高热能和水的利用率；3.使一机多用，适用于不同罐型、不同物料、不同品种的杀菌；4.要求杀菌过程实现温度、时间、加热、冷却和反压操作的微机自动控制。,第二节 直接加热杀菌设备,采用蒸汽和食品物料直接混合，使食品物料快速加热灭菌。蒸汽加热式加热器有两种类型喷射式加热器和注入式加热器。前者是加热器将蒸汽喷射到待灭菌流体中，后者则是将待灭菌流体注入蒸汽流中。优缺点：P278,一、喷射式加热器采用喷射式加热器的超高温短时杀菌设备有多种类型，其基本原理都是将蒸汽喷射到牛乳中，使牛乳迅速升温到140 左右，然后通过真空罐瞬间冷却至80。
3、,蒸汽喷射器,APV公司6000型直接蒸汽喷射超高温短时杀菌装置,原乳由转运泵1从低温恒位槽中抽出，经第一预热器2进入第二预热器3，牛乳温度升高至75-78，然后在压力下由乳泵4抽出，经流量气控阀5（加压到0.6MPA)送到直接蒸汽喷射杀菌器6，在该处向牛乳内喷入压力为1MPA的蒸汽，瞬间加热到150。在保温管中保持这一温度约达2.4S，然后闪蒸（急速蒸发）进入真空罐9中，在低压下牛乳水分闪蒸而消耗热量，牛奶温度被迅速冷却到77-78左右。利用喷射冷凝器18冷凝蒸汽和由真空泵21抽出不凝气体使真空,APV公司6000型直接蒸汽喷射超高温短时杀菌装置,罐保持一定真空度。喷入牛乳中的蒸汽应在真空罐
4、中汽化时全部除去，同时带走可能存在的于后，直接送往无菌包装机，或送入无菌贮罐。牛乳中的一些臭味。排出的蒸汽一部分送入第一预热器2，用于预热进入的冷牛奶。经过杀菌处理的牛乳收集在闪蒸真空罐底部，并保持一定的液位，然后用无菌乳泵11送至无菌均质机12，以30-35MPA的压力均质，使牛乳中的蛋白质和脂肪均匀混合并稳定。经均质的无菌牛乳在无菌乳冷却器13中进一步冷却到10-15为保证牛乳恢复到原有的相对密度和达到规定的杀菌温度，该杀菌设备装有相对密度自动调节器16和杀菌温度调节器18。,通常直接蒸汽喷射杀菌装置使用的蒸汽必须是干饱和蒸汽，不含油、有机物和异臭，故只有饮用水才能作为锅炉用水。为了保证加
5、热蒸汽在使用前完全干燥，除过滤器外，还 需设置汽液分离器。,二、注入式瞬时超高温杀菌,注入式超高温瞬时杀菌设备是将牛乳或其他物料注入到过热蒸汽加热器中，由蒸汽瞬间加热到杀菌温度而完成杀菌过程。与蒸汽喷射式相似，灭菌高温乳的骤冷也是在真空罐中通过膨胀来实现降温的。,典型：拉吉奥尔装置,蒸汽注入式直接加热器,拉吉奥尔装置（Lzgui Iharre),上图是法国拉吉奥尔公司的注入式超高温杀菌设备的工艺流程图。原乳用高压泵1从平衡槽输送到第一预热器（水汽）2，在此与来自闪蒸罐5的蒸汽进行热交换预热升温，然后经第二预热器（蒸汽）3（传热介质为加热器4排出的废蒸汽）进一步加热到大约75。牛乳进入蒸汽加热器
6、4，加热器内充满温度约为140 的过热蒸汽，且利用调节器T1 保持这一温度恒定。预热乳从喷头喷出细小微粒溅落到容器底部时，旋即被加热到杀菌温度.水蒸气、空气及其他挥发性气体一起从蒸汽加热器4的顶部排出，进入第二预热器3，预热由第一预热器2来的牛乳。,蒸汽加热器4底部的热牛乳在压力作用下强制喷入闪蒸罐5，因突然减压而急剧膨胀，使温度很快降至75左右并蒸发水分，恢复至牛乳原有的水分。与此同时，大量水蒸气从闪蒸罐顶部排出，在第一预热器2处冷凝并预热原乳，从而在闪蒸罐内造成部分真空。用真空泵8将加热器和闪蒸罐的不凝气体抽出,还会进一步降低两容器内的压力。,第三节 板式杀菌设备,1.板式杀菌设备是一种间
7、接式杀菌设备，其关键部件是板式换热器，主要应用于乳品、果汁饮料、清凉饮料以及啤酒等食品的HTST和UHT杀菌。2.工作原理：利用相邻传热板之间的间隙，实现冷热流体的流动并进行热交换。,1.板式换热器的结构组成,2.板式换热器的特点,优点：传热效率高；设备结构紧凑，占地面积小；有较大的适应性，且适应热敏性物料；操作安全、卫生，容易清洗；节约热能。缺点：密封圈容易老化、变形，需经常更换；密封圈容易从波纹片上脱落；承受的压力有限，承压不高。,3.板式杀菌设备的工作流程,板式杀菌设备的工作流程,1）CIP自动清洗整机；2）原料牛奶由储奶罐流入平衡槽1；3）通过泵2将原料奶送至热回收段3，与杀菌后的产品
8、进行热交换，使其温度加热到85度左右，进入温度保持槽4内，稳定约5分钟，使牛奶对热产生稳定作用以及除臭；,4）由泵5将牛奶送入均质机6进行均质。其后进入第一加热段7、第二加热段8进行杀菌。杀菌加热第一段蒸汽压力为20-30kPa，加热到85，第二段蒸汽压为250-450kPa，牛奶瞬时可达135-150，保持2秒后，被送至分流阀14；5）由仪表自动控制的分流阀，将已经达到杀菌温度的产品送至第一冷却段11，将未达到杀菌温度的牛奶送至水冷却器15，将其降温后回流到平衡槽1中；6）杀菌奶在第一冷却段冷却后再流入热回收段3和最终冷却部12，在冷水或冰水冷却段中冷却，使温度降至4度流出装罐。,牛乳灭菌的
9、时间温度曲线,第四节 管式杀菌设备,是间接加热杀菌设备，有卧式和立式。管式杀菌设备通常由供液泵、预热器、管式加热杀菌器和回流管道等构成。管式杀菌器可由多种管状组件构成，这些组件以串联或并联方式组成一个能够完成换热功能的完整系统。组件的管型主要有单管式、多管式和套管式。,（1）列管式高温短时杀菌装置,料液在换热器内往返几次可达杀菌温度。杀菌后流经保温管保温15s,（2）多管式超高温杀菌系统,（3）环形套管式超高温杀菌装置斯托克管式牛乳杀菌机流程,斯托克管式牛乳杀菌机流程,3有泵料和均质作用，均质阀为6、11。4消毒加热时用，产品正常杀菌时不用，只流过。在5预热到65左右，在6均质压力20MPa
10、在7加热到120 在8加热到135-150。在9保温2-4s。在10冷却到65左右，在11均质压力5MPa 在12冷却到30。在13冷却到15；在14冷却到5左右。最后物料通过三道阀进入无菌罐装机或无菌贮槽15。整套系统采用CIP清洗消毒。,1.可用冷凝水调节加热面积 2.整个高温加热段分成数段。每一分段都有一个冷凝水排出阀。避免产品过热。,超高温加热器,第五节 釜式杀菌设备,又称 杀菌锅，分立式和卧式。主要用作罐头食品的高压杀菌。,立式杀菌锅外形图,卧式杀菌锅外形图,一、卧式杀菌锅,(1).,蒸汽加热卧式杀菌锅接管,压缩空气管,蒸汽管,自来水管,控制器,控制用压缩空气管,卧式杀菌锅结构示意,
11、卧式杀菌锅的使用,先将90的热水注入装好货物的罐内加入罐内0.15MPa的压缩空气开蒸汽阀门、升温。达到规定温度时，关闭进蒸汽阀门，使温度恒定。在恒定的温度下，保持所需要的时间（不同产品保温的时间不同）。达到保温时间后，排出罐内热水，同时注入凉水，并保持罐内压力稳定（一般在0.180.2MPa)压力降低，需用空气压缩机补气。观察水位计，凉水注满以后，如温度指示在3050左右，降温工作完成。排出罐内凉水，泄压、开盖、取货。,设备外形,二 回转式杀菌锅,（A）浸水式回转杀菌锅,结构图,A向视图,B向视图,管路流程,全水式回转杀菌机工作流程,(1)制备过热水（贮水锅）(2)向杀菌锅送热水(3)杀菌锅
12、升温(4)杀菌（保持杀菌温度一定时间）(5)热水回收（冷水从杀菌锅底部进入，将热水上顶到贮水锅）(6)冷却（杀菌锅）(7)排水（杀菌锅）(8)起锅（杀菌锅）,不同条件下杀菌锅内温度分布,罐头回转速度与杀菌升温时间关系 P 289,回转速度与罐头内容物搅拌,全水式回转杀菌机特点 P288-289,优点：1.杀菌均匀；2.杀菌时间短；3.提高产品质量；4.节省蒸汽；5.压力自动调节，防止包装容器变形破裂。缺点：设备较复杂，投资大、杀菌准备时间较长、杀菌过程热冲击较大。,第六节 CIP 装置,定义:cleaning in place,定位洗涤，即不用拆开或移动装置，即可用高温、高浓度的洗净液，对装置
13、加以强力的作用，把与食品的接触面洗净的方法。适用于与流体物料直接接触的多管道杀菌机械装置，如果汁饮料、乳品、豆浆等。,CIP 的特点,能维持一定的洗涤效果，提高产品安全性节约操作时间和提高效率节省劳动力并保证操作安全卫生水平稳定节约清洗用水和蒸汽节约清洗剂用量使生产设备可大型化增加设备耐用年限自动化水平高,影响洗涤效果的因素,1.运动能:要求雷诺数较大2.热能：影响粘度，雷诺数，化学反应速度，溶解度等3.化学能：来自化学洗涤剂，酸、碱洗涤剂，灭菌剂。,全水式回转杀菌机工作流程,(1)制备过热水（贮水锅）(2)向杀菌锅送热水(3)杀菌锅升温(4)杀菌（保持杀菌温度一定时间）(5)热水回收（冷水从
14、杀菌锅底部进入，将热水上顶到贮水锅）(6)冷却（杀菌锅）(7)排水（杀菌锅）(8)起锅（杀菌锅）,典型CIP流程,（1）洗涤：清水 5 min（2）酸洗:1%2%硝酸溶液 或 碱洗:2.5%NaOH 溶液（3）中间洗涤：清水（4）碱洗:2.5%NaOH 溶液 或 酸洗:1%2%硝酸溶液（5）清水洗：5 min（6）杀菌：直接热蒸汽杀菌 或 通氯水杀菌后用再通清水洗涤,第七节 其他杀菌设备,一、欧姆杀菌设备（电阻式杀菌设备）二、高压杀菌技术三、微波杀菌技术四、,电阻式超高温杀菌设备,电阻加热系统是英国APV公司20世纪80年代开始研究开发的，现已开发出30KW和70KW商业用机型，并于1993年
15、获美国食品与药物管理局（FDA）批准认可。此种高温杀菌方法还可用于块状水果、草莓、猕猴桃等高酸性食品，以及块状牛肉、羊肉、猪肉火腿和低酸性食品的热加工。,右图是电阻加热器原理图，主要部件是一根加塑料衬里的不锈钢管，由4个或多个电极座1及中间连接管3组成。电极座用整块聚四氟乙烯（PTFE）塑料加工制成，中间安装有电极棒，电极座两端与内衬塑料的中间连接管连接；相邻电极座的电极与三相电源的一相连接组成一个加热段。相互连接的加热段使加热管总长增加，以延长物料加热时间。加热管一般为垂直或倾斜安装，物料在管内自下向上流动。加热管顶部安装排气阀，使管内始终充满物料，保持加热管的每个加热段具有相同阻抗。一般含
16、有盐离子的液体食品，其温度和导电率之间存在线性关系，导电率随温度升高而增大，但也有例外，如含有非胶凝淀粉的食品，当温度升高时，其粘度明显增高，但导电率却没有线性变化。,该系统的特点是物料加热部分采用电阻加热，而冷却部分仍采用常规热交换器。根据物料特性选择相应的片式、管式或刮板式热交换器，两者的结合，需最大限度地体现电阻加热优点，并对物料中的颗粒块形结构损伤程度最小。系统在投产前须进行预先灭菌。系统中无菌集液罐5无菌产品贮罐6以及连接管阀等用高温蒸汽灭菌。对电阻加热器2、恒温管3和冷却热交换器4的预消毒杀菌则采用一定浓度的硫酸钠溶液（溶液浓度以导电率与加工物料接近为宜）作杀菌液。杀菌液由进料泵1
17、通过电阻加热器2、恒温管3、冷却热交换器4及杀菌消毒液冷却热交换器7回流到进料泵，循环加热且消毒器具。杀菌液的温度由电阻加热器的电流进行调节控制，并由背压阀控制系统背压。消毒杀菌结束后，杀菌液经由杀菌液冷却热交换器冷却后排放或另行收集。,电阻加热器超高温杀菌流程图,加热杀菌时，物料由进料泵送入电阻加热器被加热至设定的杀菌温度后进入恒温管3，然后进入冷却热交换器4冷却，冷却物料进入无菌产品贮罐6贮存或直接送至无菌包装机。杀菌开始阶段由于物料与残留杀菌液混合，须将过渡阶段混合液送入无菌集液罐5贮放，同时通入无菌空气或氮气调节无菌集液罐的内压，以控制加热杀菌温度。,电阻加热器超高温杀菌流程图,二、高
18、压杀菌技术和设备,高压杀菌：将食品物料以某种方式包装后，置于高压(200MPa以上）装置中加压处理，达到灭菌的目的。基本原理是高压对微生物的致死作用：高压可导致包括微生物的细胞形态结构、生物化学反应、基因机制和细胞壁膜等发生变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至造成不可逆转的破坏或变化。,二、高压杀菌,所谓高压杀菌是指将食品放人液体介质中，加(1001000)MPa的压力作用一段时间后，如同加热一样，杀灭食品中的微生物的过程。高压杀菌对微生物的致死作用主要是通过破坏其细胞膜和细胞壁，使蛋白质凝固(蛋白质高级结构改变)抑制酶的活性和遗传物质的复制等实现的。高压的杀菌效果，一般而言，压力越高
19、，效果越好。在相同压力下延长受压时间并不一定能提高灭菌效果。高压杀菌避免了热处理而出现的影响食品品质的各种弊端，保持了食品的原有风味、色泽和营养价值。由于是液体介质的瞬间压缩过程，灭菌均匀，无污染，操作安全，且较加热法耗能低，减少环境污染。经研究，高压处理后的果汁和蔬菜汁达到了杀菌效果，而Vc损失很少，残存酶活性低，色香味等感官指标不变，其综合效果优于热力杀菌。目前，国外已将其用于肉、蛋、大豆蛋白、水果、香料、牛奶、果汁、矿泉水、啤酒等食品的加工中。我国在该技术的开发应用方面仅仅处于实验室研究阶段，尚未有批量生产。,三、远红外加热杀菌,远红外加热杀菌，不需经过热媒，远红外线直接照射到待杀菌的物料上，传热直接由表面渗透到内部，因此远红外线不仅可用于一般的粉状和块状物料杀菌，而且还可用于咖啡豆、花生和谷物的杀菌和灭霉以及袋装食品的直接杀菌。,四、微波灭菌,微波能穿透塑料、玻璃、陶瓷等包装，碰到食品后能被食品吸收，引起食品内分子发生运动摩擦，把电能转化成热能，食品温度迅速上升杀死微生物，另外，微波本身还能引起发育的霉菌孢子的生理变化，杀灭食品中的霉菌孢子。,
