蔡萍, 田世民

（中國(guó)檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院綜合檢測(cè)中心）

 

摘要：闡述了國(guó)內(nèi)罐頭出口生產(chǎn)企業(yè)使用較為廣泛的一類(lèi)殺菌鍋臥式靜置式全浸水殺菌鍋的設(shè)備特點(diǎn)及熱分布情況，分析了其熱分布主要存在的問(wèn)題及可能產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的解決方法，為企業(yè)對(duì)臥式靜置式全浸水殺菌鍋的確認(rèn)和驗(yàn)證、日常監(jiān)督維修和故障排除提供一定指導(dǎo)，確保企業(yè)在生產(chǎn)中使用的殺菌鍋是性能可靠、能達(dá)到預(yù)期殺菌目的的。

關(guān)鍵詞：罐頭  殺菌鍋  熱分布  熱加工

 

 

Analysis of Temperature Distribution for Horizontal Still Water Immersion Retort

 

Cai Ping， Tian Shimin

（Comprehensive Test Center of Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Beijing, 100123, China）

 

Abstract: Described the equipment features and temperature distribution situations for one of the mostly used retort in domestic exported canned food manufacturer, the horizontal still water immersion retort. Analyzed the main problems and causes of the retort’s temperature distribution situations, and gave the related solutions. Provided some guidelines of the retort for manufacturers on verification and validation, daily supervision, trouble clearing. Make sure the retort used is reliable and achieve the desired sterilization purpose.

Keywords: Canned Food, Retort, Temperature Distribution, Thermal Process

 

罐頭是我國(guó)具有傳統(tǒng)特色的產(chǎn)業(yè)，一直以來(lái)是我國(guó)食品行業(yè)的重要出口產(chǎn)品，目前我國(guó)罐頭的出口覆蓋世界140多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。出口的罐頭產(chǎn)品，不但要滿(mǎn)足我國(guó)對(duì)出口罐頭生產(chǎn)企業(yè)注冊(cè)衛(wèi)生規(guī)范[1]的要求，同時(shí)也需要滿(mǎn)足出口目的國(guó)對(duì)相應(yīng)出口罐頭產(chǎn)品的衛(wèi)生安全規(guī)范及檢查要求。

熱力殺菌作為罐頭生產(chǎn)的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一，是確保產(chǎn)品是否達(dá)到商業(yè)無(wú)菌、是否在保質(zhì)期內(nèi)食用安全的關(guān)鍵工序。企業(yè)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過(guò)程中、在食品安全管理體系的運(yùn)行和保持過(guò)程中，需要對(duì)殺菌鍋的實(shí)際殺菌能力進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)，以確保實(shí)際的殺菌工藝滿(mǎn)足企業(yè)設(shè)定的熱加工工藝要求。目前，我國(guó)各地檢驗(yàn)檢疫部門(mén)對(duì)罐頭出口企業(yè)進(jìn)行衛(wèi)生注冊(cè)初評(píng)和復(fù)審時(shí)，要求企業(yè)對(duì)出口罐頭熱加工設(shè)備即殺菌鍋進(jìn)行熱分布檢測(cè)并出具檢測(cè)報(bào)告，美國(guó)FDA也要求出口到本國(guó)的罐頭類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行備案注冊(cè)，必要時(shí)提交殺菌鍋的熱分布檢測(cè)數(shù)據(jù)[2] [3]。

我熱力殺菌實(shí)驗(yàn)室近幾年一直致力于為國(guó)內(nèi)各類(lèi)罐頭出口企業(yè)提供殺菌鍋熱分布檢測(cè)的工作，幫助企業(yè)了解殺菌鍋熱加工的實(shí)際情況，為企業(yè)提供實(shí)際生產(chǎn)條件下的熱分布檢測(cè)數(shù)據(jù)，便于企業(yè)向國(guó)內(nèi)監(jiān)管部門(mén)及出口國(guó)方面提供檢查材料。同時(shí)在長(zhǎng)期的檢測(cè)工作中，歸納總結(jié)了目前國(guó)內(nèi)出口罐頭企業(yè)廣泛使用的幾類(lèi)殺菌鍋的熱分布情況及相應(yīng)問(wèn)題。

本論文主要描述了不同罐頭生產(chǎn)企業(yè)使用的臥式靜置式全浸水殺菌鍋的熱分布情況，對(duì)檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)并提供相應(yīng)的調(diào)整意見(jiàn)。

 

臥式靜置式全浸水殺菌鍋介紹

殺菌鍋是指用飽和蒸汽或高溫?zé)崴畬?duì)食品罐頭進(jìn)行熱處理的壓力容器[4]，目前在國(guó)內(nèi)罐頭食品生產(chǎn)企業(yè)早已得到了廣泛的應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)罐頭生產(chǎn)企業(yè)普遍使用的殺菌鍋有以下三種：臥式靜置式蒸汽殺菌鍋、臥式靜置式全浸水殺菌鍋和臥式靜置式噴淋水殺菌鍋。本論文討論的臥式靜置式全浸水式殺菌鍋（下面以臥式全浸水鍋表示），結(jié)構(gòu)上與臥式靜置式蒸汽殺菌鍋（下面以臥式汽鍋表示）相似，兩者的區(qū)別主要在于臥式全浸水鍋的加熱介質(zhì)為高溫高壓熱水。預(yù)加熱的處理水通過(guò)殺菌鍋內(nèi)進(jìn)水?dāng)U散管注入殺菌鍋內(nèi)至指定水位。進(jìn)水?dāng)U散管一般都貫穿鍋長(zhǎng)，可設(shè)置在鍋內(nèi)底部中央或頂部中央，有一根至三根不等，處理水在殺菌鍋的水位由殺菌鍋外部的水位計(jì)控制和監(jiān)測(cè)。加熱鍋內(nèi)熱水的蒸汽通過(guò)鍋內(nèi)底部進(jìn)水?dāng)U散管或另配置的蒸汽擴(kuò)散管進(jìn)入鍋內(nèi)，熱水經(jīng)蒸汽進(jìn)一步加熱，在循環(huán)泵的作用下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行均勻加熱殺菌。

臥式全浸水鍋通常有兩個(gè)鍋，分別為貯水鍋和殺菌鍋，貯水鍋用來(lái)儲(chǔ)存預(yù)加熱的處理水及冷卻前對(duì)熱水的回收。熱水對(duì)產(chǎn)品的加熱效果相比蒸汽，使罐頭所受的熱沖擊較小，避免了使用臥式汽鍋加熱時(shí)產(chǎn)品因較大熱沖擊而發(fā)生罐頭跳蓋、破裂等問(wèn)題，因此廣泛適合于各類(lèi)罐頭產(chǎn)品特別是玻璃瓶、軟包裝、及塑料杯類(lèi)包裝容器罐頭產(chǎn)品的加熱殺菌[5]。通過(guò)殺菌鍋外部循環(huán)泵的機(jī)械攪拌，熱水在殺菌鍋內(nèi)不斷循環(huán)達(dá)到溫度均勻一致，確保了殺菌鍋內(nèi)各位置產(chǎn)品均能得到殺菌工藝要求的熱處理。

 

臥式全浸水鍋熱分布檢測(cè)時(shí)間-溫度曲線(xiàn)描述

為了驗(yàn)證殺菌鍋內(nèi)各位置的溫度均勻性情況，確保殺菌鍋內(nèi)各位置產(chǎn)品都能達(dá)到所設(shè)定的產(chǎn)品工藝要求，需要對(duì)殺菌鍋進(jìn)行熱分布檢測(cè)。熱分布檢測(cè)是采用溫度熱電偶測(cè)定整個(gè)殺菌鍋中罐頭外加熱介質(zhì)的傳播狀況，將熱電偶按照一定規(guī)律放置在殺菌鍋籃筐的各個(gè)位置，記錄整個(gè)殺菌操作過(guò)程中殺菌鍋內(nèi)環(huán)境溫度的變化情況，對(duì)殺菌鍋內(nèi)熱分布狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

臥式全浸水鍋的殺菌過(guò)程分為四個(gè)階段：加熱水并注入殺菌鍋階段，向殺菌鍋通入蒸汽及壓縮空氣的升溫階段，恒溫殺菌階段，熱水回收通入冷卻水冷卻階段。

通過(guò)對(duì)臥式全浸水鍋進(jìn)行熱分布檢測(cè)，得出此類(lèi)殺菌鍋典型的熱分布檢測(cè)曲線(xiàn)圖，即時(shí)間與殺菌鍋內(nèi)環(huán)境溫度曲線(xiàn)圖（見(jiàn)圖1），通過(guò)曲線(xiàn)圖分析臥式全浸水鍋的整個(gè)殺菌過(guò)程，由圖1顯示：升溫階段前期殺菌鍋內(nèi)環(huán)境溫度呈短時(shí)間迅速上升的趨勢(shì)，這是由于啟動(dòng)殺菌后，貯水鍋中預(yù)先加熱的生產(chǎn)處理用水注入殺菌鍋，鍋內(nèi)各點(diǎn)位置溫度較為一致的迅速升高，經(jīng)過(guò)幾分鐘殺菌鍋內(nèi)預(yù)熱水達(dá)到指定液位后，打開(kāi)循環(huán)泵，并開(kāi)始向殺菌鍋內(nèi)通入蒸汽對(duì)鍋內(nèi)熱水進(jìn)行加熱，使殺菌鍋內(nèi)各位置環(huán)境溫度繼續(xù)上升，升溫保持到殺菌鍋內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定的殺菌溫度為止，這個(gè)階段升溫速度較前期有明顯降低，隨著循環(huán)泵的作用鍋內(nèi)各位置的環(huán)境溫度差別逐漸減小。進(jìn)入恒溫階段，通過(guò)控制蒸汽進(jìn)入量使殺菌鍋內(nèi)溫度始終穩(wěn)定在要求的殺菌工藝溫度之上，殺菌鍋內(nèi)各位置溫度在循環(huán)泵的攪拌下溫差進(jìn)一步縮小并穩(wěn)定，保持以上狀態(tài)直到指定的熱加工工藝時(shí)間后，回收或置換鍋內(nèi)熱水并通入冷卻水開(kāi)始降溫，鍋內(nèi)溫度隨著熱水回收、冷卻水進(jìn)入且不斷循環(huán)而迅速降低。

 

圖1. 臥式靜置式全浸水殺菌鍋熱分布檢測(cè)時(shí)間-溫度曲線(xiàn)示意圖

Figure 1 Time-Temperature Curve of Temperature Distribution Test for Horizontal Still Water Immersion Retort

 

臥式全浸水鍋熱分布情況分析

目前國(guó)內(nèi)企業(yè)使用的臥式全浸水鍋，除了一部分為專(zhuān)門(mén)的全浸水殺菌鍋，有相當(dāng)數(shù)量是在原有臥式汽鍋的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造而來(lái)的，通過(guò)配置適當(dāng)功率的循環(huán)泵，增加適當(dāng)儲(chǔ)水量的貯水鍋，臥式汽鍋內(nèi)部的蒸汽擴(kuò)散管可作為進(jìn)水管向殺菌鍋內(nèi)部注入熱水，同時(shí)加熱用蒸汽也通過(guò)擴(kuò)散管通入鍋內(nèi)用于加熱水，但這種情況下有時(shí)也會(huì)因?yàn)檎羝麛U(kuò)散管的設(shè)計(jì)對(duì)于全浸水殺菌鍋不夠充分而導(dǎo)致殺菌鍋在恒溫階段的溫差較專(zhuān)門(mén)的全浸水鍋偏高。

基于多年對(duì)國(guó)內(nèi)出口罐頭企業(yè)所使用的臥式全浸水鍋的熱分布檢測(cè)結(jié)果顯示，有相當(dāng)一部分全浸水鍋各位置的環(huán)境溫度在恒溫階段溫差較臥式汽鍋偏大。通常在殺菌鍋進(jìn)入恒溫階段初期，鍋內(nèi)各點(diǎn)溫差相對(duì)較大，一般在1℃左右，隨著恒溫階段的進(jìn)行，在循環(huán)泵的不斷作用下，殺菌鍋內(nèi)各位置溫差逐漸縮小，溫差可降低至0.5℃以下。

目前針對(duì)臥式全浸水鍋熱分布檢測(cè)已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題有以下幾個(gè)方面：

(1) 升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。可能產(chǎn)生原因：貯水鍋中的處理水未預(yù)熱到指定溫度，或加熱用蒸汽供應(yīng)量不足，或蒸汽擴(kuò)散管設(shè)置不合理。解決方法：確保加熱用水預(yù)熱到指定的溫度，確保蒸汽供應(yīng)充足，調(diào)整殺菌鍋內(nèi)部蒸汽擴(kuò)散管結(jié)構(gòu)、噴孔數(shù)量和方向等。

(2) 升溫及恒溫階段溫差偏大。可能產(chǎn)生原因：循環(huán)泵功率偏小，達(dá)不到使熱水在整個(gè)殺菌鍋內(nèi)部快速均勻流動(dòng)的效果。解決方法：選擇功率適合的循環(huán)泵。

(3) 個(gè)別位置溫度較其他位置明顯偏低。可能產(chǎn)生原因：殺菌鍋內(nèi)進(jìn)水?dāng)U散管或進(jìn)汽擴(kuò)散管?chē)娍子卸氯�情況。解決方法：定期檢查噴孔，確保噴孔的暢通，以便熱水及蒸汽能無(wú)阻礙的進(jìn)入殺菌鍋中各個(gè)位置。

(4) 恒溫階段溫差小但溫度波動(dòng)較大，可能產(chǎn)生原因：采用手動(dòng)控制的殺菌鍋，由不熟練的工人進(jìn)行操作。解決方法：對(duì)于手動(dòng)控制的殺菌鍋，需要能勝任的工作人員進(jìn)行殺菌操作。

(5) 實(shí)際恒溫溫度低于或明顯高于設(shè)定的工藝要求。可能產(chǎn)生原因：自動(dòng)控制程序溫度傳感器或參考水銀溫度計(jì)所測(cè)溫度與實(shí)際溫度有所偏差。解決方法：企業(yè)需定期對(duì)自動(dòng)控制溫度傳感器及參考水銀溫度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其能真實(shí)體現(xiàn)殺菌鍋內(nèi)的實(shí)際溫度，同時(shí)確保自動(dòng)控制溫度傳感器所測(cè)溫度至少不高于參考水銀溫度計(jì)的讀數(shù)。

 

4 結(jié)論

在企業(yè)建立HACCP體系時(shí)，需要對(duì)殺菌鍋的熱分布情況進(jìn)行確認(rèn)，在體系的運(yùn)行中，在殺菌鍋進(jìn)行一定調(diào)整后，需要對(duì)殺菌鍋的熱分布情況進(jìn)行驗(yàn)證和再確認(rèn)，以確保殺菌鍋提供的熱處理能滿(mǎn)足企業(yè)設(shè)定的殺菌工藝要求。

通過(guò)近幾年對(duì)國(guó)內(nèi)罐頭出口企業(yè)使用的臥式全浸水鍋熱分布檢測(cè)的情況分析，恒溫階段溫差較其他兩類(lèi)常用殺菌鍋偏大些，個(gè)別企業(yè)的臥式全浸水鍋也存在一些諸如升溫偏慢、溫度波動(dòng)較大等問(wèn)題，這就需要企業(yè)對(duì)殺菌鍋的熱分布情況進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證，了解殺菌鍋的工作情況，以確保不會(huì)因?yàn)闅⒕�鍋分布情況的惡化導(dǎo)致殺菌不充分。

 

 

參考文獻(xiàn)

[1]. 國(guó)認(rèn)注[2003] 51號(hào)文件，出口罐頭生產(chǎn)企業(yè)注冊(cè)衛(wèi)生規(guī)范，國(guó)家認(rèn)監(jiān)委：2003.

[2]. 21 CFR 113, Thermally Processed Low-Acid Foods Package in hermetically Sealed, the U.S. Government Printing Office.

[3]. 21 CFR 114, Acidified Foods, the U.S. Government Printing Office.

[4]. GB/T 15069-2008，罐頭食品機(jī)械術(shù)語(yǔ)[S]. 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社：2008.

[5]. 楊邦英. 罐頭工業(yè)手冊(cè)[M]. 北京, 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2002, 1289～1300.