蔡萍, 田世民

（中國檢驗檢疫科學研究院綜合檢測中心）

 

摘要：闡述了國內罐頭出口生產企業使用較為廣泛的一類殺菌鍋臥式靜置式全浸水殺菌鍋的設備特點及熱分布情況，分析了其熱分布主要存在的問題及可能產生的原因，并提出相應的解決方法，為企業對臥式靜置式全浸水殺菌鍋的確認和驗證、日常監督維修和故障排除提供一定指導，確保企業在生產中使用的殺菌鍋是性能可靠、能達到預期殺菌目的的。

關鍵詞：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

 

罐頭是我國具有傳統特色的產業，一直以來是我國食品行業的重要出口產品，目前我國罐頭的出口覆蓋世界140多個國家和地區。出口的罐頭產品，不但要滿足我國對出口罐頭生產企業注冊衛生規范[1]的要求，同時也需要滿足出口目的國對相應出口罐頭產品的衛生安全規范及檢查要求。

熱力殺菌作為罐頭生產的關鍵控制點之一，是確保產品是否達到商業無菌、是否在保質期內食用安全的關鍵工序。企業在長期的生產過程中、在食品安全管理體系的運行和保持過程中，需要對殺菌鍋的實際殺菌能力進行驗證和確認，以確保實際的殺菌工藝滿足企業設定的熱加工工藝要求。目前，我國各地檢驗檢疫部門對罐頭出口企業進行衛生注冊初評和復審時，要求企業對出口罐頭熱加工設備即殺菌鍋進行熱分布檢測并出具檢測報告，美國FDA也要求出口到本國的罐頭類產品進行備案注冊，必要時提交殺菌鍋的熱分布檢測數據[2] [3]。

我熱力殺菌實驗室近幾年一直致力于為國內各類罐頭出口企業提供殺菌鍋熱分布檢測的工作，幫助企業了解殺菌鍋熱加工的實際情況，為企業提供實際生產條件下的熱分布檢測數據，便于企業向國內監管部門及出口國方面提供檢查材料。同時在長期的檢測工作中，歸納總結了目前國內出口罐頭企業廣泛使用的幾類殺菌鍋的熱分布情況及相應問題。

本論文主要描述了不同罐頭生產企業使用的臥式靜置式全浸水殺菌鍋的熱分布情況，對檢測過程中發現的一些問題進行歸納總結并提供相應的調整意見。

 

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熱水對食品罐頭進行熱處理的壓力容器[4]，目前在國內罐頭食品生產企業早已得到了廣泛的應用。

國內罐頭生產企業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），結構上與臥式靜置式蒸汽殺菌鍋（下面以臥式汽鍋表示）相似，兩者的區別主要在于臥式全浸水鍋的加熱介質為高溫高壓熱水。預加熱的處理水通過殺菌鍋內進水擴散管注入殺菌鍋內至指定水位。進水擴散管一般都貫穿鍋長，可設置在鍋內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控制和監測。加熱鍋內熱水的蒸汽通過鍋內底部進水擴散管或另配置的蒸汽擴散管進入鍋內，熱水經蒸汽進一步加熱，在循環泵的作用下對產品進行均勻加熱殺菌。

臥式全浸水鍋通常有兩個鍋，分別為貯水鍋和殺菌鍋，貯水鍋用來儲存預加熱的處理水及冷卻前對熱水的回收。熱水對產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產品因較大熱沖擊而發生罐頭跳蓋、破裂等問題，因此廣泛適合于各類罐頭產品特別是玻璃瓶、軟包裝、及塑料杯類包裝容器罐頭產品的加熱殺菌[5]。通過殺菌鍋外部循環泵的機械攪拌，熱水在殺菌鍋內不斷循環達到溫度均勻一致，確保了殺菌鍋內各位置產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時間-溫度曲線描述

為了驗證殺菌鍋內各位置的溫度均勻性情況，確保殺菌鍋內各位置產品都能達到所設定的產品工藝要求，需要對殺菌鍋進行熱分布檢測。熱分布檢測是采用溫度熱電偶測定整個殺菌鍋中罐頭外加熱介質的傳播狀況，將熱電偶按照一定規律放置在殺菌鍋籃筐的各個位置，記錄整個殺菌操作過程中殺菌鍋內環境溫度的變化情況，對殺菌鍋內熱分布狀況進行評價。

臥式全浸水鍋的殺菌過程分為四個階段：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。

通過對臥式全浸水鍋進行熱分布檢測，得出此類殺菌鍋典型的熱分布檢測曲線圖，即時間與殺菌鍋內環境溫度曲線圖（見圖1），通過曲線圖分析臥式全浸水鍋的整個殺菌過程，由圖1顯示：升溫階段前期殺菌鍋內環境溫度呈短時間迅速上升的趨勢，這是由于啟動殺菌后，貯水鍋中預先加熱的生產處理用水注入殺菌鍋，鍋內各點位置溫度較為一致的迅速升高，經過幾分鐘殺菌鍋內預熱水達到指定液位后，打開循環泵，并開始向殺菌鍋內通入蒸汽對鍋內熱水進行加熱，使殺菌鍋內各位置環境溫度繼續上升，升溫保持到殺菌鍋內環境溫度達到設定的殺菌溫度為止，這個階段升溫速度較前期有明顯降低，隨著循環泵的作用鍋內各位置的環境溫度差別逐漸減小。進入恒溫階段，通過控制蒸汽進入量使殺菌鍋內溫度始終穩定在要求的殺菌工藝溫度之上，殺菌鍋內各位置溫度在循環泵的攪拌下溫差進一步縮小并穩定，保持以上狀態直到指定的熱加工工藝時間后，回收或置換鍋內熱水并通入冷卻水開始降溫，鍋內溫度隨著熱水回收、冷卻水進入且不斷循環而迅速降低。

 

圖1. 臥式靜置式全浸水殺菌鍋熱分布檢測時間-溫度曲線示意圖

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

目前國內企業使用的臥式全浸水鍋，除了一部分為專門的全浸水殺菌鍋，有相當數量是在原有臥式汽鍋的基礎上進行改造而來的，通過配置適當功率的循環泵，增加適當儲水量的貯水鍋，臥式汽鍋內部的蒸汽擴散管可作為進水管向殺菌鍋內部注入熱水，同時加熱用蒸汽也通過擴散管通入鍋內用于加熱水，但這種情況下有時也會因為蒸汽擴散管的設計對于全浸水殺菌鍋不夠充分而導致殺菌鍋在恒溫階段的溫差較專門的全浸水鍋偏高。

基于多年對國內出口罐頭企業所使用的臥式全浸水鍋的熱分布檢測結果顯示，有相當一部分全浸水鍋各位置的環境溫度在恒溫階段溫差較臥式汽鍋偏大。通常在殺菌鍋進入恒溫階段初期，鍋內各點溫差相對較大，一般在1℃左右，隨著恒溫階段的進行，在循環泵的不斷作用下，殺菌鍋內各位置溫差逐漸縮小，溫差可降低至0.5℃以下。

目前針對臥式全浸水鍋熱分布檢測已發現的問題有以下幾個方面：

(1) 升溫時間過長。可能產生原因：貯水鍋中的處理水未預熱到指定溫度，或加熱用蒸汽供應量不足，或蒸汽擴散管設置不合理。解決方法：確保加熱用水預熱到指定的溫度，確保蒸汽供應充足，調整殺菌鍋內部蒸汽擴散管結構、噴孔數量和方向等。

(2) 升溫及恒溫階段溫差偏大。可能產生原因：循環泵功率偏小，達不到使熱水在整個殺菌鍋內部快速均勻流動的效果。解決方法：選擇功率適合的循環泵。

(3) 個別位置溫度較其他位置明顯偏低。可能產生原因：殺菌鍋內進水擴散管或進汽擴散管噴孔有堵塞情況。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阻礙的進入殺菌鍋中各個位置。

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

(5) 實際恒溫溫度低于或明顯高于設定的工藝要求。可能產生原因：自動控制程序溫度傳感器或參考水銀溫度計所測溫度與實際溫度有所偏差。解決方法：企業需定期對自動控制溫度傳感器及參考水銀溫度計進行校準，確保其能真實體現殺菌鍋內的實際溫度，同時確保自動控制溫度傳感器所測溫度至少不高于參考水銀溫度計的讀數。

 

4 結論

在企業建立HACCP體系時，需要對殺菌鍋的熱分布情況進行確認，在體系的運行中，在殺菌鍋進行一定調整后，需要對殺菌鍋的熱分布情況進行驗證和再確認，以確保殺菌鍋提供的熱處理能滿足企業設定的殺菌工藝要求。

通過近幾年對國內罐頭出口企業使用的臥式全浸水鍋熱分布檢測的情況分析，恒溫階段溫差較其他兩類常用殺菌鍋偏大些，個別企業的臥式全浸水鍋也存在一些諸如升溫偏慢、溫度波動較大等問題，這就需要企業對殺菌鍋的熱分布情況進行檢測驗證，了解殺菌鍋的工作情況，以確保不會因為殺菌鍋分布情況的惡化導致殺菌不充分。

 

 

參考文獻

[1]. 國認注[2003] 51號文件，出口罐頭生產企業注冊衛生規范，國家認監委：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，罐頭食品機械術語[S]. 中國標準出版社：2008.

[5]. 楊邦英. 罐頭工業手冊[M]. 北京, 中國輕工業出版社, 2002, 1289～1300.