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1、第九章 杀菌机械与设备 几个重要概念1. 1. 食品杀菌食品杀菌食品杀菌是利用理化因素杀灭食品中污染的致病、腐败菌及其他病原微生物，食品杀菌是利用理化因素杀灭食品中污染的致病、腐败菌及其他病原微生物，同时要求保留食品的营养和风味，有一定的保存期。同时要求保留食品的营养和风味，有一定的保存期。2.2.商业杀菌商业杀菌从商品角度对食品所提出的杀菌要求。是指食品经过杀菌处理后，按照所从商品角度对食品所提出的杀菌要求。是指食品经过杀菌处理后，按照所规定的微生物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出，或者仅能检出规定的微生物检验方法，在所检食品中无活的微生物检出，或者仅能检出极少数的非病原微生物，这种杀
2、菌要求称商业杀菌或灭菌。极少数的非病原微生物，这种杀菌要求称商业杀菌或灭菌。3.3.生物学杀菌生物学杀菌生物杀菌是杀灭物品中一切致病性和非致病性微生物（包括病毒、细菌及芽孢等）生物杀菌是杀灭物品中一切致病性和非致病性微生物（包括病毒、细菌及芽孢等）。一般又称灭菌。一般又称灭菌, ,不考虑保留杀菌对象的营养及其他因素。不考虑保留杀菌对象的营养及其他因素。 食品杀菌的方法食品杀菌的方法化学杀菌：化学杀菌： 过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸钠等杀菌剂，过氧化氢、环氧乙烷、次氯酸钠等杀菌剂，存在的化学残留物对人体健康及存在的化学残留物对人体健康及环境会造成影响环境会造成影响。物理杀菌：物理杀菌： 包括热杀菌
3、和冷杀菌两类，包括热杀菌和冷杀菌两类，当代食品的杀菌方法趋向于物理杀菌法当代食品的杀菌方法趋向于物理杀菌法。巴氏杀菌法巴氏杀菌法(Pasteurization)(Pasteurization)：是低温长时间保留的杀菌法，杀菌温度低于：是低温长时间保留的杀菌法，杀菌温度低于100(62100(6265)65)，保持时间为，保持时间为30min30min。高温短时杀菌法高温短时杀菌法(HTST)(HTST)：杀菌温度一般在：杀菌温度一般在1OO1OO以下，如牛奶的以下，如牛奶的HTSTHTST杀菌温度为杀菌温度为8585，保持，保持15s15s以上。以上。超高温瞬时杀菌法超高温瞬时杀菌法(UHT)
4、(UHT)：杀菌温度在：杀菌温度在120120以上，仅保持几秒钟。以上，仅保持几秒钟。HTSTHTST和和UHTUHT两种方法不但效率高两种方法不但效率高, ,而且组织和外观以及营养和风味的保存都很好而且组织和外观以及营养和风味的保存都很好. .杀菌设备种类（以处理物料的形态分）杀菌设备种类（以处理物料的形态分）（1 1）流体食品的杀菌设备）流体食品的杀菌设备 针对未经包装的乳品、果汁等物料，一般采用加热的方式进行杀菌。又分为针对未经包装的乳品、果汁等物料，一般采用加热的方式进行杀菌。又分为直直接加热接加热和和间接加热间接加热。（2 2）罐装食品的杀菌设备）罐装食品的杀菌设备 是指罐头、软罐头
5、及瓶装饮料等有包装容器的食品。其杀菌设备有常压和是指罐头、软罐头及瓶装饮料等有包装容器的食品。其杀菌设备有常压和加压加压之分。之分。 （3 3）其它非传统杀菌设备其它非传统杀菌设备直接加热方式 直接加热杀菌是采用高热纯净蒸汽直接与待杀菌物料混合接触进行热交换，使物料瞬间（2-3S）被加热到135-160，从而达到杀菌的目的。 目前，这类设备主要有APV-6000型直接蒸汽喷射杀菌装置（英国）、拉吉奥尔杀菌装置（法国）和自由降落薄膜式杀菌器。优点 加热速度快、热处理时间短，食品色泽、风味及营养成分损失少。缺点 由于在热交换过程中部分蒸汽冷凝进入物料，同时又有部分物料中水分因蒸发而逸出，从而使易挥
6、发的风味物质亦随之逸出，因此不适用于果汁杀菌，一般用于牛乳等的杀菌。 它们工作流程的共同特点：将原乳经过两级预热到75-80，进入150左右的灭菌器2-3S，进入膨胀罐（闪蒸罐或真空罐）压力急剧降低，使得物料迅速降到70左右，最后经过进一步冷却得到成品APV-6000直接蒸汽喷射杀菌装置流程图1.输送泵；2.第一预热器；3.第二预热器；4.乳泵；5.流量气动阀；6.直接蒸汽喷射杀菌器；7.蒸汽气动阀；8.杀菌温度调节器；9.膨胀罐；10.装有液面传感器缓冲器；11.无菌乳泵；12.均质机；13.灭菌乳冷却器；14、17蒸汽阀；15蒸汽气动阀；16比重调节器；18喷射冷凝器；19冷凝液泵；20真
7、空调节阀；21真空泵；22高压蒸汽；23低压蒸汽；24、25冷却水75-8015077拉吉奥尔超高温装置流程图拉吉奥尔超高温装置流程图11高压泵；高压泵；22预热器预热器( (水汽水汽) )；33预热器预热器( (蒸汽蒸汽) )；44加热器；加热器；55闪蒸罐；闪蒸罐；66无菌泵；无菌泵；77冷却器；冷却器；88真空泵；真空泵；TlTl、T2T2调节器调节器 75-8014075 自由降落薄膜式杀菌器工艺流程图 优点是：加工的牛乳无焦糊味，色泽和口感方面优于前两者。与巴氏杀菌类似。1401401401401407115071 间接加热方式间接加热是用板、管换热器对食品进行热交换的杀菌方式，其产
8、品需要无菌包装。优点传热效率高（容易形成湍流）、操作卫生（全密封）、适宜于热敏物料杀菌缺点加热器易变形、老化从而导致成本提高；杀菌温度有限间接加热方式主要有板式加热杀菌和管式加热杀菌。 一般来讲，板式杀菌广泛应用于乳品、果汁饮料、清凉饮料以及啤酒、冰淇淋等生产中的高温短时杀菌（HTST）和超高温瞬时杀菌（UHT） 管式杀菌机适用于高黏度液体如番茄酱、果汁、咖啡、人造奶油等。目前这两类杀菌机械多为国外进口或引进技术进行制造！目前这两类杀菌机械多为国外进口或引进技术进行制造！加压（高压）杀菌机械 加压杀菌机械一般用于罐装食品杀菌，并且要求杀菌器密闭，其工作压力一般为0.11-0.5MPa，温度一般
9、在120左右。根据设备所用热源不同，又可分为直接蒸汽加热杀菌、热水加热杀菌和火焰连续杀菌设备。一、立式与卧式杀菌设备一、立式与卧式杀菌设备一、立式与卧式杀菌设备一、立式与卧式杀菌设备（一）立式杀菌设备（一）立式杀菌设备（一）立式杀菌设备（一）立式杀菌设备立式杀菌锅1锅体；2杀菌篮；3平衡锤；4锅盖；5盘管；6螺栓；7密封垫片；8锅底；9蒸汽入口；10蒸汽分布管；11排水管 多品种、小批量较实用。多品种、小批量较实用。立式立式700杀菌锅杀菌锅 （二）卧式杀菌设备（二）卧式杀菌设备（二）卧式杀菌设备（二）卧式杀菌设备 卧式杀菌锅装置图卧式杀菌锅装置图11水源；水源；22水箱；水箱；33溢流管；溢
10、流管；4 4、7 7、1313放空气管；放空气管；55安全阀；安全阀；66进水管；进水管；88进汽管；进汽管；99进压缩空气管；进压缩空气管；1010温度记录仪；温度记录仪；1111温度计；温度计；1212压力表；压力表；1414锅门；锅门；1515排水管；排水管；1616薄膜阀门；薄膜阀门；1717锅体锅体 卧式杀菌锅只用于高压杀菌，而且容量较立式杀菌锅大，因此多用于生产肉类和蔬菜罐头为主的大中型罐头厂。 气垫密封卧式气垫密封卧式700型杀菌锅型杀菌锅二、回转杀菌设备 全水式回转杀菌机全水式回转杀菌机11杀菌锅；杀菌锅；22贮水锅；贮水锅；33控制管路；控制管路；44水汽管路；水汽管路；55
11、底盘；底盘；66杀菌蓝；杀菌蓝；77控制箱控制箱 (一)全水式回转杀菌机的结构 1200型自动回转式杀菌锅型自动回转式杀菌锅锅体剖面图锅体剖面图自动回转式杀菌锅特别适用于包装物中固体比重比液体比重大，及各种浓度不同的粘性罐装食品，使其在杀菌过程中进行旋转，达到在保持期内，不分层、不沉淀的目的。（例如八宝粥、豆奶、花生牛奶、易拉罐等）全水式回转杀菌机工艺流程图全水式回转杀菌机工艺流程图V V1 1贮水锅加热阀；贮水锅加热阀；V V2 2杀菌锅加热阀；杀菌锅加热阀；V V3 3连接阀；连接阀；V V4 4溢溢出阀；出阀；V V5 5增压阀；增压阀；V V6 6减压阀；减压阀；V V7 7降压阀；降
12、压阀；V V8 8排水阀；排水阀；V V9 9冷水阀；冷水阀；V V1010置换阀；置换阀；V V1111上水阀；上水阀；V V1212节流阀；节流阀；V V1313蒸汽总阀；蒸汽总阀；V V1414截止阀；截止阀；V V1515小加热阀；小加热阀；V V1616安全旋塞安全旋塞 全水式回转杀菌8个操作工序 ：（1）制备过热水 ；（2）)向杀菌锅送水 ；（3）杀菌锅升温 ；（4）杀菌 ；（5）热水回收； （6）冷却 ；（7）排水；（8）启锅 。（二）全水式回转杀菌机的特点（二）全水式回转杀菌机的特点 n n由于在杀菌过程中罐头呈回转状态，且压力、由于在杀菌过程中罐头呈回转状态，且压力、温度可自
13、动调节，因而具有以下特点。温度可自动调节，因而具有以下特点。 n n（1 1）杀菌均匀）杀菌均匀 ；n n（2 2）杀菌时间短）杀菌时间短 ；n n（3 3）有利于产品质量的提高；）有利于产品质量的提高； n n（4 4）由于过热水重复利用，节省了蒸汽；）由于过热水重复利用，节省了蒸汽；n n（5 5）杀菌与冷却压力自动调节，可防止包装）杀菌与冷却压力自动调节，可防止包装容器的变形和破损。容器的变形和破损。 三、淋水杀菌设备 n n( ( ( (一一一一) ) ) )淋水式杀菌机的工作原理淋水式杀菌机的工作原理淋水式杀菌机的工作原理淋水式杀菌机的工作原理 淋水式杀菌机工作原理示意图 900型双
14、层喷淋式高温高压杀菌釜（不锈钢）( (二二) )淋水式杀菌机的特点淋水式杀菌机的特点 n n（1 1）采采用用高高速速喷喷淋淋水水对对产产品品加加热热、杀杀菌菌和和冷冷却却，温温度度分布均匀，提高了杀菌效果，改善了产品质量。分布均匀，提高了杀菌效果，改善了产品质量。n n（2 2）杀杀菌菌与与冷冷却却使使用用相相同同的的循循环环水水，产产品品没没有有再再受受污污染的危险。染的危险。n n（3 3）采采用用间间壁壁式式换换热热器器，蒸蒸汽汽或或冷冷却却水水不不与与杀杀菌菌容容器器相相接接触触，消消除除了了热热冲冲击击，尤尤其其适适用用于于玻玻璃璃容容器器，可可以以避免冷却阶段开始时的玻璃容器破碎
15、。避免冷却阶段开始时的玻璃容器破碎。n n（4 4）温温度度和和压压力力控控制制是是完完全全独独立立的的，容容易易准准确确地地控控制制过过压压，因因为为控控制制过过压压而而注注入入的的压压缩缩空空气气，不不影影响响温温度度分布的均匀性。分布的均匀性。n n（5 5）水水消消耗耗量量低低，动动力力消消耗耗小小。工工作作中中，循循环环水水量量小小，冷冷却却水水通通过过冷冷却却塔塔可可循循环环使使用用。整整个个设设备备配配用用一一台台热热水泵，动力消耗小。水泵，动力消耗小。n n（6 6）设备结构简单，维修方便。）设备结构简单，维修方便。 四、高温短时杀菌设备 采用高温短时杀菌比一般加热杀菌更有效，
16、食品品质也更采用高温短时杀菌比一般加热杀菌更有效，食品品质也更好。高温短时杀菌一般是指采用好。高温短时杀菌一般是指采用120120以上的温度及加热时间为以上的温度及加热时间为数秒钟到数分钟的杀菌数秒钟到数分钟的杀菌 。火焰杀菌设备1链带式输送带；2蒸汽室；3火焰；4喷水器1火焰连续杀菌设备 特别适用于蘑菇、玉米、青豆、胡萝卜等蔬菜罐头的杀菌. 95/4min124/4min1000124保温保温4min43/4min总共总共16min其它非传统杀菌设备超高压杀菌技术 在传统食品加工中主要采用热杀菌，从而导致营养物质破坏，变色加剧，挥发性成分损失。冷杀菌（物理杀菌）是当代一类崭新的技术，物理杀菌
17、条件易于控制，外界环境影响较小，由于杀菌过程中食品的温度并不升高或升高很低，即有利于保持食品功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分， 这是20世纪80年代末开发的杀菌技术，食品在超高压1001000MPa压力下，具有良好的灭菌效果。超高压对微生物的致死作用主要是通过破坏其细胞壁，使蛋白质凝固，抑制酶的活性和DNA等遗传物质的复制等实现的。一般而言，压力越高杀菌效果越好。 超高压“冷杀菌”技术先进性是高压、常温灭菌，采用此技术对食品饮料处理后，不但具备高效杀菌性，而且能完好保留了食品饮料中的营养成分，产品口感佳，色泽天然，安全性高，保质期长，这是传统高温热力杀菌方法所不具有的优点。
18、 食品超高压处理技术被称为“食品工业的一场革命”、“当今世界十大尖端科技”等，可被应用于所有含液体成分的固态或液态食物，如水果、蔬菜、奶制品、鸡蛋、鱼、肉、禽、果汁和酱油、醋、酒类等。超高压食品符合21世纪新型食品的简便、安全、天然、营养的消费需求，相信它有着巨大的替在市场和广阔的发展前景。 超高压脉冲电场杀菌 它是用高压脉冲器产生的脉冲电场进行杀菌的。脉冲产生的电场和磁场的交替作用，使细胞膜透性增加，膜强度减弱，最终膜被破裂，膜内物质外流，膜外物质渗入，细菌体死亡。电磁场的作用，产生电离作用，阻断了细胞膜的正常生物化学反应和新陈代谢，使细菌体内物质发生变化。 国内外对此技术已作了许多研究，并
19、设计出相应处理装置，有效地杀灭与食品腐败有关的几十种细菌。法国、美国一些厂家已将这种电场破坏细胞的新技术用于实践，避免了加热引起的蛋白质变性和维生素破坏等一系列缺点。 强磁脉冲杀菌技术 该技术采用强脉冲磁场的生物效应进行杀菌，在输液管外面，套装有螺旋型线圈，磁脉冲发生器在线圈内产生（210）T的磁场强度。当液体物料通过该段输液管时，其中的细菌即被杀死。 本技术具有下列特点：杀菌时间短，杀菌效率高。杀菌效果好且温升小，能做到既能杀菌，又能保持食品原有的风味、滋味、色香、品质和组分（维生素、氨基酸等）不变。 适用范围广，能用于各种罐装（或封装）前液态物料例如酒类产品（啤酒、黄酒、低度曲酒、各种果酒
20、等），液态食品（例如牛奶、豆奶、果蔬菜汁饮料）以及矿泉水、纯净水、自来水及其他饮用水的消毒杀菌。 微波杀菌 微波是频率从300MHz300GMHz的电磁波。微波与物料直接相互作用，将超高频电磁波转化为热能的过程。微波杀菌是微波热效应和生物效应共同作用的结果。微波对细菌膜断面的电位分布影响细胞膜周围电子和离子浓度，从而改变细胞膜的通透性能，细菌因此营养不良，不能正常新陈代谢，生长发育受阻碍死亡。从生化角度来看，细菌正常生长和繁殖的核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）是由若干氢键紧密连接而成的卷曲大分子，微波导致氢键松弛、断裂和重组，从而诱发遗传基因或染色体畸变，甚至断裂。 实践证明采用微波装置
21、在杀菌温度、杀菌时间、产品品质保持、产品保质期及节能方面都有明显的优势。 超声波杀菌 频率在920千赫秒以上的超声波，对微生物有破坏作用。它能使微生物细胞内容物受到强烈的震荡而使细胞破坏。一般认为在水溶液内，由于超声波作用，能产生过氧化氢，具有杀菌能力。也有人认为微生物细胞液受高频声波作用时，其中溶解的气体变为小气泡，小气泡的冲击可使细胞破裂，因此，超声波对微生物有一定的杀灭效应。 紫外线杀菌 日光能杀灭细菌，主要是紫外线的作用，其杀菌原理是微生物分子受激发后处于不稳定的状态，从而破坏分子间特有的化学结合导致细菌死亡。微生物对于不同波长的紫外线的敏感性不同，紫外线对不同微生物照射致死量也不同，
22、革兰氏阴性无芽孢杆菌对紫外线最敏感。杀死革兰氏阳性球菌的紫外线照射量需增大510倍。又因紫外线穿透力弱，适用于对空气、水、薄层流体制品及包装容器表面的杀菌。 脉冲强光杀菌 脉冲强光杀菌是采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌的技术。其最基本的结构是动力单元和惰性气体灯单元，通过由动力单元向惰性气体灯单元提供能量，以使惰性气体灯发出与太阳光谱相反，但强度更强的紫外线至红外线区域光进行杀菌。脉冲光使用高强度白光的极短脉冲，杀死食品表面的微生物。该高强度的白光类似阳光，但仅以几分之一秒钟的速度反射出来，比阳光更强，能迅速杀死细菌。在脉冲强光下使微生物致死作用明显，可进行彻底杀菌用。在操作时对不同的食品、
23、不同的菌种，需控制不同的光照强度与时间。 放射线杀菌 放射线同位素放出的射线通常有a、三种射线，用于食品内部杀菌的只有射线。射线是一种波长极短的电磁波，对物体有较强的穿透力，微生物的细胞质在一定强度射线下，没有一种结构不受影响，因而产生变异或死亡。 射线照射不引起温度上升，故这种杀菌方式被称为“冷杀菌”。 臭氧杀菌 臭氧氧化力极强，仅次于氟，能迅速分解有害物质，杀菌能力是氯的6003000倍，其分解后迅速地还原成氧气。利用其性能的臭氧技术在欧美、日本等发达国家早就得到广泛应用，是杀菌消毒、污水处理、水质净化、食品储存、医疗消毒等方面的首选技术。 低温调理杀菌 法国开发了这种特别用于调理菜肴的杀
24、菌技术。他们将菜肴配料混装在袋中，在真空下进行低温调理杀菌，可以避免多次加热杀菌带来的对成品质量的不良影响。近年，日本又开发了低温充气包装杀菌技术，也可应用于某些调理食品。 生物保藏 被认为是自然保藏法。利用抵抗微生物或天然杀菌素以控制食品中本身存有的致病菌生长以及霉菌毒素原生真菌的生长。这是食品生物技术中趋活跃的研究开发领域之一，很有开发应用前景。 活性包装 指具有常规包装物性能以外的特殊功能的包装技术。如在包装材料中加入具有吸氧作用的组分，从而在包装食品保存期中消除食品周围的氧气，达到食品安全保存的要求。活性包装与传统包装相比是一种新的包装观念。 膜分离技术 膜分离是一种分子级分离，主要的膜系统按膜孔紧密程度由密到疏，可分为反渗透（RO）、纳米过滤（N）、超滤（F）、微滤（MF）。将微滤技术和色谱方法及化学处理、酶处理结合起来，将乳蛋白中各种组合分开，得到酪蛋白和乳清蛋白。 目前各酒业公司已广泛使用045um滤芯对成品酒进行终端过滤替代原有的热杀菌技术，节省能耗，避免高温给产品带来的煮熟味。鲜生啤酒（通过膜过滤技术，在常温条件下进行除菌而生产出的啤酒）一出现，便以其优异的品质和口感迅速占领市场。 除此之外膜分离技术在海水和苦咸水中的淡化，矿泉水杀菌以及食品厂废水处理、空气中的细菌去除等方面都已得到广泛利用。
