殺菌鍋綜述及選型要領

撰文/周文武■325000 溫州市工業設計院 浙江 溫州

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殺菌鍋綜述及選型要領

撰文/周文武
■325000 溫州市工業設計院 浙江 溫州

隨著現代社會的高速發展，人們對食品的衛生、口感的要求越來越高，使得殺菌鍋的樣式也多種多樣。本文對各種殺菌鍋進行分類，指出它們的特點，并著重指出它們不同的適用場合及使用要點。殺菌鍋；食品加工；選型；靜置式；回轉式

With the rapid development of modern society， people more and more high to the requirement of food hygiene， taste. Makes the style of the sterilization pot also varied. This paper introduces several kinds of new type sterilization pot， and emphatically points out their different applications.Sterilization pot； Food processing；Model selection；Still type；Rotary type

殺菌是食品加工必不可少的環節，殺菌一般是采用熱力殺菌，即用蒸汽或熱水進行高溫殺菌消毒。本人從事食品制藥設備設計多年，設計了各種殺菌鍋，特別是近幾年來，應客戶的需求，開發設計了多種新型殺菌鍋，現把它整理出來，希望能給食品加工企業以幫助。

隨著現代社會的高速發展，人們對食品的衛生、口感的要求越來越高，對食品加工技術的要求也越來越高，這使得殺菌鍋的樣式也多種多樣。從目前來看，殺菌鍋有靜置式和回轉式兩大類，具體地說有蒸汽殺菌鍋，浸水式殺菌鍋，淋水式殺菌鍋，浸水式回轉殺菌鍋，淋水式回轉殺菌鍋等（見下圖），下面結合我多年來的開發設計情況作詳細說明。

靜置式殺菌鍋

a蒸汽殺菌鍋

蒸汽殺菌鍋最常見，一般用0.2~0.3MPa壓力的水蒸汽來加熱，結構簡單，使用方便，但直接用蒸汽加熱，由于溫度高、壓力大、時間長，熱沖擊較大，食品所承受的熱損傷較大，對有些食品有可能導致熱變性，出現蒸餾異味和糊味；而對玻璃瓶裝的食品使用也應小心，防止玻璃瓶內外溫差過大。此類殺菌鍋的設計及使用要點是：①進汽時，蒸汽要在短時間內充分有效地清除罐內空氣（需在進汽口的對面有足夠大的排氣口）；②保壓消毒時，水蒸汽要充分地循環流動，保證罐內無冷點（需在進汽口的對面應有數個泄汽口）；③冷卻時，壓縮空氣應能滿足冷卻時包裝物內食品的壓力平衡。此外，還應保證溫度計、壓力表讀數的可靠性、準確性。故而，FDA為保證食品的安全性，對罐藏食品制定了許多法規，其中對熱力殺菌、低酸食品蒸汽殺菌的裝備、操作規程、管理等各方面都作了許多具體規定，其中包括溫度計、壓力表的精確度、設置位置，進汽口、排氣口、壓縮空氣口的大小、位置、結構等。因靜置式蒸汽殺菌鍋是最普通的殺菌設備，在這里，就不再一一介紹，下面著重說明幾種新型的殺菌鍋。

b浸水式殺菌機

浸水式殺菌機采用熱水作為加熱介質對罐裝食品進行加熱殺菌，其優點：①罐頭在殺菌和冷卻開始所受的熱沖擊較小；②節能，浸水式殺菌機在殺菌結束后，熱水可以回收為下一次殺菌使用；③可通過殺菌鍋結構上的變化或改變水的流向以使鍋內的溫度均勻一致無冷點。故浸水式殺菌機適宜于玻璃瓶、軟罐頭（蒸煮袋）及火腿腸類食品的殺菌。

浸水式殺菌鍋有常壓、加壓之分，常壓適用于水果、果醬類高酸性食品罐頭（高酸性食品因具有高酸性，本身就具有殺菌性）；加壓式是指鍋內采用水為介質，水由蒸汽加熱，并將壓縮空氣通入殺菌鍋內加壓，使殺菌鍋內的水溫達到118 ～121℃之間。我們通常所說的浸水式殺菌鍋就是加壓式的，其主要結構和工作原理如下：

浸水式殺菌鍋有一套水循環系統來保證鍋內溫度均勻，加熱蒸汽進至鍋底部的蒸汽散布管，對鍋內熱水加熱。一臺高流量的熱水循環泵通過吸水管從鍋底送至頂部或側部水散布管噴出，鍋內的水應在5—7分鐘內循環一次。殺菌結束后，進行熱水回收，冷卻，此時有二種方法：①置換法，由冷水泵向殺菌鍋注入冷水，由冷水將殺菌鍋內的熱水頂回熱水貯罐（貯水鍋），由于冷熱水會相互滲入，回收的熱水溫度會有所下降，冷水的溫度會有所上升，與食品的溫差亦不致太高，所以熱量會有損失，但對于玻璃瓶罐卻是有必要的；②直接回收法，由循環泵將殺菌鍋內的過熱水直接泵入貯水鍋，回收結束，冷水泵便向殺菌鍋注入冷水。在回收過程中應維持殺菌鍋壓力為殺菌壓力，冷卻時也應保持一定的壓力，以防止包裝物脹破。

如果將貯水罐直接置于殺菌鍋之上，就成了雙罐式。雙罐式能適用于軟罐頭（復合薄膜包裝或結腸衣食品）的殺菌，應用廣泛。其殺菌機具有兩個壓力容器，一為殺菌鍋，一為貯水鍋（用于過熱水的加熱及回收貯存）。由于將雙罐集中在一起，其鍋內的溫度和壓力控制就更為可靠和靈敏，現一般使用雙罐式。

c淋水式殺菌機

淋水式殺菌鍋根據加熱形式的不同，有直接加熱和間接加熱之分，直接加熱就是直接用蒸汽通入殺菌鍋底部進行加熱，間接加熱是熱交換器傳熱。下面以熱交換器間接加熱來介紹淋水式殺菌鍋的主要特點和工作原理：

結構簡單，維護容易，整個設備僅有的傳動部件是一臺循環水泵和幾個氣動閥門。

淋水式殺菌機是利用鍋內一定量（約400～500L）的水作為傳熱介質，由一臺大流量的循環泵將水送入熱交換器，蒸汽或冷卻水通過熱交換器對其進行加熱或冷卻，由于蒸汽和冷卻水可以全部回收利用，節省能源和費用，同時也避免了產品在冷卻過程中產生的二污染問題，從而有效地保證了產品的殺菌效果。

傳熱穩定，溫度分布均勻，由于采用了大量的循環水，水流通過專門設計的噴淋結構，自上而下形成在一束束流速較快的水流，在產品表面形成了均勻的流動水膜，達到傳熱速度快 、各點溫度分布均勻的效果。

產品適應性廣，由于淋水式殺菌機采用水作為傳熱介質，通過熱交換器進行加熱或冷卻，且在升溫階段，殺菌鍋內與罐頭逐步一起得到升溫，克服了其他直接方式固有的熱沖擊，廣泛應用于易拉罐、塑甁、玻璃瓶、蒸煮袋裝等。

在加熱階段，只需加熱鍋內少量的冷水；在冷卻階段，鍋內只有少量的熱水，故殺菌鍋的加熱速度、冷卻速度都很快，從而使整個殺菌過程的時間縮短。

直接蒸汽加熱工作原理與其相似，就是取消了熱交換器，加熱時直接用蒸汽從鍋底部加熱熱水，熱水通過循環泵自上而下噴淋在產品的外表面；冷卻時直接在鍋頂部噴淋冷水，當然其流量和時間的關系應視不同食品而定。

淋水式還有一種形式為側噴式，由于熱水從上往下噴淋時，對于用復合薄膜等包裝的軟罐頭來說，除第一層外，下面的幾層水流可能會成線狀而不均勻，于是就出現了側噴式。顧名思義，側噴式就是在殺菌鍋的兩側設置眾多的噴嘴向被殺菌物噴射波浪狀熱水，形成十分均勻的殺菌溫度。

回轉式殺菌鍋

回轉式殺菌機的主要特點是在殺菌過程（升溫、殺菌和冷卻）罐頭和殺菌籃一起環繞殺菌鍋的軸線回轉或搖擺。由于罐頭在殺菌籃中豎直堆放，在隨殺菌籃回轉時，由于位置的變化，罐內液態物料處于不斷攪動狀態，大大提高熱量由外向罐中心的傳熱速度，有利于縮短殺菌時間，提高罐頭食品的口感，尤其對粘稠性食品和熱敏性營養食品。回轉式殺菌鍋按其結構的不同，也有浸水式和淋水式之分。

a浸水式回轉殺菌機

浸水式回轉殺菌機以循環水為工作介質，與浸水式殺菌鍋一樣，一般也為雙罐式（貯水罐置于殺菌鍋上面），其具有以下特點：①在殺菌過程，由于過熱水在鍋內循環，加上罐頭與殺菌鍋的軸線回轉，使殺菌鍋內的溫度分布更均勻一致，熱量向罐中心的傳遞效果大為提高，有利于縮短殺菌時間，提高產品質量；②回轉使罐內物料有攪拌作用。除有回轉裝置外，其它結構都同浸水式殺菌鍋（雙罐式）相似。

b淋水式回轉殺菌機

淋水式回轉殺菌機其工作介質是蒸汽----水----壓縮空氣三者的結合，熱水進行循環并噴淋加熱罐頭，在加熱過程中，蒸汽從鍋底部加熱熱水，熱水自上而下噴淋在產品的外表面，使鍋內各點溫度保持均勻。除有回轉裝置外，其它結構都同淋水式殺菌鍋（直接加熱式）相似。與淋水式殺菌鍋相比，其具有以下特點：①在殺菌過程，由于過熱水從上面噴淋下來，加上罐頭與殺菌鍋的軸線回轉，使殺菌鍋內的溫度分布更均勻一致，熱量向罐中心的傳遞效果大為提高，有利于縮短殺菌時間，提高產品質量；②回轉使罐內物料有攪拌作用。與浸水式回轉殺菌鍋相比，其具有以下特點：①不必貯水，取消貯水罐；②產品適應性廣，由于淋水式殺菌機在升溫階段，殺菌鍋內與罐頭逐步一起得到升溫，克服了其他直接方式固有的熱沖擊。③在加熱階段，只需加熱鍋內少量的冷水；在冷卻階段，鍋內只有少量的熱水，故殺菌鍋的加熱速度、冷卻速度都很快，從而使整個殺菌過程的時間縮短。

最后，還需說明一點，殺菌鍋及貯水罐屬于壓力容器，應按GB150.1～150.4-2011《壓力容器》進行設計，并受TSG R0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》的監督，殺菌鍋快開門的設計須有安全聯鎖裝置，限于篇幅，這里就不再詳細說明。

參考：

［1］涂順明 鄧丹雯等.食品殺菌新技術［M］.北京：中國輕工業出版社，2004：1-13.

［2］GB150.1～150.4-2011.壓力容器［S］.北京：中國標準出版社，2012.

［3］TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術監察規程［S］.北京：新華出版社，2010.

作者簡介：

周文武（1970.12— ），男，本科，高級工程師，工作方向：食品制藥機械設計、壓力容器設計。

Summary and Model Selection of Sterilization Pot

ZHOU Wen-wu
■Wenzhou Industry Design Institute ，Zhejiang Wenzhou，325000