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1、关于食品杀菌新技术第1页，此课件共138页哦第一节第一节 超高温杀菌技术超高温杀菌技术一、超高温杀菌原理一、超高温杀菌原理二、超高温杀菌的装置系统二、超高温杀菌的装置系统三、超高温杀菌系统的加热设备三、超高温杀菌系统的加热设备第2页，此课件共138页哦 超超 高高 温温 瞬瞬 时时 杀杀 菌菌(Ultra High Temperature Short Time，简简称称UHTST)是是利利用用热热交交换换器器或或直直接接蒸蒸汽汽，使使食食品品在在130150温温度度下下，保保持持28s后后迅迅速速冷冷却却，产品达到商业无菌要求的过程。产品达到商业无菌要求的过程。第3页，此课件共138页哦一、超
2、高温杀菌原理一、超高温杀菌原理1 1、微生物的耐热性、微生物的耐热性比较耐热程度：比较耐热程度：产芽孢菌产芽孢菌 非芽孢菌；芽孢非芽孢菌；芽孢 营养细胞；营养细胞；嗜热菌芽孢嗜热菌芽孢 厌氧菌芽孢厌氧菌芽孢 需氧菌芽孢。需氧菌芽孢。第4页，此课件共138页哦影响微生物耐热性的因素影响微生物耐热性的因素uua.a.微生物本身的特性微生物本身的特性污染的种类、污染的数量、生理状态与所处污染的种类、污染的数量、生理状态与所处污染的种类、污染的数量、生理状态与所处污染的种类、污染的数量、生理状态与所处的环境的环境的环境的环境 。uub.b.食品成分食品成分酸度酸度酸度酸度 、水分活度、脂肪、盐、糖、蛋
3、白质、水分活度、脂肪、盐、糖、蛋白质、水分活度、脂肪、盐、糖、蛋白质、水分活度、脂肪、盐、糖、蛋白质、植物杀菌素。植物杀菌素。植物杀菌素。植物杀菌素。uuc.c.热处理条件热处理条件温度、时间温度、时间温度、时间温度、时间第5页，此课件共138页哦（1）微生物致死速率曲线）微生物致死速率曲线 在一定的环境条件和一定温度下，微生物随时间而在一定的环境条件和一定温度下，微生物随时间而死亡时的死亡时的活菌残存数是按指数递减或按对数周期下降活菌残存数是按指数递减或按对数周期下降的的。以单位物料内残存的活细胞或芽孢数的对数值为纵以单位物料内残存的活细胞或芽孢数的对数值为纵坐标，以热处理时间为横坐标作图坐
4、标，以热处理时间为横坐标作图，所得的曲线即为，所得的曲线即为微生物致死速率曲线。微生物致死速率曲线。（2）D值值 指细菌的残存活菌数下降指细菌的残存活菌数下降1个对数周期所需的时间。个对数周期所需的时间。在数值上等于致死速率曲线斜率绝对值的倒数在数值上等于致死速率曲线斜率绝对值的倒数。2 2、微生物的致死速率与、微生物的致死速率与D D值值第6页，此课件共138页哦图图6-1 微生物致死速率曲线微生物致死速率曲线第7页，此课件共138页哦（1）微生物的热力致死时间微生物的热力致死时间(Thermal Death Time,TDT)就是热力致死温度保持不变条件下，完全杀灭某菌就是热力致死温度保持
5、不变条件下，完全杀灭某菌种的细胞或芽孢所必需的最短热处理时间。种的细胞或芽孢所必需的最短热处理时间。（2）热力致死时间曲线）热力致死时间曲线 以以热处理温度为横坐标，热致死时间热处理温度为横坐标，热致死时间(TDT)的对数的对数值为纵坐标值为纵坐标，就可以在半对数坐标图上得到一条形为直线，就可以在半对数坐标图上得到一条形为直线的热力致死时间曲线。的热力致死时间曲线。3 3、微生物的热力致死时间与、微生物的热力致死时间与Z Z值值第8页，此课件共138页哦（3）Z值值 热致死时间缩短一个对数周期所要求的热处热致死时间缩短一个对数周期所要求的热处理温度升高的度数。在数值上等于热力致死时间理温度升高
6、的度数。在数值上等于热力致死时间曲线的斜率绝对值的倒数。曲线的斜率绝对值的倒数。（4）F值值 某种细菌在某种细菌在121时的时的TDT值称为该细菌的值称为该细菌的F值，值，单位为单位为min。第9页，此课件共138页哦图图6-2 热力致死时间曲线热力致死时间曲线第10页，此课件共138页哦（1）热力递减致死时间）热力递减致死时间(Thermal Reduction Time，TRT)是在任何特定热力致死条件下将细菌或芽孢数减少到是在任何特定热力致死条件下将细菌或芽孢数减少到某一程度如某一程度如10-n时所需要的热处理时间时所需要的热处理时间(min)。n值称为递值称为递减指数减指数(Reduc
7、tion Exponent)。（2）TRT值与值与n值的选取值相联系，故常将值的选取值相联系，故常将n值标在右下角，写值标在右下角，写成成TRTn。某一热力致死温度条件下原菌数减少到百万分之某一热力致死温度条件下原菌数减少到百万分之一一(即即1/106)需要需要10min，那么它的，那么它的TRT610min 4 4、生物的热力递减致死时间、生物的热力递减致死时间第11页，此课件共138页哦讨讨 论论uD D值反映微生物的抗热能力；值反映微生物的抗热能力；uD D值值的的大大小小取取决决于于直直线线的的斜斜率率，与与原原始始菌菌数数无无关；关；uD D值与加热温度、菌种及环境的性质有关；值与加
8、热温度、菌种及环境的性质有关；uD D值的计算：值的计算：第12页，此课件共138页哦Z值性质值性质Z值表示微生物值表示微生物耐热性耐热性的强弱的强弱；不同的微生物有不同的不同的微生物有不同的Z值，同一种微生物只值，同一种微生物只有在相同的环境条件下才有相同的有在相同的环境条件下才有相同的Z值。值。u当当Z值相同时值相同时，F值越大者耐热性越强。值越大者耐热性越强。uF值表示杀菌强度，随微生物和食品的种类不同而异，值表示杀菌强度，随微生物和食品的种类不同而异，一般必须通过试验测定。一般必须通过试验测定。对于低酸性食品，一般取对于低酸性食品，一般取 t0=121，Z=10对于对于 酸性食品，酸性
9、食品，一般取一般取 t0=100，Z=8第13页，此课件共138页哦关于关于TDT值与值与TRT值的讨论值的讨论uTDT值值只能在和试验时的原始菌相一致时才适用；只能在和试验时的原始菌相一致时才适用；uTRT值值可作为确定杀菌工艺条件的依据可作为确定杀菌工艺条件的依据；TRTnTRTnnDnD当当nn时，时，TRTnTDTTRTnTDTuTRT值值解决了杀菌终点问题。解决了杀菌终点问题。例：例：12D 12D 最低肉毒杆菌致死温时；最低肉毒杆菌致死温时；对对P.A.3679P.A.3679的杀菌强度要求达到的杀菌强度要求达到5D5D。第14页，此课件共138页哦5 5、UHTUHT杀菌效果杀菌
10、效果u检验检验UHT杀菌效果（杀菌效果（Sterizing Effect,SE）可用某类微生物的）可用某类微生物的芽孢芽孢作为试验对象。作为试验对象。uSE=log原始芽孢数原始芽孢数/最终芽孢数最终芽孢数u对对PA3679芽孢，芽孢，3.4s，总孢子数减少，总孢子数减少12个个对数周期；对数周期；4s，总孢子数减少，总孢子数减少14个对数周个对数周期。期。u135,4s，SE大于大于6-9。第15页，此课件共138页哦表表6-1 不同温度下的同一原始菌数的不同温度下的同一原始菌数的UHT杀菌效果杀菌效果表表6-2 同一温度同一温度(135)不同原始菌数下的杀菌效果不同原始菌数下的杀菌效果第1
11、6页，此课件共138页哦表表6-3 嗜热脂肪芽孢杆菌的杀菌效果嗜热脂肪芽孢杆菌的杀菌效果 由以上三表可看出，原料乳在由以上三表可看出，原料乳在135或更或更高温度进行高温度进行4秒钟的热处理，就能满足满足灭菌乳秒钟的热处理，就能满足满足灭菌乳商业标准商业标准(含菌不超过含菌不超过1)的要求。因此，采用的要求。因此，采用UHT瞬时杀菌技术可以得到满意的杀菌效果。瞬时杀菌技术可以得到满意的杀菌效果。第17页，此课件共138页哦6 6、UHTUHT杀菌的品质保证杀菌的品质保证uUHT瞬时杀菌技术可最大程度保持食品的瞬时杀菌技术可最大程度保持食品的风味及品质。风味及品质。u原因在于原因在于：微生物对高
12、温的敏感程度远远大：微生物对高温的敏感程度远远大于食品成分的物理化学变化对高温的敏感程于食品成分的物理化学变化对高温的敏感程度。度。第18页，此课件共138页哦图图6-4 牛乳灭菌及褐变的时间牛乳灭菌及褐变的时间-温度曲线温度曲线1.变褐的最低时间变褐的最低时间-温度条件温度条件 2.灭菌的最低时间灭菌的最低时间-温度条件温度条件若选择灭菌条件为若选择灭菌条件为110120，1520min；则两；则两线之间间距甚近，说明线之间间距甚近，说明生产工艺条件要有十分生产工艺条件要有十分严格的措施来维持，这严格的措施来维持，这在实际上很难办到。而在实际上很难办到。而选择选择UHT灭菌条件灭菌条件137
13、145，25s时，两线之时，两线之间间距较远，说明产生间间距较远，说明产生褐变及其他缺陷的危险褐变及其他缺陷的危险性较小，生产工艺条件性较小，生产工艺条件较易控制。较易控制。第19页，此课件共138页哦按照处理过程不同分类按照处理过程不同分类UHT瞬时杀菌瞬时杀菌直接混合式加热法直接混合式加热法间接式加热法间接式加热法喷射式喷射式 注射式注射式 二、超高温杀菌的装置系统二、超高温杀菌的装置系统第20页，此课件共138页哦二、超高温杀菌的装置系统二、超高温杀菌的装置系统间接式加热法和直接混合式加热法间接式加热法和直接混合式加热法间接式加热：采用高压蒸汽或高压水为加热介质，热间接式加热：采用高压蒸
14、汽或高压水为加热介质，热量经固体换热壁传给待加热杀菌物料。量经固体换热壁传给待加热杀菌物料。由于加热介质不直接与食品相接触，所以可较好由于加热介质不直接与食品相接触，所以可较好地保持食品物料的原有风味，故广泛用于果汁、地保持食品物料的原有风味，故广泛用于果汁、牛乳等。牛乳等。特点：相对成本较低，生产易于控制，但传热效特点：相对成本较低，生产易于控制，但传热效率较低。率较低。第21页，此课件共138页哦直接混合式加热：直接混合式加热：采用高纯净的蒸汽直接与待杀菌采用高纯净的蒸汽直接与待杀菌物料混合接触，进行热交换，使物料瞬间被加热到物料混合接触，进行热交换，使物料瞬间被加热到135-160135
15、-160。直接混合式加热法直接混合式加热法可按两种方式进行。一是可按两种方式进行。一是注射式注射式，即将，即将高压蒸汽注射到待杀菌物料中；另一种是高压蒸汽注射到待杀菌物料中；另一种是喷射式喷射式，即将，即将待杀菌物料喷射到蒸汽中。待杀菌物料喷射到蒸汽中。在喷射式中在喷射式中，物料通常向下流动，而蒸汽向上运动。由于，物料通常向下流动，而蒸汽向上运动。由于加热蒸汽直接与食品相接触，因此对蒸汽的纯净度要求加热蒸汽直接与食品相接触，因此对蒸汽的纯净度要求甚高。甚高。特点：特点：加热速度快，热处理时间短，食品颜色、风加热速度快，热处理时间短，食品颜色、风味及营养成分的损失少。味及营养成分的损失少。第22
16、页，此课件共138页哦二、超高温杀菌的装置系统二、超高温杀菌的装置系统1 1、直接混合式加热的超高温瞬时杀菌装、直接混合式加热的超高温瞬时杀菌装置系统置系统2 2、间接加热的超高温瞬时杀菌装置系统、间接加热的超高温瞬时杀菌装置系统第23页，此课件共138页哦被处理物料的性质不同，被处理物料的性质不同，UHTUHT杀菌的工艺杀菌的工艺流程也不同。流程也不同。关键步骤关键步骤相同：相同：物料由泵送至预热器预热；物料由泵送至预热器预热；然后进入直接蒸汽喷射杀菌器；然后进入直接蒸汽喷射杀菌器；杀菌后物料经闪蒸去除部分水分和降低杀菌后物料经闪蒸去除部分水分和降低温度后进入下道工序。温度后进入下道工序。1
17、 1、直接混合式加热的、直接混合式加热的UHTUHT瞬时杀菌装置系统瞬时杀菌装置系统第24页，此课件共138页哦第25页，此课件共138页哦图6-6第26页，此课件共138页哦u原料乳由输送泵原料乳由输送泵1送经第一预热器送经第一预热器2进入第二预热器进入第二预热器3，牛乳升温至，牛乳升温至7580。u然后在压力下由泵然后在压力下由泵4抽送，经调节阀抽送，经调节阀5送到直接蒸汽喷射杀菌器送到直接蒸汽喷射杀菌器6。在该处，向牛乳喷入压力为在该处，向牛乳喷入压力为1MPa的蒸汽，牛乳瞬间升温至的蒸汽，牛乳瞬间升温至150。u在保温管中保持这一温度约在保温管中保持这一温度约2、4s时间，然后进入真空
18、膨胀罐时间，然后进入真空膨胀罐9中闪蒸，使牛乳温度急剧冷却到中闪蒸，使牛乳温度急剧冷却到77左右。左右。u热的蒸汽由水冷凝器热的蒸汽由水冷凝器18冷凝，真空泵冷凝，真空泵21使真空罐始终保持一定的真空使真空罐始终保持一定的真空度。真空罐内部汽化时，喷入牛乳的蒸汽也部分连同闪蒸的蒸汽一起从度。真空罐内部汽化时，喷入牛乳的蒸汽也部分连同闪蒸的蒸汽一起从真空罐中排出，同时带走可能存在于牛乳中的一些臭味。另外，从真空真空罐中排出，同时带走可能存在于牛乳中的一些臭味。另外，从真空罐排出的热蒸汽中的一部分进入管式热交换的第一预热器罐排出的热蒸汽中的一部分进入管式热交换的第一预热器2中用来预热中用来预热原料
19、乳。原料乳。u经杀菌处理的牛乳收在膨胀罐底部，并保持一定的液位。接着，经杀菌处理的牛乳收在膨胀罐底部，并保持一定的液位。接着，牛乳用无菌乳泵牛乳用无菌乳泵11送至无菌均质机送至无菌均质机12。经过均质的灭菌牛乳在灭菌。经过均质的灭菌牛乳在灭菌乳冷却器乳冷却器13中进一步冷却之后，直接送往无菌罐装机，或送入无菌中进一步冷却之后，直接送往无菌罐装机，或送入无菌贮罐。贮罐。第27页，此课件共138页哦图图6-7 直接热直接热处理法处理法UHT工工艺流程示意图艺流程示意图1.平衡罐平衡罐 2.泵泵 3.预热器预热器 4.加加热器热器 5.高压高压泵泵 6.直接喷直接喷射杀菌器射杀菌器 7.分流阀分流阀
20、 8.膨胀膨胀罐罐 9.真空泵真空泵 10.无菌泵无菌泵 11.无无菌均质机菌均质机 12.冷却器冷却器 13.膨膨胀罐胀罐 14.泵泵 15.冷却器冷却器第28页，此课件共138页哦图图6-8 过热（注入式过热（注入式UHT杀菌）装置流程图杀菌）装置流程图1.增压泵增压泵 2.平衡槽平衡槽 3.无菌片式交流换热器无菌片式交流换热器 4.定时泵定时泵 5.片式预热器片式预热器 6.注入式加热器注入式加热器7.保温管保温管 8.注入式加热器反压阀注入式加热器反压阀 9.无菌闪蒸罐无菌闪蒸罐 10.片式蒸汽冷片式蒸汽冷凝器凝器 11.无菌泵无菌泵12.无菌均质机无菌均质机 13.水进口水进口 14
21、.牛乳进口牛乳进口 15.旁通管旁通管 16.流量控制阀流量控制阀 17.热水热水18.到平衡槽过量灭菌牛乳到平衡槽过量灭菌牛乳 19.到平衡槽回流管到平衡槽回流管 20.产品无产品无菌包装机菌包装机 21.热水温控热敏元件热水温控热敏元件22.冷凝水冷凝水 23.真空度调节管真空度调节管 24.排出口排出口 25.真空冷凝液泵真空冷凝液泵 26.注入器反压阀的控制气注入器反压阀的控制气 27.水汽出口水汽出口 28.往灌装器往灌装器 29.无菌压力表无菌压力表 30.装量反压阀装量反压阀 31.制品循环制品循环32.止逆阀止逆阀 33.蒸汽进口蒸汽进口 34.切换开关切换开关1 35.就地清
22、洗消毒就地清洗消毒 36.装置反压阀的控制气装置反压阀的控制气 37.切换切换开关开关2(手动手动-自动自动)38.控制仪表屏控制仪表屏 39.安全加热范围传感敏感元件安全加热范围传感敏感元件 40.注入器温控热敏元件注入器温控热敏元件 41.注入器气动阀的控制气注入器气动阀的控制气 42.进口进口 43.出口出口第29页，此课件共138页哦u 利用增压泵利用增压泵1把待处理的原乳或其他乳制品从平衡槽把待处理的原乳或其他乳制品从平衡槽2输送到片式换热器输送到片式换热器3，并加热到大，并加热到大约约60。u接着，由定时泵接着，由定时泵4抽出，送入片式预热器抽出，送入片式预热器5，温度升高到大约，
23、温度升高到大约77。在此温度下，制品。在此温度下，制品进入注入式加热器进入注入式加热器5，并由输入加热器的蒸汽加热到，并由输入加热器的蒸汽加热到147或更高温度。一般保持这一温或更高温度。一般保持这一温度和压力度和压力4s。通常在接近加热器底部的地方，装上控制蒸汽的传感器，另一传感器。通常在接近加热器底部的地方，装上控制蒸汽的传感器，另一传感器则装在保温管则装在保温管7中部。中部。u牛乳经保温管和注入式加热器反压阀牛乳经保温管和注入式加热器反压阀8后，进入无菌闪蒸罐后，进入无菌闪蒸罐9，在特定的真空度下，蒸，在特定的真空度下，蒸掉加热时注入的全部蒸汽，从而保持加热前后含水量不变。掉加热时注入的
24、全部蒸汽，从而保持加热前后含水量不变。u同时用真空冷凝液泵同时用真空冷凝液泵25使牛乳或其他制品通过片式蒸汽冷凝器使牛乳或其他制品通过片式蒸汽冷凝器10，除掉所含的牧草和饲，除掉所含的牧草和饲料等异味、过量的蒸汽和不凝性气体。料等异味、过量的蒸汽和不凝性气体。u聚集在闪蒸饱底部的灭菌制品，由无菌泵聚集在闪蒸饱底部的灭菌制品，由无菌泵11送入无菌均质机送入无菌均质机12。进入均质机时，其温。进入均质机时，其温度已经再次降到适合均质作业的温度度已经再次降到适合均质作业的温度(77)。u均质后的灭菌制品进一步在无菌换热器均质后的灭菌制品进一步在无菌换热器3中冷却到中冷却到21。最后通过转向阀。最后通
25、过转向阀V5，进入无菌，进入无菌包装机或其他下道工序。包装机或其他下道工序。u如果需要，也可输送到无菌贮槽中。转向阀的传感器安装在闪蒸罐进口的保温管中。如如果需要，也可输送到无菌贮槽中。转向阀的传感器安装在闪蒸罐进口的保温管中。如果因为某种原因，在此管路上的制品温度低于或降低到杀菌温度以下时，则转向阀将制果因为某种原因，在此管路上的制品温度低于或降低到杀菌温度以下时，则转向阀将制品返回到平衡槽中重新处理。在没有使用无菌贮槽时，过量的灭菌制品也经由阀门品返回到平衡槽中重新处理。在没有使用无菌贮槽时，过量的灭菌制品也经由阀门V7返返回到平衡槽。回到平衡槽。第30页，此课件共138页哦图6-9第31
26、页，此课件共138页哦第32页，此课件共138页哦第33页，此课件共138页哦第34页，此课件共138页哦通过间壁式换热器来实现的。通过间壁式换热器来实现的。常用的间壁式换热器有板式、管式和旋转刮板式。常用的间壁式换热器有板式、管式和旋转刮板式。2 2、间接加热的、间接加热的UHTUHT瞬时杀菌装置系统瞬时杀菌装置系统第35页，此课件共138页哦图图6-10 间接式间接式UHT热处理法流程简图热处理法流程简图1.平衡罐平衡罐 2.泵泵 3，6.管式交互换热加热器管式交互换热加热器 4.脱气机脱气机5.均质机均质机 7.高压管式加热器高压管式加热器 8.冷却器冷却器如图平衡罐如图平衡罐l中的牛乳
27、经泵中的牛乳经泵2送至预热器送至预热器3预热以后进行脱预热以后进行脱气气4和均质和均质5，再经预热器，再经预热器6进进一步预热后进入管式一步预热后进入管式UHT杀菌器杀菌器7。加热器。加热器3，6为交为交互换热式，以便回收利用互换热式，以便回收利用余热。杀菌后的牛乳在预余热。杀菌后的牛乳在预热器热器3，6中与冷的原乳进行中与冷的原乳进行热交换，原乳被预热，而灭热交换，原乳被预热，而灭菌乳被预冷，最后经冷却器菌乳被预冷，最后经冷却器8最终冷却，送往下道工序最终冷却，送往下道工序(无菌充填机等无菌充填机等)。第36页，此课件共138页哦图图6-11 无菌热处理（套管式无菌热处理（套管式UHT杀菌）
28、装置流程杀菌）装置流程1,16.贮料筒贮料筒 2.泵泵 3.均质机均质机 4.循环消毒器循环消毒器 5,7.互换式加热器互换式加热器 6,12.均质阀均质阀 8.UHT加热器加热器 9.恒温管恒温管 10,11.互换式冷却器互换式冷却器 13.水冷却器水冷却器 14.冷水冷却器冷水冷却器 15.换热器换热器 17.贮槽贮槽第37页，此课件共138页哦三、超高温杀菌系统的加热设备三、超高温杀菌系统的加热设备1 1、板式换热器、板式换热器2 2、环形套管式换热器、环形套管式换热器3 3、旋转刮板式、旋转刮板式UHTUHT加热杀菌设备加热杀菌设备4 4、直接加热式、直接加热式UHTUHT杀菌设备杀菌
29、设备第38页，此课件共138页哦 板式换热器是板式换热器是UHTUHT过程中最常用的一种换热设备。过程中最常用的一种换热设备。与管壳式热交换器相比，与管壳式热交换器相比，特点为：特点为：1 1、板式换热器、板式换热器热损失小热损失小价格低廉价格低廉有泄漏有泄漏单位长度的压力损失大单位长度的压力损失大传热系数高传热系数高结构紧凑结构紧凑容易增减传热面积容易增减传热面积容易清洗干净容易清洗干净 传热板式板式换热器的主要工作件，一般采用不锈钢传热板式板式换热器的主要工作件，一般采用不锈钢冲压制成。冲压制成。第39页，此课件共138页哦 其主要结构为螺旋状的同心套管。与管壳式热交换其主要结构为螺旋状的
30、同心套管。与管壳式热交换器相比，器相比，特点为：特点为：2 2、环形套管式换热器、环形套管式换热器当流量小或者所需传热面积小的情况下适用。当流量小或者所需传热面积小的情况下适用。可用于较高黏度流体的热交换。可用于较高黏度流体的热交换。没有应力造成的破坏漏失。没有应力造成的破坏漏失。紧凑，安装容易。紧凑，安装容易。用机械方法清洗困难。用机械方法清洗困难。当用不锈钢管作传热管时，如果传热管长度大于某一限当用不锈钢管作传热管时，如果传热管长度大于某一限度，为了保持壳侧流均匀，必须加隔板，从而使壳侧流度，为了保持壳侧流均匀，必须加隔板，从而使壳侧流体压力损失增大。体压力损失增大。第40页，此课件共13
31、8页哦 较适合于黏度大或流动慢，或者在加热器表面易形成较适合于黏度大或流动慢，或者在加热器表面易形成焦化膜的杀菌物料。刮片的设计非常重要。焦化膜的杀菌物料。刮片的设计非常重要。3 3、旋转刮板式、旋转刮板式UHTUHT加热杀菌设备加热杀菌设备4 4、直接加热式、直接加热式UHTUHT杀菌设备杀菌设备 主要由物料泵、蒸汽喷嘴（或物料喷嘴）、真空主要由物料泵、蒸汽喷嘴（或物料喷嘴）、真空罐及各种控制仪表构成。罐及各种控制仪表构成。最关键的是加热介质与物料相混合的装置。最关键的是加热介质与物料相混合的装置。第41页，此课件共138页哦 在在杀杀菌菌条条件件相相同同的的情情况况下下，超超高高温温瞬瞬时
32、时杀杀菌菌与与低低温温长长时时间间杀杀菌菌相相比比，不不仅仅细细菌菌致致死死时时间间显显著著缩缩短短，而而且且食食品品成成分分的的保保存存率率也也显显著著提提高高。目目前前这这种种杀杀菌菌技技术术已已广广泛泛应应用用于于牛牛乳乳、果果汁汁饮饮料料、豆豆乳乳茶茶、酒酒等等产产品品的的生生产过程中。产过程中。超高温瞬时杀菌技术在食品工业中的应用超高温瞬时杀菌技术在食品工业中的应用第42页，此课件共138页哦第二节第二节 欧姆杀菌技术欧姆杀菌技术一、欧姆杀菌原理一、欧姆杀菌原理二、欧姆杀菌装置二、欧姆杀菌装置三、欧姆杀菌技术在食品工业中的应用三、欧姆杀菌技术在食品工业中的应用第43页，此课件共138
33、页哦欧姆杀菌亦称欧姆杀菌亦称“通电杀菌通电杀菌”，它利用电极将电，它利用电极将电流通过物体，由于阻抗损失、介质损耗等的流通过物体，由于阻抗损失、介质损耗等的存在，最终使存在，最终使电能转化为热能电能转化为热能，使物体内部，使物体内部产生热量而达到杀菌目的，产生热量而达到杀菌目的，多用于含有颗粒多用于含有颗粒的液体食品的杀菌的液体食品的杀菌。欧姆加热使颗粒的加热速率与液体的加热速率欧姆加热使颗粒的加热速率与液体的加热速率相接近，甚至更快（相接近，甚至更快（1-2/s）。因而可缩短）。因而可缩短加工时间，得到高品质产品。加工时间，得到高品质产品。第44页，此课件共138页哦早早在在19世世纪纪初初
34、就就提提出出了了欧欧姆姆加加热热的的概概念念，并并逐逐渐渐有有了了利利用用电电能加热物料的专利加工技术。能加热物料的专利加工技术。20世世纪纪初初，美美国国生生产产出出用用于于牛牛奶奶消消毒毒的的欧欧姆姆加加热热装装置置，但是由于没有合适的惰性电极材料而失败。但是由于没有合适的惰性电极材料而失败。90年年代代，英英国国的的APV Baker公公司司开开发发了了商商用用的的欧欧姆姆加加热热装置，英国、法国、日本和美国均开始使用。装置，英国、法国、日本和美国均开始使用。由由于于欧欧姆姆加加热热技技术术具具有有物物料料升升温温快快、加加热热均均匀匀、无无污污染染、易易操操作作、热热能能利利用用率率高
35、高、加加工工食食品品质质量量好好等等优优点点，近近年年来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。来逐渐引起国内外食品科学工作者的关注。第45页，此课件共138页哦一、欧姆杀菌原理一、欧姆杀菌原理 通电杀菌的机理据初步探讨有两方面的原因：通电杀菌的机理据初步探讨有两方面的原因：一方面由于通电加热致使温度升高而灭菌；一方面由于通电加热致使温度升高而灭菌；另一方面是因为在通电的两电极间的菌体细另一方面是因为在通电的两电极间的菌体细胞由于受到所加电场的作用导致菌体细胞胞由于受到所加电场的作用导致菌体细胞膜的破坏而灭菌。膜的破坏而灭菌。第46页，此课件共138页哦欧欧 姆姆 加加 热热 原原 理理第47页，
36、此课件共138页哦（一）欧姆加热的影响因素（一）欧姆加热的影响因素 根据根据Joule定律，在被加热食品内部的任一定律，在被加热食品内部的任一点，通入电流所产生的热量为：点，通入电流所产生的热量为：式中式中 Q某点处的单位加热功率，某点处的单位加热功率，(W/m3)；K某点处的电导率，某点处的电导率，S/m。S为电导单位西门为电导单位西门 子，它等于电阻子，它等于电阻的倒数；的倒数；gradV任一点处的电位梯度，任一点处的电位梯度，V/m；符号算子。符号算子。第48页，此课件共138页哦1 1、电导率是影响欧姆加热的主要因素、电导率是影响欧姆加热的主要因素 影响电导率的因素：频率、食品物料电导
37、率的各向影响电导率的因素：频率、食品物料电导率的各向异性、温度、颗粒的形状、颗粒与所加电场的排列取向等。异性、温度、颗粒的形状、颗粒与所加电场的排列取向等。2 2、流体流型对欧姆加热的影响、流体流型对欧姆加热的影响 层流流动下欧姆加热所产生的物料温度标度将层流流动下欧姆加热所产生的物料温度标度将导致与常规加热法设计中类似的问题，即管中心加热导致与常规加热法设计中类似的问题，即管中心加热不足，而管壁处加热过度。所以应在设计上避免这种不足，而管壁处加热过度。所以应在设计上避免这种稳定的层流流动，在操作上力求破坏加热器内速度分稳定的层流流动，在操作上力求破坏加热器内速度分布的形成。布的形成。3 3、
38、操作因素对欧姆加热的影响、操作因素对欧姆加热的影响 第49页，此课件共138页哦1 1、欧姆杀菌装置系统组成、欧姆杀菌装置系统组成 泵、柱式欧姆加热器、保温管、控制仪表等。由泵、柱式欧姆加热器、保温管、控制仪表等。由加热、保温加热、保温和和冷却冷却三部分组成。三部分组成。2 2、工艺流程、工艺流程待杀菌的食品原料待杀菌的食品原料物料泵物料泵欧姆加热器欧姆加热器保温管保温管冷却管冷却管（管式换热器）（管式换热器）无菌充填或无菌贮罐无菌充填或无菌贮罐具有一定粘度的、含颗粒的食品经泵进入到欧姆加热器中，以具有一定粘度的、含颗粒的食品经泵进入到欧姆加热器中，以垂直于电场的方向流过欧姆加热柱，物料在垂直
39、于电场的方向流过欧姆加热柱，物料在2min内被加热到需内被加热到需要的温度，在该温度保温要的温度，在该温度保温3090s，达到要求的灭菌强度，然，达到要求的灭菌强度，然后快速冷却、无菌包装。后快速冷却、无菌包装。3 3、欧姆杀菌技术操作（无菌技术）、欧姆杀菌技术操作（无菌技术）二、欧姆杀菌装置二、欧姆杀菌装置第50页，此课件共138页哦欧欧 姆姆 加加 热热 流流 程程第51页，此课件共138页哦物料罐物料罐控制板控制板产品回收产品回收反压阀反压阀无菌冷却器无菌冷却器产品出口产品出口物料泵物料泵反压泵反压泵刮板式冷却器刮板式冷却器保温管保温管欧姆欧姆加热器加热器第52页，此课件共138页哦 A
40、PV Baker is a world leader in the supply of the machines and complete process systems to make the worlds favourite food products APV的欧姆加热器示意图的欧姆加热器示意图第53页，此课件共138页哦三、欧姆杀菌技术在食品工业中的应用三、欧姆杀菌技术在食品工业中的应用 与传统罐装食品的杀菌相比，欧姆杀菌可使产品品质在微生物与传统罐装食品的杀菌相比，欧姆杀菌可使产品品质在微生物安全性，蒸煮效果及营养、维生素保持方面得到改善。安全性，蒸煮效果及营养、维生素保持方面得到改善
41、。主要优点主要优点：对营养物如维生素等的破坏较小，可生产新鲜、美味的大颗对营养物如维生素等的破坏较小，可生产新鲜、美味的大颗粒产品；粒产品；能加热连续流动的产品而不需要任何热交换表面；能加热连续流动的产品而不需要任何热交换表面；可加工对剪切敏感的产品；可加工对剪切敏感的产品；热量可在产品固体中产生而不需要借助其液体的传导或对流；热量可在产品固体中产生而不需要借助其液体的传导或对流；系统操作平稳，维护费用低，过程易于控制，可立即启动和系统操作平稳，维护费用低，过程易于控制，可立即启动和中止；中止；加工和包装费用有节约潜力，包装的选择范围较宽。加工和包装费用有节约潜力，包装的选择范围较宽。第54页
42、，此课件共138页哦 目目前前，欧欧姆姆加加热热技技术术在在美美国国正正广广泛泛应应用用于于低低酸酸性性或或高高酸酸性性食食品品的的加加工工，在在日日本本用用于于生生产产酸酸牛牛奶奶的的草草莓莓、鱼鱼糜糜制制品品及及豆豆腐腐的的加加工工等等，在在国国内内主主要要用用于于肉肉的的解解冻冻和和牛牛奶奶、豆豆浆浆的的加加热热杀杀菌菌。从从目目前前国国外外的的研研究究和和使使用用情情况况来来看看，欧欧姆姆加加热热最最具具有有潜潜力力的的应应用用领领域域是是含含颗颗粒粒流流体体食食品品的的无无菌菌加加工工。除除此此之之外外，用用于于对对大大块块固固体体食食品品的加热与解冻也具有很大的研究发展空间。的加热
43、与解冻也具有很大的研究发展空间。欧姆加热技术在食品工业中的应用欧姆加热技术在食品工业中的应用第55页，此课件共138页哦第三节第三节 高压杀菌技术高压杀菌技术一、高压杀菌原理一、高压杀菌原理二、高压杀菌装置二、高压杀菌装置三、高压杀菌技术在食品工业中的应用三、高压杀菌技术在食品工业中的应用第56页，此课件共138页哦 高压杀菌：高压杀菌：是指将食品物料包装以后，置于高压是指将食品物料包装以后，置于高压（200MPa200MPa以上，以上，20002000多个大气压）多个大气压）装置中加压，使微生装置中加压，使微生物因细胞壁和膜被破坏、微生物的生理机能丧失而致死，物因细胞壁和膜被破坏、微生物的生
44、理机能丧失而致死，从而达到食品灭菌的一种杀菌技术。从而达到食品灭菌的一种杀菌技术。高压杀菌技术也是近年来出现的新型杀菌技术，高压杀菌技术也是近年来出现的新型杀菌技术，需要有特殊的加压设备和耐高压容器及辅助设备，目前需要有特殊的加压设备和耐高压容器及辅助设备，目前尚处于试验研究与开发阶段，但其在食品工业中的应用尚处于试验研究与开发阶段，但其在食品工业中的应用前景是可喜的。前景是可喜的。第57页，此课件共138页哦早在早在19 世纪末期世纪末期就证明了牛奶、果蔬（包括香蕉、梨、桃就证明了牛奶、果蔬（包括香蕉、梨、桃子、李子、大豆、西红柿、豌豆等）和其他食品和饮料中的子、李子、大豆、西红柿、豌豆等）
45、和其他食品和饮料中的微生物对压力敏感，并证明高压处理能延长食品的货价期。微生物对压力敏感，并证明高压处理能延长食品的货价期。1914 年年，美国物理学家，美国物理学家Briagmum P.W.提出了静水压提出了静水压（500MPa）下蛋白质凝固，）下蛋白质凝固，700MPa 形成凝胶的报告超形成凝胶的报告超高压技术作为能确保高质量食品生产的非热保藏技术已被高压技术作为能确保高质量食品生产的非热保藏技术已被关注研究了很多年，但由于超高压技术上的难题，这一研关注研究了很多年，但由于超高压技术上的难题，这一研究成果并没有被实际应用。究成果并没有被实际应用。直到直到1986年年，日本京都大学林立九教授
46、提出超高压在食，日本京都大学林立九教授提出超高压在食品工业上的应用，并使超高压技术成为一种可行的商业品工业上的应用，并使超高压技术成为一种可行的商业加工手段，这一技术才引起世界各国的关注。加工手段，这一技术才引起世界各国的关注。第58页，此课件共138页哦 高高压压技技术术在在我我国国还还处处于于起起步步、理理论论研研究究阶阶段段，国国内内超超高高压压杀杀菌菌技技术术的的研研究究报报道道仅仅局局限限在在果果汁汁及及果果汁汁饮饮料料的的灭灭酶酶及及杀杀菌菌中中，还还未未投投入入实实际际生生产产应应用用之之中中，目目前前尚尚无无高高压压食食品品商商品品问问世世。因因此此，加加快快开开展展超超高高压
47、压食食品品研研究究，特特别别是是加加强强超超高高压压加加工工调调味味品品、中中药药材材、保保健健食食品品以以及及其其他他价价值值高高但但对对热热较较敏敏感感的的食食品品或或药药品品的的研研究究，对我国参与国际竞争有着极为重要的意义。对我国参与国际竞争有着极为重要的意义。第59页，此课件共138页哦超超高高压压技技术术加加工工的的食食品品与与传传统统加加热热处处理理的的食食品品相相比，具有其独特的比，具有其独特的优点优点：(1)营养成分高；营养成分高；(2)产生新的组织结构，不会产生异味；产生新的组织结构，不会产生异味；(3)无无“回生回生”现象；现象；(4)原料利用率高；原料利用率高；(5)适
48、用范围广，开发前景好。适用范围广，开发前景好。第60页，此课件共138页哦一、高压技术原理一、高压技术原理 液液体体(水水)在在超超高高压压作作用用下下被被压压缩缩，而而受受压压食食品品介介质质中中的的蛋蛋白白质质、淀淀粉粉、酶酶等等生生物物高高分分子子物物料料会会产产生生压压力力变变性性，即即生生物物高高分分子子物物质质立立体体结结构构中中的的非非共共价价键键结结合合部部分分(氢氢键键、离离子子键键和和疏疏水水键键等等相相互互作作用用)发发生生变变化化，其其结结果果是是食食品品中中的的蛋蛋白白质质呈呈凝凝固固状状变变性性、淀淀粉粉呈呈胶胶凝凝状状糊糊化化、酶酶失失活活、微微生生物物死死亡亡，
49、或或使使之之产产生生一一些些新新物物料料改改性性和和改改变变物物料料某某些些理理化化反反应应速速度度，故故可可长长期期保保存存食食品品而而不不变变质质。这这就就是是超高压技术的基本原理超高压技术的基本原理。第61页，此课件共138页哦（1 1）改变细胞形态）改变细胞形态 极高的流体静压会影响细胞的形态，包括极高的流体静压会影响细胞的形态，包括细胞外形细胞外形变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚等。变长，胞壁脱离细胞质膜，无膜结构细胞壁变厚等。上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，上述现象在一定压力下是可逆的，但当压力超过某一点时，便不可逆地使细胞的形态发生变化。便不可逆地使
50、细胞的形态发生变化。1、高压对细胞的影响、高压对细胞的影响第62页，此课件共138页哦（2 2）影响细胞生物化学反应）影响细胞生物化学反应按照化学反应的基本原理，按照化学反应的基本原理，加压有利于促进反应朝向加压有利于促进反应朝向减小体积的方向进行减小体积的方向进行，推迟了增大体积的化学反应，由，推迟了增大体积的化学反应，由于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所以加压将于许多生物化学反应都会产生体积上的改变，所以加压将对生物化学过程产生影响；对生物化学过程产生影响；u加压阻碍放热反应的进行加压阻碍放热反应的进行；u凡是对保持生物聚合物天然状态有利的化学键都会受压力凡是对保持生物聚合物天然状