□ 朱 鵬 浙江大學生物系統工程與食品科學學院；杭州娃哈哈集團有限公司

1 殺菌熱分布概述

1.1 殺菌熱分布的概念

殺菌工序是罐頭食品生產的關鍵工序，殺菌操作的規(guī)范與否直接影響產品質量。殺菌鍋的熱分布均勻性是殺菌良好操作規(guī)范的一項重要判定指標。熱分布指熱力殺菌設備內不同位置在殺菌過程中溫度分布的情況，其測試的意義在于驗證熱力殺菌設備在殺菌恒溫過程中各部位溫度均勻一致的程度，以確保殺菌設備能滿足食品熱力殺菌的要求。殺菌工藝要求殺菌鍋內的各點均達到設定的溫度后方可進行殺菌計時。主要因產品的殺菌規(guī)程是按照鍋內所有產品的溫度均處于同一溫度下制定的，如若殺菌鍋內的溫度不均勻，鍋內每罐產品的殺菌強度將不一致，而其中處于規(guī)定殺菌溫度以下的產品將會出現因殺菌不徹底而引起變質的隱患。

1.2 新法規(guī)下殺菌熱分布的要求

蒸汽殺菌熱分布要求：①如果升溫階段結束，恒溫開始1 min內，最慢的測溫頭≤參照溫度（指放置于水銀溫度計旁的測溫頭的測溫值，下同）1.67 ℃（3.0 ℉），被視為可以接受；②如果升溫階段結束，恒溫3 min內，最慢的測溫頭≤參照溫度0.56 ℃（1.0 ℉），被視為可以接受；③恒溫3 min之后至恒溫結束，各測試點的溫度與參照溫度的差值均在0.56 ℃（1 ℉）以內[1]。

2 殺菌熱分布的影響因素

2.1 進氣蒸汽管、蒸汽分配管及蒸汽壓力對熱分布的影響

蒸汽進入殺菌鍋內的管道管徑及進氣速度是影響空氣排出的關鍵因素，通過相關實驗證明，進氣管徑小于40 mm，進氣壓力低于5.5 kgf/cm2，將對熱分布均勻性產生較大的影響。蒸汽分配管開孔率應以所有小孔的面積之和為分配管截面積的1.5～2倍。目前，杭州娃哈哈集團有限公司的蒸汽進氣管管徑為50 mm，工藝規(guī)定殺菌蒸汽總管壓力大于6.0 kgf/cm2，蒸汽分配管管徑50 mm，開孔數量420個，孔徑3.2 mm，所有小孔的面積之和為分配管截面積的1.7倍[2]。

2.2 排氣管及泄氣管對熱分布的影響

殺菌鍋熱分布不均勻的重要原因是鍋內存在空氣囊，純凈的蒸汽的溫度是均勻一致的，當蒸汽中混有空氣時將會導致熱分布不均勻。因空氣是熱源的不良導體，隨著蒸汽的流動，空氣中蒸汽被分割為許多部分，該部分的空氣囊溫度遠低于蒸汽的溫度。氣囊在蒸汽的沖擊下處于運動狀態(tài)，并通過排氣閥排出，從而使鍋內的溫度均勻，因此，排氣效果的好壞與熱分布情況密切相關。合理的排氣管尺寸既可以有效排出空氣，也可以減少排氣時蒸汽的損失。通過相關實驗得知，25 mm排氣管符合熱分布均勻性的要求。泄氣管的用途是在恒溫階段促進蒸汽的流通，同時，除去蒸汽中帶入的不凝氣體，因此，泄氣管在恒溫階段也是保持熱分布均勻性的重要因素。

2.3 排氣工藝規(guī)程對熱分布的影響

進行蒸汽高壓殺菌（＞100 ℃）排氣操作時，要同時滿足“兩個開足”（排氣閥、蒸汽閥必須開足）和“兩個至少”（溫度至少達到X ℃、時間至少達到Y min）的最低條件。同時，要打開排水閥以排除鍋內冷凝水，當溫度高于等于100 ℃時，可關閉排水閥，因此，排氣規(guī)程對熱分布的影響也較大[3]。

2.4 冷凝水對熱分布的影響

冷凝水排除不徹底時會使熱分布不均勻，因升溫過程中，為了與罐頭產品換熱，大量的蒸汽冷凝，當冷凝水未排除，積累超過蒸汽分布管時，蒸汽先加熱冷凝水，冷凝水蒸發(fā)成二次蒸汽，二次蒸汽驅趕空氣的能力較差，空氣較難排盡。蒸汽在流動過程中帶動了冷凝水也將影響鍋內的熱分布。

2.5 壓縮空氣對熱分布的影響

殺菌鍋內壓縮空氣主要用于壓板在需安裝過程中固定殺菌籠內產品，避免產品掉落。同時，在降溫階段，提供壓縮空氣以保持產品內外的壓差。如殺菌過程壓縮空氣泄露，將嚴重影響殺菌熱分布均勻性。

2.6 其他影響因素

殺菌籠底板及殺菌墊板開孔率、殺菌籠內產品的排布緊湊程度、產品的初溫等。

3 我司殺菌鍋熱分布主要影響因素分析及改進

杭州娃哈哈集團有限公司目前使用的殺菌鍋大多數為揚州綠揚食品機械有限公司生產，其具有近二十年的殺菌鍋生產歷史，在硬件方面基本能夠達到相關要求。

對殺菌鍋按照如下狀態(tài)進行熱分布檢測試驗：①參數按照要求設置，殺菌旋轉狀態(tài)更改為靜止，殺菌過程壓板下壓；②參數按照要求設置，殺菌旋轉狀態(tài)更改為旋轉，殺菌過程壓板下壓；③參數按照要求設置，殺菌旋轉狀態(tài)更改為旋轉，殺菌過程壓板下壓。

通過實驗一確定殺菌鍋蒸汽管、閥門、冷凝水排放、排氣等環(huán)節(jié)有無異常，通過試驗二確定冷點位置，結合試驗二中發(fā)現的冷點位置開展相關檢修工作，檢修完成后，通過試驗三驗證檢修效果。

表1 26#殺菌鍋熱分布檢測數據匯總

通過試驗對比發(fā)現，靜止殺菌時熱分布均勻性較好，旋轉殺菌時熱分布均勻性較差。結合探頭位置發(fā)現，第一、二、三、四籠二層中心位置相對冷點。結合冷點位置，檢查殺菌鍋內補壓閥密封墊片、壓板密封圈、壓縮空氣罐內連接基座及接頭與更換密封圈，通過更換后再次進行旋轉狀態(tài)下的熱分布檢測，檢測結果熱分布均勻性達到相關要求。

26#殺菌鍋熱分布檢測數據匯總見表1。

4 檢查方法歸納與下一步工作計劃

結合殺菌鍋熱分布時間，檢測前全面檢查殺菌鍋各閥門、管路有無異常，檢查殺菌鍋壓縮空氣進氣管路閥門、基座、密封圈有無破損，可結合壓縮空氣進氣流量計及空壓加壓管路處有無異響等方法，如發(fā)現異常及時進行檢修。

熱分布檢測時可在靜止及旋轉狀態(tài)下進行熱分布檢查，結合檢測結果再次開展檢查。如第一次靜止檢測異常，可判定為蒸汽進氣、冷凝水排放、閥門異常等原因造成，針對各項進行檢查與修復；如第一次檢測正常，第二次旋轉檢測異常，可結合冷點位置，對壓縮空氣進氣管路接頭、基座、補壓閥進行檢查與修復。

日常生產過程中，可結合操作屏壓力溫度顯示、圖紙溫度顯示等信息的波動，判斷殺菌鍋的運行狀態(tài)，發(fā)現異常及時開展檢修。同時，對密封圈等制定更換臺賬，定期進行更換（密封圈每3個月更換一次，蒸汽散布管小孔每6個月疏通一次），做到預防式維修，不斷提高殺菌鍋運行的穩(wěn)定性。針對上述問題，不斷總結整理了各相關環(huán)節(jié)的OPL課件，并加強人員操作培訓，指導實際生產。

[1]張利奮,謝幼林.殺菌鍋的熱分布測試[J].食品與發(fā)酵工業(yè),1987(2).

[2]褚弘斌.影響殺菌鍋熱分布因素的研究[J].現代化農業(yè),1997(7).

[3]黃小泳,韓永紅.熱分布與熱穿透試驗的一種測試方法[J].今日藥學,2012(2).