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食品热力杀菌中若干问题探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-25  来源:网络  浏览次数:340
核心提示:食品的热力杀菌是确保食品安全的重要环节,世界各国和我国的有关政府机构和食品业界都对于热力杀菌予以深切关注。当前,设备的热分布测试已成为为验证杀菌设备优劣的重要手段,产品热穿透测试也为评估食品安全性的重要指标。
 
    食品的热力杀菌是确保食品安全的重要环节,世界各国和我国的有关政府机构和食品业界都对于热力杀菌予以深切关注。当前,设备的热分布测试已成为为验证杀菌设备优劣的重要手段,产品热穿透测试也为评估食品安全性的重要指标。五年多来,本机构对国内数以千计的热力杀菌设备和包装食品热穿透测试,发现了一些共性的问题。针对我国热力杀菌领域的现状,在此就食品热力杀菌中的若干问题进行一些探讨。

一、 热力杀菌设备问题

    近年来国内涌现出了很多专业的热力杀菌设备制造企业,其产品无论从设备的外观、结构、材质和控制仪表都呈现了新的形象,使我国杀菌设备的品质有所提升,但也还存在着一些值得改进和探讨之处。

    1、 热力杀菌设备兼容性问题

    不少杀菌设备厂制造了热水喷淋式杀菌锅,因为它的温控和空气加压系统是独立分别控制的,所以这种杀菌锅适宜于软包装产品杀菌。有的生产企业不仅生产软包装产品,也生产马口铁罐装食品,但“水杀”容易引起非印铁罐的罐外生锈,而改用“汽杀”的话,杀菌设备没有安装排气管、泄气阀,必须要再改装。有些设备厂商的销售人员不一定了解“水杀”和“汽杀”的要点,往往在销售前都说什么产品都可以“杀”。当生产企业需要用“水杀”锅作纯蒸汽杀菌时,就会带来如下问题:

    ① 如用“水杀”的杀菌锅用于“汽杀”时,往往要对新的“水杀”杀菌锅就进行改造,增加排气管、泄气阀、蒸汽散布用的喷汽管等工作。

    ② 在改造过程中,往往是由杀菌锅的制造厂的安装人员在现场改装,这些安装人员未必能正确了解纯蒸汽杀菌锅的配置要求,往往会就地取材将就配置,其结果是改装后的杀菌锅仍不能符合蒸汽杀菌要求,于是又产生了“二次”改造。

    ③ “水杀”菌的杀菌锅门绝大部分是采用压缩空气“气顶式”来密封杀菌锅门,此种密封的方法用于“水杀”时,因为热水温度和空气压力是分别独立控制的,又因为传热介质是热水,所以压缩空气从门的密封圈部位泄漏至杀菌锅内不会影响热水的温度。但一旦“气顶式”密封用于蒸汽杀菌,虽经过排气工序,但该种密封方式将导致空气又进入杀菌锅内,由于空气团的游动,使杀菌锅内的温度变得不均匀(在以下第2节中图解说明)。

    ④ 从本机构所开展的热分布测试的数据看,因为杀菌锅门用压缩空气“气顶式”顶紧门的作法竟使杀菌锅内的温度差异达3-9℃,影响热分布的均匀性,导致食品安全的严重事故。其实,杀菌锅制造单位可以稍加改进设计,也只需增加少量材料就可制造出汽杀和水杀兼容的杀菌锅。

    2、热力杀菌设备配置不规范

    有的杀菌设备配置不符合热力杀菌的规范,主要表现在下列几个方面:

    ① 排气的配置不规范
    有的工厂将截止阀用作排气阀;排气集气管的截面积有小于几条排气支管的截面积总和的配置情况。
    准确的排气应使用符合规范的闸阀,因为截止阀几乎会缩小一半流通面积,而闸阀不会改变排气通径,所以规定要使用闸阀。另外排气集气管的截面积应大于排气支管的截面积总和,否则会形成排气过程的进口大出口小的阻塞状态。影响正常排气。

    ② 泄气阀孔径不规范

    孔径随意配置,孔普遍太大(有4-10mm都有),使用者为了减少车间内蒸汽弥漫随意开打关小,不能做到规范的泄气的条件(规范为开足泄气阀)。
    热力杀菌法规都列出,杀菌锅上的泄气阀孔径为≥3 mm, 水银温度计旁的泄气阀≥1.5 mm,实践证明,按上述孔径开足杀菌,既符合技术要求,又可节约蒸汽。

    ③蒸汽扩散管不规范
    蒸汽扩散管的喷气孔截面积之和与蒸汽进汽管最小截面积之比值不符合法规的1.5-2.0之内。
蒸汽扩散管的喷气孔截面积之和与蒸汽进汽管最小截面积之比值1.5-2.0倍的,它是由前人总结出的实验数据,为中外法规一致采用。

    ③ 水银温度计配置不合理
    水银温度计是比较稳定的温度指示器,所以中外法规都有规定,每个杀菌锅必须要安装校准过的水银温度计,因为水银温度计计量准确,稳定性相当好,不会无故变化。但不少连续低温杀菌机均均不配备水银温度计。有些杀菌锅因配备了电子显示屏,也就不安装水银温度计,这是不恰当的。电子指示温度计的数值很易调改,它可能因无校准,或未及时校准,温度数据出入会很大。以前FDA的规定中只认可水银温度计,近年来随着电子技术的飞速发展,FDA也与时俱进认可了电子温度显示器,但必须与水银温度计校准同步。
    有的杀菌锅上配置了两支80-135℃温度计,当询问操作人员,你看哪一个温度计时,回答大致是统一的,要看温度指示较低的那个。其实这样表明两个温度计只是用了一个,那么两个温度计有一个是没用的。我们认为最好将在杀菌锅上的两个温度计中,一个用符合规范刻度(每℃≥2.7mm)的经校准过的80-135℃较高精度的水银温度计,用于杀菌恒温阶段的温度指示;因为80-135℃无法指示出低于80℃以下的温度,所以另一支温度计可采用量程较宽的一般普通精度的0-150℃温度计。对于冷却阶段温度指示的温度计,也可用非水银温度计,如圆盘指针式温度计。

    ④ 压力表量程不规范
    有的工厂压力表配置不规范,甚至于安装了1.6 Mpa 量程的压力表。如杀菌温度为121℃,它所对应的表压力值约为0.1036 Mpa , 如用大量程的表面指示出小数值时,几乎就在起步线上,读数精度低,相对误差较大。
    准确的量程最好使工作显示压力在整个量程的½位置较为合宜,这样使分度刻度值较为大而清晰,相对误差较小。

    ⑤ 杀菌锅门的密封方式错误
    采用外加压缩空气用“气顶式”来密封杀菌锅门的方式,如用于纯蒸汽“汽杀”,会导致空气漏入杀菌锅,引起杀菌锅内温度分布不均匀,导致部分产品受热力杀菌不足的食品安全事故。
    “气顶式”密封杀菌锅门的形式,在空气顶出密封胶圈的同时,有可能使外加的压缩空气导入杀菌锅内。
    改进的方法可以采用蒸汽替换压缩空气的方式,这样可以杜绝空气进入杀菌锅内,或换用蒸汽“自涨式”的密封方式来密封锅门。

    3、杀菌锅控温方式不适当

    热力杀菌恒温阶段要求有恒定的温度,对于纯蒸汽杀菌,过去手动操作可以目视压力表调整进汽阀已获得稳定的杀菌锅内压力,同时也获得相应稳定的杀菌温度,有经验的杀菌操作人员可以使恒温阶段的恒温曲线相当平稳。

    现在绝大多数杀菌锅均配备了自动温度控制器,但目前控温方式有两种方式是合宜的:

    ① 蒸汽比例薄膜调节阀:这是传统的控制方式,控温精度高,控温曲线平稳,但成本较高。

    ② 蒸汽比例气动调节阀:这是近年来随着电子数字技术的发展出的电子气动组合的控温手段,虽然控温曲线平稳尚不及蒸汽比例薄膜调节阀,但控温精度较高,且成本可以比薄膜阀低。然而也有的杀菌锅制造厂安装了不适当的简单控温方式,用蒸汽通断方式自动控温。这种控制方式是当达到杀菌温度后,就关闭蒸汽阀,当温度低了又打开蒸汽阀。有用气动的,也有用电动的。这种控温方式形成了锯齿形阶梯型温度曲线,对于这种控温方式热分布数据显示,其杀菌锅内的温度分布也是不够均匀的。虽然这种控温方式成本是低的,但对于食品热力杀菌是不适当的。

二、 热分布和热穿透测试概念部分淆惑

    当今,热分布测试已经是评估杀菌设备温度分布是否均匀的一个重要手段,但对于热分布测试中也存在着一些概念上的淆惑。

    1、热分布测试是验证热力杀菌设备温度分布的均匀性,以判断评估热力杀菌设备满足食品热力杀菌的能力,所以在热分布测试前首先要对杀菌设备作一个“调查”,最好了解测试的杀菌锅是否合乎规范,倘如杀菌设备不符合规范,应该按规范作局部改造或修正,使杀菌锅合乎规范,然后再作热分布测试。杀菌锅的规范可参见我国CIQ SN400.6规定,这些规定与美国FDA的规定是一致的,它是前人花了无数次试验测试才定出的。我们完全应该利用前辈的经验,不应该由某一次热分布测试去就决定改造方案,因为很多有热分布有关的因素未能规范化,往往使一次热分布测试不能代表整个杀菌锅整体的概况。

    2、热分布测试就是“找冷点”的说法是存在片面性的。

    有的热力杀菌工作者把热分布测试归结为“找冷点”,其实这种说法是不全面的。的确,热力杀菌设备的结构、配置、安装、操作不规范的话,会在杀菌设备中产生“冷点”或“冷区”。其实,有些冷点是固定的(如结构性的因素形成的),有些冷点是游动变化的(如导入空气因素),所以真正寻找冷点也不是那么容易,因为那么大的杀菌锅靠十几个或几十个测温点是难于寻找出冷点的位置。关键的首先要确保设备的结构、配置、安装、操作都符合规范,杀菌设备就可以没有“冷点”或“冷区”,其热分布应该是均匀的,而测试就是一个验证过程。所以尤其说“寻找冷点”还不如应先规范化结构、配置、操作方法,使热分布测试可以一次完成,并得到良好的结果。有人以为热分布应该在同一个位置做两次测试,看看两次实验同一位置的温度重复性。其实这种提法有它的片面性,因为两次连续的测试,杀菌锅本身的锅体温度是不同的,第一次一般为“冷锅”,而第二次一般而“热锅”,所以尽管是同一个位置,温度未必会重复。对于规范配置的杀菌锅,如果对“冷锅”作温度热分布测试显示均匀,就不必在同一个位置在做热分布去评估热分布的均匀性,要做也可以在不同的位置,已获得足够的数据。

    3、对“冷点”的具体对待

    热分布测试过程中受杀菌锅的结构、测试产品容器大小、产品内容物品种不同(如有时用水罐替代)、产品的初温、杀菌锅本身的温度(即“冷锅”或“热锅”)不同,都会对不同测温点的温度显示有影响,所以热分布测试最好要达到杀菌恒温温度15分钟后或恒温结束后来做判断比较正确。也就是说要看该测温点的全过程,不应以某一分钟的温度来决定该杀菌设备是否符合食品热力杀菌的能力。
对于规范的杀菌锅,用纯蒸汽作为传热介质,整个杀菌锅内温度几乎都可以达到在0.56℃范围内。
而对于用热水作为传热介质的杀菌设备,鉴于热水的热焓值远低于蒸汽,其传热速度也比较慢,故杀菌设备的温度分布均匀度不如蒸汽那么快,温度分布差会比蒸汽杀菌大一些,一般能在1℃范围内波动,对于设计良好的杀菌锅,其温度差也可达到0.56℃范围内。

    4、 热分布测试与排气规程设定

    从热分布测试的数据和传热曲线可以来了解排气过程温度变化情况,但对于排气规程的设定绝不是一次热分布测试可以制订的。有些热力杀菌工作者凭借一次杀菌的热分布测试数据就订出了排气规程。例如曾有一个机构对一个工厂普通的不大的通用杀菌锅制定了一个排气规程是温度至少110℃,时间至少10分钟,结果工厂在操作时,为了完成这个排气规程,竟不断地关小蒸汽阀以等待10分钟的时间到达,杀菌操作工抱怨当时某一次热分布测试时,有一个阀门忘记关闭,所以花了较长时间,温度才升上来,所以制订出了上面的并不科学的排气规程。

    事实上,对于通用的杀菌锅还不如采用中外法规中的排气规程。当法规中的规程不能满足温度分布要求时才另订新的排气规程较好。

    5、 热分布测试与万能的升温时间的概念淆惑

    有些技术公司的热分布测试人员将一次“水罐头”产品作热分布测试的数据定出了一个“升温时间”,这是非常不科学的。所谓升温时间其实包括了从通入蒸汽时间开始,包括了排气阶段,再升温至杀菌温度的总的时间。但产品是多种多样的,有传导型和对流型不同,罐型也有大有小,食品的初温也有不同都会影响到升温时间,所以用一个小的“水罐头”的热分布测试为工厂制订升温时间是极不科学的。升温时间应该由实际产品内容物来测试,其实升温时间可由产品热穿透测试来分析,不应该有一个“万能”的升温时间。

    6、 产品热穿透测试条件的误区

    产品的热穿透测试是通过测试产品内容物冷点温度的数据计算食品的杀菌强度以是验证判断食品安全的重要手段,有些杀菌工作者要求将产品放在杀菌锅的“冷点”位置作热穿透测试。表面上听起来似乎是有道理的,但事实上在实际操作时是很难去放在杀菌锅的“冷点”位置上的。假如知道杀菌锅有冷点的话,首先应该消除该冷点,更不应该让有“冷点”的杀菌锅投入生产运行。实践证明,提出热穿透测试位置在“冷点”的条件是存在着误区的。

三、 食品热力杀菌规程的误区

    中外的罐藏食品热力杀菌规程主要有如下几个要点:
    * 产品包装容器的大小(尺寸);
    * 产品初温(℃)
    * 热力杀菌温度(℃)
    * 热力杀菌时间(分钟)
    * 其他关键因子(影响传热的因素)

    产品的热力杀菌是使食品受到相当的热力杀菌强度,既可杀死食品中的微生物,确保食品安全,又使食品烹调适度,达到食用的商业价值。所以食品的热力杀菌规程是严肃的,一般不可随意更改的。如食品出口到美国,是需要向美国政府的食品药品管理局申报杀菌规程的。但现在有一些杀菌设备配上了智能型F值自动调节器,当设备的杀菌温度达不到杀菌强度时,设备会自动延长时间,以补足温度不够的F值。初听起来这是较先进的。但这其中有不少问题,曾经有一个保健品的工厂的产品向美国出口,按美国要求要填报杀菌规程, 在填报过程中,发现每次杀菌的温度与时间是不同的,即实际上它是等于没有杀菌规程,有的是小电脑每次自动变更的温度与时间,有些产品本身的风味对温度与时间有其特定的要求,而这种自动补偿型的控制器会搞得产品的品质面目全非。

    准确的做法,应该严格执行热力杀菌规程。如果要纠偏,需按照纠偏程序执行。

    以上实例和分析是本机构基于对数千台杀菌锅测试数据并开展相应的调研后发现的问题,将这些问题提出来并作以上探讨分析,目的在于完善食品加工行业中食品热力杀菌的技术规范。

编辑:foodnews

 
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