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5.6.1 批式回转杀菌机的种类和结构

2023-02-14

目前使用最多的批式回转杀菌机有浸水式回转杀菌机、淋水式回转杀菌机和轨道式 回转杀菌机。

5.6.1.1 浸水式回转杀菌机

浸水式回转杀菌机有很多种类型,但有着相同的结构,操作程序也大致相同:

①杀菌篮装满罐头后推入杀菌锅。

② 杀菌篮和罐头固定在回转鼓中。

③ 关闭杀菌锅门。

④ 将贮水锅中的预热水放入杀菌锅中。

⑤ 进行升温和杀菌。

⑥ 开始冷却时将杀菌锅内的热水送回贮水锅。

⑦ 通过溢流管继续冷却。

⑧ 将转鼓回到水平位置。

⑨打开锅门将杀菌篮取出。

浸水式杀菌机由两只卧式高压容器组成,一只安装在上方,用做预热水贮锅,一只安 装在下方用做杀菌锅。贮水锅和杀菌锅之间有管道连接,并安装了控制阀门。贮水锅中 的预热水通过管道流入杀菌锅,在杀菌结束时热水又回流入贮水锅。杀菌锅安装了循环 泵以使温度分布均匀。有些杀菌锅的水循环以切线方向流动形成“W”形。锅的底部有2 个吸水孔,水由循环泵吸出,从锅顶回入。斯托克(Stock)杀菌锅在锅顶和锅底部都安装 了与锅体长度相同的蒸汽分配管(图5-33)。在锅的中央是回转装置,带动杀菌篮回转。

图5-33 浸水式加压回转杀菌锅流程图

V1—连接阀 V2—蒸汽阀 V3—贮水锅加热阀 V4—压力控制阀 V5—反压释放阀

V6—排气阀 V7—压力释放阀 V8—杀菌锅进汽阀 V9—冷水阀 V10—排水阀 V11—连接阀

HV12—贮水锅手动进水阀 V13—喷射阀 V14—止逆阀 V15—排水总阀 P1—循环阀 P2—冷水阀

直径为130cm的回转式杀菌锅一般都使用与手推车可以分离的长方形杀菌篮,因此 杀菌篮在进出杀菌锅时不需要提升。但对于直径为160cm的大型杀菌锅,杀菌篮装满罐 头之后由于质量太大,人力难以推动,需要使用铲车将杀菌篮放在杀菌锅前面的轨道上, 然后杀菌篮自动进入杀菌锅。杀菌篮由压紧装置锁定。回转装置或者是由开孔的圆桶, 或者是由管和横梁构成的框架。后者在杀菌篮和锅壁之间没有任何的阻隔,水可以在罐 头周围自由流动。在回转装置前面有一个可以拆卸的滑环,它在两个起支撑作用的滚轮 轴上运行。这两个滚轮轴可以在锅外进行润滑。驱动装置安装在锅的后面,驱动功率一 般在6kW左右。有些型号只有固定转速为9r/min或18r/min,有的具有无级变速,功率 一般为3~4kW。变速箱比为1:6或1:7,转速分别为6~36r/min。预先设定回转速度, 或者由程序控制,由一只伺服电机自动调节。变速器矢轮将驱动力传递给安装在回转轴 上的连接器。现代的回转轴有不需要润滑的轴套。回转轴驱动转鼓,转鼓上安装了万向 节,这样转鼓上的滑环即使受到磨损也不会损坏起支撑作用的滚轮轴。驱动轴是空心的, 允许穿过热电偶导线进行罐内温度测定。在转鼓驱动轴的末端,有固定和密封热电偶导 线的压垫盖,还有滑环连接件。

杀菌锅和贮水锅通常都采用蒸汽喷射直接加热。具有蒸汽喷嘴的水加热器常常用于 蒸汽的导入。蒸汽可以直接进入杀菌锅,但更好的是先进入混合器,然后进入循环系统, 这样可以获得均匀的热分布,同时可以控制加热速度。有一些型号使用空气垫层来加压, 也有一些型号是在贮水锅液面上方通入蒸汽对贮水锅和杀菌锅同时进行加压,因为贮水 锅和杀菌锅之间的连接管路上的阀门是开的。当水回到贮水锅后关闭连接管路上的阀 门,杀菌锅内的反压力通过特殊的溢流阀进行控制。溢流阀调节冷却水的排出量,即可控 制锅内的压力。程序自动控制按预先设定的时间逐步开大阀门,加大冷却水的排放量,这 样杀菌锅内的压力就会自动地减小。对电控杀菌锅来说,所要求的压力释放是在程序中 预先设置的,或者是阶梯式的,或者是连续式的。

为了将杀菌锅内的水送回贮水锅,同时也为了降温,冷却水和循环泵是必需的。由于 使用了循环泵,杀菌锅的运行不依赖于冷却水的供水压力。如果供水压力波动很大,在杀 菌锅的上方更有必要安装贮水锅。

对于回转杀菌机来说,罐头在杀菌篮中应该竖 放,使罐头头顶头回转,有利于罐头内容物的搅动。 罐头竖放时在层与层之间应放置隔板,这样可以使 水在杀菌篮内自由流动,有利于温度均匀分布。现 在隔板已由早期镀锌铁板或不锈钢板改为耐热塑料 板。隔板应具有足够的开孔率,而且应考虑在隔板 上放置罐头时罐底不会将孔封死。图5-34所示为 罐头在长方形杀菌篮中的放置方式,在罐头层与层 之间放置了隔板。对于软包装袋或半硬质容器,现 在有多种不同设计的支架,如图5-35所示。为了 有利于水的流动,无论是隔板还是支架都应该是开孔的,而且最好是用两面开孔的空心板制做,这样罐头容器竖放时,罐底不会将孔封死,隔 板的使用也有利于杀菌篮的机械装卸。

图5-34 头顶头回转杀菌时罐头 在杀菌篮中的固定方式

5.6.1.2 淋水式回转杀菌机

淋水式回转杀菌机是浸水式回转杀菌机的改进型,同样由两只上、下排列的卧式压力 容器组成,上面的一只用作贮水锅,下面的一只用作杀菌锅。贮水锅内的水位是可以调节 的。与浸水式回转杀菌机相比,贮水锅中的水量要少得多,因此只要预热很少量的水,这 样大大节省了热能。

贮水锅中很少量的水可以预热到高于所需要的杀菌温度,如150℃。加热方式是用 0.6~0.8MPa的蒸汽直接喷射加热以便缩短加热时间。杀菌时所需要的反压是由压缩 空气产生的,因此许多对压力敏感的包装容器都可以用这种方法进行杀菌。

图5-35 蒸煮袋或浅盘容器的支架和隔板

见图5-36,杀菌开始时,预热水从贮水 锅中流入下面的杀菌锅中。与浸水式相比,淋 水式不需要排气,因为锅内的空气可以用于产 生反压。这样可以省节不少由排气造成的热 量损失。反压力可以在升温过程中逐步产生, 也可以一开始就加到所要求的压力,这由压力 程序控制器控制。如果在杀菌锅进水的时候 就开始回转,更有利于温度的均匀分布。杀菌锅的进水时间一般仅为30s。

杀菌锅进水之后即可开始升温杀菌。水 的循环和杀菌锅的回转使水、蒸汽和压缩空气 充分混合成为一体。因此,对流加热食品传热 十分迅速而且均匀,在很短的时间内就可以获得所要求的F0值。

杀菌结束后进入第一阶段的冷却。冷却 水由泵的吸入口进入循环系统,这样可以防止 罐头容器受到热的冲击。这一阶段的冷却时间很短,一般仅需几分钟,因为在杀菌锅充满 水之后,只有少量的水需要返回贮水锅。

图5-36 淋水式杀菌系统流程图

当贮水锅达到一定的水位后,开始进入第二阶段的冷却。这一阶段的冷却水从溢流 管排出。冷却水的合理的程控设计,既可以减少冷却水的用量,又可以获得好的冷却效 果。由于第一阶段的冷却已大大降低了杀菌锅温度,因此整个冷却过程的时间是很 短的。

冷却的最后阶段是杀菌锅的排水。在杀菌锅排水的同时,贮水锅就可以开始加热升 温,为下一锅的杀菌做准备。当杀菌篮从杀菌锅中取出后,即可开始新一轮的杀菌操作。

虽然淋水式杀菌有一定的局限性,但是有许多产品适合采用这种方法杀菌。由于头 顶头回转结合使用了蒸汽-水-压缩空气三位一体的加热介质,即使是高黏度产品,也容 易实现高温短时杀菌,因此可以获得好的产品质量,同时节省时间、蒸汽和水。

与浸水式回转杀菌相比,淋水式回转杀菌时罐头容器缺乏浮力,这使容器增加了应 力,同时也观察到由于压缩空气的存在,金属容器及杀菌锅本身会受到严重氧化。因此, 有必要使用阻蚀剂,但会使生产成本略有增加。

在混合介质中杀菌,需要强劲的、装备完善的杀菌机,因为对于淋水式杀菌机来说,几 乎没有浮力。因此,转鼓必须非常坚固,在回转时需要防止震动。在回转轴的密封方面, 淋水式杀菌机并不比浸水式杀菌机困难。

5.6.1.3 轨道式回转杀菌机

轨道式回转杀菌机是一种高温短时、摇动式、全自动罐头杀菌设备。这种设备是为大 罐型如15173、15178高黏度食品设计的。对其他罐型,只要根据需要对设备进行专门设 计,也是适用的。轨道式杀菌机每批生产600罐,进罐速度45罐/min,正常的工作压力为 0.17MPa,最高工作压力为0.28MPa。最适宜于轨道式杀菌机的产品是自然对流难以加 热和冷却的食品,如糊状玉米、真空包装的整条玉米、茄汁鱼类、豆类、布丁、沙司和汤类食 品等。

轨道式杀菌机是批式作业的,加热和冷却在同一只锅内完成。虽然进罐和卸罐同时 进行,但不是连续杀菌。在杀菌时杀菌锅是密闭的,可以施加反压。

轨道式杀菌机有内、外两只筒体,内筒的外壁上有条形板,进入杀菌锅的罐头处在条 形板中间,外筒的内壁上有T形螺旋轨道,带动罐头回转,使罐头从进入端前移到出口 端。在罐头装入杀菌机时,外筒与壳体锁定,内筒回转使罐头沿着壳体前进。在杀菌时, 两只筒体结合在一起将罐头固定,带动罐头一起回转。

轨道式杀菌机有两只大型气动闸阀用于进罐和出罐。在进罐时,罐头轨道上的自动 停罐装置将罐头送至进罐阀,罐头回转通过阀门进入杀菌机,并自动进入内筒壁的条形板 中间。当内筒回转计数器和停罐计数器显示一定罐数时,停止进罐。在进罐和出罐过程 中有一个安全装置保证未经杀菌的罐头(指刚进入杀菌机的罐头)不会从出口端卸出。

整个杀菌过程由全自动数字程序控制器控制。对程序控制器预先设定了排气、升温、 加压,杀菌和冷却工艺参数。所有的操作步骤由自动程序控制,并由控制器监测温度、压 力和时间。完整的监测系统保证了杀菌的一致性。

在杀菌过程中,记录-控制仪记录杀菌温度,可以作为永久性的记录。在冷却过程 中,自动液位控制器控制冷却水位。

当产品冷却到所要求的温度时,程序控制器开始自动控制排水、杀菌机停止回转,在 控制屏上显示可以开始卸罐。在卸罐时同时进罐,为下一批罐头的杀菌做准备。进罐和 卸罐是在杀菌机的两端。卸罐阀和进罐阀是相似的,所不同的是安装高度低些,因此罐头 可以自动由卸罐阀滚出。