列管式殺菌器作為一種常見的熱處理設(shè)備,廣泛應(yīng)用于乳制品、果汁、飲料、啤酒、罐頭食品等的生產(chǎn)過程中。通過精確的溫控與時(shí)間控制,能夠有效地殺滅食品中的細(xì)菌、酵母、霉菌等微生物,同時(shí)保持食品的風(fēng)味、色澤和營養(yǎng)成分。
一、原理
列管式殺菌器是一種利用熱交換原理,進(jìn)行食品或液體快速加熱和殺菌的設(shè)備。其主要工作原理是通過熱水或蒸汽在列管內(nèi)循環(huán)流動,將熱量傳遞到待殺菌的液體食品中,使其迅速達(dá)到所需的高溫,完成殺菌過程。其核心思想是“短時(shí)間高溫”滅菌法,這種方法通過在短時(shí)間內(nèi)加熱食品至規(guī)定的高溫,迅速殺死細(xì)菌和其他微生物。
1. 熱交換原理
核心原理是熱交換。設(shè)備內(nèi)部通過列管(通常是由不銹鋼或其他耐高溫材料制成的管道),將蒸汽或熱水加熱至設(shè)定溫度后,通過這些列管與待處理的液體食品進(jìn)行熱交換。由于蒸汽或熱水的溫度較高,熱量能夠迅速傳遞給食品,瞬間將其加熱到所需的溫度。在此過程中,食品中的微生物會被殺滅,達(dá)到滅菌效果。
2. 溫控和時(shí)間控制
通過控制加熱溫度和時(shí)間,確保滅菌過程的有效性。通常,食品在列管內(nèi)的加熱時(shí)間非常短(通常為幾十秒至幾分鐘),但足以殺死其中的細(xì)菌、病毒等微生物。設(shè)備配備有精確的溫度控制系統(tǒng),可以確保溫度精確到設(shè)定值。過高的溫度和過長的加熱時(shí)間都可能對食品的風(fēng)味和營養(yǎng)成分產(chǎn)生不良影響,因此時(shí)間和溫度的精確控制是列管式殺菌器有效工作的基礎(chǔ)。
二、結(jié)構(gòu)
列管式殺菌器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旨在提高熱交換效率,確??焖偌訜岷蜌⒕F渲饕梢韵聨讉€(gè)部分組成:
1. 外殼
外殼通常由不銹鋼或其他耐腐蝕材料制成,具有良好的密封性和耐高溫性能。外殼的設(shè)計(jì)通常較為緊湊,以節(jié)省空間并提高工作效率。
2. 列管
列管是核心部分,它通常由多個(gè)并排的管道組成,液體食品通過這些管道進(jìn)行流動。管道內(nèi)的蒸汽或熱水與待處理食品進(jìn)行熱交換,完成加熱和殺菌過程。列管的設(shè)計(jì)通常考慮到熱傳導(dǎo)的效率和熱量的均勻分布,因此在材料選擇和排列方式上都有嚴(yán)格要求。
3. 加熱系統(tǒng)
通常配有獨(dú)立的加熱系統(tǒng),如蒸汽發(fā)生器、熱水循環(huán)系統(tǒng)等,負(fù)責(zé)提供必要的熱量。這些加熱系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地提供蒸汽或熱水,以確保在整個(gè)殺菌過程中,溫度可以保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
4. 控制系統(tǒng)
通常配備先進(jìn)的控制系統(tǒng),用于實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)溫度、流量、壓力等參數(shù)。通過溫控系統(tǒng)和PLC(可編程邏輯控制器)等控制器,操作人員可以精確設(shè)定溫度和殺菌時(shí)間,確保每批次食品都能達(dá)到殺菌效果。
5. 冷卻系統(tǒng)
通常還配有冷卻系統(tǒng),在殺菌完成后,立即將食品冷卻至常溫或適當(dāng)溫度,以避免高溫對食品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。冷卻系統(tǒng)通常采用冷水或冷卻液進(jìn)行降溫,保證產(chǎn)品在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到適宜的溫度,確保食品的質(zhì)量和風(fēng)味不受損害。
三、工藝流程
列管式殺菌器的工藝流程大致可以分為以下幾個(gè)階段:
1. 進(jìn)料與預(yù)熱
在進(jìn)料口,待處理的液體食品首先會經(jīng)過預(yù)熱環(huán)節(jié)。通過熱水或蒸汽與食品進(jìn)行初步的熱交換,使其溫度逐步升高,接近所需的殺菌溫度。這一過程通常較為溫和,旨在為后續(xù)的殺菌過程做好準(zhǔn)備。
2. 高溫殺菌
預(yù)熱后的食品進(jìn)入列管部分,與蒸汽或熱水進(jìn)行充分的熱交換,使其溫度迅速升高至設(shè)定的殺菌溫度。這個(gè)過程是核心部分,通常在較短時(shí)間內(nèi)完成。
3. 保溫處理
部分殺菌器還會設(shè)置保溫環(huán)節(jié),以確保食品在高溫下停留足夠的時(shí)間,殺死微生物。保溫時(shí)間的長短與食品的種類、加熱溫度以及滅菌要求密切相關(guān)。
4. 冷卻處理
殺菌完成后,食品需要迅速降溫,以防止高溫對食品的質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。冷卻處理通常通過冷卻器或冷卻管道來實(shí)現(xiàn),冷卻后的食品將進(jìn)入下一個(gè)處理環(huán)節(jié)或直接進(jìn)行包裝。
5. 排水與清潔
管道和其他部分可能會在使用過程中積累污垢或殘留物,因此在每次使用結(jié)束后,進(jìn)行清潔和排水操作。通常采用清潔滅菌(CIP)技術(shù)對設(shè)備進(jìn)行自動化清洗,確保設(shè)備內(nèi)部保持無菌狀態(tài)。
四、優(yōu)勢
列管式殺菌器相較于其他類型的殺菌設(shè)備,具有許多明顯的優(yōu)勢:
1. 高效的熱交換
列管設(shè)計(jì)能夠提供大面積的熱交換表面,有效提高熱量傳遞效率。這使得設(shè)備能夠在較短的時(shí)間內(nèi)將食品加熱至所需溫度,從而提高了滅菌效率。
2. 良好的溫控性能
配備精密的溫控系統(tǒng),可以精確控制溫度和時(shí)間,確保每批次產(chǎn)品都能達(dá)到預(yù)定的殺菌效果,并避免過度加熱對食品質(zhì)量的損害。
3. 靈活適應(yīng)性
可以適用于多種不同類型的食品,如液體飲料、乳制品、果汁、湯類等。其工藝流程和參數(shù)可以根據(jù)不同產(chǎn)品的特性進(jìn)行調(diào)整,具有較高的靈活性和適應(yīng)性。
4. 節(jié)能環(huán)保
采用高效的熱交換技術(shù),能夠減少能源的浪費(fèi)。通過合理的加熱和冷卻方式,設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高效的能源利用,符合現(xiàn)代生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保要求。
5. 可靠的操作性
配備了自動化控制系統(tǒng),操作簡便且高度可靠。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、溫度、流量等參數(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控,確保設(shè)備始終處于理想工作狀態(tài)。