第六章 罐头杀菌装置及操作要领
第六章罐头杀菌装置及操作要领罐头(热)杀菌技术
罐头加热杀菌的方法很多，根据其原料品种的不同，包装容器的不同等采用不同的杀菌方法。罐头的杀菌可以在装罐前进行，也可以在装罐密封后进行。装罐前进行杀菌，即所谓的无菌装罐，需先将待装罐的食品和容器均进行杀菌处理，然后在无菌的环境下装罐，密封。
我国各罐头厂普遍采用的是装罐密封后杀菌。罐头的杀菌根据各种食品对温度的要求分为常压杀菌(杀菌温度不超过100℃)、高温高压杀菌(杀菌温度高于100℃而低于125℃)和超高温杀菌(杀菌温度在125℃以上)三大类，依具体条件确定杀菌工艺，选用杀菌设备，
第一节杀菌装置（锅）
一、静止间歇式杀菌
静止批量式杀菌技术与设备因杀菌压力的不同而分为静止高压杀菌和静止
图2－6－4立式高压蒸汽杀菌锅
1蒸汽管 2水管 3排水管 4溢流管 5排气阀
6安全阀 7压缩空气管 8温度计
9压力表 10温度记录控制仪
常压杀菌两种。
1 静止高压杀菌
静止高压杀菌是肉禽、水产及部分蔬菜等低酸性罐头食品所采用的杀菌方
法，根据其热源的不同又分为高压蒸汽杀菌和高压水浴杀菌。
(1)高压蒸汽杀菌大多数低酸性金属罐头常采用高压蒸汽杀菌。其主要杀菌设备为静止高压杀菌锅，通常是批量式操作，并以不搅动的立式或卧式密闭高压容器进行。这种高压容器一般用厚度为6.5mm以上的钢板制成，其耐压程度至少能达到0.196MPa。
合理的杀菌装置是保证杀菌操作完善的必要条件。对于高压蒸汽杀菌来说，蒸汽供应量应足以使杀菌锅在—定的时间内加热到杀菌温度，并使锅内热分布均匀；空气的排放量应该保证在杀菌锅加热到杀菌温度时能将锅内的空气全部排放干净；在杀菌锅内冷却罐头时，冷却水的供应量应足以使罐头在一定时间内获得均匀而又充分的冷却。图2－6－4和图2－6－5分别为常用的立式和卧式高压蒸汽杀菌锅的装置图。
(2)高压水浴杀菌高压水浴杀菌就是将罐头投入水中进行加压杀菌。一般低酸性大直径罐、扁形罐和玻璃罐常采用此法杀菌，因为用此法较易平衡罐内外压力。可防止罐头的变形、跳盖，从而保证产品质量。高压水浴杀菌的主要设备也是高压杀菌锅，其形式虽相似，但它们的装置、方法和操作却有所不同。
图2－6－5卧式高压蒸汽杀菌锅
1,6空气管 2安全阀 3排气阀 4,8水管 5温
度记录控制仪 7蒸汽管 9压力表 10温度计 11溢流管
图2－6－5卧式高压蒸汽杀菌锅
1,6空气管 2安全阀 3排气阀 4,8水管
5温度记录控制仪 7蒸汽管 9压力表 10温度
2 静止常压杀菌
静止常压杀菌常用于水果等酸性罐头食品的杀菌。最简单最常用的是常压沸水浴杀菌。批量式沸水浴杀菌设备一般采用立式敞口杀菌锅或长方形杀菌车(槽)，杀菌操作较为简单，但必须注意实际的沸点温度，并保证在恒温杀菌过程中杀菌温度的恒定。
二、连续杀菌
连续杀菌同样有高压和常压之分，必须配以相应的杀菌设备。常用的连续杀菌设备主要有：
1常压连续杀菌器
罐头一端进、另一端出。常压连续杀菌器常以水为加热介质，多采用沸水，在常压下进行连续杀菌。杀菌时，罐头由输送传送入连续作用的杀菌器内进行杀菌，杀菌时间通过调节输运带的速度来控制，按杀菌工艺要求达到时间后，罐头由输送带送入冷却水区进行冷却，整个杀菌过程连续进行。我国现有的常压连续沸水杀菌器有单层、三层和五层几种，特别适合于半成品要求不能久搁的罐头(如荔枝)杀菌。
2水封式连续杀菌器
水封式连续杀菌器是一种旋转杀菌和冷却联合进行的装置，可以用于各种罐型的铁罐、玻璃罐以及塑料袋的杀菌。杀菌时，罐头由链式输送带送入，经水封式转动阀门进入杀菌器上部的高压蒸汽杀菌室内，然后在该杀菌室内水平地往复运动，在保持稳定的压力和充满蒸汽的环境中杀菌。杀菌时间可根据要求调整输送带的速度进行控制。杀菌完毕，罐头经分隔板上的转移孔进入杀菌锅底部的冷却水内进行加压冷却，然后再次通过水封式转动阀门送往常压冷却，直至罐温达到40℃左右。
3 静水压杀菌器
静水压杀菌器是利用水在不同的压力下有不同沸点而设计的连续高压杀菌器。杀菌时，罐头由传送带携带经过预热水柱进入蒸汽加热室进行加热杀菌，经冷却水柱离开蒸汽室，再进入接受喷淋冷水进一步冷却。蒸汽加热室内的蒸汽压力和杀菌温度通过预热水柱和冷却水柱的高度来调节。如果水柱高度为15m，蒸汽加热室内的压力可高达0.147MPa，温度相当于126.7℃。杀菌时间根据工艺要求可通过调整传送带的传送速度来调节。静水压杀菌器具有加热温度调节简单、省汽、省水等优点，但存在外形尺寸大、设备投资费用高等不足，故对大量生产热处理条件相同的产品的工厂最为适用。
第二节其它热杀菌技术
1 回转式杀菌器
回转式杀菌器是运动型杀菌设备，在杀菌过程中罐头不断地转动，转动的方式有两种，一种是作上下翻动旋转，另一种是作滚动式转动。罐内食品的转动加速了热的传递，缩短了杀菌时间，也改善了食品的品质，特别是以对流为主的罐头食品效果更显著。回转式杀菌器根据放入罐头的连续程度不同可分为批量式和连续式两种。批量式回转杀菌器的热源是处于高压下的蒸汽或水。连续式回转式杀菌器能连续地传递罐头，同时使罐头旋转，适合于多种液态食品的杀菌，属于较先进的杀菌装置。
2 火焰杀菌器
火焰杀菌是使罐头在常压下直接通过煤气或丙烷火焰而杀菌，适用于以对流为主的罐头，如青豆、玉米、胡萝卜、蘑菇等。火焰杀菌器由三部分组成，即蒸汽预热区、火焰加热区和保温区。罐头在蒸汽预热区加热至l00℃后滚动进入火焰加热区，罐头滚动，传热很快，在直接火灼加热下罐头的温度每3秒约可升高1.5℃，一般2min左右就能升至规定的杀菌温度，进入保温区保温一定时间后进行冷却。目前这种杀菌器使用还不广泛。
3 无菌装罐设备
无菌装罐是食品在装罐前先进行高温短时杀菌随即冷却，在无菌条件下装入无菌容器后密封。整个操作必须是在一个密闭的蒸汽加热室中于无菌条件下完成。它适用于对热较敏感，加热时间不宜过长的食品。目前在果汁、牛奶等均一性食品中使用非常广泛。
4 “闪光18”杀菌法
“闪光18”杀菌法需用“闪光18”设备来完成，它也属于无菌灌装设备。这种设备有个圆柱形的加压室供装罐和封口用，两端有加压和减压气阀，食品和空罐的入口都有气闸装置。操作时将食品高温短时杀菌后直接送入加压室，加压室内的压力控制在液体不致沸腾的水平下，在此气压下装罐和密封，然后在装罐温度下维持4～15min，使食品在冷却前充分杀菌煮熟。加压室内可采用常规的
装罐、密封和其他设备。此外，由于此法密封是在高温下完成的，因此空罐不必预先杀菌，装罐、密封也无需采用无菌条件。
第三节热杀菌罐头的冷却
1冷却的目的
罐头加热杀菌结束后应迅速进行冷却，因为热杀菌结束后的罐内食品仍处于高温状态，仍然受着热的作用，如不立即冷却，罐内食品会因长时间的热作用而造成色泽、风味、质地及形态等的变化，使食品品质下降；同时，不急速冷却，较长时间处于高温下，还会加速罐内壁的腐蚀作用，特别是对含酸高的食品来说；较长时间的热作用为嗜热性微生物的生长繁殖创造了条件。对于海产罐头食品来说，急速冷却将能有效地防止磷酸铵镁结晶的产生。冷却的速度越快，对食品的品质越有利。
2冷却的方法
罐头冷却的方法根据所需压力的大小可分为常压冷却和加压冷却两种。
(1)加压冷却加压冷却也就是反压冷却。杀菌结束后的罐头必须在杀菌锅内在维持一定压力的情况下冷却，主要用于一些在高温高压杀菌，特别是高压蒸汽杀菌后容器易变形、损坏的罐头。通常是杀菌结束关闭蒸汽阀后，在通入冷却水的同时通入一定的压缩空气，对冷却水和压缩空气协调配合进入非常重要，以维持罐内外的压力平衡，直至罐内压力和外界大气压相接近方可撤去反压。此时罐头可继续在杀菌锅冷却，也可从锅中取出在冷却池中进一步冷却。
(2)常压冷却常压冷却主要用于常压杀菌的罐头和部分高压杀菌的罐头。罐头可在杀菌锅内冷却，也可在冷却池中冷却，可以泡在流动的冷却水中浸冷，也可采用喷淋冷却。喷淋冷却效果较好，因为喷淋冷却的水滴遇到高温的罐头时受热而汽化，所需的汽化潜热使罐头内容物的热量很快散失。罐头除了用冷却水进行冷却外，还可用空气冷却，但冷却速度慢，除特殊要求外，一般不用空气冷却法。
3 冷却时应注意的问题
罐头冷却所需要的时间随食品的种类、罐头大小、杀菌温度、冷却水温等因素而异。但无论采用什么方法，罐头不须冷透，一般要求冷却到38—40℃。以不烫手为宜。此时罐头尚有一定的余热，以蒸发罐头表面的水膜，防止罐头生锈。用水冷却罐头时，要特别注意冷却用水的卫生。因为罐头食品在生产过程中难免受到碰撞和摩擦，有时在罐身卷边和接缝处会产生肉眼看不见的缺陷，这种罐头在冷却时因食品内容物收缩，罐内压力降低，逐渐形成真空，此时冷却水就会在罐内外压差的作用下进入罐内，并因冷却水质差而引起罐头腐败变质。一般要求冷却用水必须符合饮用水标准，必要时可进行氯化处理(加漂白粉消毒)，处理后的冷却用水的游离氯含量控制在3~5mg/kg，漂白粉使用量一般在0.1%以下。
而消毒用水一般添加0.1~0.4%，相当于添加有效氯250~1000mg/kg (ppm)。
第四节罐藏容器的腐蚀
马口铁金属罐
一、罐内壁腐蚀的类型
（一）均匀腐蚀
酸性食品马口铁内壁出现均匀的溶锡现象，允许轻度的酸性均匀腐蚀。若严重到大量锡层脱落，大面积钢激板外露，出现金属味，失去商品价值，甚至氢胀爆裂。
（二）集中腐蚀
也叫孔蚀，与酸性均匀腐蚀是相反的类型。
A腐蚀集中在麻点、露铁点处，不是全面均匀B主要是溶铁，而不是溶锡C腐蚀速度快、危害更大。因此选购铁皮应注意质量。
（三）局部腐蚀
氧化圈/暗灰色腐蚀圈：用茶杯举例。形成位置？为什么形成？允许存在，但尽量避免。生产中杀菌时倒罐杀菌。
（四）异常脱锡腐蚀
不正常的、很快的脱锡现象造成的腐蚀问题。主要是食品中含有异常腐蚀因子。硝酸盐就可能是异常腐蚀因子。少见
（五）硫化腐蚀
定义：指含硫食品在加热杀菌过程中生产H2S，再与锡铁反应生成黑色FeS; 棕色SnS。壁上最多，引起汤汁、食品变色，象食品中滴加了墨汁。失去商品价值。不允许存在。防止：抗硫涂料铁。
提问：哪些罐头可能出现硫化腐蚀？
遂宁罐头厂83基校友在生产午餐肉时就碰上这个问题。
（六）罐外锈蚀
就是平常我们所说的“生锈”。轻者影响外观，重者失去商品价值，甚至报废。与空气中的腐蚀因子有关，湿度、温度有关。自贡化工城市，腐蚀性强。还有：烧蜂窝煤，防护栏腐蚀非常厉害。
二、镀锡薄钢板内壁的腐蚀
（一）罐头内壁腐蚀的过程和机理
由于各种原因，造成钢基/铁的外露，当它们与食品接触时，就容易形成锡铁原电池。本来铁比锡活拨，电极电位更负，为阳级、失去电子，首先溶解而腐蚀。但在高酸性食品中，锡铁电极电位发生逆转，锡变为阳级、失去电子，溶解而腐蚀。P173T图
硫化腐蚀P173
H2S -→S2-+2H+
黑色Fe2++S2-→FeS; 棕色Sn2+ S2-→SnS;
红色Fe(OH)3均被黑色掩盖。
壁上最多，引起汤汁、食品变色，象食品中滴加了墨汁。失去商品价值。不允许存在。防止：抗硫涂料铁。
（二）影响罐头内壁腐蚀的因素及防止措施
1食品原辅材料的成分对腐蚀的影响
（1）有机酸
总的来说，酸度越高腐蚀越强；
一般来说，PH低腐蚀溶解锡，PH高腐蚀溶解铁。食品中使用柠檬酸。（2）氧化三甲胺
鱼罐头中促进腐蚀、影响风味。
（3）低甲氧果胶
促进腐蚀P173，解释素铁罐：无涂料的马口铁罐。
（4）脱氢抗坏血酸
抗坏血酸氧化后的产物，促进腐蚀。
（5）花色素类色素
它是锡离子和氢的接受体，促进锡铁腐蚀溶解。
（6）硝酸盐
可能引起异常脱锡腐蚀，几周内使内壁锡层溶解，影响危害严重。
应选择含硝酸根、亚硝酸根离子少的原辅材料和水。
（7）硫和硫化物
造成硫化腐蚀。来源：食物蛋白质、生产农残；加工过程污染：亚硫酸盐处理过的砂糖、亚硫酸盐漂白蘑菇、野菜等。结合漂白人为污染现象讲解。（8）食盐
浓度高一般有腐蚀作用。
（9）焦糖
促进腐蚀
2其它因素对腐蚀的影响
（1）氧对腐蚀的影响
促进腐蚀，排气有利于减轻腐蚀。
（2）铜
3镀锡薄钢板质量对腐蚀的影响
（1）镀锡量
镀锡量越高，对钢基的保护越好，但价格更贵。
（2）孔隙度
镀锡薄钢板表面锡层不能完全覆盖钢基，形成孔隙/露铁点。孔隙度：个数/平方米。露铁点ф1mm小于1个/张。
（3）钢基成分
L型钢含杂质少、更耐腐蚀；MR型含杂质稍多，适用腐蚀性弱的。
那为什么要用MR型钢?
锡晶粒度：表示锡层结构的指标。在酸中浸泡，形成锡晶粒，级别越小、实际晶粒越大，有较好的耐腐蚀性，要求不高于9级。
（4）钢基板的表面状态
酸浸时滞值：表示钢基板的质量在耐蚀性方面的指标。在酸中浸泡，滞后时间越小，说明钢基板越纯净，不含杂质，耐腐蚀性越好，要求小于10秒。
铁溶出值：表示锡层致密性的指标。在酸中浸泡，铁溶出值高，说明锡层致密性差，不耐腐蚀。要求小于1.03微克/cm2或20微克/20cm2
（5）合金层质量
锡铁合金层连续致密性的指标，数值越小，耐蚀性越好。要求不大于0.05微安/平方厘米。
4食品加工工艺对腐蚀的影响
加强原料的选择、漂洗，不要带进腐蚀因子，
加强工艺条件的控制，尤其排气、杀菌等工序，避免腐蚀反应的发生。
三金属罐外壁的腐蚀
就是平常我们所说的“生锈”。轻者影响外观，重者失去商品价值，甚至报废。与空气中的腐蚀因子有关，湿度、温度有关。自贡化工城市，腐蚀性强。还有：烧蜂窝煤，防护栏腐蚀非常厉害。
（一）罐外壁的锈蚀机理
露铁点处形成局部性腐蚀电池。在氧气、水的作用下，首先生成铁离子和氢氧根离子，再生成Fe(OH)2，最后Fe(OH)3铁锈。
阳极：Fe+nH2O→Fe2+?nH2O+2e
阴极：O2+2H2O+4e→4(OH)-
Fe2+ +2(OH)-→Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2+2H2O→4Fe(OH)3
温度促进外壁的锈蚀。
（二）产生锈蚀的原因
1生产操作不当
水汽、温度、氧气、腐蚀促进因子（盐）
2包装材料不当
吸湿吸水性强引起腐蚀
3保存条件不当
保存环境中有，水汽、温度、氧气、腐蚀促进因子
（三）防止罐外锈蚀的措施
1采用正确合理的加工工艺
尽量减少水汽、温度、氧气、腐蚀促进因子（盐）
2选用合适的包装材料
选吸湿吸水性弱的包装材料（纸箱）
3避免关头出汗（水）
控制贮存环境的温、湿度
4涂防锈油
犹如防护栏刷漆
作业：
1说明牛佛烘肘罐头使用的镀锡薄钢板如何选择？
2圆罐号与罐的尺寸之间的关系？
3二重卷边的三个50%的含义？
4 D值、Z值、F值及三者的关系？
5罐藏食品杀菌时间和温度的估计原则？实际工作中如何更准确的掌握？6说明牛佛烘肘罐头的生产工艺过程及相关参数取值？