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全自動(dòng)殺菌釜的噴淋水流量對(duì)軟包裝殺菌效果的影響

發(fā)表時(shí)間:2025-08-07

在軟包裝食品(如袋裝肉制品、醬料、乳制品等)的殺菌過程中,全自動(dòng)殺菌釜的噴淋水流量是影響殺菌效果的關(guān)鍵參數(shù)。噴淋水通過直接接觸軟包裝表面?zhèn)鬟f熱量,其流量大小會(huì)直接影響溫度均勻性、熱穿透效率及包裝完整性,進(jìn)而決定殺菌是否徹底。以下從核心影響機(jī)制、不同流量下的殺菌效果差異及優(yōu)化控制策略三方面展開分析:

一、噴淋水流量影響殺菌效果的核心機(jī)制

軟包裝(如復(fù)合膜、鋁箔袋)的材質(zhì)薄、熱傳導(dǎo)性較強(qiáng),但包裝形態(tài)易受水流沖擊影響,且內(nèi)部物料(如顆粒狀、半流體)的熱穿透速度依賴于表面換熱效率。噴淋水流量的作用機(jī)制主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:

熱交換效率

噴淋水通過“強(qiáng)制對(duì)流”與軟包裝表面接觸,流量越大,單位時(shí)間內(nèi)與包裝表面接觸的水量越多,熱交換越充分,例如:當(dāng)流量不足時(shí),包裝表面可能形成“靜止水膜”,熱阻增大,導(dǎo)致熱量從水傳遞到包裝內(nèi)部的速度減慢;而適宜的流量能打破水膜,使高溫水(如121℃滅菌水)持續(xù)沖刷表面,加速熱穿透。

溫度均勻性

軟包裝在殺菌釜內(nèi)常呈堆疊或懸掛狀態(tài),若噴淋水流量不足或分布不均,堆疊間隙易形成“溫度死角”(如中心區(qū)域水溫低于設(shè)定值)。而足夠的流量能推動(dòng)水流在包裝間快速循環(huán),確保釜內(nèi)各區(qū)域水溫差控制在±0.5℃以內(nèi)(GMP 要求),避免局部殺菌不徹底。

包裝形態(tài)穩(wěn)定性

軟包裝在高溫下易因內(nèi)部蒸汽膨脹而鼓脹,若噴淋水流量過大,水流沖擊力可能導(dǎo)致包裝變形、褶皺甚至破損(尤其是封口處);若流量過小,水流無法平衡包裝膨脹產(chǎn)生的壓力,可能導(dǎo)致包裝破裂或內(nèi)部物料受熱不均。

二、不同噴淋水流量下的殺菌效果差異

噴淋水流量需與軟包裝的材質(zhì)、規(guī)格、堆疊方式及殺菌工藝匹配,流量過高或過低均會(huì)影響殺菌效果,具體差異如下:

流量狀態(tài)

 

對(duì)殺菌效果的影響

 

典型問題案例

流量過低

·熱交換不足,包裝表面升溫慢,熱穿透時(shí)間延長(zhǎng),可能導(dǎo)致殺菌時(shí)間不足;

·水流循環(huán)弱,局部水溫偏低(如堆疊中心溫度比設(shè)定值低3-5℃),存在微生物存活風(fēng)險(xiǎn);

·包裝表面易附著氣泡(阻礙傳熱),進(jìn)一步降低熱效率。

 

某袋裝醬料殺菌后,堆疊中心產(chǎn)品的商業(yè)無菌檢測(cè)不合格,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)耐熱菌(如芽孢桿菌)殘留,追溯為流量不足導(dǎo)致局部溫度未達(dá)設(shè)定值。

流量過高

·水流沖擊力過大,導(dǎo)致軟包裝褶皺、封口開裂,可能引發(fā)二次污染;

·水流湍流過度,使包裝相互碰撞摩擦,破壞表面完整性;

·雖熱交換充分,但能耗增加(比適宜流量高15%-20%)。

某低溫肉制品軟包裝殺菌后,10% 的包裝出現(xiàn)封口滲漏,原因是流量過大導(dǎo)致包裝在水流沖擊下變形,封口密封失效。

 

流量適宜

·熱穿透速度快且均勻,殺菌時(shí)間可按工藝標(biāo)準(zhǔn)控制(如121℃下15-30分鐘);

·包裝形態(tài)穩(wěn)定,無破損或褶皺,熱交換效率達(dá)80%以上;

·能耗合理,符合節(jié)能要求。

某乳制品無菌袋殺菌后,微生物檢測(cè)合格率 100%,包裝完好率>99.5%,熱分布驗(yàn)證顯示各點(diǎn)溫差≤0.3℃。

 

三、噴淋水流量的優(yōu)化控制策略

為確保軟包裝殺菌效果,需根據(jù)實(shí)際工況優(yōu)化噴淋水流量,關(guān)鍵策略包括:

基于包裝特性設(shè)定流量范圍

對(duì)于輕薄軟包裝(如厚度<0.1mm的復(fù)合膜袋):流量宜控制在15-25m3/h(以500L容積殺菌釜為例),避免沖擊力過大導(dǎo)致破損;

對(duì)于厚壁或鋁箔軟包裝(如含鋁箔層的高溫蒸煮袋):流量可提高至25-35m3/h,增強(qiáng)熱交換效率,加速熱穿透至內(nèi)部物料(如塊狀肉制品)。

結(jié)合堆疊方式動(dòng)態(tài)調(diào)整

若采用分層擱架堆疊(包裝間留有間隙):流量可適當(dāng)降低(如20-25m3/h),利用間隙自然循環(huán);

若采用密集堆疊(如袋裝產(chǎn)品緊密排列):需提高流量(30-40m3/h),通過強(qiáng)水流沖開間隙,避免局部溫度死角。

通過工藝驗(yàn)證確定適宜的參數(shù)

采用熱分布測(cè)試(如放置溫度傳感器于包裝中心及堆疊死角),記錄不同流量下的溫度曲線,選擇 “各點(diǎn)溫度達(dá)標(biāo)且無包裝破損” 的流量值;

結(jié)合微生物挑戰(zhàn)試驗(yàn):用耐熱菌(如嗜熱脂肪芽孢桿菌)接種樣品,在不同流量下殺菌后檢測(cè)存活菌數(shù),驗(yàn)證流量的有效性。

設(shè)備結(jié)構(gòu)輔助優(yōu)化

噴淋嘴設(shè)計(jì):采用多角度旋轉(zhuǎn)噴嘴(如360°旋轉(zhuǎn)+45°傾角),確保水流均勻覆蓋所有包裝表面,減少流量浪費(fèi);

加裝導(dǎo)流板:在釜內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流結(jié)構(gòu),引導(dǎo)水流向堆疊密集區(qū)域,避免局部流量不足。

噴淋水流量通過影響熱交換效率、溫度均勻性和包裝穩(wěn)定性,直接決定軟包裝殺菌效果。實(shí)際應(yīng)用中,需根據(jù)包裝材質(zhì)、堆疊方式及工藝要求,將流量控制在適宜范圍(通常15-40m3/h,因設(shè)備容積而異),并通過熱分布測(cè)試和微生物驗(yàn)證確保參數(shù)合理性,最終實(shí)現(xiàn)“殺菌徹底、包裝完好、能耗優(yōu)化”的目標(biāo)。

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