食品热处理机械与设备(编辑修改稿)

食品热处理机械与设备(编辑修改稿)内容摘要：

热蒸汽瞬时杀菌器；  4— 喷嘴； 5— 排料阀； 6— 除菌器； 7— 排料器 （ 3）塔式过热蒸汽杀菌装置  3— 喂料器；  2— 斗式提升机；  4— 塔式杀菌装置；  5— 旋转阀；  6— 冷却器；  7— 过热器；  10— 排风机；  9— 鼓风机；  11— 除菌过滤器 欧姆杀菌 原理：利用 电极 ，将电流直接导入食品，由食品本身介电性质所产生的热量，达到直接杀菌的目的。 电流 ： 50～ 60Hz的低频交流电。 远红外加热杀菌 (1) 原理  构成物质的基本质点是电子、原子或分子，这些质点即使处于基态都在不停地运动着 —— 振动或转动。 这些运动都有自己的固有频率。 当遇到具有某个频率的红外线辐射时，如果红外线的频率与基本质点的固有频率相等，则会发生与振动学中共振运动相似的情况，质点会吸收红外线并使运动进一步激化；如果二者的频率相差较大，那么红外线就不会被吸收而可能穿过。 （ 2）特点  (1)热辐射率高 使用远红外线加热食品有着较高的热辐射率。  (2)热损失小 辐射加热不存在传热界面，远红外线直接辐射到被加热物体的表面。  (3)容易进行操作控制 远红外线同其它光波一样，具有直接传播、漫反射和镜反射的性质，因此可以通过光的集散、遮断机构，更合理地控制辐射热，使之在加热器中更为有效地被利用，以提高加热质量，减少热损失。  (4)加热速度快，传热效率高 运用远红外线加热，热源与物料不直接接触，因此可以在保证物料不过热的情况下，提高发热体 (辐射体，也即热源 )的温度。 (5)有一定的穿透能力 即对物体内部直接加热的能力。  (6)产品质量好 远红外线的光子能量比紫外线、可见光线都要小，只会产生热效果，不会引起食物成分的化学变化。 因此不仅可用于一般的粉状和块状物料杀菌，而且还可用于咖啡豆、花生和谷物的杀菌和灭霉以及袋装食品的直接杀菌。 （ 3） 设 备  1— 入炉端钢带； 2— 炉顶； 3— 出炉端钢带；4— 排气管； 5— 炉门 隧道炉 箱 式 炉 火焰连续杀菌设备 这种设备的热源不用蒸汽，而是用特制燃烧器 或 直接火焰 对铁盒罐头进行加热杀菌。 燃气可用煤气、丁烷、丙烷等。 特别适用于蘑菇、玉米、青豆、胡萝卜等 蔬菜罐头 的杀菌。 高压杀菌 将食品物料以某种方式包装以后，置于高压 ( 200MPa以上 ) 装置中加压处理，使之达到灭菌要求的杀菌方法。 （ 1）高压杀菌的基本原理 压力对微生物的致死作用  高压导致微生物的形态结构、生物化学反应、基因机制以及细胞壁膜发生多方面的变化，从而影响微生物原有的生理活动机能，甚至使原有功能破坏或发生不可逆变化。 在食品工业上，利用此原理，使高压处理后的食品得以安全长期保存。 （ 2）高压对食品中营养成分的影响  传统的食品加工方法主要采用热处理，因此食品中热敏性的营养成分易被破坏，而且热加工使得褐变反应加剧，造成色泽的不愉快，食品中挥发性的风味物质也会因加热而有所损失。  采用高压技术处理食品，可以在灭菌的同时，较好地保持食品原有的色、香、味及营养成分。 ① 高压对蛋白质的影响 高压使蛋白质变性，其解释是由于压力使蛋白质原始结构伸展，导致蛋白质体积的改变。 对酶活也有影响（加快加压速率，使酶失活） ② 高压对淀粉及糖类的影响  高压可使淀粉改性。 常温下加压到 400600MPa，可使淀粉糊化而呈不透明的粘稠糊状物，且吸水量也发生改变。 （原因是压力使淀粉分子的长链断裂，分子结构发生改变）  对糖类几乎没有影响。 ③ 高压对油脂的影响  油脂类耐压程度低，常温下加压到 100200MPa，基本上变成固体。 解除压力后，固体仍能恢复到原状。  高压处理对油脂的氧化有一定的影响。 ④ 高压对食品中其他成分的影响  高压对食品中的风味物质、维生素、色素及各种小分子物质的天然结构几乎没有影响。  故可保持原有的风味、色泽及营养。 （ 3）高压技术在食品保藏中的应用 高压处理在肉制品加工中的应用  与常规加工方法相比，经高压处理后的肉制品在柔嫩度、风味、色泽及成熟度方面均得到改善，同时也增加了保藏性。  廉价质粗的牛肉进行常温 250MPa处理，结果得到嫩化的牛肉制品。  300MPa， 10min处理鸡肉和鱼肉，结果得到类似于轻微烹任的组织状态。 高压处理在水产品加工中的应用  常规的加热处理、干制处理不能满足水产品加工要求（具有水产品原有的风味、色泽、良好的口感与质地）。  研究表明，高压处理可保持水产品原有的新鲜风味。 高压处理在果酱加工中的应用  在生产果酱中，采用高压杀菌，不仅使水果中的微生物致死，而且还可简化生产工艺，提高产品品质。  最成功的例子是日本明治屋食品公司，该公司采用高压杀菌技术生产果酱、弥猴桃和苹果酱（ 400600MPa的压力对软包装密封果酱处理 1030min），所得产品保持了新鲜水果的口味、颜色和风味。 其他方面的应用  对低盐、无防腐剂的腌菜制品，高压杀菌 (300400MPa)处理时，可使酵母或霉菌致死。 即提高了腌菜的保存期又保持了原有的生鲜特色。  最近的研究努力已经涉及压力用于改变或改善食品的某些特性。  ①肉制品加工中副产品血红蛋白的脱色；  ②特殊蛋白质的脱臭；  ②用特定的蛋白酶增溶或改性色蛋白。 四、软罐头杀菌装置  软罐头 （蒸煮袋或盒）：是指用复合薄膜袋包装，经100℃ 高温杀菌后达到商业无菌，可在常温下保质一年以上的包装食品。  软罐头杀菌分 升温阶段 、 杀菌阶段 和 冷却阶段。  高温杀菌设备可采用高温热水或蒸汽杀菌。  由于软罐头包装材料的机械强度低，封口强度较低，在高温杀菌时容易因包装内外压力不平衡而使包装破裂。 所以杀菌时要求较精确的反压力控制，注意 减少软罐头包装破裂。 故除 静水压 适合外，其余杀菌设备不适用。 五、超高温杀菌设备  加热杀菌的 温度 和 时间 密切相关。  在杀菌 温度 — 时间 组合中，高温对微生物的致死至关重要，但对损害食品色泽、风味、质地和营养价值等更重要的因素是时间长，而不是温度高。  微生物对高温的相对敏感性比食品对高温的相对敏感性要大。 故 超高温短时灭菌 能有效灭菌，且可以保持食品原有的色、香、味，这对牛乳、果蔬汁等热敏性食品尤为适用。  UHT： 135～ 150℃ 加热 2～ 8s，达到商业无菌。 灭菌效率高、时间短、营养损失小、风味保持良 好，常温下保质时间长。   直接加热 杀菌法和 间接加热 杀菌法两种。  直接加热杀菌法 ：用蒸汽或电阻管直接加热物料。 传热效率高，但不易控制；  间接加热法 是加热介质通过热交换器进行加热。  必须保证物料瞬时超高温杀菌和加热后 迅速冷却 ，以保证食品质量。  超高温短时杀菌成套 设备 主要由预热器、杀菌器、冷却器、均质机和清洗设备 CIP构成。 （一）直接加热超高温短时杀菌设备 蒸汽加热式杀菌设备 加热器有两种类型 喷射式 ：将蒸汽喷射到牛乳流体中。 注入式 ： 将牛乳注入蒸汽流中。 直接蒸汽喷射设备的工艺流程图 采用喷射式加热器的基本原理都是将蒸汽喷射到牛乳中，使牛乳迅速升温到 140℃ 左右，然后通过真空罐瞬间冷却至 80℃。 80℃ 适于中等或较大黏度物料 直接蒸汽喷射杀菌装置使用的 蒸汽 必须是 干饱和蒸汽 ， 不含油 、 有机物 和 异臭。 故只有饮用水才能作为锅炉用水。 为了保证加热蒸汽在使用前完全干燥，除 过滤器 外，还需设置 汽液分离器。 （ 2）注入式超高温杀菌 法国拉吉奥尔公司的注入式超高温杀菌设备的工艺流程图。 电阻式超高温杀菌设备  由于大部分配制食品含有适度溶解的盐离子的水溶液，具有较好的 导电性。 将电流通过连续流动的物料通道即可对物料进行加热。 这种直接加热的杀菌系统称电阻加热系统。  物料 加热部分采用电阻加热 ，而 冷却部分仍采用常规热交换器。 根据物料特性选择相应的片式、管式或刮板式热交换器， （二）间接式超高温杀菌设备  根据热交换器型式分为 薄板、套管式和刮板式 薄板超高温杀菌设备 薄板超高温杀菌设备由数组薄板热交换器组 成，对流体物料连续预热、杀菌和冷却。 1— 平衡槽； 2— 热交换器（预热）； 3— 贮槽； 4— 均质机； 6— 热交换器（高温）； 7— 转向阀； 8— 分离冷却器； 10— 热交换器（冷却）； 11— 控制箱； 12— 不锈钢泵； 13— 原乳； 14— 去灌装系统； 15— 过热蒸汽； 1 118— 冰水 英国巴拉弗洛公司间接加热超高温杀菌设备的工艺流程图  原乳从平衡槽 1用泵抽送至薄板热交换器 2预热与杀菌热牛乳热交换而升温至 85℃ ，  送入贮槽 3并保持 6min以便稳定浆液蛋白质，防止在高温加热区段内产生过多的沉淀物。  经稳定处理的牛乳由泵送入均质机 4均质，  再送至薄板热交换器 6与高温蒸汽热交换，加热到 138150℃ 杀菌，并视需要，保温 24s。  然后灭菌乳流经转向阀 7，如果温度等于或高于杀菌温度，热乳流入快速薄板冷却热交换器 9与冰水热交换至 100℃ ，再进入薄板热交换器2预热与原乳热交换进一步冷却，经冷却热交换器 10,再次与冰水热交换而使灭菌乳冷却到 20℃ 左右，送入无菌包装机包装。  如果由于某种原因，转向阀使牛乳温度下降到杀菌温度以下，牛乳将经分离冷却器 8返回平衡槽，再行加工处理。 套管式超高温杀菌设备  由 荷兰斯托克公司 研制的，我国引进后首先由宁波食品设备总厂试制，其生产能力已4000L/h。  套管式超高温杀菌设备的 加热器 是由两根不锈钢管组成的双套盘管，利用 内外管间环形间隙 进行热交换。  1— 供料泵； 2— 双套盘管； 3— 加热灭菌室； 4— 背压阀； 7—气控阀； 6— 贮槽； 8— 微机； 9— 电控阀； 10— 微机控制； 11—截止阀； 12— 1型管； 13— 冷水阀； 14— 弯管； 15— 溢流管； 16— 蒸汽阀； 17— 疏水器； 18— 截止阀 刮板式超高温杀菌设备  番茄酱等粘性物料或热敏性物料 四、格兰杰因果关系检验  自回归分布滞后模型旨在揭示：某变量的变化受其自身及其他变量过去行为的影响。  然而，许多经济变量有着相互的影响关系 GDP 消费 问题： 当两个变量在时间上有先导 ——滞后关系时，能否从统计上考察这种关系是单向的还是双向的。 即 :主要是一个变量过去的行为在影响另一个变量的当前行为呢。 还是双方的过去行为在相互影响着对方的当前行为。 格兰杰因果关系检验（ Granger test of causality） 对两变量 Y与 X，格兰杰因果关系检验要求估计 : titmiimiitit YXY 111   (*) titmiimiitit XYX 211   (**) 可能存在有四种检验结果： （ 1） X对 Y有单向影响 ，表现为（ *）式 X各滞后项前的参数整体为零，而 Y各滞后项前的参数整体不为零； （ 2） Y对 X有单向影响 ，表现为（ **）式 Y各滞后项前的参数整体为零，而 X各滞后项前的参数整体不为零； （ 3） Y与 X间存在双向影响 ，表现为 Y与 X各滞后项前的参数整体不为零； （ 4） Y与 X间不存在影响 ，表现为 Y与 X各滞后项前的参数整体为零。 格兰杰检验是通过受约束的 F检验 完成的。 如 : titmiimiitit YXY 111   针对 中 X滞后项前的参数整体为零的假设 (X不是 Y的格兰杰原因 )。 分别做包含与不包含 X滞后项的回归，记前者与后者的残差平方和分别为 RSSU、 RSSR；再计算 F统计量： )/(/)(knR SSmR SSR SSFUURk为无。