問題:殺菌機列管式殺菌機巴氏殺菌機處理及工藝原理

回覆:
在乳製品行業中·✘•₪,熱加工處理是應用最廣泛的加工技術☁╃│▩。其透過熱處理殺滅致病性和腐敗性微生物·✘•₪,以確保產品在保質期內質量穩定且安全☁╃│▩。

廣義上講·✘•₪,將產品加熱至50℃以上·✘•₪,配合充分的加熱時間·✘•₪,即可殺滅乳製品中一種或者多種致病性和腐敗性微生物☁╃│▩。因此熱加工工藝中·✘•₪,可選的溫度/時間組合方案比較多☁╃│▩。


根據表1可知·✘•₪,巴氏殺菌通常以下述幾種方式實現↟▩◕↟·:

高溫短時殺菌HTST (High Temperature Short Time)·✘•₪,溫度和時間組合是72°C以上保持至少15s的時間·✘•₪,一般透過連續式殺菌系統來實現;



低溫長時殺菌LTLT(low temperature long time)·✘•₪,溫度和時間組合是63°C以上保持至少30min時間·✘•₪,一般透過批次型殺菌系統來實現;


除了上述理論最低條件·✘•₪,在實際確定最低熱殺菌條件時·✘•₪,還需要考慮物料粒徑·✘•₪,脂肪含量·✘•₪,固形物含量·✘•₪,以及是否新增甜味劑等因素☁╃│▩。具體可參考NZFSA出版的 D121.1. Dairy Treatments Standard 2003.的《常見型別的乳製品的熱殺菌等效條件》·✘•₪,本文後方列出了《Heat Treatment Code of Practice》的下載地址·✘•₪,請參考第22至25頁☁╃│▩。

雖然熱處理的核心要素說起來比較簡單——溫度&時間☁╃│▩。但是現實過程中·✘•₪,還有較多技術細節需要考慮☁╃│▩。為了匹配物料特性·✘•₪,實現持續穩定·✘•₪,可追溯的熱加工處理能力·✘•₪,需要配置一系列的硬體軟體控制系統·✘•₪,記錄系統等·✘•₪,實現產品熱加工處理過程的實施✘▩••、監控✘▩••、糾偏✘▩••、食品安全保障以及相關執行資料(包括CCP/OPRP監控資料)的記錄☁╃│▩。

下面以HACCP中確認和驗證兩個角度·✘•₪,來討論一下巴氏系統重要組分的要求分別是如何落實的☁╃│▩。




3 典型連續式巴氏殺菌機的驗證活動



乳製品的熱加工處理HTST


一✘▩••、物料粒徑控制

要素一  過濾器

1✘▩••、如果配置過濾器確保進料粒徑·✘•₪,如圖所示有兩個選擇↟▩◕↟·:

·   在原料奶開始進入系統前·✘•₪,比如設定在平衡缸前;

·   在最終加熱段前配置

2✘▩••、根據表2的要求·✘•₪,過濾器的孔徑應為200μm, 500μm或者1000μm☁╃│▩。
3✘▩••、應有書面的管理程式·✘•₪,規定在發現過濾器失效後採取何種彙報和處置措施·✘•₪,過濾器孔徑變化或者破損失效時·✘•₪,需要評估巴氏殺菌失效的可能性;做好過濾器的檢查記錄, 檢查記錄應至少包括過濾器上發現的異物以及針對濾網完整性的檢查☁╃│▩。
4✘▩••、過濾器的濾網應當有備件在工廠·✘•₪,已備在需要更換時能夠立即更換☁╃│▩。
5✘▩••、如果需要把該過濾步驟設定為CCP·✘•₪,建議採用的過濾器構造形式為打孔型·✘•₪,而不是楔形☁╃│▩。

要素二  離心機

當採用離心機控制粒徑時·✘•₪,最低殺菌條件組合應參考200μm欄☁╃│▩。

 
二✘▩••、流量控制及監控
要素一  流量控制

流量控制或者說保持時間控制·✘•₪,是巴氏殺菌過程中的一個重要環節☁╃│▩。在保持裝置一定的前提下·✘•₪,流量與保持時間呈反比·✘•₪,因此·✘•₪,應當設定流量的上限以確保保持時間不會低於如表2所示的最低殺菌要求☁╃│▩。

1✘▩••、計時泵(timing pump)一方面是控制產品在透過保持管時流量不會超過最高流量限值·✘•₪,另一方面是與背壓閥一同作用·✘•₪,保持已殺菌物料的正壓力差☁╃│▩。

2✘▩••、在穩定狀態時·✘•₪,流量控制系統應當能夠將產品流量控制在設定值±5%允差範圍內☁╃│▩。

3✘▩••、如果採用限流裝置·✘•₪,該裝置在CIP時該裝置能夠有效清潔·✘•₪,在生產時限流裝置能夠有效限制最高流量☁╃│▩。

4✘▩••、當迴流閥發生故障或者錯誤時·✘•₪,計時泵也需要同步停止☁╃│▩。

5✘▩••、當巴殺裝置配置再生段時·✘•₪,計時泵的應位於再生段之後在進入最終加熱段前(如圖所示)☁╃│▩。

如果在某些巴氏殺菌機內·✘•₪,沒有配置再生段·✘•₪,或者殺菌機配置了空氣間隙式板片·✘•₪,那麼計時泵的位置設計可以沒有這麼嚴格☁╃│▩。另外·✘•₪,如果在加熱段後設置緩衝罐·✘•₪,定時泵應在緩衝罐後·✘•₪,以確保精準控制透過保持管的物料流量☁╃│▩。

 要素二  流量確認

1✘▩••、如圖1中spool piece for calibrated flowmeter所示位置·✘•₪,預留一個900mm長的短管以便替換安裝經過校準的比對流量計☁╃│▩。短管應水平安裝·✘•₪,或者以產品流量方向安裝☁╃│▩。

2✘▩••、為了避免彎管·✘•₪,閥門或者其他連線件影響流量測量·✘•₪,安裝流量計應在前後管路預留一定的直管長度·✘•₪,流量計前應至少預留10倍管徑的長度·✘•₪,流量計後應至少預留5倍管徑的長度☁╃│▩。


3✘▩••、流量計校準↟▩◕↟·:在1~2完成後·✘•₪,將預留管替換為經過溯源校準的流量計·✘•₪,透過與現有流量計的線上比對·✘•₪,確定現有流量計的實際偏差是否在可接受範圍☁╃│▩。

4✘▩••、流量控制準確度確認↟▩◕↟·:在同樣的流量設定條件下·✘•₪,在流量計的中段流量範圍·✘•₪,取6次獨立的流量測量結果·✘•₪,計算其標準偏差·✘•₪,當標準偏差小於0.5%時認為可接受☁╃│▩。或者取流量計的最大流量時·✘•₪,滿足±5%的偏差☁╃│▩。

要素三  流量超限時的保護措施

當流量超限時·✘•₪,需要採取至少下述一個措施↟▩◕↟·:

1✘▩••、超高流量保護系統應能觸發回收閥門(Recycled Valve

如果系統因為低於CCP溫度最低限值已經處於迴流狀態·✘•₪,可以遮蔽高流量保護☁╃│▩。在這種設定下·✘•₪,迴流溫度的設定已經加入了一定的安全閾值☁╃│▩。安全閾值還要考慮閥門動作時間☁╃│▩。

2✘▩••、回到進料狀態

這些邏輯執行必須與程控邏輯一致☁╃│▩。

2.1 當迴流裝置安裝於冷卻段後端·✘•₪,在系統啟用高流量保護後·✘•₪,恢復進料狀態應滿足↟▩◕↟·:

·   追加至少一個最低保持時間的延遲且物料實際流量低於高流量回收的設定限值;
·   從巴氏殺菌後到回收閥門(Recycle Valve)的所有管線和換熱器·✘•₪,需要重新升溫殺菌☁╃│▩。

2.2  當迴流閥門安裝於保持管後段·✘•₪,在系統啟用高流量保護後·✘•₪,再回到進料狀態應滿足↟▩◕↟·:

·   在追加至少一個最低保持時間的延遲後·✘•₪,物料實際流量低於高流量回收的設定限值;

·   迴流閥門恢復進料狀態·✘•₪,應確保迴流閥門產品接觸管線均經過充分物料升溫殺菌時間☁╃│▩。

三✘▩••、溫度控制及監控

要素一  溫度感測器的選擇與訊號採集

1✘▩••、溫度計的構造和安裝/固定方式應遵守衛生設計要求·✘•₪,如3A標準☁╃│▩。

2✘▩••、溫度感測器的準確度↟▩◕↟·:在迴流溫度限值的±3℃範圍內·✘•₪,其允許偏差應為±0.5℃·✘•₪,讀數應能被操作人員方便讀取☁╃│▩。

要素二  訊號採集

1✘▩••、巴氏殺菌溫度的記錄和迴流控制訊號應來自同一溫度感測器☁╃│▩。

2✘▩••、如果安裝兩個巴氏殺菌溫度感測器·✘•₪,控制邏輯應該是任何一個感測器低於迴流溫度設定限值均需要回流☁╃│▩。只有所有的巴氏殺菌溫度讀數恢復高於設定限值後·✘•₪,才能繼續恢復至進料狀態☁╃│▩。此時·✘•₪,記錄儀應採集更靠近迴流閥門的感測器訊號資料☁╃│▩。

要素三  溫度感測器的位置
溫度感測器的位置應取決於迴流閥的位置↟▩◕↟·:
·   如果迴流閥在保持管後·✘•₪,溫度感測器應設定在迴流閥門的上游並在保持管後段(如圖所示)☁╃│▩。考慮安全閾值·✘•₪,以最高流速下5s的計算長度設定在迴流閥門上游比較合理;
·   當迴流閥門設定在後端·✘•₪,溫度感測器應當設定在距離保持管後端上游以最高流速下5s的計算距離☁╃│▩。

要素四  巴殺溫度記錄儀和迴流系統的響應時間

1✘▩••、迴流系統和記錄系統的響應時間應5s;

2✘▩••、感測器的時間常數測定↟▩◕↟·:將一個未經加熱的感測器插入充分攪拌溫度分佈均勻的76℃水浴中·✘•₪,溫度計的讀數從65℃上升到72℃說需要的時間間隔☁╃│▩。

 
四✘▩••、巴氏殺菌系統壓力差管理·✘•₪,壓力差的形成是由計時泵與背壓閥共同

要素一  壓力差標準

1✘▩••、壓力差自動控制系統需保證已殺菌的產品側壓力始終高於未殺菌側的物料以及換熱媒介·✘•₪,以避免熱交換器失效時的交叉汙染的風險☁╃│▩。

2✘▩••、在物料供料和迴流模式下·✘•₪,均需要維持壓力差異(或者觸發壓力差回收系統)☁╃│▩。

3✘▩••、當壓力差≤壓力差設定限值時·✘•₪,需啟動回收☁╃│▩。恢復生產的前提是在換熱器中已巴氏殺菌產品段直至回收閥門(Recycle Valve)段已經完成了滿足巴氏殺菌條件的持續殺菌·✘•₪,或者整個巴氏殺菌機已經重新清潔和消毒☁╃│▩。

4✘▩••、如採用空氣間隙式換熱板片·✘•₪,板片間一旦有洩漏發生·✘•₪,洩漏的未殺菌物料和傳熱媒介將透過溢流道流出·✘•₪,而不會汙染產品☁╃│▩。當採用這樣的板片時·✘•₪,可以不配置回收閥門(Recycle Valve)☁╃│▩。但溢流道需要與外界大氣相通·✘•₪,確保一旦發現有洩漏發生·✘•₪,及時發現並更換受影響板片☁╃│▩。

要素二  壓力感測器的位置

1✘▩••、壓力感測器應當設定在恰當位置·✘•₪,具體闡述見上篇確認表☁╃│▩。

2✘▩••、如果換熱器有多於一個再生段·✘•₪,則需要配置多組壓力感測器☁╃│▩。

3✘▩••、在實際現場安裝時·✘•₪,壓力感測器應該儘可能安裝在同一個水平高度·✘•₪,以避免靜位壓差帶來的影響☁╃│▩。

要素三  壓力差記錄儀和回收系統的響應時間

1✘▩••、系統的響應時間和記錄系統的響應時間應5s☁╃│▩。

2✘▩••、壓力感測器的時間常數測量是將壓力加至27.5kPa,然後迅速釋放將其變為0 kPa·✘•₪,讀數變化的時間間隔☁╃│▩。

要素四  壓差控制的回收系統

1✘▩••、回收閥門(Recycle Valve

·   在斷電時·✘•₪,應使產品處於回收位置;
·   回收閥門設定在巴氏殺菌機最後出口端的下游·✘•₪,該閥門的設定最小距離應基於產品最大的流速和系統的響應時間☁╃│▩。

2✘▩••、回收管線

·   回收閥門(Recycle Valve)及管線需要確保迴流產品能夠自由流回平衡罐或者排廢☁╃│▩。同時·✘•₪,在回收管線上不設定任何其他的閥門等會阻止自由流動的裝置☁╃│▩。

·   當回收管線直接連線到平衡罐內·✘•₪,管末端至少高於溢流液位兩倍的管徑高度☁╃│▩。對於某些易產生泡沫敏感的物料來說·✘•₪,回收管線的末端會低於該液位·✘•₪,此時需要配置破虹吸裝置☁╃│▩。

·   當回收閥門(Recycle Valve)處於回收狀態時·✘•₪,為了隨時檢查是否有洩漏至後端供料管線的情況·✘•₪,回收管線應可以將回收閥門(Recycle Valve)與供料管線斷開☁╃│▩。

3✘▩••、回收系統的觸發

在下述事件當中·✘•₪,回收閥門(Recycle Valve)觸發至回收狀態☁╃│▩。請注意·✘•₪,這些觸發邏輯需要寫入PLC控制邏輯中·✘•₪,在裝置確認時與軟體工程師一一核對☁╃│▩。這些觸發點包括但不限於以下↟▩◕↟·:
·   壓力差≤壓力差的設定限值時;
·   當任何未殺菌端的壓力感測器故障·✘•₪,訊號掉落到真實壓力以下;
·   當任何已殺菌端的壓力感測器故障·✘•₪,訊號高於真實壓力以以上;
·   當巴氏殺菌裝置供電故障時;
·   當回收閥門(Recycle Valve)的壓縮空氣供應故障時;
·   當掃描時間高於名義最大的掃描時間時;
·   當流量≥迴流最大流量設定值時
·   當不能接收到流量計的訊號時;
·   當迴流閥門收到命令轉至回收料時·✘•₪,或者閥門動作反饋訊號未在10秒內收到☁╃│▩。

要素五  壓差記錄系統

壓差記錄應至少包括以下資訊↟▩◕↟·:

·   壓差控制系統的當前狀態;

·   回收閥門位置;

·   只要每個單獨的閥門位置狀態能夠清晰識別·✘•₪,多個閥門的位置狀態記錄可以共享一個通道☁╃│▩。

 

五✘▩••、迴流控制 (Divert Flow Control)

要素一  迴流裝置(Flow Divert Device)

迴流裝置的功能是將不滿足巴氏殺菌條件的產品迴流至平衡罐☁╃│▩。迴流裝置應有兩個閥座·✘•₪,以及在兩個閥座間提供足夠大的洩漏腔·✘•₪,保證在最大流量下不會有顯著的壓力下降·✘•₪,從而防止未殺菌物料汙染已殺菌物料☁╃│▩。


下個問題:番茄醬✘▩••、果醬·✘•₪,果汁飲料用什麼殺菌機裝置好╃│✘?     上個問題:我們計劃加工生成柿子醋,請問加工裝置有嗎?可以有技術支援嚒
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