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板式换热器在灭菌技术中的应用

  • 在食品无菌包装中,灭菌是其关键的技术之一,它标志着无菌包装的成败。灭菌的范围包括食品、包装材料(容器)、工作环境、设备等。灭菌方法大致可分为物理方法和化学方法两种。物理方法主要有蒸汽(高温)、电磁波和辐照等方式,蒸汽灭菌属于经典式的灭菌方法,而电磁波灭菌多采用2450nm和915nm微波灭菌和超声波灭菌。辐照灭菌可分为离子性辐照和非离子性辐照。非离子性辐照采用最广泛的是253.7nm波长的紫外线,由于光源发出的强度所限,虽不存在残留问题,但以上物理灭菌方法都有一定的局限性。化学方法多采用强氧化剂,如过氧化氢、过氧乙酸、环氧乙烷、卤素等,化学灭菌主要是依靠强氧化剂的氧化能力与细胞酶蛋白中的-SH-巯基结合转化为-SS-基,破坏蛋白质的分子结构,干扰细菌酶系统的代谢,使其失去活性。按照分子生物学的观点,就是对细胞的DNA 进行氧化性损伤,从而抑制细胞的增殖。使用化学灭菌会对容器和包材以及设备产生一定量的残留污染,必须采取严格的措施控制残留,以保障最终产品的安全性。归纳起来,食品无菌包装中的灭菌技术主要有如下几种。
      热力灭菌技术
      利用加热杀灭食品中有害微生物的方法既是古老的方法,也是近现代极其重要的一种灭菌技术。1804年,法国人阿佩尔(Appert)发明了将食品装瓶放于沸水中煮一段时间,能较长时间保藏食品的方法。19世纪50年代,法国人巴斯德(Pasteur)阐明了食品的微生物腐败机理,为灭菌技术的发展奠定了理论基础。食品热力灭菌可分为低温灭菌法、高温短时灭菌法和超高温瞬时灭菌法三种。
      (1)低温灭菌又称巴氏灭菌,灭菌条件为61摄氏度~63摄氏度/30分钟,或72摄氏度~75摄氏度/15分钟~20分钟。巴氏灭菌技术是将食品充填并密封于包装容器后,在一定时间内保持100摄氏度以下的温度,杀灭包装容器内的细菌。巴氏灭菌可以杀灭多数致病菌,而对于非致病的腐败菌及其芽孢的杀灭能力就显得不足,如果巴氏灭菌与其他储藏手段相结合,如冷藏、冷冻、脱氧、包装配合,可达到一定的保存期的要求。巴氏灭菌技术主要用语柑橘、苹果汁饮料食品的灭菌,因为果汁食品的pH值在4.5以下,没有微生物生长,灭菌的对象是酵母、霉菌和乳酸杆菌等。此外,巴氏灭菌还用于果酱、糖水水果罐头、啤酒、酸渍蔬菜类罐头、酱菜等的灭菌。巴氏灭菌对于密封的酸性食品具有可靠的耐酸性,对于那些不耐高湿处理的低酸性食品,只要不影响消费习惯,常利用加酸或借助于微生物发酵产酸的手段,使pH值降至酸性食品的范围,可以利用低温灭菌达到保存食品品质和耐贮藏的目的。此法所需时间较长,对热敏性食品不宜采用。
      (2)高温短时灭菌(HTST):灭菌条件为85摄氏度~90摄氏度/3分钟~5分钟,或95摄氏度/12分钟,主要用于低温流通的无菌奶和低酸性果汁饮料的灭菌,可采用换热器在瞬间把液料加热到接近100摄氏度,然后速冷至室温。此方法需时较短,效果较好,有利于产品保质。主要可杀灭酵母菌、霉菌、乳酸菌等。这两种方法具有灭菌效果稳定,操作简单,设备投资小,应用历史悠久等特点,如今还广泛用于各类罐藏食品、饮料、酒类、药品、乳品包装的灭菌。
      (3)超高温瞬时灭菌(UHT):于1949年随着斯托克(Stork)装置的出现而问世,其后国际上出现了多种类型的超高温灭菌装置。超高温短时灭菌是将食品在瞬间加热到高温(130摄氏度以上)而达到灭菌目的,可分为直接加热和间接加热两种方法。直接加热法是用高压蒸汽直接向食品喷射,使食品以最快速度升温,几秒钟内达到140摄氏度~160摄氏度,维持数秒钟,再在真空室内除去水分,然后用无菌冷却机冷却到室温。间接加热法是根据食品的粘度和颗粒大小,选用板式换热器、管式换热器、刮板式换热器。板式换热器适用于果肉含量不超过1%~3%的液体食品
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