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灌装食品杀菌釜的蒸汽系统设计
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罐装食品的杀菌最常使用的是静置式蒸汽杀菌釜。其基本工作原理为:准备杀菌的罐头装满在框式杀菌小车中,借轨道推入杀菌釜中,关闭并密封釜盖,通蒸汽进行杀菌作业。
通常国内常见作业程序为:
当蒸汽进入釜内,杀菌釜内温度迅速升高,釜内空气被蒸汽驱出,罐内食品也开始升温。当釜内温度达到杀菌温度时,蒸汽控制动作,减少蒸汽供应,保持杀菌温度,此时已关闭排气阀,因为釜内不凝缩气体的存在会妨碍罐外壁的传热效果,打开排除不凝缩气体的泄气阀。
罐装食品的杀菌温度为121℃(绝对压力为2bara)。而杀菌时间要随罐内物料形态和罐形大小而异。因为釜内温度不等于罐内的温度,只有罐中心的温度达到规定的杀菌温度,才能算真正的杀菌起始时间,罐形愈大,需要总的杀菌时间愈长。
    由于釜内蒸汽散布和传热的不均匀性,在釜内各部位的罐头温升也不均匀,只有所有的罐头中心都达到了最低的杀菌要求才能认为完成了杀菌过程。采用罐头中心温度计测定釜内各部位罐头的中心温度,生成杀菌操作时釜内各部位每一瞬间的温度梯度图,并以此作为确定该釜杀菌时间的依据。
   由于空气等不凝性气体是热的不良导体,空气等的存在会阻碍蒸汽将热量传递给物料罐头,造成杀菌效果的下降。所以将釜内空气等不凝性气体排除釜外是非常必要的.但是在1 BAR G 下空气的密度较蒸汽稍重,也就是说在一个密闭的蒸汽釜内空气等不凝性气体更多存在于釜的底部。
在进汽阶段我们利用釜底高速喷出的蒸汽将空气等不凝性气体推向釜顶大排气口,由于到达釜顶的蒸汽在釜壁和物料罐头表面遇冷凝结,产生一定压差,加速了空气被推到釜顶的速度。
在釜内温度达到杀菌温度121℃时,才将大排气口关闭,事实上,在排气口温度接近90℃,釜内所含空气量已非常低,不足0.3M3,此时如再用大排气口排气势必造成大量的能源浪费。瓦特的建议是,在大排气口加装一套瓦特自动温度控制阀及四只 BW热静力排空气阀.
在启动时,自动温控阀处于开启状态,大量的空气经由大排气口排出,在达到90℃时,温控阀关闭,少量空气等不凝性气体经由BW热静力排空阀排出。
由于密度问题的影响,在加热的后期和保温时段,有很少一部分空气存在釜底;同时,冷态的釜体和物料罐头被加热时产生的冷凝水也将存在于釜底,瓦特建议在杀菌釜排污口设置一带热静力排空装置的浮球疏水器,将釜底的空气等不凝性气体和冷凝水排除出去。
这里需要特别强调的是,空气等不凝性气体在杀菌釜内的分布非常不均匀,一些死角处的空气很难被排除,所以建议在釜顶加装一导流管以便将死角处的空气引向排气口。
罐装食品杀菌釜为间歇式工作,当进料时,蒸汽会发生冷凝,必须在蒸汽进口安装汽水分离器,提高进入杀菌釜的蒸汽干度,100目的不锈钢滤网有效去除蒸汽中的杂质,避免污染灌装食品外包装,对于高品质的灌装食品,还需要安装0.5微米的超级过滤站,提高蒸汽品质至洁净蒸汽。
为了保证稳定的杀菌温度,中杀菌釜进口需要安装瓦特PRV2000先导隔膜式蒸汽减压稳压阀,确保任何时候都能保证蒸汽温度,如果减压比太大,则必须考虑减压导致的过热。


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