本研究通過(guò)測(cè)試板式殺菌機(jī)溫度探頭的準(zhǔn)確性、殺菌機(jī)實(shí)際流量、保溫管保持時(shí)間及閥門的響應(yīng)時(shí)間 4個(gè)板塊，驗(yàn)證了板式 殺菌機(jī)殺菌過(guò)程的穩(wěn)定性，確保了產(chǎn)品的品質(zhì)。明確提出了各板塊的測(cè)試方法及可接受范圍，為企業(yè)自行驗(yàn)證板式殺菌機(jī)的殺菌過(guò) 程穩(wěn)定性提供方法依據(jù)。
0.引 言
殺菌機(jī)按照熱交換器的類型分為板式殺菌機(jī)和 管道式殺菌機(jī)兩種。管道式殺菌機(jī)按照熱交換器的 種類又可分為套管式殺菌機(jī)和列管式殺菌機(jī)；板式殺菌機(jī)按照殺菌溫度又可分為低溫、中溫巴氏殺菌及 超高溫滅菌3種類型的殺菌機(jī)。目前，工廠對(duì)于殺菌機(jī)的殺菌穩(wěn)定性能的測(cè)驗(yàn)取決于設(shè)備生產(chǎn)廠家給出的已知數(shù)據(jù)，或花費(fèi)不菲價(jià)錢請(qǐng)?jiān)O(shè)備廠家工程師定期 到工廠測(cè)驗(yàn)，此種操作既增加了設(shè)備維修保養(yǎng)成本， 也不利于設(shè)備日常定期的驗(yàn)證。本研究意在提出一 種驗(yàn)證殺菌機(jī)穩(wěn)定性的測(cè)試方案，為企業(yè)自行定期驗(yàn) 證板式殺菌機(jī)提供合適的指導(dǎo)方法，以此確保物料殺 菌效果的可靠性，為產(chǎn)品的質(zhì)量提供保障。
本研究主要針對(duì)板式殺菌機(jī)中溫巴氏殺菌機(jī)展開，此類殺菌機(jī)廣泛應(yīng)用于對(duì)牛奶等熱敏性物料的巴 氏殺菌和冷卻。殺菌機(jī)設(shè)備穩(wěn)定性的驗(yàn)證主要從殺菌溫度的準(zhǔn)確性、殺菌機(jī)的流量、保溫管的保持時(shí)間 及閥門響應(yīng)時(shí)間4個(gè)方面進(jìn)行驗(yàn)證.
1 .材料與方法
1.1 儀器與設(shè)備 板式巴氏殺菌機(jī)，；恒溫水 浴鍋，；溫度探頭，精度為0.1 °C的標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)；電導(dǎo)儀，電子秤。
1.2 溫度探頭準(zhǔn)確性測(cè)試
（1） 將需要測(cè)試的溫度探頭從殺菌機(jī)上拆下，備 用；恒溫水浴鍋中加入一定量的軟水，備用。
（2） 將 3個(gè)恒溫水浴鍋分別編號(hào) 1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)， 1號(hào)恒溫水浴鍋用于做低溫測(cè)試，將溫度設(shè)定為8℃ ； 號(hào)恒溫水浴鍋用于做中高溫度測(cè)試，溫度設(shè)定為 60 ℃ ；3號(hào)恒溫水浴鍋用于做高溫測(cè)試，溫度設(shè)定為 80 ℃ 。
（3） 將需檢測(cè)的溫度探頭跟標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)同時(shí)懸掛 1號(hào)恒溫水浴鍋中，分別放在水浴鍋中心位置的左右兩側(cè)，確保探頭浸入水中的高度一致，且與恒溫水浴 鍋前后壁的距離一致、左側(cè)溫度探頭到恒溫水浴鍋?zhàn)?/span> 壁的距離與右側(cè)溫度探頭到恒溫水浴鍋右壁的距離 一致，保證檢測(cè)溫度的可靠性。
(4）每隔5 min記錄一組數(shù)據(jù)，連續(xù)記錄不低于6 組數(shù)據(jù)。
（5）完成上述操作后，將需檢測(cè)的溫度探頭跟標(biāo) 準(zhǔn)溫度計(jì)從 1號(hào)恒溫水浴鍋中取出，同時(shí)放入 2號(hào)恒 溫水浴鍋中，按(3(4的步驟操作。完成后在放入3 號(hào)恒溫水浴鍋中，重復(fù)(3(4的步驟，分別記錄好數(shù) 據(jù)，備用。
(6 ）計(jì)算每組數(shù)據(jù)的最大偏差與最小偏差，當(dāng)標(biāo) 準(zhǔn)溫度計(jì)與需檢測(cè)的溫度探頭之間的偏差在±0.25 °C 以內(nèi)時(shí)，則證明溫度探頭準(zhǔn)確，可正常使用，反之需更 換溫度探頭。
1.3 殺菌機(jī)流量測(cè)試
（1）取9個(gè)容量約為50 L的空金屬桶，編號(hào)1-9 號(hào)，用電子秤稱量每個(gè)空金屬桶的重量，對(duì)應(yīng)編號(hào)分 別記錄為W1?W9。
(2)用軟水作為測(cè)試對(duì)象，殺菌機(jī)保持正常運(yùn)行， 按下秒表開始計(jì)時(shí)起在殺菌機(jī)回流處用空金屬桶接 殺菌后的軟水，結(jié)束計(jì)時(shí)后停止接水，用電子秤稱取 每個(gè)金屬桶(空桶+軟水)的重量，對(duì)應(yīng)編號(hào)分別記錄 為T1?T9,并記錄接水的時(shí)長(zhǎng)。
(3)每次測(cè)試根據(jù)接水總量與接水時(shí)長(zhǎng)計(jì)算每小 時(shí) 的 殺 菌 軟 水 流 量 ，每 次 測(cè) 試 接 水 總 量 V= (T1?Wl) +…+(T9 ?W9)
(4）設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，每批次進(jìn)行連續(xù)5次 的測(cè)試，共進(jìn)行3批次的測(cè)試，統(tǒng)計(jì)測(cè)試結(jié)果。
(5)查Q90%的臨界值表,若計(jì)算所得的Q值小于 等于表中相應(yīng)的Q90%臨界值(見表1)，則此數(shù)值即為 有效值。
1.4 保溫管保持時(shí)間測(cè)試
（1）將兩個(gè)電導(dǎo)儀分別接入到殺菌機(jī)保持管前后 (保溫管前的電導(dǎo)儀編號(hào)為 1 號(hào)，保溫管后的電導(dǎo)儀編 號(hào)為5號(hào))，確保電導(dǎo)儀的正常運(yùn)行。
（2）保持管連接1 s保持管線，確保設(shè)備正常運(yùn) 行，將常溫軟水打入殺菌機(jī)，均質(zhì)壓力1 MPa,在殺菌 機(jī)不升溫狀態(tài)下，采用回流循環(huán)方式測(cè)試。
（3）將50 mL濃度為30%的氯化鈉溶液用注射器 迅速打入保溫管前端，當(dāng) 1號(hào)電導(dǎo)率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)按下 秒表，開始記錄時(shí)間，當(dāng)5號(hào)電導(dǎo)率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)按下秒 表，停止記錄，讀取1、5號(hào)電導(dǎo)率出現(xiàn)波動(dòng)之間的時(shí)間 間隔，即為巴氏殺菌機(jī)保持管的保持時(shí)間。
（4）先用50 L金屬桶加軟水定容至4 L,并做好 刻度。上述測(cè)試完成后，手動(dòng)操作殺菌機(jī)，排水至金 屬桶內(nèi)，開始排水時(shí)計(jì)時(shí)，容量達(dá)到4 L刻度是停止 計(jì)時(shí)。
（5）上述操作完成后，按溫度探頭準(zhǔn)確性測(cè)試步 驟(5)的要求將牛奶打入殺菌機(jī)，后按溫度探頭準(zhǔn)確 性測(cè)試步驟(3)進(jìn)行操作并計(jì)時(shí)。
（6）每次測(cè)試統(tǒng)計(jì)5 次以上的數(shù)據(jù)，做3次以上的 平行測(cè)試，并取平均值，即為保溫管的保持時(shí)間。
(7 )查Q90%的臨界值表，若計(jì)算所得的Q值小于 等于表中相應(yīng)的Q90%臨界值，則此數(shù)值即為有效值， 部分臨界值表見表1
1.5 閥門響應(yīng)時(shí)間測(cè)試
（1）分別用1軟水模擬85±2、79±02 C及77 ± 02 C的鮮奶巴氏殺菌工藝，確保巴殺機(jī)正常運(yùn)行。
(2)選擇V14回流閥作為測(cè)試對(duì)象，手動(dòng)操作儀 表盤閥門，閥門開啟瞬間開始計(jì)時(shí)，完全開啟后計(jì)時(shí) 結(jié)束，記錄開啟過(guò)程所需時(shí)間；閥門關(guān)閉瞬間開始計(jì)時(shí)，完全關(guān)閉后計(jì)時(shí)結(jié)束，記錄關(guān)閉過(guò)程所需時(shí)間。
（3）設(shè)備正常運(yùn)行情況下，每個(gè)殺菌參數(shù)各進(jìn)行 1批次的測(cè)試，每批次連續(xù)記錄5 次，并求閥門開啟及 閥門關(guān)閉的平均響應(yīng)時(shí)間，根據(jù)設(shè)備的操作指導(dǎo)建議 確認(rèn)響應(yīng)時(shí)間是否符合要求(本實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備響應(yīng)時(shí) 間W 02 s則證明設(shè)備運(yùn)行良好)。
2 .結(jié)果與討論
2.1溫度探頭準(zhǔn)確性測(cè)試就與分析
本測(cè)試選取了殺菌機(jī)進(jìn)口溫度探頭(TT44)、出口溫度探頭(T45)及均質(zhì)溫度探頭(TT06)進(jìn)行檢測(cè)， 具體檢測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。
分析表2可知，本次測(cè)試中TT44溫度探頭與 TT06溫度探頭分別與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的最大溫度偏差已 超過(guò)±025 C，超出范圍要求，且根據(jù)t檢驗(yàn)分析其差 異顯著性情況，TT44和TT06探頭均存在差異不顯著 情況，因此TT44溫度探頭與TT06溫度探頭需重新校 準(zhǔn)或進(jìn)行更換；TT45溫度探頭與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)的最大 溫度偏差為0.2℃，未超出±0.25 ℃的溫度范圍要求， 且差異顯著。表明此溫度探頭的準(zhǔn)確性良好，可繼續(xù) 使用。只有殺菌機(jī)所有溫度探頭的準(zhǔn)確性良好，才能保證殺菌溫度的穩(wěn)定性。
2.2殺菌機(jī)流量測(cè)試結(jié)果與分析
根據(jù)1.3的要求進(jìn)行相關(guān)操作，并記錄結(jié)果，如表 3所示。分析表3數(shù)據(jù)可知，殺軟水時(shí)，三批次測(cè)試平 均每小時(shí)的殺菌流量為10087.79 kg,三批次測(cè)試的平 均每小時(shí)流量的極差為28.41 kg,Q值分別為0.76和 0.23 均小于0.90數(shù)據(jù)間的穩(wěn)定性較好，測(cè)試數(shù)據(jù)有 效。被測(cè)試殺菌機(jī)的額定殺菌流量為1 0000 kg/h,根據(jù) 工廠實(shí)際生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，殺菌流量波動(dòng)在±2%(即 9 800 k/h至10 200 k/h)內(nèi)都是較穩(wěn)定的，分析上述 數(shù)據(jù)可知，此次測(cè)試殺菌機(jī)流量較穩(wěn)定，測(cè)試通過(guò)。
2.3保溫管保持時(shí)間測(cè)試結(jié)果與分析
根據(jù) 1.4中(1)(2)(3)的要求操作，并記錄軟水在保持管內(nèi)的保持時(shí)間。
每批次測(cè)試取中間連續(xù)測(cè)試的 5 組數(shù)據(jù)，從測(cè)試保持時(shí)間來(lái)看，
三批次水試的最短保持時(shí)間為1.77 s、 最長(zhǎng)保持時(shí)間為1.70、，每批次的平均保持時(shí)間分別 為19704、19721、19704、。該設(shè)備的理論保持時(shí)間為 15、從上表數(shù)據(jù)可知，此三批次的測(cè)試水試保持時(shí)間 無(wú)負(fù)偏差，證明殺菌效果良好。
每批次測(cè)試的保持時(shí)間的極差分別為0.16、0.85、 0.22 s,根據(jù)Q值檢驗(yàn)法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的穩(wěn)定性，第一 批次測(cè)試及第三批次測(cè)試的Q值的最大值均為0.50, 小于0.64，證明這兩個(gè)批次數(shù)據(jù)間穩(wěn)定性較好；第二 批次測(cè)試的Q值最大值為0.72,大于0.64此批次數(shù)據(jù) 間穩(wěn)定性較差，分析原因，可能與數(shù)據(jù)記錄人員的反 應(yīng)靈敏程度有關(guān)。
根據(jù)1.4中（4）（5）（6）的要求操作，并記錄排水/ 奶40 L時(shí)的時(shí)間。
從表0數(shù)據(jù)可知，排相同體積的軟水和牛奶所用 的時(shí)間有一定的差異，分析其原因與物料的密度、黏 稠度和流動(dòng)性有關(guān)，相同相位差的條件下，液體的密度與其黏稠度呈線性正相關(guān)，液體的密度越大，黏稠度越高，流動(dòng)性就越低，排放耗時(shí)就越長(zhǎng).
根據(jù)下列公式計(jì)算殺菌時(shí)牛奶的實(shí)際保持時(shí)間： Vm
T =T W*Vm/mw
式中：
Tm—牛奶的實(shí)際保持時(shí)間，單位為秒；
Tw—軟水的測(cè)試保持時(shí)間，即鹽水實(shí)驗(yàn)的結(jié)果， 單位為秒；
Vm—奶流時(shí)間，即泵送40 L牛奶所用的時(shí)間，單 位為秒；
Vw—水流時(shí)間，即泵送40 L水所用的時(shí)間，單位為秒。
第一批次測(cè)試中牛乳的實(shí)際保持時(shí)間Tm1= 19.04*（14.28÷ 14.23）≈ 19.11 s;第二批次測(cè)試中牛乳的實(shí)際保持時(shí)間Tm2=19.21x（14.31÷ 14.29）≈19.24s; 第三批次測(cè)試中牛乳的實(shí)際保持時(shí)間Tm3=19.04× （14.05÷14.01）≈19.09s。三批次測(cè)試的牛乳平均實(shí)
際保持時(shí)間為Tm=（Tm1 + Tm2+Tm3）/3 = 19.15s。因該設(shè) 備的理論保持時(shí)間為1 5s,從上表數(shù)據(jù)可知，此三批次 的測(cè)試換算為牛奶的實(shí)際保持時(shí)間無(wú)負(fù)偏差，證明該 設(shè)備對(duì)牛奶的殺菌效果良好。
2.4閥門相應(yīng)時(shí)間測(cè)試結(jié)果與分析
根據(jù)1.5的相關(guān)操作要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體測(cè)試數(shù) 據(jù)如表6所示。
分析以上數(shù)據(jù)可知，在85 ±2、79±05 °C及72±0.5℃ 3個(gè)殺菌溫度下，對(duì)應(yīng)的閥門開啟響應(yīng)時(shí)間最 大偏差值分別為0.05,0.03 s及.0.05 s；對(duì)應(yīng)的閥門關(guān)閉 響應(yīng)時(shí)間最大偏差值分別為0.04、0.02 s及0.08 s,根據(jù) 設(shè)備供應(yīng)商的建議，響應(yīng)時(shí)間最大偏差值≤0.1 s則表明測(cè)試數(shù)據(jù)有效，按上述響應(yīng)時(shí)間最大偏差值可知， 此次測(cè)試數(shù)據(jù)均為有效數(shù)據(jù)。
綜合上述數(shù)據(jù)可知，所有閥門開啟及關(guān)閉響應(yīng)時(shí)
間均低于0.5 s,證明本次測(cè)試的巴殺機(jī)設(shè)備運(yùn)行良好。
表 6 殺菌過(guò)程中回流閥響應(yīng)時(shí)間測(cè)試
3. 結(jié) 論
殺菌機(jī)殺菌過(guò)程中能否達(dá)到要求的效果，主要依靠穩(wěn)定的殺菌溫度及足夠的殺菌時(shí)間，殺菌溫度（時(shí) 間）過(guò)高（長(zhǎng)）或過(guò)低（短）都會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成一定的影 響，因此確保殺菌穩(wěn)定性，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)而言至關(guān)重 要。本研究針對(duì)板式殺菌機(jī)，對(duì)板式殺菌機(jī)各主要部 件進(jìn)行分解校準(zhǔn)驗(yàn)證。提出了一種驗(yàn)證殺菌機(jī)穩(wěn)定 性的測(cè)試方案，為企業(yè)自行定期驗(yàn)證板式殺菌機(jī)提供 了指導(dǎo)方法，確保了物料殺菌效果的可靠性，為產(chǎn)品 的質(zhì)量提供了保障，并且為企業(yè)節(jié)省了一筆定期維修 保養(yǎng)的費(fèi)用。
