杀菌锅主要类型介绍、选择方式及易腐蚀问题防治措施

杀菌锅作为杀菌设备之一，在食品行业内有着举足轻重的作用。杀菌锅主要对食品、罐头、需要高温杀菌的蛋白饮料等进行杀菌处理。杀菌锅由锅体、锅盖、开启装置、锁紧楔块、安全联锁装置、轨道、灭菌筐、蒸汽喷管及若干管口等组成。以有一定的压力的蒸气为热源，具有受热面积大，热效率高、加热均匀、液料沸腾时间短、加热温度容易制等特点。

01杀菌锅主要类型介绍[1]
随着现代社会的高速发展，人们对食品的卫生、口感的要求越来越高，对食品加工技术的要求也越来越高，这使得杀菌锅的样式也多种多样。从目前来看，杀菌锅有静置式和回转式两大类，具体地说有蒸汽杀菌锅，浸水式杀菌锅，淋水式杀菌锅，浸水式回转杀菌锅，淋水式回转杀菌锅等（见下图）。

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另外，从罐体结构上分有三种： 单罐杀菌锅、 双层杀菌锅、 双锅并联式杀菌锅；从锅体材质上分有三种：全不锈钢(304材质）、 半钢、 碳钢。从控制方式上分有四种：手动控制型、 电气半自动控制型、 电脑半自动控制型、 电脑全自动控制型。
一、静置式杀菌锅
（一）蒸汽杀菌锅蒸汽杀菌锅最常见， 一般用0.2~0.3MPa 压力的水蒸汽来加热，结构简单，使用方便，但直接用蒸汽加热，由于温度高、压力大、时间长，热冲击较大，食品所承受的热损伤较大，对有些食品有可能导致热变性，出现蒸馏异味和糊味；
而对玻璃瓶装的食品使用也应小心，防止玻璃瓶内外温差过大。此类杀菌锅的设计及使用要点是：①进汽时，蒸汽要在短时间内充分有效地清除罐内空气（需在进汽口的对面有足够大的排气口）；②保压消毒时，水蒸汽要充分地循环流动，保证罐内无冷点（需在进汽口的对面应有数个泄汽口）；③冷却时，压缩空气应能满足冷却时包装物内食品的压力平衡。
此外，还应保证温度计、压力表读数的可靠性、准确性。故而，FDA 为保证食品的安全性，对罐藏食品制定了许多法规，其中对热力杀菌、低酸食品蒸汽杀菌的装备、操作规程、管理等各方面都作了许多具体规定，其中包括温度计、压力表的精确度、设置位置，进汽口、排气口、压缩空气口的大小、位置、结构等。
因静置式蒸汽杀菌锅是最普通的杀菌设备，在这里，就不再一一介绍，下面着重说明几种新型的杀菌锅。
（二）浸水式杀菌机浸水式杀菌机采用热水作为加热介质对罐装食品进行加热杀菌，其优点：①罐头在杀菌和冷却开始所受的热冲击较小；②节能，浸水式杀菌机在杀菌结束后，热水可以回收为下一次杀菌使用；③可通过杀菌锅结构上的变化或改变水的流向以使锅内的温度均匀一致无冷点。故浸水式杀菌机适宜于玻璃瓶、软罐头（蒸煮袋）及火腿肠类食品的杀菌。
浸水式杀菌锅有常压、加压之分，常压适用于水果、果酱类高酸性食品罐头（高酸性食品因具有高酸性，本身就具有杀菌性）；加压式是指锅内采用水为介质，水由蒸汽加热，并将压缩空气通入杀菌锅内加压，使杀菌锅内的水温达到118～ 121℃之间。我们通常所说的浸水式杀菌锅就是加压式的，其主要结构和工作原理如下：

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浸水式杀菌锅有一套水循环系统来保证锅内温度均匀，加热蒸汽进至锅底部的蒸汽散布管，对锅内热水加热。一台高流量的热水循环泵通过吸水管从锅底送至顶部或侧部水散布管喷出，锅内的水应在5—7 分钟内循环一次。杀菌结束后，进行热水回收，冷却，此时有二种方法：
①置换法，由冷水泵向杀菌锅注入冷水，由冷水将杀菌锅内的热水顶回热水贮罐（贮水锅），由于冷热水会相互渗入，回收的热水温度会有所下降，冷水的温度会有所上升，与食品的温差亦不致太高，所以热量会有损失，但对于玻璃瓶罐却是有必要的；
②直接回收法，由循环泵将杀菌锅内的过热水直接泵入贮水锅，回收结束，冷水泵便向杀菌锅注入冷水。在回收过程中应维持杀菌锅压力为杀菌压力，冷却时也应保持一定的压力，以防止包装物胀破。
如果将贮水罐直接置于杀菌锅之上，就成了双罐式。双罐式能适用于软罐头（复合薄膜包装或结肠衣食品）的杀菌，应用广泛。其杀菌机具有两个压力容器，一为杀菌锅，一为贮水锅（用于过热水的加热及回收贮存）。由于将双罐集中在一起，其锅内的温度和压力控制就更为可靠和灵敏，现一般使用双罐式。
（三）淋水式杀菌机 淋水式杀菌锅根据加热形式的不同，有直接加热和间接加热之分，直接加热就是直接用蒸汽通入杀菌锅底部进行加热，间接加热是热交换器传热。下面以热交换器间接加热来介绍淋水式杀菌锅的主要特点和工作原理：结构简单，维护容易，整个设备仅有的传动部件是一台循环水泵和几个气动阀门。
淋水式杀菌机是利用锅内一定量（约400 ～ 500L）的水作为传热介质，由一台大流量的循环泵将水送入热交换器，蒸汽或冷却水通过热交换器对其进行加热或冷却，由于蒸汽和冷却水可以全部回收利用，节省能源和费用，同时也避免了产品在冷却过程中产生的二污染问题，从而有效地保证了产品的杀菌效果。

传热稳定，温度分布均匀，由于采用了大量的循环水，水流通过专门设计的喷淋结构，自上而下形成在一束束流速较快的水流，在产品表面形成了均匀的流动水膜，达到传热速度快、各点温度分布均匀的效果。
产品适应性广，由于淋水式杀菌机采用水作为传热介质，通过热交换器进行加热或冷却，且在升温阶段，杀菌锅内与罐头逐步一起得到升温，克服了其他直接方式固有的热冲击，广泛应用于易拉罐、塑甁、玻璃瓶、蒸煮袋装等。
在加热阶段，只需加热锅内少量的冷水；在冷却阶段，锅内只有少量的热水，故杀菌锅的加热速度、冷却速度都很快，从而使整个杀菌过程的时间缩短。
直接蒸汽加热工作原理与其相似，就是取消了热交换器，加热时直接用蒸汽从锅底部加热热水，热水通过循环泵自上而下喷淋在产品的外表面；冷却时直接在锅顶部喷淋冷水，当然其流量和时间的关系应视不同食品而定。

淋水式还有一种形式为侧喷式，由于热水从上往下喷淋时，对于用复合薄膜等包装的软罐头来说，除第一层外，下面的几层水流可能会成线状而不均匀，于是就出现了侧喷式。顾名思义，侧喷式就是在杀菌锅的两侧设置众多的喷嘴向被杀菌物喷射波浪状热水，形成十分均匀的杀菌温度。
二、回转式杀菌机
回转式杀菌机的主要特点是在杀菌过程（升温、杀菌和冷却）罐头和杀菌篮一起环绕杀菌锅的轴线回转或摇摆。由于罐头在杀菌篮中竖直堆放，在随杀菌篮回转时，由于位置的变化，罐内液态物料处于不断搅动状态，大大提高热量由外向罐中心的传热速度，有利于缩短杀菌时间，提高罐头食品的口感，尤其对粘稠性食品和热敏性营养食品。回转式杀菌锅按其结构的不同，也有浸水式和淋水式之分。
（一）浸水式回转杀菌机
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浸水式回转杀菌机以循环水为工作介质，与浸水式杀菌锅一样，一般也为双罐式（贮水罐置于杀菌锅上面），其具有以下特点：
①在杀菌过程，由于过热水在锅内循环，加上罐头与杀菌锅的轴线回转，使杀菌锅内的温度分布更均匀一致，==热量向罐中心的传递效果大为提高，有利于缩短杀菌时间，提高产品质量==；
②回转使罐内物料有搅拌作用。除有回转装置外，其它结构都同浸水式杀菌锅（双罐式）相似。
（二）淋水式回转杀菌机
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淋水式回转杀菌机其工作介质是蒸汽---- 水---- 压缩空气三者的结合，热水进行循环并喷淋加热罐头，在加热过程中，蒸汽从锅底部加热热水，热水自上而下喷淋在产品的外表面，使锅内各点温度保持均匀。
除有回转装置外，其它结构都同淋水式杀菌锅（直接加热式）相似。与淋水式杀菌锅相比，其具有以下特点：
①在杀菌过程，由于过热水从上面喷淋下来，加上罐头与杀菌锅的轴线回转，使杀菌锅内的温度分布更均匀一致，热量向罐中心的传递效果大为提高，有利于缩短杀菌时间，提高产品质量；
②回转使罐内物料有搅拌作用。
与浸水式回转杀菌锅相比，其具有以下特点：
①不必贮水，取消贮水罐；
②产品适应性广，由于淋水式杀菌机在升温阶段，杀菌锅内与罐头逐步一起得到升温，克服了其他直接方式固有的热冲击。
③在加热阶段，只需加热锅内少量的冷水；
在冷却阶段，锅内只有少量的热水，故杀菌锅的加热速度、冷却速度都很快，从而使整个杀菌过程的时间缩短。

最后， 还需说明一点， 杀菌锅及贮水罐属于压力容器，应按GB150.1 ～150.4-2011《压力容器》进行设计，并受TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的监督，杀菌锅快开门的设计须有安全联锁装置，限于篇幅，这里就不再详细说明。

# 02杀菌锅的选择原则
1、主要从控温精度和热分布均匀性上进行选择，若产品要求温度很严格，尤其是出口产品，因为要求热分布很均匀，所以应尽量选择电脑全自动杀菌锅。电脑半自动杀菌锅温度控制、压力控制与电脑全自动相同，但是价格却是电脑全自动的1/3。一般要求可以选择电气半自动杀菌锅。手动杀菌锅杀菌难度高，控温和控压等都由人工完成，食品外观很难掌握，涨罐（袋）和破碎率高。
2、若产品是含气包装或者产品外观比较要求比较严格，则应选择电脑全自动或电脑半自动杀菌锅。
3、若产品是玻璃瓶或马口铁，因为升温和降温速度都要求可以控制，所以尽量不应选择双层杀菌锅。
4、若从节约能源考虑，可选择双层杀菌锅，其特点是上罐是热水罐，下罐是处理罐，上罐的热水重复使用，可节约大量蒸汽，适合每天产量超过10吨的食品生产企业。
5、若产量较小或者没有锅炉，则可以考虑使用电汽两用杀菌锅，其原理是蒸汽由上罐电加热产生，下罐灭菌。
6、若产品粘稠度很高，杀菌过程中产品需要旋转，则应选择选择旋转式杀菌锅。
# 03食品高温杀菌中的注意事项
食品的高温杀菌工作对于一个食品加工厂来说是至关重要的！它有如下两个特点：
1、一次性：高温杀菌工作从开始到结束必须一次性完成，不能间断，食品也不能做反复的杀菌处理。
2、杀菌效果的抽象性：杀菌完毕的食品用肉眼检测不出效果，细菌培养试验也需要一周时间，所以不可能对每杀菌批次的食品进行杀菌效果的检测。
基于以上特点，这就要求厂家：
1、第一要做好整个食品加工链的卫生的均一性，保证每袋食品在装袋前的细菌初始量相等，这才能保证既定的杀菌公式的有效性。
2、第二就要求有性能稳定、控温精确的杀菌设备，无故障、误差极小的执行既定的杀菌公式，保证杀菌效果的标准性、统一性。

# 04卧式杀菌锅腐蚀的原因及防范措施
我们在实际的检验过程中，经常发现在用==卧式杀菌锅局部出现不同程度的腐蚀==，这不仅影响了卧式杀菌锅的安全运行，也大大缩短了卧式杀菌锅的使用寿命。
下面根据一起典型的卧式杀菌锅腐蚀案例，分析产生腐蚀的原因，提出防止腐蚀的几点措施。
一、卧式杀菌锅的基本参数和腐蚀情况
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在福建省漳州市一家台资企业生产车间内，一台卧式杀菌锅规格为Φ1200mm×3200mm，容积4.0m³，工作压力0.3MPa。主要受压元件材质Q235B，公称壁厚8mm。在一次定期检验发现卧式杀菌锅简体多处出现严重腐蚀：①筒体底部内表面后部溃疡状腐蚀(图1中A处)，面积纵向2000mm×环向300mm，测得最小壁厚4.6mm；②筒体底部内表面前侧有3道深沟状腐蚀(图1中B处)，尺寸最大为宽15mm炒×长800mm，最大沟深3.5mm；③筒体内表面前端两侧与导轨接触部位出现腐蚀坑(图1中C处)，左侧面积纵向95mm×环向30mm，深3.5mm，右侧面积纵向65mm×环向25mm，深3.Omm；④后简体顶部靠近排汽管部位外表面保温层破损严重，保温层下筒体表面局部溃状腐蚀(图1中D处)，面积400mm×4OOmm，测得最小壁厚3.3mm。
二、腐蚀原因的分析
根据检验结果，对现场情况进行观察分析，并与设备管理人员沟通了解卧式杀菌锅的使用情况，综合分析产生腐蚀的原因是氧腐蚀、酸腐蚀、机械接触损伤等因素作用所致。
（一）筒体底部内表面后部溃疡状腐蚀(图1中A处)产生的原因主要有以下几点：①设备安装时基础水平度未按要求进行测量，致使设备前高后低，筒体后部污水无法排放干净，而在灭菌完成后，车间工人也未能及时将后部积水清理干净，致使筒体后部溃状腐蚀；
②由于锅炉给水未采取除氧措施．给水中的溶解氧大部分或全部进人锅炉，并随蒸汽进入杀菌锅，蒸汽中的氧对简体产生氧腐蚀；③罐听在高温灭菌过程中有时会破裂。当灭菌后进水冷却，罐听食品中含的微量酸性(或碱性)物质会溶解在冷却水中，并对筒体产生腐蚀。
（二）筒体底部内表面前侧3道深沟状腐蚀坑(图1中B处)产生原因主要为机械接触损伤，罐听食品灭菌完成后，出锅时，操作人员用铁钩钩住料车底部拖、拉料车，铁钩经常与简体表面摩擦，破坏简体表面本已形成的氧化膜，促进了氧腐蚀的进行。经过长时间的作用，筒体内表面底部逐渐形成深沟状磨损腐蚀坑。
（三）筒体内表面前端两侧与导轨接触部位出现腐蚀坑(图1中C处)主要原因是导轨安放不当，每次安放锅外导轨与锅内导轨对接时都对对接部位简体产生一定的撞击，另外导轨对接部位之间存在间隙，料车在导轨上滑动进出杀菌锅。由于间隙的存在，容易产生强烈振动使连接处的导轨挤压撞击导轨下的筒体，长期的挤压撞击导致严重磨损，并在进而形成磨损腐蚀坑。
（四）后筒体顶部表面局部溃状腐蚀(图1中D处)产生主要原因是锅体顶部的排汽管未将排汽口引到合适位置，当排汽口排放蒸汽时，蒸汽直接喷到筒体保温上。冷凝水渗入保温内，致使保温下筒体长时间处于潮湿环境。而冷凝水中含有腐蚀性物质，经过长时间的作用。对简体表面产生严重腐蚀。
三、防治措施
根据产生腐蚀各种原因的分析，在实际使用中可以采取以下几点措施防止或减少卧式杀菌锅腐蚀情况的发生。
（一）卧式杀菌锅属一类压力容器，但按其操作工艺特性，属于承受交变载荷、频繁间歇操作的压力容器。因此，更应加强安全管理工作，并制定科学合理的运行条件和安全管理措施，这是防止腐蚀的必要条件。
（二）卧式杀菌锅安装时，可使锅体存在一定的倾斜角(前低后高)，以保证有效排污。
（三）加强管理，及时清除锅内的积水或污物，特别是停用时，应保持锅内的干燥清洁。
（四）为减少锅内的含氧量，锅炉给水应补装除氧装置，进出料车时间应尽量短。
（五）在平时的操作过程中，对铁钩之类硬物周期性进入锅内，应尽量避免跟锅筒碰撞摩擦。
（六）锅外导轨应正确安放，避免撞击锅体，同时锅外导轨应尽量与锅内导轨同高度，间隙尽量小，确保料车进出锅平稳。
（七）排汽管应将排汽口引到合适地点，避免排汽时，蒸汽直接喷到筒体保温上，并加强巡查，发现保温破损或潮湿应及时处理。
碳钢卧式杀菌锅的腐蚀情况目前相当普遍，使用单位应增强安全管理意识，采取确实有效的防范措施，同时严格执行定期检验制度，通过定期检验及时发现各种缺陷，排除设备隐患。
引用资料：
[1] 周文武. 杀菌锅综述及选型要领. 温州市工业设计院[2] 林明煌. 卧式杀菌锅腐蚀的原因及防范措施. 特种设备安全技术. 2015年第4期