无菌灌装系统.pdf

1、OOD&MACHINEY食品与机械作者简介:曾劲松(1971-),女,西安交通大学机械学院高级工程师。E2mail:blueway2003 收稿日期:2004-03-11第20卷第2期2 0 0 4年4月Vol.20No.2April 2 0 0 4无 菌 罐 系 统The system of aseptic tank曾劲松ZENG Jin2song(西安交通大学机械学院,陕西 西安 710086)(College of Mechanics Science,Xian Jiaotong University,Xian,Shaanxi710086,China)摘要:详细介绍了无菌罐系统的功能、结构

2、、工艺过程及控制原理,有利于无菌罐国产化。关键词:无菌罐;阀组;CIPAbstract:It introduces the usage of the systemof aseptic tank and analyzes thetechnology and the principal,construction of its compositions in detail.So onthe basis of this research,this system can be available in china.K eywords:Aseptic tank;Valve unite;CIP目前,随着我国

3、经济的发展和人民生活水平的提高,各种饮料、乳品的消费日益增大,自然对食品包装提出更高要求:保质期长,口味不变。于是各种无菌饮料、无菌奶、无菌食品等无菌产品不断涌现,且市场前景看好。这使得许多食品企业积极引进国外先进的无菌生产线。但为了节省外汇,都尽量引进最先进的设备和国内没有的设备,如果能自行开发制造,就不必进口。我们开发研制无菌罐系统正是出于这一目的。本系统是我们课题组结合瑞典利乐、日本精研舍的设备优化设计而成的。1 无菌罐系统的作用无菌罐系统是无菌生产线中的关键设备之一,是接收经过超高温杀菌的物料的缓冲罐和贮存罐。近年来国外先进的无菌罐系统不断被进口,刺激着我国国内企业对此类设备的开发生产

4、。近两年来在上海、浙江、广东等地有小型的无菌罐生产,对我国无菌包装技术的发展起到了良好的促进作用。但国产的此类设备普遍存在无菌时间短,无菌化性能不稳定,自动化程度不高、产量低等问题。作者根据长期研发实践,借鉴国外同类先进设备的原理,拟就此设备的无菌化在理论上作以深入探讨,以便有利于国产化。2 无菌罐系统的结构此系统是作为接收无菌物料的缓冲罐和贮罐,它主要由罐体、阀组和控制三部分组成。罐体材质为SUS304不锈钢,结构为夹套式。罐体的最大工作压力为0.3 MPa,同时也可以耐真空。罐体支腿高度可调节。罐内顶部装有旋转清洁球,可切换接入CIP,对罐体进行清洗。夹套上部有布水器,以利于灭菌后罐体冷却

5、。阀组选用世界著名的流体设备生产厂 阿法拉伐公司的无菌阀、英国斯派莎克公司的蒸汽阀门。阀组将蒸汽管路、CIP管路、无菌空气管路、物料管路有机的连接起来。3 工艺过程3.1 罐体和阀组的蒸汽灭菌所有与无菌产品接触的罐体和管路都应用蒸汽灭菌,蒸汽温度为140,压力为0.27 MPa,通过两个25m蒸汽级过滤器。当罐体温度升高到115,罐内温度为140,灭菌才能开始,持续2400 s。3.2 罐体和阀组的冷却罐体经过蒸汽灭菌后,冷却水自动在夹套中由喷淋管喷出,罐体温度随之下降,同时罐内压力下降。为防止压力下降太快,罐底的压力传感器打开电磁阀、调节阀,向罐内通入无菌空气,维持罐体的压力平衡。冷却时间为

6、900 s。3.3 灌装在灌装及排放物料的过程中,除油无菌空气经过两个0.22m机的空气过滤器及压力调节阀进入罐体上部,使罐体底部的压力始终保持恒定,从而保证给灌装机稳定供料。同时与物料管及无菌阀相连的蒸汽管路中通有0.1 MPa的蒸汽,形成一道无菌屏障,保证灌装过程的无菌。3.4CIP清洗CIP清洗管路设有两路:停止生产后,操作人员发出清洗命令,管路接入CIP清洗液,一路通过管内顶部的旋转清洗球,对罐体及管路进行清洗;另一路通过几个有机连接的无菌阀对灌装机及管路进行清洗。由于罐体及管路的内壁均光洁度很高,且无死角,细菌无法停留,从而也保证管路的无菌。首先通入浓度为1%,温度为70 的碱液,冲

7、刷罐内壁5 min;接着罐体接入冷水冲洗10 min。如果罐体内壁结有水34 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.垢,则需用1%的酸液清洗20 min,再用清水清洗后排出所有液体。4 工艺控制整个生产过程根据工艺要求,由PLC自动控制。工艺简图如图1。图1 无菌罐控制工艺简图5 总结此系统为罐及阀组的有机结合,属于工艺设备。虽然机加工量不大,但涉及机械、食品、化工、微生物等多个学科,只有的综合运用它们,才能实现系统预设技术指标。当前无菌罐设备运行不好,作为国内无菌罐设备企业,他们往往首先关注硬

8、件,即配件及其加工、控制元件等问题。作为设计及研究者,我觉的这些不是根本问题,关键是软件,即工艺过程是否合理,控制是否恰当等问题。参考文献1 国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册(第二版)M.北京:化学工业出版社,1996.2 高福成.现代食品工程高新技术M.北京:中国轻工业出版社,1997.3 许仲麟.空气洁净技术M.上海:同济大学出版社,1996.4 陆元章.现代机械设备设计手册(第2卷)M.北京:机械工业出版社,1996.(上接第37页)参考文献1 张元生,等编译.微生物在肉类加工中的应用M.北京:中国商业出版社,1991.2 张庆芳,等.乳酸菌降解亚硝酸盐机理的研究J.食品与

9、发酵工业,2002(8):2731.3 杨洁彬等编著.乳酸菌 生物学基础及应用M.北京:中国轻工业出版社,1996.4 黄伟坤等编著.食品检验与分析M.北京:中国轻工业出版社,1996.5 张红诚,等.发酵肠生产中乳酸菌的选择J.食品科学,1996(8):2122.6Baccus and Brown.Use of Microbial Culture:meat products.Food.Tech2nol,1981(1):7478,83.7Sen et al.E ffect of NaNO2concentration on the formation of nitrosopyrodiclinea

10、nd dimethylnitrosamine in fried bacon.Food Eng,1979,51(5):2428.8Tanaka et al.lnhibition of botulinum toxin formation in bacon by acid de2velopment.J Food Protect,1980,43(6):4504559 凌代文.乳酸菌分离鉴定实验方法M.北京:中国轻工业出版社,1998.10 马汉军.乳酸菌发酵中式香肠的菌种及工艺研究J.食品科学,1997,18(8):3538.11 张红诚,闵连吉,倪晨.发酵肠生产中乳酸菌的选择J.食品科学,1996,

11、17(8):2528.12 张勤,贺稚非.微生物在发酵肉制品中的应用J.肉类研究,1999(4):3033.13 刘玺.乳酸菌发酵中式香肠发色效果研究J.肉类工业,2000(9):1619.14 陈丙莺,陈子兴.分子生物学与临床M.南京:东南大学出版社,2000.15美S.R.马洛伊,V.J.斯图特,R.K.泰勒.医用细菌遗传学实验指南M.北京:科学出版社,1998.16 东秀珠,蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册M.北京:科学出版社,1999.44机械与设计2004年第2期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.