當內-外>Δ時,罐頭就會產生“凸角”現象。
當外-內>Δ時,罐頭就會產生“癟罐”現象。傳統冷卻方法的局限性對於小罐型(如400以下的罐型)的冷卻,因為容器容積小,單位表麵積也小,同樣大的壓強所受到的壓力較小,允許臨界壓力Δ比較大,能承受較大的壓力差,因而對於小罐型的冷卻出現永久性變形的概率較小,甚至為零。
對於較大的罐型(如800~5000裝的罐型),因為容器容積較大,單位麵積也大,同樣大的壓強所受到的壓力較大,所以它不能承受較大的壓力差。在罐頭殺菌恒溫剛結束時,罐內的溫度較高,罐內壓也大,這時在冷卻時需要在殺菌鍋內補充額外的外加壓力(一般用壓縮空氣),使內-外<Δ;當冷卻一段時間後,罐內的溫度已經下降,罐內壓力也下降,殺菌鍋的壓力也應下降,始終保持外-內<Δ的狀態,才能有效防止永久性變形。
一般來說,殺菌鍋的壓力可以通過鍋身上安裝的壓力表觀察到,但罐內的壓力內在殺菌時是隨溫度變化的,所以冷卻時隻能靠所謂的“經驗”來控製殺菌鍋的壓力來完成冷卻操作。其實,在整個冷卻過程中外、內兩個要素都是變量,故憑人為的經驗是很難應對冷卻過程中兩個變量的互相協調的要求。幾乎全國所有的食品廠都有罐體變形“凸角”或者“癟罐”等大小事故發生,為食品加工廠帶來了無謂的損失。
822伺服反壓冷卻的必然性如何應對冷卻過程中兩個同時在變化的變量,用人為操作來控製這兩個變量是有難度的。在熱力殺菌的領域裏,不少專業人員都在研究如何去控製殺菌鍋的壓力去適應這兩個變量之間的科學的配合,以真正解決罐藏容器的變形課題。隨著罐藏食品範疇延伸,其包裝的形式除了硬性的金屬罐、玻璃瓶外,還有軟性包裝的軟包裝和半剛性等包裝食品,靠經驗來控製壓力是難以實現的,這就更需要有壓力實時跟蹤係統來控製。為此,漳州中罐協科技中心與國內知名的設備公司合作,經過了2年多的研究,研發出了壓力伺服係統,能對殺菌和冷卻全過程壓力跟蹤伺服,詳見842。影響容器內壓力的因素罐裝食品在熱力殺菌的時候,它的內壓力一般受到下麵幾種因素影響。
(1)食品裝填量,即頂隙度。
(2)裝入食品的性狀和形態。
(3)容器密封時食品的溫度。
(4)容器密封抽真空的程度。
(5)整個食品熱力殺菌溫度。
(6)容器密封充氮的程度。
上述前4個因素可以影響到食品在受熱物理膨脹時體積增大的空間和產生的壓力;而第(5)個因素食品殺菌的溫度是使容器內壓力變化最主要的因素。容器內受熱的壓力變化曲線近年來隨著金屬包裝用材料減薄,塑料薄膜大量應用,為了使容器保持一定的形態,不同程度地充入氮氣,即所謂充氮包裝。對於氮氣它的受熱膨脹係數非常大,故包裝外的壓力控製顯得更加重要。
8罐藏食品殺菌新技術824殺菌容器內部壓力計算食品科技工作者都希望知道殺菌和冷卻時,容器內的壓力變化情況,我們的先輩們曾用了大量的數學公式計算出了容器內部的壓力變化。但計算式及方法是繁瑣的,且準確性也有偏差。隨著電子測量技術突飛猛進,今天,所有物理量最終均可以演算為數字量,壓力也是如此,壓敏電阻材料問世後,測量壓力及記錄壓力變得輕而易舉了。伺服反壓冷卻原理我們重溫82中的內容,容器內外壓力差大於變形的臨界壓力Δ時。
當內-外>Δ時,罐頭就會產生“凸角”;反之,當外-內>Δ時,罐頭就會產生“癟罐”。但當我們控製了內-外<Δ和外-內<Δ容器就不會變形。所以。
臨界壓力Δ具體的數值就是關鍵———它由包裝材料性能決定容器內部壓力內的數值也是關鍵———也是變量容器外的殺菌鍋壓力外也是關鍵———也是變量Δ具體的數值事先由實驗室實驗給出數據。容器內部壓力內的數值可以通過容器中壓力傳感器實時測試得,容器外殺菌鍋的壓力外則可以按照下式跟蹤伺服變化:外=內+Δ。
這樣無論罐內壓力是高或低,容器外的壓力按計算機事先的設定程序始終跟蹤變化,達到伺服反壓力冷卻,減少廢次品的發生率。
83冷卻水熱能回收技術熱力殺菌過的食品需要冷卻,冷卻後不少企業將水予以廢棄排放,這對今天水源緊缺的地域來說是非常浪費的。在此介紹幾種主要的冷卻水熱能回收技術。