本研究通過測試板式殺菌機溫度探頭的準(zhǔn)確性、殺菌機實際流量、保溫管保持時間及閥門的響應(yīng)時間 4個板塊，驗證了板式 殺菌機殺菌過程的穩(wěn)定性，確保了產(chǎn)品的品質(zhì)。明確提出了各板塊的測試方法及可接受范圍，為企業(yè)自行驗證板式殺菌機的殺菌過 程穩(wěn)定性提供方法依據(jù)。
0.引 言
殺菌機按照熱交換器的類型分為板式殺菌機和 管道式殺菌機兩種。管道式殺菌機按照熱交換器的 種類又可分為套管式殺菌機和列管式殺菌機；板式殺菌機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。目前，工廠對于殺菌機的殺菌穩(wěn)定性能的測驗取決于設(shè)備生產(chǎn)廠家給出的已知數(shù)據(jù)，或花費不菲價錢請設(shè)備廠家工程師定期 到工廠測驗，此種操作既增加了設(shè)備維修保養(yǎng)成本， 也不利于設(shè)備日常定期的驗證。本研究意在提出一 種驗證殺菌機穩(wěn)定性的測試方案，為企業(yè)自行定期驗 證板式殺菌機提供合適的指導(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。
本研究主要針對板式殺菌機中溫巴氏殺菌機展開，此類殺菌機廣泛應(yīng)用于對牛奶等熱敏性物料的巴 氏殺菌和冷卻。殺菌機設(shè)備穩(wěn)定性的驗證主要從殺菌溫度的準(zhǔn)確性、殺菌機的流量、保溫管的保持時間 及閥門響應(yīng)時間4個方面進行驗證.
1 .材料與方法
1.1 儀器與設(shè)備 板式巴氏殺菌機，；恒溫水 浴鍋，；溫度探頭，精度為0.1 °C的標(biāo)準(zhǔn)溫度計；電導(dǎo)儀，電子秤。
1.2 溫度探頭準(zhǔn)確性測試
（1） 將需要測試的溫度探頭從殺菌機上拆下，備 用；恒溫水浴鍋中加入一定量的軟水，備用。
（2） 將 3個恒溫水浴鍋分別編號 1號、2號、3號， 1號恒溫水浴鍋用于做低溫測試，將溫度設(shè)定為8℃ ； 號恒溫水浴鍋用于做中高溫度測試，溫度設(shè)定為 60 ℃ ；3號恒溫水浴鍋用于做高溫測試，溫度設(shè)定為 80 ℃ 。
（3） 將需檢測的溫度探頭跟標(biāo)準(zhǔn)溫度計同時懸掛 1號恒溫水浴鍋中，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左 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，將需檢測的溫度探頭跟標(biāo) 準(zhǔn)溫度計從 1號恒溫水浴鍋中取出，同時放入 2號恒 溫水浴鍋中，按(3(4的步驟操作。完成后在放入3 號恒溫水浴鍋中，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)溫度計與需檢測的溫度探頭之間的偏差在±0.25 °C 以內(nèi)時，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 殺菌機流量測試
（1）取9個容量約為50 L的空金屬桶，編號1-9 號，用電子秤稱量每個空金屬桶的重量，對應(yīng)編號分 別記錄為W1?W9。
(2)用軟水作為測試對象，殺菌機保持正常運行， 按下秒表開始計時起在殺菌機回流處用空金屬桶接 殺菌后的軟水，結(jié)束計時后停止接水，用電子秤稱取 每個金屬桶(空桶+軟水)的重量，對應(yīng)編號分別記錄 為T1?T9,并記錄接水的時長。
(3)每次測試根據(jù)接水總量與接水時長計算每小 時 的 殺 菌 軟 水 流 量 ，每 次 測 試 接 水 總 量 V= (T1?Wl) +…+(T9 ?W9)
(4）設(shè)備正常運行的情況下，每批次進行連續(xù)5次 的測試，共進行3批次的測試，統(tǒng)計測試結(jié)果。
(5)查Q90%的臨界值表,若計算所得的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 保溫管保持時間測試
（1）將兩個電導(dǎo)儀分別接入到殺菌機保持管前后 (保溫管前的電導(dǎo)儀編號為 1 號，保溫管后的電導(dǎo)儀編 號為5號)，確保電導(dǎo)儀的正常運行。
（2）保持管連接1 s保持管線，確保設(shè)備正常運 行，將常溫軟水打入殺菌機，均質(zhì)壓力1 MPa,在殺菌 機不升溫狀態(tài)下，采用回流循環(huán)方式測試。
（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號電導(dǎo)率出現(xiàn)波動時按下 秒表，開始記錄時間，當(dāng)5號電導(dǎo)率出現(xiàn)波動時按下秒 表，停止記錄，讀取1、5號電導(dǎo)率出現(xiàn)波動之間的時間 間隔，即為巴氏殺菌機保持管的保持時間。
（4）先用50 L金屬桶加軟水定容至4 L,并做好 刻度。上述測試完成后，手動操作殺菌機，排水至金 屬桶內(nèi)，開始排水時計時，容量達(dá)到4 L刻度是停止 計時。
（5）上述操作完成后，按溫度探頭準(zhǔn)確性測試步 驟(5)的要求將牛奶打入殺菌機，后按溫度探頭準(zhǔn)確 性測試步驟(3)進行操作并計時。
（6）每次測試統(tǒng)計5 次以上的數(shù)據(jù)，做3次以上的 平行測試，并取平均值，即為保溫管的保持時間。
(7 )查Q90%的臨界值表，若計算所得的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)時間測試
（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，確保巴殺機正常運行。
(2)選擇V14回流閥作為測試對象，手動操作儀 表盤閥門，閥門開啟瞬間開始計時，完全開啟后計時 結(jié)束，記錄開啟過程所需時間；閥門關(guān)閉瞬間開始計時，完全關(guān)閉后計時結(jié)束，記錄關(guān)閉過程所需時間。
（3）設(shè)備正常運行情況下，每個殺菌參數(shù)各進行 1批次的測試，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)時間，根據(jù)設(shè)備的操作指導(dǎo)建議 確認(rèn)響應(yīng)時間是否符合要求(本實驗所用設(shè)備響應(yīng)時 間W 02 s則證明設(shè)備運行良好)。
2 .結(jié)果與討論
2.1溫度探頭準(zhǔn)確性測試就與分析
本測試選取了殺菌機進口溫度探頭(TT44)、出口溫度探頭(T45)及均質(zhì)溫度探頭(TT06)進行檢測， 具體檢測數(shù)據(jù)如表2所示。
分析表2可知，本次測試中TT44溫度探頭與 TT06溫度探頭分別與標(biāo)準(zhǔn)溫度計的最大溫度偏差已 超過±025 C，超出范圍要求，且根據(jù)t檢驗分析其差 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)或進行更換；TT45溫度探頭與標(biāo)準(zhǔn)溫度計的最大 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殺菌機流量測試結(jié)果與分析
根據(jù)1.3的要求進行相關(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，三批次測試平 均每小時的殺菌流量為10087.79 kg,三批次測試的平 均每小時流量的極差為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，測試數(shù)據(jù)有 效。被測試殺菌機的額定殺菌流量為1 0000 kg/h,根據(jù) 工廠實際生產(chǎn)操作經(jīng)驗，殺菌流量波動在±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，此次測試殺菌機流量較穩(wěn)定，測試通過。
2.3保溫管保持時間測試結(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)的保持時間。
每批次測試取中間連續(xù)測試的 5 組數(shù)據(jù)，從測試保持時間來看，
三批次水試的最短保持時間為1.77 s、 最長保持時間為1.70、，每批次的平均保持時間分別 為19704、19721、19704、。該設(shè)備的理論保持時間為 15、從上表數(shù)據(jù)可知，此三批次的測試水試保持時間 無負(fù)偏差，證明殺菌效果良好。
每批次測試的保持時間的極差分別為0.16、0.85、 0.22 s,根據(jù)Q值檢驗法檢驗數(shù)據(jù)之間的穩(wěn)定性，第一 批次測試及第三批次測試的Q值的最大值均為0.50, 小于0.64，證明這兩個批次數(shù)據(jù)間穩(wěn)定性較好；第二 批次測試的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時的時間。
從表0數(shù)據(jù)可知，排相同體積的軟水和牛奶所用 的時間有一定的差異，分析其原因與物料的密度、黏 稠度和流動性有關(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，流動性就越低，排放耗時就越長.
根據(jù)下列公式計算殺菌時牛奶的實際保持時間： Vm
T =T W*Vm/mw
式中：
Tm—牛奶的實際保持時間，單位為秒；
Tw—軟水的測試保持時間，即鹽水實驗的結(jié)果， 單位為秒；
Vm—奶流時間，即泵送40 L牛奶所用的時間，單 位為秒；
Vw—水流時間，即泵送40 L水所用的時間，單位為秒。
第一批次測試中牛乳的實際保持時間Tm1= 19.04*（14.28÷ 14.23）≈ 19.11 s;第二批次測試中牛乳的實際保持時間Tm2=19.21x（14.31÷ 14.29）≈19.24s; 第三批次測試中牛乳的實際保持時間Tm3=19.04× （14.05÷14.01）≈19.09s。三批次測試的牛乳平均實
際保持時間為Tm=（Tm1 + Tm2+Tm3）/3 = 19.15s。因該設(shè) 備的理論保持時間為1 5s,從上表數(shù)據(jù)可知，此三批次 的測試換算為牛奶的實際保持時間無負(fù)偏差，證明該 設(shè)備對牛奶的殺菌效果良好。
2.4閥門相應(yīng)時間測試結(jié)果與分析
根據(jù)1.5的相關(guān)操作要求進行實驗，具體測試數(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個殺菌溫度下，對應(yīng)的閥門開啟響應(yīng)時間最 大偏差值分別為0.05,0.03 s及.0.05 s；對應(yīng)的閥門關(guān)閉 響應(yīng)時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)時間最大偏差值≤0.1 s則表明測試數(shù)據(jù)有效，按上述響應(yīng)時間最大偏差值可知， 此次測試數(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
間均低于0.5 s,證明本次測試的巴殺機設(shè)備運行良好。
表 6 殺菌過程中回流閥響應(yīng)時間測試
3. 結(jié) 論
殺菌機殺菌過程中能否達(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間，殺菌溫度（時 間）過高（長）或過低（短）都會對產(chǎn)品造成一定的影 響，因此確保殺菌穩(wěn)定性，對產(chǎn)品品質(zhì)而言至關(guān)重 要。本研究針對板式殺菌機，對板式殺菌機各主要部 件進行分解校準(zhǔn)驗證。提出了一種驗證殺菌機穩(wěn)定 性的測試方案，為企業(yè)自行定期驗證板式殺菌機提供 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)的費用。
