杀菌强度(F值)实时计算及杀菌釜智能纠偏控制系统的设计与开发
冷点,保温,1系统架构,1基本架构,2实时F值计算部分,3纠偏控制部分,4相关说明,2材料与方法,1材料与设备,2试验方法,3结果与讨论,1应用效果,2讨论,4结论
陈舒航,刘 懿,周建伟,刘东红,4*(1浙江大学生物系统工程与食品科学学院 杭州310058 2浙大宁波理工学院 浙江宁波315100 3江苏省食品先进制造装备技术重点实验室 江苏无锡214122 4浙江大学馥莉食品研究院 杭州310058)
杀菌是食品加工过程中重要的环节,虽然近年来非热杀菌技术不断涌现,但是热力杀菌技术(对食品进行热处理,用以灭活引起食品腐败的微生物)仍是最常用的手段[1]。为定量计算微生物灭活程度,保证食品安全,引入热力杀菌强度F值[2],便于热杀菌过程的优化及控制[3-5],其计算公式为:

式中,T——食品冷点的温度,℃;Tref——杀菌标准温度,℃;Z——微生物耐热性特征值,℃;t——加热时间,s。
因热量传导至食品内部需要时间,故不应以杀菌釜工艺温度代替食品冷点温度计算最终可获得的杀菌强度[6]。在计算机技术发展前,工业上常用Ball算法[7-8],根据经验常数j和f,通过工艺温度计算食品冷点可达到的杀菌强度[9]。随着可编程数据采集系统的发展,将热电偶等测温元件放置在冷点位置,实时测定温度变化并计算杀菌强度。赵大云等[10]和邓力等[11]基于Visual Basic、Labview等计算机软件,开发出罐头中心温度实时采集并显示F值的系统,然而此类方法安装及操作较为不便,且应用精度较高的测温元件会大幅提高成本。
在实际热杀菌过程中,由于热源不稳定可能造成杀菌釜实际温度偏离控制温度,导致食品内出现微生物灭活程度不足或过度杀菌的情况,影响食品安全,造成能源浪费。Simpson等[12]、Teixeira等[13]和Alonso等[14]提出先建立热传递模型,再通过杀菌釜温度和计算机分析预测杀菌强度的方法 ......
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