趙桂林 （汕頭出入境檢驗(yàn)檢疫局515041）

 

摘要：本文介紹了單凍熟蝦蒸煮熱分布和產(chǎn)品熱穿透測(cè)試的方法和過(guò)程，對(duì)如何根據(jù)測(cè)試得出的熱分布和熱穿透數(shù)據(jù)及曲線(xiàn)圖進(jìn)行分析，對(duì)蒸煮工藝規(guī)程如何確定評(píng)價(jià)基準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證，對(duì)如何根據(jù)測(cè)試的結(jié)果來(lái)調(diào)整蒸煮關(guān)鍵限值或改進(jìn)蒸煮工藝等方面進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蝺鍪煳r 蒸煮 熱分布 熱穿透 測(cè)試 評(píng)估

 

單凍熟蝦作為一種出口量越來(lái)越多的深加工即食水產(chǎn)品，其生產(chǎn)的蒸煮工藝是一種相對(duì)嚴(yán)格的熱處理，是水產(chǎn)品加工企業(yè)進(jìn)行安全控制的關(guān)鍵工序，通常是HACCP計(jì)劃的關(guān)鍵控制點(diǎn)和HACCP驗(yàn)證的重要內(nèi)容，也是國(guó)內(nèi)外政府食品安全管理部門(mén)檢查的重點(diǎn)。蒸煮過(guò)程是否科學(xué)合理，應(yīng)通過(guò)科學(xué)的測(cè)試來(lái)確定。從單凍熟蝦的蒸煮工藝來(lái)說(shuō)，對(duì)蒸煮機(jī)的熱分布和熱穿透性能進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)，進(jìn)而對(duì)蒸煮（熱處理殺菌）工藝規(guī)程進(jìn)行評(píng)估，從而可證實(shí)企業(yè)的蒸煮工藝和設(shè)備是否滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范的要求。同時(shí)，對(duì)經(jīng)評(píng)估驗(yàn)證不符合有關(guān)要求的蒸煮工藝，企業(yè)將可及時(shí)利用測(cè)試出來(lái)的科學(xué)數(shù)據(jù)，建立和實(shí)施糾正措施，從而確保蒸煮工序的有效性和產(chǎn)品的安全性，為水產(chǎn)加工企業(yè)開(kāi)拓和擴(kuò)大其產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)提供一項(xiàng)重要保證。

1對(duì)蒸煮機(jī)熱分布、蝦產(chǎn)品熱穿透的測(cè)試

1.1描述蝦的蒸煮方式：目前單凍熟蝦的生產(chǎn)，普遍是通過(guò)蒸煮機(jī)的蒸汽對(duì)人工去頭、去殼、去腸等前處理過(guò)的蝦進(jìn)行蒸煮，一般采用傳送帶對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)加工，蝦產(chǎn)品可以擺放在托盤(pán)里或直接擺放在網(wǎng)帶上蒸煮，蒸煮時(shí)間一般可以在0.5 ~14 分鐘內(nèi)調(diào)節(jié)。由于蒸煮機(jī)控制系統(tǒng)、隧道空間、蒸汽管分布、蒸汽噴孔直徑、托盤(pán)、壓蓋、蝦產(chǎn)品排列方式等不同，對(duì)蒸煮機(jī)熱分布、蝦產(chǎn)品熱穿透的測(cè)試結(jié)果均有不同程度的影響，所以在測(cè)試前應(yīng)進(jìn)行必要的測(cè)量和描述。

1.1.1 蒸煮機(jī)控制系統(tǒng):應(yīng)記錄控制方式，一般蒸煮機(jī)配備自動(dòng)溫度和電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器, 蒸煮機(jī)溫度通常設(shè)定在100℃，根據(jù)不同產(chǎn)品調(diào)節(jié)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器，通過(guò)控制傳送帶運(yùn)行速度，控制蝦產(chǎn)品加工時(shí)間。當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定溫度要求時(shí)，自動(dòng)殺菌控制器會(huì)相應(yīng)調(diào)節(jié)控制蒸汽的電磁閥，控制蒸煮機(jī)內(nèi)溫度。

1.1.2 蒸煮隧道:應(yīng)測(cè)量蒸煮隧道的長(zhǎng)度、寬度,蒸煮區(qū)域的實(shí)際長(zhǎng)度、寬度，高度,傳送帶上條與條間距；對(duì)蒸汽進(jìn)汽管的直徑, 蒸汽分布管的數(shù)量、直徑、長(zhǎng)度， 蒸汽噴孔直徑, 每條蒸汽分布管?chē)娍讛?shù)量。若采用網(wǎng)帶上放蝦產(chǎn)品直接進(jìn)行蒸煮，還應(yīng)記錄網(wǎng)帶孔型，過(guò)汽孔大小及過(guò)汽量所占比例等。

1.1.3 加工容器描述:應(yīng)記錄用于生產(chǎn)的容器形狀，如為托盤(pán)，應(yīng)測(cè)量其長(zhǎng) 寬高，是否由不銹鋼材料制作，是否在托盤(pán)上加壓蓋，壓蓋數(shù)量，托盤(pán)底部及壓蓋過(guò)汽孔分布是否均勻，孔徑大小，托盤(pán)與壓蓋過(guò)汽孔數(shù)量， 過(guò)汽量分別占多少比例，壓蓋與托盤(pán)是否緊密封合。

1.1.4 產(chǎn)品排列方式:一般蝦產(chǎn)品采用平鋪、不重疊、交錯(cuò)排列，每列之間留有間隔，所有的蝦均經(jīng)由手工排列在托盤(pán)里加壓蓋，也有直接排放在網(wǎng)帶上而不必?cái)[放在托盤(pán)里，應(yīng)記錄測(cè)試時(shí)蝦產(chǎn)品的擺放方式。

1.2 校正和調(diào)試測(cè)試儀器設(shè)備:一般采用無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)溫度檢測(cè)設(shè)備，目前普遍采用丹麥ELLAB熱檢測(cè)設(shè)備，檢測(cè)設(shè)備包括：數(shù)據(jù)收集器、無(wú)線(xiàn)可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)探頭，有單探頭和雙探頭，探頭由電池套管和微型存儲(chǔ)芯片組成。通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)收集程序軟件,可設(shè)置無(wú)線(xiàn)探頭每隔5秒或6秒收集蒸煮機(jī)及蝦產(chǎn)品中心溫度讀數(shù)一次，并對(duì)加工持續(xù)時(shí)間進(jìn)行記錄。無(wú)線(xiàn)探頭應(yīng)是經(jīng)校準(zhǔn)且準(zhǔn)確有效,一般在使用前再用已校準(zhǔn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行再次校準(zhǔn)。

1.3 測(cè)試蒸煮機(jī)熱分布：將無(wú)線(xiàn)探頭編號(hào)，在與傳送帶運(yùn)送方向垂直的方向上均勻布點(diǎn)，將探頭固定在托盤(pán)或網(wǎng)帶上及蒸煮架上，按照工廠(chǎng)預(yù)定的蒸煮程序,將蒸煮機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)全開(kāi)，一般設(shè)定蒸煮溫度在100℃，同時(shí)啟動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的變頻器，使傳送帶運(yùn)行速度與正常生產(chǎn)時(shí)相同，當(dāng)無(wú)線(xiàn)探頭被傳送帶從進(jìn)料口運(yùn)行至出料口時(shí)，即完成了一次熱分布測(cè)試。蒸煮機(jī)熱分布的測(cè)試，應(yīng)分別測(cè)試空載熱分布和滿(mǎn)載熱分布兩種情況，空載熱分布測(cè)試時(shí)，與滿(mǎn)載熱分布測(cè)試唯一不同的是托盤(pán)或網(wǎng)帶上沒(méi)有蝦產(chǎn)品。為確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，應(yīng)分別重復(fù)測(cè)試三次，每次均應(yīng)記錄測(cè)試時(shí)蒸汽總壓力(Mpa)及蒸煮隧道蒸汽壓力(Mpa)、傳送帶蒸煮機(jī)的轉(zhuǎn)速頻率。

1.4 蝦產(chǎn)品熱穿透的測(cè)試：將無(wú)線(xiàn)探頭順著蝦身的方向，盡量將針頭插到蝦產(chǎn)品的中心位置，其他步驟與蒸煮機(jī)熱分布的測(cè)試相同。應(yīng)該注意，整個(gè)測(cè)試應(yīng)是在滿(mǎn)載的情況下，與正常生產(chǎn)情況相同，排放在托盤(pán)或網(wǎng)帶上的蝦產(chǎn)品,按照平時(shí)生產(chǎn)一樣的情況從進(jìn)料口不斷的傳送到出料口。測(cè)試的蝦產(chǎn)品應(yīng)是同一規(guī)格并連續(xù)同樣測(cè)三次，不同規(guī)格的蝦產(chǎn)品應(yīng)分別進(jìn)行熱穿透測(cè)試。蝦產(chǎn)品熱穿透的測(cè)試應(yīng)與蒸煮滿(mǎn)載熱分布測(cè)試同時(shí)進(jìn)行。

結(jié)果分析和評(píng)估

2.1整理數(shù)據(jù)并繪制曲線(xiàn)圖: 分別將對(duì)蒸煮機(jī)熱分布、各個(gè)規(guī)格的蝦產(chǎn)品蒸煮的熱穿透的三次測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理并繪制曲線(xiàn)圖，看曲線(xiàn)是否重疊，若曲線(xiàn)重疊性好，說(shuō)明空載熱分布、蝦產(chǎn)品的熱穿透的重現(xiàn)性較好。如圖1為某蒸煮機(jī)空載熱分布圖。其曲線(xiàn)的重疊性較高。若三條曲線(xiàn)出現(xiàn)明顯偏離，應(yīng)重新進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)。分別計(jì)算升溫的時(shí)間（min）、空載熱分布的恒溫階段的持續(xù)時(shí)間(s)，以及溫度滯后點(diǎn)的位置、蒸煮隧道內(nèi)各檢測(cè)點(diǎn)位在同一時(shí)刻的最大溫差δmax=(Tmax,t-Tmin,t)max；對(duì)各個(gè)規(guī)格蝦產(chǎn)品的熱穿透數(shù)據(jù)，應(yīng)計(jì)算產(chǎn)品達(dá)到預(yù)定的內(nèi)部中心溫度的持續(xù)時(shí)間。

 

圖1

2.2 評(píng)估蒸煮機(jī)的熱分布

對(duì)蒸煮機(jī)的熱分布的評(píng)估，一般應(yīng)分析蒸煮隧道在空載或滿(mǎn)載的情況下，在設(shè)定的蒸汽總壓力（Mpa）條件下，蒸煮隧道經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間（min）升溫，所達(dá)到的隧道內(nèi)腔溫度（℃）是否達(dá)到預(yù)定蒸煮程序所要求的內(nèi)腔溫度，計(jì)算恒溫階段的持續(xù)時(shí)間(s)是否符合要求，以及溫度滯后點(diǎn)的位置、蒸煮隧道內(nèi)各檢測(cè)點(diǎn)位在同一時(shí)刻的最大溫差δmax=(Tmax,t-Tmin,t)max。

通過(guò)分析蒸煮機(jī)熱分布測(cè)試曲線(xiàn)圖，可以發(fā)現(xiàn)蒸煮機(jī)的熱分布是否均勻。如圖1是一個(gè)蒸煮機(jī)空載熱分布圖，從曲線(xiàn)的形狀可以判定其蒸煮機(jī)箱內(nèi)的空載熱分布均勻度比較高；圖2是另一個(gè)蒸煮機(jī)滿(mǎn)載熱分布及蝦產(chǎn)品熱穿透測(cè)試圖，圖上方為蒸煮機(jī)滿(mǎn)載熱分布曲線(xiàn)，其曲線(xiàn)相對(duì)平行且重疊，并且曲線(xiàn)的升溫點(diǎn)和降溫點(diǎn)與圖下方的產(chǎn)品熱穿透曲線(xiàn)在同一時(shí)刻，因此可以判定其蒸煮機(jī)箱內(nèi)的滿(mǎn)載熱分布均勻度是合理的。

 

圖2

圖3是某一個(gè)蒸煮機(jī)滿(mǎn)載熱分布及蝦產(chǎn)品熱穿透測(cè)試圖，雖然其熱分布和熱穿透曲線(xiàn)也基本重疊，但蒸煮箱內(nèi)達(dá)到預(yù)定恒溫階段的持續(xù)時(shí)間(s)太短，并且兩組曲線(xiàn)的升溫點(diǎn)和降溫點(diǎn)不在同一時(shí)刻，蒸煮機(jī)內(nèi)的溫度下降以后產(chǎn)品內(nèi)部的中心溫度反而在上升，因此可以判定其蒸煮機(jī)箱內(nèi)的滿(mǎn)載熱分布是不合理的。若多次重復(fù)測(cè)試后曲線(xiàn)基本一樣，首先應(yīng)重新對(duì)無(wú)線(xiàn)探頭進(jìn)行校準(zhǔn)，若無(wú)線(xiàn)探頭校準(zhǔn)后還出現(xiàn)同樣的問(wèn)題，說(shuō)明蒸煮機(jī)的設(shè)計(jì)不合理。

 

圖3

 

2.3 評(píng)估蝦產(chǎn)品的熱穿透

2.3.1確定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):目標(biāo)病原體的選擇是關(guān)鍵的，確定目標(biāo)病原體的破壞程度也是關(guān)鍵的。蒸煮的目的之一就是消除將要進(jìn)行有氧包裝的產(chǎn)品中的病原體的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞（或降低到可接受的水平）而不是其芽孢，目標(biāo)病原體一般選擇有最強(qiáng)耐熱性且不能形成芽孢的食源性病原體----單核細(xì)胞增生李斯特氏菌。選擇蒸煮對(duì)目標(biāo)病原體的破壞程度，一般對(duì)其污染水平的6級(jí)對(duì)數(shù)下降是合適的。

2.3.2評(píng)估驗(yàn)證：蒸煮工藝過(guò)程的時(shí)間和溫度是使蝦產(chǎn)品達(dá)到既定的內(nèi)部溫度的能力，根據(jù)對(duì)不同規(guī)格的蝦產(chǎn)品分別進(jìn)行的熱穿透測(cè)試數(shù)據(jù)，在參考美國(guó)FDA“水產(chǎn)品危害及控制指南”第三版中關(guān)于單核細(xì)胞增生李斯特氏菌的滅活的數(shù)據(jù)（P279，表 #A-3），結(jié)合水產(chǎn)加工廠(chǎng)對(duì)蒸煮工藝的要求，對(duì)熱穿透測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，選擇合適的滅菌溫度和時(shí)間作為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)。可按表#A-3提供的不同組合的時(shí)間/溫度去和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，也可拿測(cè)試結(jié)果的產(chǎn)品中心溫度去查表#A-3對(duì)應(yīng)的作用時(shí)間進(jìn)行比較。

 

如圖2所示，在蒸煮機(jī)進(jìn)汽閥門(mén)全開(kāi)，在蒸煮隧道內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到99℃的條件下，51－60（只/磅）規(guī)格蝦仁產(chǎn)品中心溫度相對(duì)低點(diǎn)（LC3）達(dá)到73℃以上時(shí)的持續(xù)時(shí)間為54s，根據(jù)表 #A-3 提供的對(duì)于一定范圍的蒸煮溫度以單核細(xì)胞增生李斯特氏菌為目標(biāo)病原體的6D 處理的時(shí)間，產(chǎn)品內(nèi)部中心溫度為73℃，對(duì)應(yīng)的滅菌時(shí)間應(yīng)為48秒，而上述產(chǎn)品達(dá)到73℃的持續(xù)時(shí)間是54s，能確保蝦產(chǎn)品達(dá)到要求的滅菌要求，因此可證明該蒸煮工藝過(guò)程是符合要求的。

又如，選擇75℃（應(yīng)持續(xù)24秒）作為評(píng)價(jià)基準(zhǔn)，若某31-40（只/磅）規(guī)格蝦仁在不低于99℃的加工溫度下，其產(chǎn)品內(nèi)部中心溫度經(jīng)測(cè)試到達(dá)≥75℃時(shí)的加工時(shí)間為135秒，則保持其產(chǎn)品內(nèi)部中心溫度≥75℃的時(shí)間應(yīng)不少于24秒，即在相同的加工溫度下，總的加工時(shí)間應(yīng)不少于159秒。通過(guò)比較產(chǎn)品熱穿透數(shù)據(jù)則可評(píng)估該蒸煮工藝是否達(dá)到要求。

3 幾點(diǎn)討論

3.1測(cè)試結(jié)果的重現(xiàn)性是關(guān)鍵：不管是測(cè)試蒸煮空載熱分布和滿(mǎn)載熱分布，還是測(cè)試產(chǎn)品熱穿透，在工廠(chǎng)預(yù)定的蒸煮工藝過(guò)程中，假如設(shè)備和儀器調(diào)試穩(wěn)定且校準(zhǔn)良好，三次重復(fù)測(cè)試的結(jié)果必須有相當(dāng)高的重現(xiàn)性，其結(jié)果才是可靠的；若重現(xiàn)性較差，說(shuō)明操作有誤，或是設(shè)備和儀器不穩(wěn)定，或是無(wú)線(xiàn)探頭沒(méi)校準(zhǔn)好，特別是當(dāng)蒸汽壓不穩(wěn)定時(shí)，對(duì)測(cè)度結(jié)果的重現(xiàn)性影響更大。若測(cè)式結(jié)果經(jīng)評(píng)估驗(yàn)證符合要求，則今后實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照測(cè)試時(shí)設(shè)定的蒸汽總壓、蒸煮溫度等相同的條件下進(jìn)行生產(chǎn)，才能確保產(chǎn)品符合要求。所以，當(dāng)某個(gè)規(guī)格的熟蝦產(chǎn)品其熱加工工藝等條件或參數(shù)有變動(dòng)，即其具體的蒸煮隧道、蒸煮工藝、蒸煮容器、蒸汽分布管、蒸汽孔大小、蒸汽壓等蒸煮的條件發(fā)生變化時(shí)，對(duì)其蒸煮熱分布和產(chǎn)品熱穿透的情況應(yīng)進(jìn)行重新檢測(cè)。

3.2 根據(jù)測(cè)試結(jié)果設(shè)置蒸煮關(guān)鍵限值：蒸煮過(guò)程的關(guān)鍵因素包括：蒸煮過(guò)程的時(shí)間和溫度、影響產(chǎn)品加熱速率的產(chǎn)品的初始溫度及產(chǎn)品大小。對(duì)一個(gè)具體的單凍熟蝦加工廠(chǎng)而言，蝦產(chǎn)品在蒸煮前一般為加冰水保存，其初溫變化不大，在規(guī)格已定的情況下，蒸煮關(guān)鍵限值只須控制蒸煮過(guò)程的時(shí)間和溫度。單凍熟蝦的生產(chǎn)一般為連續(xù)蒸煮，蒸煮時(shí)間/傳送帶轉(zhuǎn)速、蒸汽溫度一般作為關(guān)鍵因素來(lái)控制，產(chǎn)品的內(nèi)部溫度由于在蒸煮過(guò)程中，每個(gè)時(shí)間單位不同而不適合作關(guān)鍵限值。

對(duì)蒸煮步驟，必須確定一個(gè)控制加工過(guò)程的最大或最小的特征值，以便控制危害。如果設(shè)置了較嚴(yán)格的 CL 值，結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)實(shí)際上沒(méi)有發(fā)生影響安全的問(wèn)題就要采取糾偏行動(dòng)。另一方面，如果設(shè)置了較寬松的 CL 值，會(huì)導(dǎo)致不安全產(chǎn)品流到消費(fèi)者手中。例如，某蝦仁31-40只/磅規(guī)格，要求在蒸煮溫度≥99℃時(shí)，的蒸煮時(shí)間T≥159秒，由于對(duì)傳送帶轉(zhuǎn)速的監(jiān)控比對(duì)蒸煮時(shí)間的監(jiān)控更易于操作，普遍將傳送帶轉(zhuǎn)速作為關(guān)鍵控制點(diǎn)。因此，在已測(cè)的蒸煮區(qū)域的實(shí)際長(zhǎng)度L為6.2米，傳動(dòng)輪半徑R為3.5厘米,則可根據(jù)下式算出轉(zhuǎn)速V(轉(zhuǎn)/分)。

由V×T×2πR＝L      則V=10.64轉(zhuǎn)/分

即該規(guī)格蝦仁蒸煮的關(guān)鍵限值為：蒸煮溫度≥99℃，傳送帶轉(zhuǎn)速≤10.64轉(zhuǎn)/分。

3.3 根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整蒸煮工藝：加工廠(chǎng)一般都希望既能建立一套科學(xué)的蒸煮程序以消除病原體或使其數(shù)量減少到可接受的水平，又希望能正確設(shè)計(jì)和操作蒸煮設(shè)備，以使每個(gè)單位產(chǎn)品接受到最低限度的熱處理，使產(chǎn)品的失水率較低而又能保持固有的商業(yè)品質(zhì)。因此，可通過(guò)測(cè)試的結(jié)果來(lái)進(jìn)調(diào)整蒸煮工藝來(lái)達(dá)到上述目的。

例如，51-60規(guī)格養(yǎng)殖單凍熟蝦產(chǎn)品的在某蒸煮機(jī)的蒸煮工藝過(guò)程中，產(chǎn)品內(nèi)部溫度達(dá)到75℃的持續(xù)時(shí)間是55秒，查表#A-3知道其有效滅菌時(shí)間比規(guī)定6D時(shí)間24秒長(zhǎng)了31秒，因此，可通過(guò)調(diào)快蒸煮機(jī)傳送帶的轉(zhuǎn)速，在符合要求的范圍內(nèi)合理減少蝦產(chǎn)品的蒸煮時(shí)間，使產(chǎn)品既能保證蒸煮滅菌的要求，又能減少失水率，達(dá)到商業(yè)上的需要。另如，經(jīng)測(cè)試，某規(guī)格蝦產(chǎn)品在某具體蒸煮工藝過(guò)程中，產(chǎn)品內(nèi)部溫度在某一要求溫度的持續(xù)時(shí)間不夠，比規(guī)定的6D時(shí)間短，則可通過(guò)調(diào)慢蒸煮機(jī)傳送帶的轉(zhuǎn)速，來(lái)達(dá)到有效滅菌要求；也可通過(guò)增加蒸汽分布管的數(shù)量、增加蒸汽噴孔數(shù)量及大小等方法來(lái)加快產(chǎn)品的升溫，從而增加滅菌的持續(xù)時(shí)間，來(lái)達(dá)到有效的滅菌溫度和時(shí)間。當(dāng)然，蒸煮工藝改進(jìn)以后，應(yīng)重新進(jìn)行測(cè)試評(píng)估才能確定其符合性和有效性。

 

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