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瓶装啤酒在杀菌机升温阶段的热能传导过程探求2023-06-15
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啤酒是麦汁的酵母菌发酵饮料 ,对生啤酒选取适当大局的杀菌来保障啤酒的生物不变性和贮藏安谧性是必不成少的。固然在啤酒行业选取了多种物理或化学的方式进行生啤酒的杀菌以达到产品的贸易无菌状态 ,但瓶装啤酒选取热杀菌方式还是最为普遍的一种杀菌大局。以下对瓶装啤酒热力杀菌过程的道理 ,设备 ,有效性和检测过程进行分析 ,并为温度检测仪器的设计研发提供凭据。

1 热力杀菌道理

微生物都有其合适的成长温度 ,超过了其最高成长温度领域 ,并维持一段功夫 ,微生物就会失去性命力。因而 ,加热成为灭菌步骤中利用最宽泛且成效较好的步骤。

利益:热力杀菌拥有广谱性 ,获取方便 ,无毒、无侵蚀性等。

弊端:影响热力灭菌成效的成分好多。热力灭菌时要把稳被灭菌资料的微生物情况、含水量和pH等诸多成分 ,需选择适当的灭菌温度和功夫 ,以达到彻底灭菌的成效。

发酵后的啤酒固然经过过滤等除菌过程 ,绝大部门的酵母和其他表源微生物都被除去 ,但残留的和经包装资料、设备和操作带入的少量微生物依然必要进行处置。啤酒行业选取巴氏杀菌法 ,由于对加热温度、功夫难以精确节造 ,故对产品韵味、营养成分以及胶体不变性都有肯定影响。故啤酒的杀菌过程是啤酒出产中的一个极度沉要的环节 ,对其过程进行深刻的钻研和严格的节造拥有沉大的意思。

2 啤酒厂隧路式热水喷淋系统

目前 ,啤酒杀菌普遍选取隧路式热水喷淋系统。该系统重要由热水供给、喷淋装置及啤酒瓶输送装置组成 ,通常沿隧路长度方向分为几个分歧的温度段。生啤酒装瓶封口后 ,进入杀菌机预热段 ,随传送带逐次经杀菌段和冷却段 ,再由另一端脱离杀菌机。

啤酒杀菌机通常安插在啤酒厂的包装车间 ,位于灌装机和贴标机中部 ,总长20m左右、宽5m左右、高3m左右。分高低2层隧路 ,依照温度变动分8个温区 ,啤酒瓶通过杀菌机的正常全程功夫在45min左右。

3 瓶装啤酒在杀菌机内热能传导全过程

3.1 瓶装啤酒在杀菌机内热能传导过程

由于低温灌装的啤酒受到喷淋热水加热的酒瓶壁的热量传导而升温 ,酒液在酒瓶内因密度变动而产生对流 ,酒温也不休产生变动。图1的示意图是啤酒厂技术人员普遍谬误接受的瓶装啤酒在杀菌机内升温过程中酒液受热对流变动状态。

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图1 啤酒瓶喷淋杀菌过程酒液温度变动和对流模仿图   


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图2 杀菌机第一个升温区前段的推算机热工分析模仿图   


而用推算机热工分析软件分析啤酒瓶中的现实酒液对流和温度场 ,在分歧的升温区间存在很大的差距和复杂性。对杀菌机第一个升温区前段进行模仿 ,由于受热面和温差较大等原因 ,得到了图2的分析了局 ,批注此阶段的酒液对流混合是部门性的 ,下部的高密度酒液传热成效受到限度。

随着升温过程的一连 ,酒瓶中的酒液的对流循环区域逐步向下扩大直到瓶底 ,图3是酒液在啤酒瓶受热对流发展的理论示意图:

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图3 啤酒瓶中酒液受热变动情况   


3.2 现实啤酒喷淋杀菌升温过程

啤酒瓶喷淋杀菌存在着复杂的传热过程 ,其中的对流起到很大的作用。反映到杀菌喷淋水的温度变动过程上就显示出阶梯状变动的情况 ,注明酒液对流过程的发展是一个阶段渐进式的过程 ,而酒液的均匀温度的变动也是部门各档次温度散布的均匀化的阐发(图4)。

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图4 啤酒杀菌温控曲线   


3.3 冷核地位的分析

依照巴氏杀菌的冷核节造理论 ,为了保障啤酒的生物不变性和预防过杀菌 ,节造冷核区域的温度和维持功夫拥有关键性的作用 ,凭据以上论说的升温过程温场变动法规 ,思考到对流漩涡逐步扩散过程 ,所以应该是越靠近酒瓶底部 ,接受热量变动越晚 ,该区域的温度也最低。利用PU计测定的酒瓶中酒液冷核的地位也批注 ,500mL玻璃瓶,其高度为230mm、直径为70mm,冷核地位在距瓶底约15mm处;其它瓶型如:620mL玻璃瓶,其高度为290mm、直径为72mm;330mL玻璃瓶 ,其高度为207mm、直径为60mm ,冷核地位均在距瓶底15mm处左右;经验批注 ,冷核的温度还受到喷淋水温度、酒瓶玻璃厚度和材质等的影响 ,并且随着杀菌过程会沿轴线存在稍微的移动。

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图5 啤酒瓶中的冷核地位   


4 结论

刚刚灌装压盖完的生啤酒进入杀菌机 ,首先起头升温阶段 ,瓶肩凸起部位最早接触热喷淋水 ,内部紧贴此部门酒液受热向上运动 ,促使对应中心部位的凉酒液向下运动 ,此部门区域形成对流旋涡。随着表界热能持续向酒瓶供给并逐步加升(为预防玻璃急剧受温爆裂 ,所以升温加热划分成4个温度区 ,逐步升温至高温杀菌区) ,同时瓶内酒体初始形成的对流旋涡不休扩大 ,逐步向酒瓶底部运动。推算机模仿得出结论 ,此时酒体形成多组对流旋涡 ,瓶肩部幼旋涡旋转最快 ,并带头其身边比它大一点的漩涡运动 ,至最终顺次逐步带头所有渐大漩涡。这与人们直观的设想存在很大的差距。

为了适应分歧瓶型、容量和杀菌模式的出产线的必要 ,在如PU计等智能化杀菌强度检测仪器的设计和开发上就要充分思考到酒瓶中酒液的流场、温度场的散布和变动情况 ,影响温场运动的所有表界成分均要彻底排除(密封性、固定性) ,温度传感器的固定性是现阶段啤酒行业普遍不受器沉的 ,尝试证明在整个杀菌过程中若温度传感器与酒瓶之间产生晃悠 ,则相当于在酒体内加了个搅拌棒 ,打乱了循环温场 ,使PU值偏高。所以应该使用设计合理的巴氏杀菌测定仪 ,为提高啤酒产品质量、节约能源阐扬更大的作用。


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