罐頭的壓力及真空度

1、第五章罐頭的壓力及真空度第一節(jié)影響罐內(nèi)壓力變化的因素1罐頭食品的性質(zhì)、溫度等的影響食品組織中含有氣體，在加熱過程中從食品組織中釋放出來， 使罐內(nèi)壓力增 高。氣體逸出量與食品的性質(zhì)(如成熟度、新鮮度、含氣量等)、預(yù)熱處理溫度及 殺菌溫度有關(guān)。例如青豌豆，不經(jīng)預(yù)熱處理時每百克青豌豆中逸出的氣體為17cm3經(jīng)預(yù)熱處理時每百克青豌豆中逸出的氣體為2.7cm3,相差6倍多，這種不經(jīng)預(yù)熱處理的青豌豆在加熱殺菌時所產(chǎn)生的罐內(nèi)壓力自然就大。食品中的溶解氣體因溫度的升高而溶解度降低，部分氣體從食品中逸出。例如，空氣由20c增至100C,其溶解度減小l倍，因而一部分空氣就要釋放出來，罐內(nèi)壓力隨著這 些空氣的釋放而

2、增大。罐內(nèi)食品在加熱時膨脹，體積增大，使罐內(nèi)頂隙減小而引起罐內(nèi)壓力增加。罐內(nèi)食品體積膨脹的程度與食品的性質(zhì)有關(guān)， 食品中干物質(zhì)含量越少，其體積增加量 越接近于水的體積增加量，壓力增加不多；干物質(zhì)含量高的食品具體積因加熱膨 脹而引起罐內(nèi)壓力增大的變化較多。罐內(nèi)食品的體積膨脹與食品的初溫和殺菌溫度有關(guān)。殺菌溫度越高，食品的體積膨脹越大，罐內(nèi)壓力的增加量也就越多。當(dāng)其他條件一定時、食品的體積膨 脹度和食品的初溫成反比。食品的初溫和殺菌溫度與食品體積膨脹度的關(guān)系見表 2 6 12 o從表2612結(jié)果可以看出，食品的初溫越高，膨脹度越小。通過提高罐 內(nèi)食品的初溫就可降低罐頭在殺菌過程中產(chǎn)生的過大的內(nèi)壓力

3、。食品的體積膨脹度可按下列公式計算：Y=V 食/V '食=mp ' /m p " p ' / p (2-6-1)式中Y一食品膨脹度V食食一密封溫度時罐內(nèi)食品的體積(cm3)V 食一殺菌溫度時罐內(nèi)食品的體積(cm3)P '密封溫度時罐內(nèi)食品的密度(g/cm3)P 一殺菌溫度時罐內(nèi)食品的密度(g/cm3) m 一罐內(nèi)食品的質(zhì)量(g)表2 612食品的初溫和殺菌溫度與食品體積膨脹度的關(guān)系殺菌溫度/ C罐頭食品的初溫/c50550657075808590食品膨脹度1001.0321.0291.0271.0231.0201.0181.0141.0111.0081

4、051.0411.0341.0301.0271.0241.0221.0181.0151.0121101.0501.0391.0341.0311.0281.0251.0221.0191.0151151.0551.0421.0381.0351.0341.0301.0271.0231.0191201.0581.0451.0481.0401.0371.0341.0311.0271.0242罐頭容器性質(zhì)的影響加熱殺菌時，空罐體積由于其材料的受熱膨脹而增加?？展摅w積的增加量隨 材料種類的不同、溫度的不同而不同。對于金屬罐來說，空罐體積的變化還與容 器的尺寸、罐蓋的形狀和厚度有關(guān)，與罐內(nèi)外壓力差的大小有關(guān)。

5、不同型號的罐 頭在罐內(nèi)外壓力變化時罐內(nèi)容積的變化情況見表 2613和圖2 6 3。表2613鍍錫薄板罐體積增加量( V)的變化單位：mm空罐直罐內(nèi)外壓力差 P(x104Pa)徑/mm3.927.859.8111.7713.7315.6917.519.6172.89.113.5715.4317.29119.1521.0022.8723.7674.111.515.416.9619.1421.0023.125.0026.9483.415.520.1222.8825.5628.2430.9133.6036.9099.023.137.1541.8146.4751.1355.7960.4565.00155

6、.1161.00239.99263.92287.95311.78335.71359.64380.0215.1320.00400.00432.00464.00500.00533.00565.00598.02 T婚引333, - 73 JtAHb4 - # 55 x M 7耀內(nèi)壓力fMF2 63不同尺寸的罐頭在壓力影響下罐頭體積變化曲線表2 6 13中數(shù)據(jù)表明，在罐內(nèi)外壓力差相同時，空罐體積增加量隨空 罐直徑的增大而增大；當(dāng)空罐直徑不變時，罐內(nèi)外壓力差越大，空罐體積增加量 也越大。容器的體積膨脹程度用X表示，可用下式計算得到：X =V rv' =(V' +zV)/V'(2-

7、6-2)式中X一容器體積膨脹度V 一殺菌溫度時的容器體積(cm3)V '一密封溫度時的容器體積(cm3)V V一殺菌溫度時空耀體積的增量(cm3), V = V -V在加熱殺菌時，鍍錫薄板罐的 X值始終大于1, X值的變化范圍在1.034 1.127之間。玻璃罐其罐身熱膨脹系數(shù)較鐵罐小得多，罐蓋又不允許象鐵罐那樣 外凸，因而在殺菌時其容積變化很小，一股視 X為1。由于玻璃罐的X為I,同 時玻璃罐該密封處的強(qiáng)度又比鐵罐二重卷邊的小，所以加熱殺菌時就容易產(chǎn)生跳 蓋現(xiàn)象，為此必須采用相應(yīng)的措施，以防止跳蓋或玻璃罐炸裂。3罐頭頂隙的影響加熱殺菌時罐內(nèi)產(chǎn)生的壓力與罐頭頂隙的大小也有一定的關(guān)系，而

8、頂隙的 大小又與食品的裝填度(f=V食/V)有關(guān)。食品的裝填度是根據(jù)產(chǎn)品要求和食品 的性質(zhì)預(yù)先制定的，一般產(chǎn)品的裝填度為0.850.95。裝填度越大，頂隙越小， 熱殺菌時罐內(nèi)的壓力也就越大頂隙對罐內(nèi)壓力的影響程度還與食品的膨脹度、容器的膨脹度有關(guān)。若食品膨脹度 Y 值小而容器膨脹度X 值大，那么頂隙對罐內(nèi)壓力的影響就小；反之則大。 通常用密封時的頂隙體積V l 和殺菌時的頂隙體積V2 之比來表示Y 值、 X 值和 f1 值對罐內(nèi)壓力的影響。 密封時的頂隙體積V 1 和殺菌時的頂隙體積V2 之比值可用下式計算：V1/ V2=1f1（XYf1）式中fl一密封時食品的裝填度V1/ V 2值越小，加熱

9、殺菌時罐內(nèi)壓力增加量越??；反之，則罐內(nèi)壓力增加量越大。4 殺菌和冷卻過程的影響罐頭在熱殺菌時由于受熱罐內(nèi)食品膨脹，食品組織中空氣釋放、部分水分汽化等造成罐內(nèi)壓力增大， 從而造成空罐容器變形， 變形程度主要取決于罐內(nèi)外壓力差。在整個殺菌過程中的升溫、恒溫、降溫冷卻三個階段，罐內(nèi)外壓力差不同。在升溫階段，盡管罐內(nèi)壓力由于罐內(nèi)食品、氣體受熱膨脹，水蒸氣分壓提高而迅速上升， 但此階段殺菌鍋內(nèi)加熱蒸汽壓力也在迅速上升， 所以罐內(nèi)外壓力差并不大，對容器的變形影響也就不大。恒溫階段，殺菌鍋內(nèi)殺菌溫度保持不變，其壓力也基本保持不變， 此時罐內(nèi)食品及氣體穩(wěn)定仍在繼續(xù)上升， 罐內(nèi)壓力也就繼續(xù)上升， 罐內(nèi)外壓力之差

10、隨之增大。 到冷卻階段， 殺菌鍋內(nèi)的溫度與壓力因蒸氣閥的關(guān)閉和冷卻用水的通入而迅速下降， 而罐內(nèi)壓力只是緩慢下降， 因此罐內(nèi)外壓力差迅速增大， 最容易出現(xiàn)容器變形損壞及玻璃罐跳蓋等現(xiàn)象， 為減少這一質(zhì)量問題的出現(xiàn)采用反壓冷卻，由于在冷卻時向殺鍋內(nèi)通入了一定的壓縮冷空氣， 維持了冷卻時罐內(nèi)外的壓力平衡， 罐內(nèi)外壓力差明顯減少， 這樣就有效地避免了罐頭的變形和損壞。第二節(jié) 熱殺菌時罐內(nèi)壓力與反壓1 殺菌時罐內(nèi)壓力計算罐頭加熱殺菌時，罐內(nèi)壓力實際為罐內(nèi)蒸汽分壓和空氣分壓之和。殺菌時罐內(nèi)壓力可按下式計算：P2=P"蒸 + P"空=P 蒸 + （Pi P'蒸）（1 fi/XY

11、fi）xt/1'P2殺菌時罐內(nèi)的絕對壓力P 蒸一殺菌時罐內(nèi)飽和水蒸汽絕對壓力Pi一密封后罐內(nèi)壓力P'蒸一密封后罐內(nèi)水蒸汽分壓t'、t 一密封時罐頭的溫度、殺菌時罐頭的溫度從上計算公式可以看出，提高密封溫度t'可使P'蒸增大，使t/1'值減小。 要使(1fi/XYfi)值減小，對于鍍錫薄板來說有兩種情況：當(dāng)罐中食品的膨脹 度Y小于容器的膨脹度X時，就得增加食品的裝填度fio當(dāng)Y>X時，則應(yīng)減 小 fi。玻璃罐內(nèi)壓力的計算與鍍錫薄板罐基本一樣，但玻璃罐的體積膨脹程度很小，故玻璃罐內(nèi)壓力的計算公式為：P2 = P 蒸+P'空=P 蒸 +

12、(Pi P'蒸)(1fi/XYfi)Xt/1'玻璃罐由于其容器的X = l,而食品的Y>i,即X<Y,因而殺菌時玻璃罐內(nèi)頂隙逐漸減少， 罐內(nèi)壓力則隨之增高。 在這樣的情況下只有降低食品的裝填度，才能不致使罐內(nèi)壓力上升過高。2 殺菌鍋的反壓力罐頭在加熱殺菌過程中，罐內(nèi)壓力增大，出現(xiàn)罐內(nèi)外壓力差；當(dāng)罐內(nèi)外壓力差達(dá)到某一程度時， 就會引起罐頭容器的變形、 跳蓋等現(xiàn)象。 這一引起變形和跳蓋的罐內(nèi)外壓力差稱之為臨界壓力差，用AP臨表示。為防止罐頭產(chǎn)生變形和跳蓋而設(shè)置的一個小于臨界壓力差的罐內(nèi)外壓力差稱之為允許壓力差，用AP允表示。 鍍錫簿板罐的臨界壓力差和允許壓力差與罐頭直徑、 鐵皮厚度、 底蓋形式等因素有關(guān)。 玻璃罐的允許壓力差為零， 即要求罐內(nèi)壓力等于罐外壓力。 但在實際過程中即使罐內(nèi)外溫度相等， 由于罐內(nèi)頂隙存在部分空氣， 而會使罐內(nèi)壓力大于罐外壓力。 為了避免容器的變形和跳蓋， 常在殺菌冷卻時向罐內(nèi)通入定的壓縮空氣來補(bǔ)充壓力，以平衡罐內(nèi)外壓