单冻熟虾蒸煮热分布和产品热穿透测试与评估

 

赵桂林 （汕头出入境检验检疫局515041）

 

摘要：本文介绍了单冻熟虾蒸煮热分布和产品热穿透测试的方法和过程，对如何根据测试得出的热分布和热穿透数据及曲线图进行分析，对蒸煮工艺规程如何确定评价基准进行评估验证，对如何根据测试的结果来调整蒸煮关键限值或改进蒸煮工艺等方面进行了探讨。

关键词：单冻熟虾 蒸煮 热分布 热穿透 测试 评估

 

单冻熟虾作为一种出口量越来越多的深加工即食水产品，其生产的蒸煮工艺是一种相对严格的热处理，是水产品加工企业进行安全控制的关键工序，通常是HACCP计划的关键控制点和HACCP验证的重要内容，也是国内外政府食品安全管理部门检查的重点。蒸煮过程是否科学合理，应通过科学的测试来确定。从单冻熟虾的蒸煮工艺来说，对蒸煮机的热分布和热穿透性能进行测试确认，进而对蒸煮（热处理杀菌）工艺规程进行评估，从而可证实企业的蒸煮工艺和设备是否满足国内外相关规范的要求。同时，对经评估验证不符合有关要求的蒸煮工艺，企业将可及时利用测试出来的科学数据，建立和实施纠正措施，从而确保蒸煮工序的有效性和产品的安全性，为水产加工企业开拓和扩大其产品的国内外市场提供一项重要保证。

1对蒸煮机热分布、虾产品热穿透的测试

1.1描述虾的蒸煮方式：目前单冻熟虾的生产，普遍是通过蒸煮机的蒸汽对人工去头、去壳、去肠等前处理过的虾进行蒸煮，一般采用传送带对产品进行连续加工，虾产品可以摆放在托盘里或直接摆放在网带上蒸煮，蒸煮时间一般可以在0.5 ~14 分钟内调节。由于蒸煮机控制系统、隧道空间、蒸汽管分布、蒸汽喷孔直径、托盘、压盖、虾产品排列方式等不同，对蒸煮机热分布、虾产品热穿透的测试结果均有不同程度的影响，所以在测试前应进行必要的测量和描述。

1.1.1 蒸煮机控制系统:应记录控制方式，一般蒸煮机配备自动温度和电机转速控制器, 蒸煮机温度通常设定在100℃，根据不同产品调节控制电机转速的变频器，通过控制传送带运行速度，控制虾产品加工时间。当温度超过设定温度要求时，自动杀菌控制器会相应调节控制蒸汽的电磁阀，控制蒸煮机内温度。

1.1.2 蒸煮隧道:应测量蒸煮隧道的长度、宽度,蒸煮区域的实际长度、宽度，高度,传送带上条与条间距；对蒸汽进汽管的直径, 蒸汽分布管的数量、直径、长度， 蒸汽喷孔直径, 每条蒸汽分布管喷孔数量。若采用网带上放虾产品直接进行蒸煮，还应记录网带孔型，过汽孔大小及过汽量所占比例等。

1.1.3 加工容器描述:应记录用于生产的容器形状，如为托盘，应测量其长 宽高，是否由不锈钢材料制作，是否在托盘上加压盖，压盖数量，托盘底部及压盖过汽孔分布是否均匀，孔径大小，托盘与压盖过汽孔数量， 过汽量分别占多少比例，压盖与托盘是否紧密封合。

1.1.4 产品排列方式:一般虾产品采用平铺、不重叠、交错排列，每列之间留有间隔，所有的虾均经由手工排列在托盘里加压盖，也有直接排放在网带上而不必摆放在托盘里，应记录测试时虾产品的摆放方式。

1.2 校正和调试测试仪器设备:一般采用无线系统温度检测设备，目前普遍采用丹麦ELLAB热检测设备，检测设备包括：数据收集器、无线可存储数据探头，有单探头和双探头，探头由电池套管和微型存储芯片组成。通过计算机数据收集程序软件,可设置无线探头每隔5秒或6秒收集蒸煮机及虾产品中心温度读数一次，并对加工持续时间进行记录。无线探头应是经校准且准确有效,一般在使用前再用已校准水银温度计进行再次校准。

1.3 测试蒸煮机热分布：将无线探头编号，在与传送带运送方向垂直的方向上均匀布点，将探头固定在托盘或网带上及蒸煮架上，按照工厂预定的蒸煮程序,将蒸煮机进汽阀门全开，一般设定蒸煮温度在100℃，同时启动控制电机转速的变频器，使传送带运行速度与正常生产时相同，当无线探头被传送带从进料口运行至出料口时，即完成了一次热分布测试。蒸煮机热分布的测试，应分别测试空载热分布和满载热分布两种情况，空载热分布测试时，与满载热分布测试唯一不同的是托盘或网带上没有虾产品。为确保测试的准确性，应分别重复测试三次，每次均应记录测试时蒸汽总压力(Mpa)及蒸煮隧道蒸汽压力(Mpa)、传送带蒸煮机的转速频率。

1.4 虾产品热穿透的测试：将无线探头顺着虾身的方向，尽量将针头插到虾产品的中心位置，其他步骤与蒸煮机热分布的测试相同。应该注意，整个测试应是在满载的情况下，与正常生产情况相同，排放在托盘或网带上的虾产品,按照平时生产一样的情况从进料口不断的传送到出料口。测试的虾产品应是同一规格并连续同样测三次，不同规格的虾产品应分别进行热穿透测试。虾产品热穿透的测试应与蒸煮满载热分布测试同时进行。

结果分析和评估

2.1整理数据并绘制曲线图: 分别将对蒸煮机热分布、各个规格的虾产品蒸煮的热穿透的三次测试所得的数据进行整理并绘制曲线图，看曲线是否重叠，若曲线重叠性好，说明空载热分布、虾产品的热穿透的重现性较好。如图1为某蒸煮机空载热分布图。其曲线的重叠性较高。若三条曲线出现明显偏离，应重新进行测试确认。分别计算升温的时间（min）、空载热分布的恒温阶段的持续时间(s)，以及温度滞后点的位置、蒸煮隧道内各检测点位在同一时刻的最大温差δmax=(Tmax,t-Tmin,t)max；对各个规格虾产品的热穿透数据，应计算产品达到预定的内部中心温度的持续时间。

 

图1

2.2 评估蒸煮机的热分布

对蒸煮机的热分布的评估，一般应分析蒸煮隧道在空载或满载的情况下，在设定的蒸汽总压力（Mpa）条件下，蒸煮隧道经过多长时间（min）升温，所达到的隧道内腔温度（℃）是否达到预定蒸煮程序所要求的内腔温度，计算恒温阶段的持续时间(s)是否符合要求，以及温度滞后点的位置、蒸煮隧道内各检测点位在同一时刻的最大温差δmax=(Tmax,t-Tmin,t)max。

通过分析蒸煮机热分布测试曲线图，可以发现蒸煮机的热分布是否均匀。如图1是一个蒸煮机空载热分布图，从曲线的形状可以判定其蒸煮机箱内的空载热分布均匀度比较高；图2是另一个蒸煮机满载热分布及虾产品热穿透测试图，图上方为蒸煮机满载热分布曲线，其曲线相对平行且重叠，并且曲线的升温点和降温点与图下方的产品热穿透曲线在同一时刻，因此可以判定其蒸煮机箱内的满载热分布均匀度是合理的。

 

图2

图3是某一个蒸煮机满载热分布及虾产品热穿透测试图，虽然其热分布和热穿透曲线也基本重叠，但蒸煮箱内达到预定恒温阶段的持续时间(s)太短，并且两组曲线的升温点和降温点不在同一时刻，蒸煮机内的温度下降以后产品内部的中心温度反而在上升，因此可以判定其蒸煮机箱内的满载热分布是不合理的。若多次重复测试后曲线基本一样，首先应重新对无线探头进行校准，若无线探头校准后还出现同样的问题，说明蒸煮机的设计不合理。

 

图3

 

2.3 评估虾产品的热穿透

2.3.1确定评价标准:目标病原体的选择是关键的，确定目标病原体的破坏程度也是关键的。蒸煮的目的之一就是消除将要进行有氧包装的产品中的病原体的营养细胞（或降低到可接受的水平）而不是其芽孢，目标病原体一般选择有最强耐热性且不能形成芽孢的食源性病原体----单核细胞增生李斯特氏菌。选择蒸煮对目标病原体的破坏程度，一般对其污染水平的6级对数下降是合适的。

2.3.2评估验证：蒸煮工艺过程的时间和温度是使虾产品达到既定的内部温度的能力，根据对不同规格的虾产品分别进行的热穿透测试数据，在参考美国FDA“水产品危害及控制指南”第三版中关于单核细胞增生李斯特氏菌的灭活的数据（P279，表 #A-3），结合水产加工厂对蒸煮工艺的要求，对热穿透测试的数据进行分析，选择合适的灭菌温度和时间作为评价基准。可按表#A-3提供的不同组合的时间/温度去和测试结果进行对比，也可拿测试结果的产品中心温度去查表#A-3对应的作用时间进行比较。

 

如图2所示，在蒸煮机进汽阀门全开，在蒸煮隧道内环境温度达到99℃的条件下，51－60（只/磅）规格虾仁产品中心温度相对低点（LC3）达到73℃以上时的持续时间为54s，根据表 #A-3 提供的对于一定范围的蒸煮温度以单核细胞增生李斯特氏菌为目标病原体的6D 处理的时间，产品内部中心温度为73℃，对应的灭菌时间应为48秒，而上述产品达到73℃的持续时间是54s，能确保虾产品达到要求的灭菌要求，因此可证明该蒸煮工艺过程是符合要求的。

又如，选择75℃（应持续24秒）作为评价基准，若某31-40（只/磅）规格虾仁在不低于99℃的加工温度下，其产品内部中心温度经测试到达≥75℃时的加工时间为135秒，则保持其产品内部中心温度≥75℃的时间应不少于24秒，即在相同的加工温度下，总的加工时间应不少于159秒。通过比较产品热穿透数据则可评估该蒸煮工艺是否达到要求。

3 几点讨论

3.1测试结果的重现性是关键：不管是测试蒸煮空载热分布和满载热分布，还是测试产品热穿透，在工厂预定的蒸煮工艺过程中，假如设备和仪器调试稳定且校准良好，三次重复测试的结果必须有相当高的重现性，其结果才是可靠的；若重现性较差，说明操作有误，或是设备和仪器不稳定，或是无线探头没校准好，特别是当蒸汽压不稳定时，对测度结果的重现性影响更大。若测式结果经评估验证符合要求，则今后实际生产时，应当按照测试时设定的蒸汽总压、蒸煮温度等相同的条件下进行生产，才能确保产品符合要求。所以，当某个规格的熟虾产品其热加工工艺等条件或参数有变动，即其具体的蒸煮隧道、蒸煮工艺、蒸煮容器、蒸汽分布管、蒸汽孔大小、蒸汽压等蒸煮的条件发生变化时，对其蒸煮热分布和产品热穿透的情况应进行重新检测。

3.2 根据测试结果设置蒸煮关键限值：蒸煮过程的关键因素包括：蒸煮过程的时间和温度、影响产品加热速率的产品的初始温度及产品大小。对一个具体的单冻熟虾加工厂而言，虾产品在蒸煮前一般为加冰水保存，其初温变化不大，在规格已定的情况下，蒸煮关键限值只须控制蒸煮过程的时间和温度。单冻熟虾的生产一般为连续蒸煮，蒸煮时间/传送带转速、蒸汽温度一般作为关键因素来控制，产品的内部温度由于在蒸煮过程中，每个时间单位不同而不适合作关键限值。

对蒸煮步骤，必须确定一个控制加工过程的最大或最小的特征值，以便控制危害。如果设置了较严格的 CL 值，结果就会出现实际上没有发生影响安全的问题就要采取纠偏行动。另一方面，如果设置了较宽松的 CL 值，会导致不安全产品流到消费者手中。例如，某虾仁31-40只/磅规格，要求在蒸煮温度≥99℃时，的蒸煮时间T≥159秒，由于对传送带转速的监控比对蒸煮时间的监控更易于操作，普遍将传送带转速作为关键控制点。因此，在已测的蒸煮区域的实际长度L为6.2米，传动轮半径R为3.5厘米,则可根据下式算出转速V(转/分)。

由V×T×2πR＝L      则V=10.64转/分

即该规格虾仁蒸煮的关键限值为：蒸煮温度≥99℃，传送带转速≤10.64转/分。

3.3 根据测试结果调整蒸煮工艺：加工厂一般都希望既能建立一套科学的蒸煮程序以消除病原体或使其数量减少到可接受的水平，又希望能正确设计和操作蒸煮设备，以使每个单位产品接受到最低限度的热处理，使产品的失水率较低而又能保持固有的商业品质。因此，可通过测试的结果来进调整蒸煮工艺来达到上述目的。

例如，51-60规格养殖单冻熟虾产品的在某蒸煮机的蒸煮工艺过程中，产品内部温度达到75℃的持续时间是55秒，查表#A-3知道其有效灭菌时间比规定6D时间24秒长了31秒，因此，可通过调快蒸煮机传送带的转速，在符合要求的范围内合理减少虾产品的蒸煮时间，使产品既能保证蒸煮灭菌的要求，又能减少失水率，达到商业上的需要。另如，经测试，某规格虾产品在某具体蒸煮工艺过程中，产品内部温度在某一要求温度的持续时间不够，比规定的6D时间短，则可通过调慢蒸煮机传送带的转速，来达到有效灭菌要求；也可通过增加蒸汽分布管的数量、增加蒸汽喷孔数量及大小等方法来加快产品的升温，从而增加灭菌的持续时间，来达到有效的灭菌温度和时间。当然，蒸煮工艺改进以后，应重新进行测试评估才能确定其符合性和有效性。

 

参考文献：

[1] 程方等编 水产品HACCP实施指南 福建人民出版社 2003

[2] 王凤清等编 中国出口食品卫生注册管理指南 中国对外经济贸易出版社 2000