高温蒸煮试验消除空气反压的解决方案

高温蒸煮试验消除空气反压的解决方案

摘要：本文讨论了蒸煮袋的耐高温试验仪器――高温（反压）蒸煮锅的温度精确度问题，并提出了两种可行的解决方案。

关键词：蒸煮袋、高温（反压）蒸煮锅、温度精确度

高温蒸煮食品由于有可在常温下保存食品，保存期比较长，既可以包装冷食，也可以包装熟食，食用方便，便于携带，可用作旅游食品等优点，因而近年来在国内外发展迅速。其专用的包装―――耐蒸煮复合膜、袋也随之就成为软包装生产的一个重要部分。

蒸煮袋以温度等级分可分为：（1）耐100℃沸水；（2）耐121℃蒸煮杀菌（121℃下杀菌40min。）；（3）耐135℃高温蒸煮杀菌（135℃下杀菌30~40min。）。由于后者可以基本上杀灭所有细菌，可达到非冷藏条件下长期保存食品的目的。在耐蒸煮袋的生产厂家中，如何对上述温度状态的包装进行检测，一直是业界比较重视的问题。

一、误差形成的原因

目前，市面上的高温（反压）蒸煮锅，大都是由医用高温灭菌容器为基础开发的。而医用灭菌容器，多数由最早英国的现代医学提出的，其基础理论为：物品在密闭的高温水蒸气作用下杀灭沙门氏菌等对外科手术器械进仿佛已成功在望行消毒。根据热工学原理，标准状态下，密闭空间物质的绝对温度（K，－273.15℃）与该物质蒸汽的绝对压力可视为线形正比关系，如下图所示，温度越高，该系统压力越大。高温（反压）蒸煮锅显示的温度与饱和水蒸气的压力相对应。医用一般按英制设定以下4个压力等级进行消毒：

相对压力为Psi10磅/英寸时， 对应温度为115℃；

相对压力为Psi15.6453磅/英寸时， 对应温度为121℃；

相对压力为Psi20磅/英寸时， 对应温度为126℃；

相对压力为Psi30磅/英寸时， 对应温度为135℃。

可以看出，工作中的高温（反压）蒸煮锅内的气体必须是饱和的水蒸气，以形成饱和蒸汽压。

再说实验室中进行蒸煮袋试验时的实际操作，我们在拿取试样时必然要开关高温（反压）蒸煮锅的工作仓门，这样检测前关门时有一部分空气就留在工作仓内，加热后仓内形成空气与水蒸气的混合物，此时压力（温度）表测定的压力是分子量不同的混合物压力―――其中有高压状态下空气形成的分压力，与水蒸气分压共同的压力，其显示的温度结果出现了必然的误差。

如果把空气看成平均分子量为29的理想气体，根据道尔顿定律，混合理想气体的绝对压力（P）等于水分绝对分压力（P水）之与空气绝对分压力（P空）之和：

P=P水+P空

对于高温（反压）蒸煮锅工作仓内的绝对压力，其包含0.1013MPa的空气分压力。随着温度的升高，压力P和P水也升高，而P气保持不变，空气对总压力的影响越来越小。

这样的问题，对于外科普通消毒，通过消毒时间的延长同样可以达到灭菌目的，医用规定的消毒时间就大大超过细菌死亡时间。但对于软包装蒸煮袋的精密温度检测，这成为致命的问题，无论外置的温度表显示多么精致使部份领域总产能与市场需求失衡确，表上显示温度与实际的误差，实际检测条件完全低于标准规定值，可能会对企业产生误导，所检测的油墨、粘合剂、薄膜的耐热温度产生一系列误差。

上述温差，据权威部门检测表明，在135℃时，实际温度最高只有133.9℃，温差达到1.1℃。

二、方案一通过气体置换消除空气影响

其实，通过有效的气体置换就可以基本消除这种温差。

北京兰德梅克公司是这样解决该问题的的，他们在高温（反压）蒸煮锅从室温加热到135℃的过程中，随着工作仓内温度和压力的升高进行气体置换， 95℃以前属于敞口设计，充分利用水蒸气将空气赶出，在95℃开始封闭升温。以后设计了4次的放气过程，分别在108℃、112℃、116℃、120℃时进行放气，利用水蒸气的压力把空气赶出来。经过几次的有效的气体置换，最后，当压力为0.2192MPa时，留在仓内的空气不足1％了，基本消除了空气分压对温度的影响。他们开发的有气体置换的高温（反压）蒸煮锅，经西安交通大学热能实验室的检测，在135℃时，实际温度为134.98℃，完全达到了规定的设计标准。

三、方案二将温度表与压力表分开，设置单独的温控显示

要彻底消除空气压力的影响，应该把温度显示与压力表显示分开，在工作仓内设置单独的激起行业活力温度传感器，连接到设备外的温度显示表上，这样显示的温度就不受空气分压的影响了。

对于反压蒸煮锅的工作程序，在升温和保持温度过程中控制部分的依据参数是温度，降温过程中，启动外接气源，进行压力补充（反压）的参数是压力。以兰德梅克公司的TS-19C型反压蒸煮锅为例，其135℃反压蒸煮电脑程序是这样设置的：

试样放入工作仓内，升温至135℃（期间有充分气体置换），保温30分钟，在自然降温至40℃过程中，稳定系统的压力为0.215－0.22 MPa之间（自设区间，压力低于0.215 MPa补充气源启动，到达0.22 MPa补充停止），直至降到40℃。

对于单独温控的高温（反压）蒸煮锅，是否需要进行气体置换呢？我们认为应该进行置换。如果不设置气体置换，在135℃时，工作仓内的混合气体压力将额外升高，容易造成压力设备的不安全因素。

对于软包装来说，蒸煮袋属于高要求，高投入、高附加值的产品，与普通产品相比较，除包装袋的常规各项性能指标的检测应该更加严格外，对于生产用的的原料和最终产品需要按质量关键控制点原理进行以下检测评价：

油墨，是否耐高温油墨？如果是，耐温是多少？

粘合剂，是否耐高温粘合剂？如果是，耐温是多少？

各层结构薄膜，是否耐高温薄膜？如果是，耐温是多少？其所处层能否对最终制品产生影响？

最终制品是否按客户要求耐高温，如果是，在什么状态下？耐温是多少？

针对高投入、高效益带来的高风险，作为蒸煮袋生产商，应尽量不让问题产品出厂，无疑是正确的选择。这就要求软包装厂家加强检测水平，不但要在选择相应试验仪器时考虑其精度问题，而且在操作过程中必须按标准规程试验，以求达到最好的结果。

摘自：上海包装