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摘要：本文討論了蒸煮袋的耐高溫試驗儀器――高溫（反壓）蒸煮鍋的溫度精確度問題，并提出了兩種可行的解決方案。
關(guān)鍵詞：蒸煮袋、高溫（反壓）蒸煮鍋、溫度精確度
高溫蒸煮食品由于有可在常溫下保存食品，保存期比較長，既可以包裝冷食，也可以包裝熟食，食用方便，便于攜帶，可用作旅游食品等優(yōu)點，因而近年來在國內(nèi)外發(fā)展迅速。其專用的包裝―――耐蒸煮復(fù)合膜、袋也隨之就成為軟包裝生產(chǎn)的一個重要部分。
蒸煮袋以溫度等級分可分為：（1）耐100℃沸水；（2）耐121℃蒸煮殺菌（121℃下殺菌40min。）；（3）耐135℃高溫蒸煮殺菌（135℃下殺菌30~40min。）。由于后者可以基本上殺滅所有細(xì)菌，可達(dá)到非冷藏條件下長期保存食品的目的。在耐蒸煮袋的生產(chǎn)廠家中，如何對上述溫度狀態(tài)的包裝進(jìn)行檢測，一直是業(yè)界比較重視的問題。
一、誤差形成的原因
目前，市面上的高溫（反壓）蒸煮鍋，大都是由醫(yī)用高溫滅菌容器為基礎(chǔ)開發(fā)的。而醫(yī)用滅菌容器，多數(shù)由最早英國的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)提出的，其基礎(chǔ)理論為：物品在密閉的高溫水蒸氣作用下殺滅沙門氏菌等對外科手術(shù)器械進(jìn)行消毒。根據(jù)熱工學(xué)原理，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密閉空間物質(zhì)的絕對溫度（K，－273.15℃）與該物質(zhì)蒸汽的絕對壓力可視為線形正比關(guān)系，如下圖所示，溫度越高，該系統(tǒng)壓力越大。高溫（反壓）蒸煮鍋顯示的溫度與飽和水蒸氣的壓力相對應(yīng)。醫(yī)用一般按英制設(shè)定以下4個壓力等級進(jìn)行消毒：
相對壓力為Psi10磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為115℃；
相對壓力為Psi15.6453磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為121℃；
相對壓力為Psi20磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為126℃；
相對壓力為Psi30磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為135℃。
可以看出，工作中的高溫（反壓）蒸煮鍋內(nèi)的氣體必須是飽和的水蒸氣，以形成飽和蒸汽壓。
再說實驗室中進(jìn)行蒸煮袋試驗時的實際操作，我們在拿取試樣時必然要開關(guān)高溫（反壓）蒸煮鍋的工作倉門，這樣檢測前關(guān)門時有一部分空氣就留在工作倉內(nèi)，加熱后倉內(nèi)形成空氣與水蒸氣的混合物，此時壓力（溫度）表測定的壓力是分子量不同的混合物壓力―――其中有高壓狀態(tài)下空氣形成的分壓力，與水蒸氣分壓共同的壓力，其顯示的溫度結(jié)果出現(xiàn)了必然的誤差。
如果把空氣看成平均分子量為29的理想氣體，根據(jù)道爾頓定律，混合理想氣體的絕對壓力（P）等于水分絕對分壓力（P水）之與空氣絕對分壓力（P空）之和：
P=P水+P空
對于高溫（反壓）蒸煮鍋工作倉內(nèi)的絕對壓力，其包含0.1013MPa的空氣分壓力。隨著溫度的升高，壓力P和P水也升高，而P氣保持不變，空氣對總壓力的影響越來越小。
這樣的問題，對于外科普通消毒，通過消毒時間的延長同樣可以達(dá)到滅菌目的，醫(yī)用規(guī)定的消毒時間就大大超過細(xì)菌死亡時間。但對于軟包裝蒸煮袋的精密溫度檢測，這成為致命的問題，無論外置的溫度表顯示多么精確，表上顯示溫度與實際的誤差，實際檢測條件完全低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，可能會對企業(yè)產(chǎn)生誤導(dǎo)，所檢測的油墨、粘合劑、薄膜的耐熱溫度產(chǎn)生一系列誤差。
上述溫差，據(jù)權(quán)威部門檢測表明，在135℃時，實際溫度最高只有133.9℃，溫差達(dá)到1.1℃。
二、方案一通過氣體置換消除空氣影響
其實，通過有效的氣體置換就可以基本消除這種溫差。
北京蘭德梅克公司是這樣解決該問題的的，他們在高溫（反壓）蒸煮鍋從室溫加熱到135℃的過程中，隨著工作倉內(nèi)溫度和壓力的升高進(jìn)行氣體置換， 95℃以前屬于敞口設(shè)計，充分利用水蒸氣將空氣趕出，在95℃開始封閉升溫。以后設(shè)計了4次的放氣過程，分別在108℃、112℃、116℃、120℃時進(jìn)行放氣，利用水蒸氣的壓力把空氣趕出來。經(jīng)過幾次的有效的氣體置換，最后，當(dāng)壓力為0.2192MPa時，留在倉內(nèi)的空氣不足1％了，基本消除了空氣分壓對溫度的影響。他們開發(fā)的有氣體置換的高溫（反壓）蒸煮鍋，經(jīng)西安交通大學(xué)熱能實驗室的檢測，在135℃時，實際溫度為134.98℃，完全達(dá)到了規(guī)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
三、方案二將溫度表與壓力表分開，設(shè)置單獨的溫控顯示
要徹底消除空氣壓力的影響，應(yīng)該把溫度顯示與壓力表顯示分開，在工作倉內(nèi)設(shè)置單獨的溫度傳感器，連接到設(shè)備外的溫度顯示表上，這樣顯示的溫度就不受空氣分壓的影響了。
對于反壓蒸煮鍋的工作程序，在升溫和保持溫度過程中控制部分的依據(jù)參數(shù)是溫度，降溫過程中，啟動外接氣源，進(jìn)行壓力補(bǔ)充（反壓）的參數(shù)是壓力。以蘭德梅克公司的TS-19C型反壓蒸煮鍋為例，其135℃反壓蒸煮電腦程序是這樣設(shè)置的：
試樣放入工作倉內(nèi)，升溫至135℃（期間有充分氣體置換），保溫30分鐘，在自然降溫至40℃過程中，穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力為0.215－0.22 MPa之間（自設(shè)區(qū)間，壓力低于0.215 MPa補(bǔ)充氣源啟動，到達(dá)0.22 MPa補(bǔ)充停止），直至降到40℃。
對于單獨溫控的高溫（反壓）蒸煮鍋，是否需要進(jìn)行氣體置換呢？我們認(rèn)為應(yīng)該進(jìn)行置換。如果不設(shè)置氣體置換，在135℃時，工作倉內(nèi)的混合氣體壓力將額外升高，容易造成壓力設(shè)備的不安全因素。
對于軟包裝來說，蒸煮袋屬于高要求，高投入、高附加值的產(chǎn)品，與普通產(chǎn)品相比較，除包裝袋的常規(guī)各項性能指標(biāo)的檢測應(yīng)該更加嚴(yán)格外，對于生產(chǎn)用的的原料和最終產(chǎn)品需要按質(zhì)量關(guān)鍵控制點原理進(jìn)行以下檢測評價：
油墨，是否耐高溫油墨？如果是，耐溫是多少？
粘合劑，是否耐高溫粘合劑？如果是，耐溫是多少？
各層結(jié)構(gòu)薄膜，是否耐高溫薄膜？如果是，耐溫是多少？其所處層能否對最終制品產(chǎn)生影響？
最終制品是否按客戶要求耐高溫，如果是，在什么狀態(tài)下？耐溫是多少？
針對高投入、高效益帶來的高風(fēng)險，作為蒸煮袋生產(chǎn)商，應(yīng)盡量不讓問題產(chǎn)品出廠，無疑是正確的選擇。這就要求軟包裝廠家加強(qiáng)檢測水平，不但要在選擇相應(yīng)試驗儀器時考慮其精度問題，而且在操作過程中必須按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程試驗，以求達(dá)到最好的結(jié)果。
關(guān)鍵詞：蒸煮袋、高溫（反壓）蒸煮鍋、溫度精確度
高溫蒸煮食品由于有可在常溫下保存食品，保存期比較長，既可以包裝冷食，也可以包裝熟食，食用方便，便于攜帶，可用作旅游食品等優(yōu)點，因而近年來在國內(nèi)外發(fā)展迅速。其專用的包裝―――耐蒸煮復(fù)合膜、袋也隨之就成為軟包裝生產(chǎn)的一個重要部分。
蒸煮袋以溫度等級分可分為：（1）耐100℃沸水；（2）耐121℃蒸煮殺菌（121℃下殺菌40min。）；（3）耐135℃高溫蒸煮殺菌（135℃下殺菌30~40min。）。由于后者可以基本上殺滅所有細(xì)菌，可達(dá)到非冷藏條件下長期保存食品的目的。在耐蒸煮袋的生產(chǎn)廠家中，如何對上述溫度狀態(tài)的包裝進(jìn)行檢測，一直是業(yè)界比較重視的問題。
一、誤差形成的原因
目前，市面上的高溫（反壓）蒸煮鍋，大都是由醫(yī)用高溫滅菌容器為基礎(chǔ)開發(fā)的。而醫(yī)用滅菌容器，多數(shù)由最早英國的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)提出的，其基礎(chǔ)理論為：物品在密閉的高溫水蒸氣作用下殺滅沙門氏菌等對外科手術(shù)器械進(jìn)行消毒。根據(jù)熱工學(xué)原理，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，密閉空間物質(zhì)的絕對溫度（K，－273.15℃）與該物質(zhì)蒸汽的絕對壓力可視為線形正比關(guān)系，如下圖所示，溫度越高，該系統(tǒng)壓力越大。高溫（反壓）蒸煮鍋顯示的溫度與飽和水蒸氣的壓力相對應(yīng)。醫(yī)用一般按英制設(shè)定以下4個壓力等級進(jìn)行消毒：
相對壓力為Psi10磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為115℃；
相對壓力為Psi15.6453磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為121℃；
相對壓力為Psi20磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為126℃；
相對壓力為Psi30磅/英寸時， 對應(yīng)溫度為135℃。
可以看出，工作中的高溫（反壓）蒸煮鍋內(nèi)的氣體必須是飽和的水蒸氣，以形成飽和蒸汽壓。
再說實驗室中進(jìn)行蒸煮袋試驗時的實際操作，我們在拿取試樣時必然要開關(guān)高溫（反壓）蒸煮鍋的工作倉門，這樣檢測前關(guān)門時有一部分空氣就留在工作倉內(nèi)，加熱后倉內(nèi)形成空氣與水蒸氣的混合物，此時壓力（溫度）表測定的壓力是分子量不同的混合物壓力―――其中有高壓狀態(tài)下空氣形成的分壓力，與水蒸氣分壓共同的壓力，其顯示的溫度結(jié)果出現(xiàn)了必然的誤差。
如果把空氣看成平均分子量為29的理想氣體，根據(jù)道爾頓定律，混合理想氣體的絕對壓力（P）等于水分絕對分壓力（P水）之與空氣絕對分壓力（P空）之和：
P=P水+P空
對于高溫（反壓）蒸煮鍋工作倉內(nèi)的絕對壓力，其包含0.1013MPa的空氣分壓力。隨著溫度的升高，壓力P和P水也升高，而P氣保持不變，空氣對總壓力的影響越來越小。
這樣的問題，對于外科普通消毒，通過消毒時間的延長同樣可以達(dá)到滅菌目的，醫(yī)用規(guī)定的消毒時間就大大超過細(xì)菌死亡時間。但對于軟包裝蒸煮袋的精密溫度檢測，這成為致命的問題，無論外置的溫度表顯示多么精確，表上顯示溫度與實際的誤差，實際檢測條件完全低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值，可能會對企業(yè)產(chǎn)生誤導(dǎo)，所檢測的油墨、粘合劑、薄膜的耐熱溫度產(chǎn)生一系列誤差。
上述溫差，據(jù)權(quán)威部門檢測表明，在135℃時，實際溫度最高只有133.9℃，溫差達(dá)到1.1℃。
二、方案一通過氣體置換消除空氣影響
其實，通過有效的氣體置換就可以基本消除這種溫差。
北京蘭德梅克公司是這樣解決該問題的的，他們在高溫（反壓）蒸煮鍋從室溫加熱到135℃的過程中，隨著工作倉內(nèi)溫度和壓力的升高進(jìn)行氣體置換， 95℃以前屬于敞口設(shè)計，充分利用水蒸氣將空氣趕出，在95℃開始封閉升溫。以后設(shè)計了4次的放氣過程，分別在108℃、112℃、116℃、120℃時進(jìn)行放氣，利用水蒸氣的壓力把空氣趕出來。經(jīng)過幾次的有效的氣體置換，最后，當(dāng)壓力為0.2192MPa時，留在倉內(nèi)的空氣不足1％了，基本消除了空氣分壓對溫度的影響。他們開發(fā)的有氣體置換的高溫（反壓）蒸煮鍋，經(jīng)西安交通大學(xué)熱能實驗室的檢測，在135℃時，實際溫度為134.98℃，完全達(dá)到了規(guī)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
三、方案二將溫度表與壓力表分開，設(shè)置單獨的溫控顯示
要徹底消除空氣壓力的影響，應(yīng)該把溫度顯示與壓力表顯示分開，在工作倉內(nèi)設(shè)置單獨的溫度傳感器，連接到設(shè)備外的溫度顯示表上，這樣顯示的溫度就不受空氣分壓的影響了。
對于反壓蒸煮鍋的工作程序，在升溫和保持溫度過程中控制部分的依據(jù)參數(shù)是溫度，降溫過程中，啟動外接氣源，進(jìn)行壓力補(bǔ)充（反壓）的參數(shù)是壓力。以蘭德梅克公司的TS-19C型反壓蒸煮鍋為例，其135℃反壓蒸煮電腦程序是這樣設(shè)置的：
試樣放入工作倉內(nèi)，升溫至135℃（期間有充分氣體置換），保溫30分鐘，在自然降溫至40℃過程中，穩(wěn)定系統(tǒng)的壓力為0.215－0.22 MPa之間（自設(shè)區(qū)間，壓力低于0.215 MPa補(bǔ)充氣源啟動，到達(dá)0.22 MPa補(bǔ)充停止），直至降到40℃。
對于單獨溫控的高溫（反壓）蒸煮鍋，是否需要進(jìn)行氣體置換呢？我們認(rèn)為應(yīng)該進(jìn)行置換。如果不設(shè)置氣體置換，在135℃時，工作倉內(nèi)的混合氣體壓力將額外升高，容易造成壓力設(shè)備的不安全因素。
對于軟包裝來說，蒸煮袋屬于高要求，高投入、高附加值的產(chǎn)品，與普通產(chǎn)品相比較，除包裝袋的常規(guī)各項性能指標(biāo)的檢測應(yīng)該更加嚴(yán)格外，對于生產(chǎn)用的的原料和最終產(chǎn)品需要按質(zhì)量關(guān)鍵控制點原理進(jìn)行以下檢測評價：
油墨，是否耐高溫油墨？如果是，耐溫是多少？
粘合劑，是否耐高溫粘合劑？如果是，耐溫是多少？
各層結(jié)構(gòu)薄膜，是否耐高溫薄膜？如果是，耐溫是多少？其所處層能否對最終制品產(chǎn)生影響？
最終制品是否按客戶要求耐高溫，如果是，在什么狀態(tài)下？耐溫是多少？
針對高投入、高效益帶來的高風(fēng)險，作為蒸煮袋生產(chǎn)商，應(yīng)盡量不讓問題產(chǎn)品出廠，無疑是正確的選擇。這就要求軟包裝廠家加強(qiáng)檢測水平，不但要在選擇相應(yīng)試驗儀器時考慮其精度問題，而且在操作過程中必須按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程試驗，以求達(dá)到最好的結(jié)果。
