食用菌行业灭菌温度如何确定(下)

其中瓶栽因为定形要求,瓶体较厚,透热慢,基本上要使用高压灭菌方式,所以也就无可选择的要使用PP材料。而袋栽则使用两种材料都可以,不过由于PP材料的耐揉性不好,所以,某些模式又只能使用HDPE,如香菇的生产。

既然定位了材质原料,那么我们来看看他们的特点,看看到底是如何理解材质对灭菌温度限制的。以下内容来自百度百科:

HDPE

HDPE是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。高密度聚乙烯是种白色粉末颗粒状产品,无毒、无味,密度在0.940~0.976 g/cm3范围内;结晶度为80%~90%,软化点为125~135℃,使用温度可达100℃;熔化温度120~160℃,对于分子较大的材料,建议熔化温度范围在200~250℃之间。它具有良好的耐热性和耐寒性,化学稳定性好,还具有较高的刚性和韧性,机械强度好。介电性能,耐环境应力开裂性亦较好。硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯;耐磨性、电绝缘性、韧性及耐寒性均较好,但与低密度绝缘性比较略差些;化学稳定性好,在室温条件下,不溶于任何有机溶剂,耐酸、碱和各种盐类的腐蚀;薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低;耐老化性能差,耐环境开裂性不如低密度聚乙烯,特别是热氧化作用会使其性能下降,所以,树脂需加入抗氧剂和紫外线吸收剂等来提高改善这方面的不足。高密度聚乙烯薄膜在受力情况下的热变形温度较低,这一点应用时要注意。

PP

聚丙烯,是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯(isotactic polypropylene)、无规聚丙烯(atactic polypropylene)和间规聚丙烯(syndiotactic polypropylene)三种。

甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯,若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯,当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。一般工业生产的聚丙烯树脂中,等规结构含量约为95%,其余为无规或间规聚丙烯。工业产品以等规物为主要成分。聚丙烯也包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体,无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化,故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀,制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小,是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差,较易老化,但可分别通过改性予以克服。

PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。

聚丙烯具有良好的耐热性,制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌,在不受外力的条件下,150℃也不变形。脆化温度为-35℃,在低于-35℃会发生脆化,耐寒性不如聚乙烯。聚丙烯的熔融温度比聚乙烯约提高40一50%,约为164一170℃, 100%等规度聚丙烯熔点为176℃。

维卡软化温度

维卡软化温度(Vicat Softening Temperature)是将热塑性塑料放于液体传热介质中,在一定的负荷和一定的等速升温条件下,试样被1平方毫米的压针头压入1毫米时的温度,对应的国标是GB/T 1633-2000。维卡软化温度是评价材料耐热性能,反映制品在受热条件下物理力学性能的指标之一。材料的维卡软化温度虽不能直接用于评价材料的实际使用温度,但可以用来指导材料的质量控制。维卡软化温度越高,表明材料受热时的尺寸稳定性越好,热变形越小,即耐热变形能力越好,刚性越大,模量越高。

这样的内容可能很难看懂,但如果我换几个参数和概念,也许大家更好理解:

第一个是热变形温度,就是长时间受力会导致变形的温度,那么我们知道,变形拉伸有可能导致菌袋破裂,同时变形菌袋也不便管理。所以这个温度显然不是灭菌过程能够接受的使用温度,我们不知道具体HDPE的热变形温度是多少,但肯定知道它低于维卡软化温度。

第二个是维卡软化温度,这个温度又比热变形温度高了,达到这个条件时,变形很容易发生。而塑料的软化是一个渐进过程,这个即使在常温状态都是可以感觉的,所以软到这个程度就很难保持形状了。因此,在这个温度以下菌袋也许就无法保持长时间的不变形了。HDPE的维卡软化温度起点是125℃,这就是说,无论如何,灭菌温度不应该超过这个温度。

第三个是融化温度,这就是具有了流动性的温度了,这个温度下袋子就彻底完了。这个对灭菌温度选择根本没有参考价值。

第四个才是灭菌的使用温度,使用温度必须是在整个灭菌过程的时间里,能够承受装料所带来的应力和适度的外圧力(堆叠压力)。装料越紧,内应力越大,对袋子的强度要求就越高,也就是使用的HDPE菌袋灭菌温度要低些才可靠。

第五个是内应力热变形与外压力热变形的问题,内应力热变形包括涨袋、波纹收缩(灭菌过程里由环境增压形成的负压压缩变形),是一种均匀的变形。而外压力热变形是因为重量因素和承托结构的局部相互作用所致,所以有位置和方向性,没有均匀分散的状态,即使温度略低,但局部受力更大,也就发生变形了。因此,前者的温度显然高于后者。

涨袋和波纹收缩都是温度高于热变形温度产生的,但偶尔在常压灭菌情况下如果供应的是带压气体,整体灭菌温度似乎不高的情况下,也会导致表面出现涨袋。但因为扎口过紧时,空气膨胀力加大导致的涨袋则不是温度问题而是力度问题,这种涨袋通常会有拉伤痕迹。有泄压孔和透气贴的菌袋,是不应该出现灭菌空间温度不到热变形温度而涨袋现象的。

因为涨袋现象温度高于外压力热变形温度,并且即使出现较严重的外压力热变形,都是不许可的现象,所以涨袋现象就是选择的灭菌温度偏高了的标志。

HDPE的实际使用温度,根据料袋厚度、装料的松紧度,封口的紧密度等的差异,可以有不同,但至少应该低于维卡软化温度,尽量不高于热变形温度。为了确保不发生严重的外压力热变形,这还要比热变形温度低5℃才有较好的保障。

这就是为什么不建议HDPE菌袋灭菌温度超过115℃的理由。

尽管北方大量使用的窝口法可以规避压力热变形问题(用框装而不是层叠),也可以规避涨袋(窝口是透气的),使用时或许用121℃甚至126℃,也没有出现大问题,只能说那是侥幸和危险的,而不能说那是正确的,这就是我前文里讲到的那个半桶水技术员说有人使用126℃灭菌的情况。而扎扣法的生产,126℃灭菌,是绝对不可以使用的。

现在市面上所谓的改性HDPE,可能允许使用温度高几度,但为了保险起见(大规模生产这一点尤其重要),也是最多在118℃就可以,选择更高的灭菌温度,就是冒险行为。

当然,PP原料的菌袋和瓶子允许有高于126℃的灭菌温度,但一方面那样的高温对原料的破坏作用加强,同时能源代价也将更高,但基于食用菌行业用的灭菌设备的一般设计定额,超过的风险也在加大,而且既无必要也无好处,所以126℃(125-127℃),应该是食用菌行业实际使用的灭菌温度的上限了。

以某个温度下没有出现“大问题”的实例,证明某个灭菌温度的可靠,是不切实际的,因为长袋生产有套外袋的程序,它能够部分规避灭菌带来的细微毛孔问题,但不能确保。除非整个培养期不脱外袋不破外袋,但那是合理的好办法吗?

所以尽管此人振振有词的说有使用126℃的情况,但那只能说明他是一个无知的“实践派”,此人曾经在山东一家企业干过,据说那企业做香菇菌棒的,用的就是121℃,但恰好我认识那老板,也去过那企业,问题很多,而他在那里也待不住,这就是不懂理论的悲剧,也是迎合上司罔顾科学道理的实例。

还有一个附加的故事要说:采购员说买袋时厂家说袋子耐温130℃,但我按照采购员提供的电话打过去问他推荐的保险的使用温度,生产厂家的人就说是108℃。为什么会这样?因为前者是广告词,后者是契约话语,广告词说完就算,如果让他担责任,他就比保险还保险。

所以我还是根据大部分运行良好的企业和材料性能的参数综合考量,建议改性HDPE材料菌袋使用115℃灭菌,非改性的HDPE则以110℃更为保险。

哈哈!

(全文完)

(0)

相关推荐