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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點，因而近年來在國內外發展迅速。其專用的包裝―――耐蒸煮復合膜、袋也隨之就成為軟包裝生產的一個重要部分。
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菌，可達到非冷藏條件下長期保存食品的目的。在耐蒸煮袋的生產廠家中，如何對上述溫度狀態的包裝進行檢測，一直是業界比較重視的問題。
一、誤差形成的原因
目前，市面上的高溫（反壓）蒸煮鍋，大都是由醫用高溫滅菌容器為基礎開發的。而醫用滅菌容器，多數由最早英國的現代醫學提出的，其基礎理論為：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器械進行消毒。根據熱工學原理，標準狀態下，密閉空間物質的絕對溫度（K，－273.15℃）與該物質蒸汽的絕對壓力可視為線形正比關系，如下圖所示，溫度越高，該系統壓力越大。高溫（反壓）蒸煮鍋顯示的溫度與飽和水蒸氣的壓力相對應。醫用一般按英制設定以下4個壓力等級進行消毒：
相對壓力為Psi10磅/英寸時， 對應溫度為115℃；
相對壓力為Psi15.6453磅/英寸時， 對應溫度為121℃；
相對壓力為Psi20磅/英寸時， 對應溫度為126℃；
相對壓力為Psi30磅/英寸時， 對應溫度為135℃。
可以看出，工作中的高溫（反壓）蒸煮鍋內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高溫（反壓）蒸煮鍋的工作倉門，這樣檢測前關門時有一部分空氣就留在工作倉內，加熱后倉內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，其顯示的溫度結果出現了必然的誤差。
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到滅菌目的，醫用規定的消毒時間就大大超過細菌死亡時間。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準規定值，可能會對企業產生誤導，所檢測的油墨、粘合劑、薄膜的耐熱溫度產生一系列誤差。
上述溫差，據權威部門檢測表明，在135℃時，實際溫度最高只有133.9℃，溫差達到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，隨著工作倉內溫度和壓力的升高進行氣體置換， 95℃以前屬于敞口設計，充分利用水蒸氣將空氣趕出，在95℃開始封閉升溫。以后設計了4次的放氣過程，分別在108℃、112℃、116℃、120℃時進行放氣，利用水蒸氣的壓力把空氣趕出來。經過幾次的有效的氣體置換，最后，當壓力為0.2192MPa時，留在倉內的空氣不足1％了，基本消除了空氣分壓對溫度的影響。他們開發的有氣體置換的高溫（反壓）蒸煮鍋，經西安交通大學熱能實驗室的檢測，在135℃時，實際溫度為134.98℃，完全達到了規定的設計標準。
三、方案二將溫度表與壓力表分開，設置單獨的溫控顯示
要徹底消除空氣壓力的影響，應該把溫度顯示與壓力表顯示分開，在工作倉內設置單獨的溫度傳感器，連接到設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參數是溫度，降溫過程中，啟動外接氣源，進行壓力補充（反壓）的參數是壓力。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置的：
試樣放入工作倉內，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，穩定系統的壓力為0.215－0.22 MPa之間（自設區間，壓力低于0.215 MPa補充氣源啟動，到達0.22 MPa補充停止），直至降到40℃。
對于單獨溫控的高溫（反壓）蒸煮鍋，是否需要進行氣體置換呢？我們認為應該進行置換。如果不設置氣體置換，在135℃時，工作倉內的混合氣體壓力將額外升高，容易造成壓力設備的不安全因素。
對于軟包裝來說，蒸煮袋屬于高要求，高投入、高附加值的產品，與普通產品相比較，除包裝袋的常規各項性能指標的檢測應該更加嚴格外，對于生產用的的原料和最終產品需要按質量關鍵控制點原理進行以下檢測評價：
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？
各層結構薄膜，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，在什么狀態下？耐溫是多少？
針對高投入、高效益帶來的高風險，作為蒸煮袋生產商，應盡量不讓問題產品出廠，無疑是正確的選擇。這就要求軟包裝廠家加強檢測水平，不但要在選擇相應試驗儀器時考慮其精度問題，而且在操作過程中必須按標準規程試驗，以求達到最好的結果。
關鍵詞：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點，因而近年來在國內外發展迅速。其專用的包裝―――耐蒸煮復合膜、袋也隨之就成為軟包裝生產的一個重要部分。
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菌，可達到非冷藏條件下長期保存食品的目的。在耐蒸煮袋的生產廠家中，如何對上述溫度狀態的包裝進行檢測，一直是業界比較重視的問題。
一、誤差形成的原因
目前，市面上的高溫（反壓）蒸煮鍋，大都是由醫用高溫滅菌容器為基礎開發的。而醫用滅菌容器，多數由最早英國的現代醫學提出的，其基礎理論為：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器械進行消毒。根據熱工學原理，標準狀態下，密閉空間物質的絕對溫度（K，－273.15℃）與該物質蒸汽的絕對壓力可視為線形正比關系，如下圖所示，溫度越高，該系統壓力越大。高溫（反壓）蒸煮鍋顯示的溫度與飽和水蒸氣的壓力相對應。醫用一般按英制設定以下4個壓力等級進行消毒：
相對壓力為Psi10磅/英寸時， 對應溫度為115℃；
相對壓力為Psi15.6453磅/英寸時， 對應溫度為121℃；
相對壓力為Psi20磅/英寸時， 對應溫度為126℃；
相對壓力為Psi30磅/英寸時， 對應溫度為135℃。
可以看出，工作中的高溫（反壓）蒸煮鍋內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高溫（反壓）蒸煮鍋的工作倉門，這樣檢測前關門時有一部分空氣就留在工作倉內，加熱后倉內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，其顯示的溫度結果出現了必然的誤差。
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到滅菌目的，醫用規定的消毒時間就大大超過細菌死亡時間。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準規定值，可能會對企業產生誤導，所檢測的油墨、粘合劑、薄膜的耐熱溫度產生一系列誤差。
上述溫差，據權威部門檢測表明，在135℃時，實際溫度最高只有133.9℃，溫差達到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，隨著工作倉內溫度和壓力的升高進行氣體置換， 95℃以前屬于敞口設計，充分利用水蒸氣將空氣趕出，在95℃開始封閉升溫。以后設計了4次的放氣過程，分別在108℃、112℃、116℃、120℃時進行放氣，利用水蒸氣的壓力把空氣趕出來。經過幾次的有效的氣體置換，最后，當壓力為0.2192MPa時，留在倉內的空氣不足1％了，基本消除了空氣分壓對溫度的影響。他們開發的有氣體置換的高溫（反壓）蒸煮鍋，經西安交通大學熱能實驗室的檢測，在135℃時，實際溫度為134.98℃，完全達到了規定的設計標準。
三、方案二將溫度表與壓力表分開，設置單獨的溫控顯示
要徹底消除空氣壓力的影響，應該把溫度顯示與壓力表顯示分開，在工作倉內設置單獨的溫度傳感器，連接到設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參數是溫度，降溫過程中，啟動外接氣源，進行壓力補充（反壓）的參數是壓力。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置的：
試樣放入工作倉內，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，穩定系統的壓力為0.215－0.22 MPa之間（自設區間，壓力低于0.215 MPa補充氣源啟動，到達0.22 MPa補充停止），直至降到40℃。
對于單獨溫控的高溫（反壓）蒸煮鍋，是否需要進行氣體置換呢？我們認為應該進行置換。如果不設置氣體置換，在135℃時，工作倉內的混合氣體壓力將額外升高，容易造成壓力設備的不安全因素。
對于軟包裝來說，蒸煮袋屬于高要求，高投入、高附加值的產品，與普通產品相比較，除包裝袋的常規各項性能指標的檢測應該更加嚴格外，對于生產用的的原料和最終產品需要按質量關鍵控制點原理進行以下檢測評價：
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？
各層結構薄膜，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，在什么狀態下？耐溫是多少？
針對高投入、高效益帶來的高風險，作為蒸煮袋生產商，應盡量不讓問題產品出廠，無疑是正確的選擇。這就要求軟包裝廠家加強檢測水平，不但要在選擇相應試驗儀器時考慮其精度問題，而且在操作過程中必須按標準規程試驗，以求達到最好的結果。
