1、食食 品品 工工 艺艺 学学Food Processing 陶 谦 食品学院 D329室室夏文水、陈洁、姜启兴夏文水、陈洁、姜启兴第三章 食品的热处理和杀菌#概述*热杀菌理论*热处理与产品质量*热杀菌应用*第一节 概述#热处理的作用*关于罐藏食品*罐藏食品发展史*一、热处理的作用 保藏热处理在热处理过程中降低无益生物物质如微生物和酶的活性 转化热处理在热处理过程中发生一些物理特性的变化（如面团面包）本章讨论保藏热处理#二、关于罐藏食品 罐藏食品能最完整地体现热杀菌技术 罐藏食品营养、安全、耐储、方便 罐藏食品列举 食品置于罐、瓶、盒、袋等容器中，密封后加热杀菌，能在自然温度下长期存放热处理杀灭
2、容器内的微生物密封的容器防止外界微生物的入侵 空罐；实罐#三、罐藏食品发展史 罐藏技术并非自然启发，乃是前人不断探索之结果 阿培尔的发明（Nicolas Appert）Appertis(z)ation，罐头杀菌，高温杀菌 黑暗中的进展容器方面（焊封，卷封，电阻焊）杀菌方面（沸水，盐水，高压锅）巴斯德的证明（Louis Pasteur）Pasteuris(z)ation，巴氏杀菌，常压杀菌 理性的进步开发西部麻省理工学院 新中国罐头工业抗美援朝出口换汇帮助农业高效发展#第二节 热杀菌理论#微生物的耐热性*食品的传热*杀菌强度计算及评价*一、微生物的耐热性#影响微生物耐热性的因素*对热杀菌食品的p
3、H值分类*表示微生物耐热性的参数*1、影响微生物耐热性的因素#污染微生物*热处理温度*罐内食品成分*（1）污染微生物#种类*污染量*a.种类 菌种不同耐热程度不同：酵母和霉菌较不耐热，细菌较耐热。同一菌种所处生长状态不同，耐热性也不同；处于生长繁殖状态的耐热菌比处于休眠期的芽孢的耐热性弱得多。低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。细细菌菌芽芽孢孢的的耐耐热热性性（106芽芽孢孢/5 ml，肉肉羹羹培培养养基基中中）致致死死时时间间（min）细细菌菌种种类类100125枯枯草草杆杆菌菌12030马马铃铃薯薯杆杆菌菌11025肉肉毒毒杆杆菌菌 A30012肉肉毒毒杆杆菌菌 B15012b.污染量 同
4、一菌种单个细胞的耐热性基本一致，但微生物菌群的耐热性与一定容积中存在的微生物数量有关，数量越大，全部杀死所需时间越长，微生物菌群所表现的耐热性越强（次页表）。因此，食品工厂的卫生状况直接影响到产品的质量，并且也是该厂产品质量是否合格的标准之一。#原原始始菌菌数数和和玉玉米米罐罐头头杀杀菌菌效效果果的的关关系系发发生生平平盖盖酸酸败败的的百百分分率率121时时的的杀杀菌菌时时间间（min）无无糖糖60 芽芽孢孢/10 g 糖糖2500 芽芽孢孢/10 g 糖糖70809000000095.875.054.2（2）热处理温度 超过微生物正常生长温度范围的高温环境，可以导致微生物的死亡。提高温度可以
5、减少致死时间。以以枯枯草草杆杆菌菌为为对对象象的的杀杀菌菌温温度度与与致致死死时时间间温温度度/100105110115120125致致死死时时间间/min12411080704030（3）罐内食品成分的影响#pH*脂肪*糖*蛋白质*盐*植物杀菌素*a.pH值 微生物在中性时的耐热性最强，pH偏离中性的程度越大，微生物耐热性越低，在相同条件下的死亡率越大。如一种好气菌芽孢在pH4.6 的培养基中，在121经2 min就可致死，而在pH6.1时，同样温度则需要9 min才能致死。#b.脂肪 脂肪能增强微生物的耐热性。原因：脂肪与微生物细胞的蛋白质胶体接触，形成的凝结薄膜层妨碍了水分的渗入，使蛋白
6、质凝固困难；脂肪是热的不良导体，阻碍了热的传入。如大肠杆菌和沙门氏菌，在水中加热到60-65时即可死亡了，而在油中加热到100，需经30 min才能死亡。#c.糖 糖浓度很低时，对微生物耐热性影响较小；糖的浓度越高，越能增强微生物的耐热性。70的温度下，大肠杆菌在10%的糖液中的致死时间比无糖时增加了5 min，糖浓度为30%时，致死时间增加30 min。机理：糖吸收微生物细胞中水分，导致细胞内原生质脱水，影响了蛋白质的凝固速度，增大了耐热性。糖浓度高到一定程度（60%左右）时，高渗透压环境能抑制微生物生长。#d.蛋白质 蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用；含量到15%以上时，对耐热性
7、没有影响。例：将某种芽孢分别放在含有1-2%明胶及不含明胶的pH6.9的磷酸缓冲液中，含明胶溶液中的微生物耐热性比不加明胶的微生物耐热性增加2倍。#e.盐类 食品中无机盐种类很多，使用量相对较多的是食盐。低浓度食盐（4%）时，微生物耐热性随浓度增长而明显降低。低浓度盐可以使微生物细胞适量脱水而蛋白质难以凝固；高浓度的盐则可使微生物细胞大量脱水，蛋白质变性，导致微生物的死亡。并且，高浓度盐造成的水分活度的下降也会强烈地抑制微生物的生长。青青豆豆罐罐头头115杀杀菌菌处处理理后后细细菌菌残残存存率率食食盐盐浓浓度度%00.51.01.52.02.53.04.0细细菌菌残残存存率率%15.0 37.
8、8 86.7 73.3 75.6 78.9 40.0 13.0f.植物杀菌素 植物杀菌素是某些植物中含有的能抑制微生物生长或杀死微生物的成分。常见含有植物杀菌素的原料：葱、蒜、辣椒、罗卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗卜、茴香等。植物杀菌素的存在会削弱微生物的耐热性，并可降低原始菌量。#2、食品的pH值分类 分类的目的：利用微生物在不同的酸度环境中耐热性的显著差异，对不同酸度的食品采用不同程度的热处理。常见的分类方式：1、酸性4.6，低酸性4.6 2、高酸性4.6酸性食品与低酸性食品pH值划分的依据 能产生致命毒素的肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性。该菌特点：有A、B、C、D、E、F、G七种类型，C、D、G
9、型不产生毒素，E、F型主要存在于海洋湖泊环境，A、B型广泛存在于土壤中。罐藏食品中易污染的产毒素菌型为A、B、E。其中E型不耐热，100即可死亡，A、B型较耐热。pH4.8时，肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢受到抑制，不会生长繁殖（即不能产生毒素）。为增强安全性，以4.6为界线。当Aw0.85时，其芽孢也不能生长繁殖。低酸性食品的条件：pH 4.6及Aw0.85 低酸性食品必须采用高压杀菌。酸性食品则可采用常压杀菌。酸性食品与高酸性食品pH值划分的依据 存在于酸性食品中较耐热的某些腐败菌，如酪酸菌、凝结芽孢杆菌，在 pH3.7时即不能生长。高酸性食品中出现的主要腐败菌为耐热性较低的耐酸性细菌、酵母、霉菌
10、，杀菌强度较低。但此类杀菌条件有时难以将酶钝化，故酶的钝化也是确定这类食品杀菌参数的主要依据。酸化食品 某些低酸性食品物料，因为感官品质的需要，不宜进行高强度的加热，可以采取加入酸或酸性食品的办法，使产品的最终平衡pH4.6。这类产品称为酸化食品。酸化食品可按酸性食品进行杀菌处理。例如，在以某些水果、蔬菜、水产品为原料的产品中，分别加入了柠檬酸、醋酸、番茄酱。#3、微生物耐热性的数学表示#热力致死温度*热力致死时间曲线*F0值*Z值*热力致死速率曲线*D值*F0=nD*（1）热力致死温度 过去：将某特定容器内一定量食品中的微生物全部杀死所需要的最低温度。现在：微生物生长温度的上限。微生物在高于
11、此温度的环境中会被杀灭。#（2）热力致死时间曲线 又称热力致死温时曲线，或TDT曲线。热力致死时间曲线以热杀菌温度T为横坐标，以微生物全部死亡时间t（的对数值）为纵坐标，表示微生物的热力致死时间随热杀菌温度变化的规律。TDT曲线图Z值F0值则得到热力致死时间曲线方程：ZTTtt1221lg lg t2-lg t1=k(T2-T1)lg t1-lg t2=-k(T2-T1)令 Z=-1/k TDT曲线指示了杀菌完成与否的界限 TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关 该曲线还可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度ZTTtt12121lg 例例3.1 在某杀菌条件下，在11
12、6用5 min恰好将菌全部杀灭；若改用110、15 min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10。例3.1解 已知：T1=116，t1=5 min；T2=110，Z=10，求t2。利用TDT曲线方程，将116、5 min转化成110下的时间t2，则 说明110、15 min处理并不能全部杀灭细菌。min9.1910110116lg5lg121112ZTTtt（3）F0值#指杀菌温度为121.1时的热力致死时间，是公认的标准参照温度。利用热力致死时间曲线，可将各杀菌温度-时间组合换算成121.1时的杀菌时间，从而可以方便地加以比较（图）：ZTtF1.121lg10 （4）Z值 当 lg(t1
13、/t2)=1 时，Z=T2-T1（图）因此，Z值是热力致死时间变化10倍所需要相应改变的温度数，单位为。Z值与微生物的种类有关、与环境因素有关。低酸性食品中的微生物，如肉毒杆菌等，Z=10；酸性食品中的微生物，Z=8。Z值越大，一般说明微生物的耐热性越强。#（5）热力致死速率曲线“全部杀灭”的表达不科学。大量的实验证明，如果有足够多的微生物，则这些微生物并不是同时死亡的，而是随着时间的推移，其死亡量逐步增加。热力致死速率曲线以加热（恒温）时间为横坐标，以微生物数量（的对数值）为纵坐标，表示某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其残留活菌总数随杀菌时间的延续所发生的变化。D值设原始菌数为a
14、，经过一段热处理时间t后，残存菌数为b，直线的斜率为k，则：lg b lg a=k(t 0)lg b lg a=k(t 0)t=-1/k(lg a lg b)t=-1/k(lg a lg b)令 1/k=D1/k=D，则：t=D(lg at=D(lg alg b)lg b)热力致死速率曲线与菌种有关，与环境条件有关，与杀菌温度有关。（6）D值 令 b=a 10-1，则 D=t（图）表示在特定的环境中和特定的温度下杀灭90%特定的微生物所需要的时间。D值与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关。D值越大，表示微生物的耐热性越强。部分食品中常见腐败菌的部分食品中常见腐败菌的 D 值值 腐败菌腐败
15、菌腐败特征腐败特征耐热性耐热性嗜热脂肪芽孢杆菌嗜热脂肪芽孢杆菌平盖酸败平盖酸败D121=4.0-5.0 min嗜热解糖梭状芽孢杆菌嗜热解糖梭状芽孢杆菌产酸产气产酸产气D121=3.0-4.0 min嗜嗜热热菌菌致黑梭状芽孢杆菌致黑梭状芽孢杆菌致黑硫臭致黑硫臭D121=2.0-3.0 min肉毒杆菌肉毒杆菌 A、B产酸产气产毒产酸产气产毒D121=6-12 sec生芽孢梭状芽孢杆菌生芽孢梭状芽孢杆菌(P.A3679)产酸产气产酸产气D121=6-40 sec低低酸酸性性食食品品嗜嗜温温菌菌凝结芽孢杆菌凝结芽孢杆菌平盖酸败平盖酸败D121=1-4 sec巴氏固氮梭状芽孢杆菌巴氏固氮梭状芽孢杆菌产酸
16、产气产酸产气D100=6-30 sec酪酸梭状芽孢杆菌酪酸梭状芽孢杆菌产酸产气产酸产气D100=6-30 sec酸酸性性食食品品嗜嗜温温菌菌多粘芽孢杆菌多粘芽孢杆菌产酸产气产酸产气D100=6-30 sec（7）F0=nD TDT值（或F0值）建立在“彻底杀灭”的概念基础上。已知在热处理过程中微生物并非同时死亡，即当微生物的数量变化时，达到“彻底杀灭”这一目标所需的时间也就不同。因此，必须重新考虑杀菌终点的确定问题。设将菌数降低到b=a 10-n为杀菌目标。采用某一个杀菌温度T，根据热力致死速率曲线方程，所需理论杀菌时间：t=D lg a lg(a 10-n)即 t=n D在实际的杀菌操作中，
17、若n足够大，则残存菌数b就足够小，达到某种可接受的安全“杀菌程度”，就可以认为达到了杀菌的目标。这种程度的杀菌操作，称为“商业灭菌”；接受过商业灭菌处理的产品，即处于“商业无菌”状态。商业无菌要求产品中的所有致病菌都已被杀灭，耐热性非致病菌的存活概率达到规定要求，并且在密封完好的条件下在正常的销售期内不可能生长繁殖。若杀菌目标固定（即n固定），杀菌温度与所需时间之间的关系即符合TDT曲线方程 在TDT曲线上，将温度为121.1时所需的杀菌时间记为F0，因此，F0=n D121.1 由于F0值表示为D值的倍数，所以F0值似乎和D值一样，也是与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关，而与原始菌数
18、无关。但F0中的n因素却与菌数有关，需根据实际原始菌数和允许的腐败率确定n值。对于低酸性食品，因必须尽可能避免肉毒杆菌对消费者的危害，取n=12。对于易被平酸菌腐败的罐头，因嗜热脂肪芽孢杆菌的D值高达3-4 min，若仍取12D，则因加热时间过长，食品的感官品质不佳，所以一般取4-5D，最多为6D。需要比较肉毒杆菌的12D和嗜热菌的4-6D的值，取较大者作为杀菌目标F0。F0=n D的意义：用适当的残存率值代替过去“彻底杀灭”的概念，这使得杀菌终点（或程度）的选择更科学、更方便，同时强调了环境和管理对杀菌操作的重要性。通过F0=n D，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立起了
19、D值、Z值和F0值之间的联系。t=D(lga-lgb)F0=nDZTTtt1221lg ZTTDD1221lg 仿热力致死曲线例例3.3 某产品净重454 g，含有D121.1=0.6 min、Z=10的芽孢12只/g；若杀菌温度为110，要求效果为产品腐败率不超过0.1%。求：（1）理论上需要多少杀菌时间？（2）杀菌后若检验结果产品腐败率为1%，则实际原始菌数是多少？此时需要的杀菌时间为多少？例3.3解（1）F0=D（lg a lg b）=0.6(lg 5448 lg 0.001)=4.042 min F110=F0 lg-1(121.1 110)/10=52.1 min（2）F0=0.6(
20、lg a lg 0.01)=4.042 min lg a=lg 0.01+4.042/0.6 a=54480，即芽孢含量为120个个/g。此时，F0=D(lg a lg b)=0.6(lg 54480 lg 0.001)=4.642 min F110=4.642 lg-1(121.1 110)/10=59.8 min课后作业 某产品净重567 g，含D118=4.7 min、Z=10的芽孢10个/g。如果杀菌温度为121.1，要求产品腐败率不超过1/1000。求：F118，F0及D121.1。二、食品的传热#传热方式*影响传热的因素*传热测定*传热曲线*1、传热方式#热的传递方式*罐内容物传热
21、方式类型*（1）热的传递方式传导、对流、辐射 传导：热能在相邻分子之间的传递 对流：受热成分因密度下降而产生上升运动，热能在运动过程中被传递给相邻成分 对于罐藏食品而言，不存在辐射传热#（2）罐内容物传热方式类型a.完全对流型：液体多、固形物少，流动性好的食品。如果汁，蔬菜汁等。b.完全传导型：内容物全部是固体物质。如午餐肉、烤鹅等。c.先传导后对流型：受热后流动性增加。如果酱、巧克力酱、蕃茄沙司等。d.先对流后传导型：受热后吸水膨胀。如甜玉米等淀粉含量高的食品。e.诱发对流型：借助机械力量产生对流。如八宝粥罐头使用回转式杀菌锅。2、影响罐内食品传热速率的因素#罐内食品的物理性质*初温*罐藏容
22、器*杀菌锅*（1）罐内食品的物理性质 主要指食品的状态、块形大小、浓度、粘度等。液态食品以对流为主，粘度越小，对流所占比重越大。半液态食品对流传导都占一定比例，视液体和固形物的比例而定。固态食品无对流，完全传导。在汤汁中的固形物体积越小传热越快，竖条排列比层片排列传热快。#（2）初温 指杀菌操作开始时，罐内食品的温度。初温越高，达到或逼近杀菌温度所需时间越短，所需杀菌时间越短。初温对对流型传热影响较小，对传导型传热影响很大。#（3）罐藏容器 主要指容器的材料、容积和几何尺寸 在常用的包装材料中，金属热阻最低，玻璃次之，纸质材料最高，软包装材料依加工时所用材料有关。容积越大，所需加热时间越长。几
23、何形状主要取决于H/D比值，一般为 0.44.0。若容积相同，当H/D=0.25时，加热时间最短。因此，纯传导型的食品通常用扁型罐包装。#（4）杀菌锅 静置式杀菌锅：罐头在杀菌时保持静止状态。锅内温度不均匀，离蒸汽出口越远受热状况越差。若排气不彻底，“气囊”处的受热效果极差。回转式杀菌锅：罐头在杀菌时处于运动状态。*锅内温度分布均匀。对罐内容物有搅动作用，可强化传热效果。应对杀菌锅进行热力分布测定（衡量杀菌锅质量的重要指标）。杀菌开始时要充分排气。#3、传热测定 对罐头冷点*温度变化情况的测定掌握内容物传热情况，以便科学制订杀菌工艺比较杀菌锅内各部位升温情况，改进、维修设备及改进操作水平掌握内
24、容物所接受的杀菌程度，判断杀菌效果 测定方法：计算法，误差很大最高温度计法，不能了解杀菌过程中的变化罐头温度测定计录仪 测定时注意探头的位置（冷点）#冷点 罐头在杀菌冷却过程中，温度变化最缓慢的点。冷点温度俗称罐中心温度。传导型食品，冷点在罐几何中心。对流型食品，冷点在罐中心轴上离罐底2-4cm处，罐越大越靠上。4、传热曲线#传热曲线的表示方法*不同传热类型食品的传热曲线*传热曲线的作用*（1）传热曲线的表示方式 将罐内食品某一点（通常是冷点）的温度随时间变化值在自然数坐标中用温度-时间曲线表示，如图。将罐内冷点温度随时间的变化值在颠倒的半对数坐标中用温度-时间曲线表示，如图。曲线遵循杀菌温度
25、与冷点温度差值的对数值与杀菌时间呈直线关系的规律。#500g玻璃瓶装樱桃汁罐头的传热曲线玻璃瓶装樱桃汁罐头的传热曲线1000g金属罐装红烧肉罐头的传热曲线金属罐装红烧肉罐头的传热曲线冷点温度无限逼近杀菌温度冷点温度无限逼近杀菌温度（2）不同传热类型食品的传热曲线 用1%、3.25%和5%的膨润土悬浮液作试验，分别得到对流型、先对流后传导型和传导型的传热曲线（后页图）。对流型曲线只有一种斜率，称简单型传热曲线。先对流后传导型曲线开始以对流型传热，直线斜率大，后转变为传导型，直线斜率小，称转折型传热曲线。传导型曲线也是一种简单型传热曲线。#对流型对流型对流对流-传导型传导型传导型传导型（3）传热曲
26、线的作用 传热曲线是计算杀菌强度的基础。根据简单型或转折型半对数坐标传热曲线，可以很方便地进行杀菌过程的数据处理，并可通过公式法计算罐中心温度的变化和杀菌过程的杀菌强度。#三、杀菌强度的计算与评价#杀菌强度的计算*杀菌工艺参数的确定*1、杀菌强度的计算#比奇洛法（Begelow)鲍尔改良法（Ball)*奥尔森法（Olsen)史蒂文斯法（Stevens)舒尔茨法（Schultz)F值测定仪（应用鲍尔改良法）鲍尔改良法 建立了致死率值（杀菌值）的概念 时间间隔采用等值a.致死率值 据TDT方程 t1/t2=lg-1(T2-T1)/z t/F0=lg-1(121-T)/z，令：F0=1 min t=
27、F0 lg-1(121-T)/z=lg-1(121-T)/z T-杀菌过程中的某一温度 t-温度T时，达到与121、1 min相同的杀菌 效果所需要的时间 令 L=1/t=lg-1(T-121)/z L就是致死率值（或杀菌值）致死率值L的含义：对F0=1 min的微生物，经 1 min温度T的杀菌效果，与该温度下全部杀灭效果的比值*。也可理解为，与1 min温度T杀菌处理相当的、经温度121杀菌的时间。实际杀菌过程中，冷点温度随时间不断变化，于是，Li=lg-1(Ti-121)/z 微生物Z值确定后，即可预先计算各温度下的致死率值。大多数专业书上都有这类表格。称作“F121z=1时，各温度下的
28、致死率表”。对于酸性食品，通常采用常压杀菌，以100 为标准温度，即Li=lg-1(Ti-100)/z 对于巴氏杀菌处理，常采用63 作为标准温度，即Li=lg-1(Ti-63)/z 致死率值计算通式，TR代表标准温度L=lg-1(T-TR)/zT/Z 值值 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 95.0 0.000 0.000 0.001 0.001 0.001 0.002 0.003 0.003 0.004 0.005 0.007 100.00.001 0.002 0.002 0.003 0.005 0.006 0.008 0.0
29、10 0.012 0.015 0.018 105.0 0.005 0.007 0.010 0.013 0.017 0.021 0.025 0.030 0.035 0.041 0.046 110.0 0.027 0.034 0.042 0.051 0.060 0.070 0.079 0.090 0.100 0.111 0.121 115.0 0.139 0.158 0.178 0.197 0.215 0.234 0.251 0.268 0.285 0.301 0.316 120.0 0.720 0.736 0.750 0.763 0.774 0.785 0.794 0.803 0.811 0.8
30、19 0.825 120.2 0.769 0.782 0.794 0.805 0.815 0.824 0.832 0.839 0.846 0.852 0.858 120.4 0.821 0.832 0.841 0.850 0.858 0.865 0.871 0.877 0.882 0.887 0.891 120.6 0.877 0.884 0.891 0.897 0.903 0.9080.912 0.916 0.920 0.923 0.926 120.8 0.936 0.940 0.944 0.947 0.950 0.953 0.955 0.957 0.959 0.961 0.962 121.
31、0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 125.0 3.728 3.415 3.162 2.955 2.783 2.637 2.512 2.404 2.310 2.228 2.154 F Fz z121121=1=1时，各致死温度的致死率表时，各致死温度的致死率表 L=lgL=lg-1-1(T-121)/Z(T-121)/Z T/Z 值值 4.05.06.06.57.07.58.08.59.09.510.0750.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0010.0010.002
32、0.0020.003800.0000.0000.0000.0010.0010.0020.0030.0040.0060.0080.010850.0000.0010.0030.0050.0070.0100.0130.0170.0220.0260.032900.0030.0100.0220.0290.0370.0460.0560.0670.0770.0890.100950.0560.1000.1470.1700.1930.2150.2370.2580.2780.2980.3161001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001011
33、.7781.5851.4681.4251.3891.3591.3341.3111.2921.2741.2591023.1622.5122.1542.0311.9311.8481.7781.7191.6681.6241.5851035.6233.9813.1622.8942.6832.5122.3712.2542.1542.0691.99510410.006.3104.6424.1253.7283.4153.1622.9552.7832.6372.51210517.7810.006.8135.8785.1794.6424.2173.8753.5943.3603.162110316.2100.04
34、6.4234.5526.8321.5417.7815.0112.9211.2910.0011556231000316.2203.1138.9100.074.9958.1746.4237.9331.62F Fz z100100=1 min=1 min时，各致死温度的致死率表时，各致死温度的致死率表 L=lgL=lg-1-1(T-100)/Z(T-100)/Z b.时间间隔 比奇洛法中时间间隔的取值依据传热曲线的形状，传热曲线平缓的地方间隔取值大，传热曲线斜率大的地方，时间取值小，否则计算误差会增大。鲍尔改良法的时间间隔等值化，简化了计算过程（若间隔取得太大，也同样会影响到计算结果的准确性）。整个
35、杀菌过程的杀菌强度（总致死值）：Fp=(Li t)=t.LiFp值与F0值的关系 F0值：杀灭对象菌所需要的理论时间 Fp值：实际杀菌过程的杀菌强度换算成标准温度下的时间 判断杀菌强度是否达到要求，需要比较F0与Fp的大小 要求：Fp F0 一般取Fp略大于F0例3.6用鲍尔改良法计算杀菌强度及杀菌时间 某低酸性食品罐头作杀菌试验，杀菌对象菌D0=4 min，原始菌数为100个/罐，要求腐败率为不超过万分之一。用杀菌公式“10-25/121反压冷却”进行杀菌时的传热数据如下表，试评价该杀菌公式。解F0=D(lga-lgb)=4(lg100-lg10-4)=24(min)Fp=t.Li=39.1
36、394=27.41(min)Fp F0，说明能达到杀菌目的，但杀菌强度过大。可在121缩短3min，如将上表中第33分钟数据取消，则Fp=t.Li=38.1619=24.48(min)Fp 略大于F0，满足杀菌要求。因此杀菌公式应改为：10-22/121反压冷却#时间/min温度/致死率值(Li)时间/min温度/致死率值(Li)05027121 0.977538030121 0.977561040.019533121 0.9775911850.549536120.5 0.8711121200.776439115 0.245515120.50.871142109 0.061718120.70.
37、912445101 0.009821120.70.91244885 241210.9775 2、杀菌工艺参数的确定#杀菌工艺参数的确定步骤*杀菌公式*（1）确定杀菌工艺参数的步骤 对于热力杀菌而言，温度和时间是最重要的工艺参数。确定正确的杀菌工艺参数的步骤如下图所示。微生物耐热特性 食品传热特性 耐热性试验 杀菌条件(温度和时间)的计算*腐败菌分离 实罐试验(感官品质和经济性)*腐败 确证性接种试验*(和保温试验*)腐败 生产线试验*(和保温试验)确定杀菌工艺参数#a.计算杀菌工艺参数 根据对象菌的耐热性特性值（D，Z）和某个确定罐型食品的冷点传热曲线，计算出满足理论杀菌值（F0）的几种不同的
38、杀菌温度-时间组合。b.实罐试验 通过实罐试验，选择既能达到杀菌要求，对食品的感官质量影响又小，在经济性上也最合理的温度-时间组合。如对流型食品可选择高温短时组合，而传导型食品则应采用低温长时组合。c.确证性接种试验 将常见的导致罐头腐败的微生物接种在罐内，在所选杀菌强度下进行试验。试验用微生物：低酸性食品用耐热性略高于肉毒梭状芽孢杆菌的生芽孢梭状芽孢杆菌PA3697。酸性食品用巴氏固氮梭状芽孢杆菌。高酸性食品用乳酸菌、酵母。接种量一般控制在104105/罐。对流传热罐头可均匀接种在罐内。传导传热罐头（固体）应接种在冷点。d.保温贮藏试验 经过杀菌和冷却的实罐要在恒温下进行保温贮藏试验。保温时
39、间一般为3月。嗜热菌则为10天至3周。若有微生物生长，在保温试验结束后应进行腐败菌的分离，分析污染的原因，并测定其耐热性特性值。e.生产线实罐试验 生产线实罐试验是确定杀菌工艺条件的最后验证，试样量至少在100罐以上。生产线实罐试验后也要经历保温试验。若一切正常，则可以确定最终的杀菌工艺条件；若出现腐败，则需要对腐败微生物进行分离，测定其耐热性特性值，据此重新进行杀菌条件的确定。（2）杀菌公式 杀菌公式是针对具体产品的杀菌操作参数的一种表达方式，简洁清楚地表达了杀菌过程中的时间、温度、压力 完整的杀菌公式格式为：pTttt321 杀菌公式的含义 t1-升温时间，杀菌锅内加热介质由环境温度升到规
40、定的杀菌温度T所需的时间 t2-恒温时间，杀菌锅内介质温度达到T后维持的时间 t3-冷却时间，杀菌介质温度由T降低到出罐温度所需时间 T-规定的杀菌操作温度，即锅内温度 P-反压，杀菌或冷却过程中杀菌锅内需要施加的压力杀菌公式的省略表示 如果杀菌过程中不用反压，则P可以省略 一般情况下，冷却速度越快越好，因而冷却时间t3也往往省略 省略形式的杀菌公式：t1-t2/T 如：15-75/118，表示升温时间15min，恒温时间75min，杀菌操作温度118杀菌公式举例 340 g方听午餐肉 表示升温时间15 min 恒温时间55 min 杀菌操作温度121 冷却反压力1.47105 PaPa510
41、47.11215515 227 g豆豉鲮鱼罐头106015/115 表示升温时间10 min，恒温时间60 min，冷却时间15 min，杀菌操作温度115 567 g糖水黄桃罐头535/100 表示升温时间5 min，恒温时间35 min，杀菌操作温度100 第三节 热处理与产品质量#热处理的影响*高温短时处理*酶的耐热性*保藏热处理及其效果热处理热处理产品产品工艺参数工艺参数预期变化预期变化不良变化不良变化蒸煮蒸煮蔬菜蔬菜肉肉鱼鱼蒸汽或热水蒸汽或热水加热到加热到90-100钝化酶，改变质构钝化酶，改变质构蛋白质变性蛋白质变性淀粉糊化淀粉糊化营养损失营养损失流失流失水分损失水分损失肉肉鱼鱼改
42、变色泽改变色泽形成外壳形成外壳蛋白质变性蛋白质变性杀菌，降低水分杀菌，降低水分烘烤烘烤面包面包干空气干空气或湿空气或湿空气加热到加热到215形成外壳，淀粉糊化形成外壳，淀粉糊化结构和体积变化结构和体积变化水分减少，色泽变化水分减少，色泽变化营养损失营养损失有诱变性物质有诱变性物质油炸油炸肉肉鱼鱼土豆土豆油中加热到油中加热到150-180形成外壳，色泽变化形成外壳，色泽变化蛋白质变性，淀粉糊化蛋白质变性，淀粉糊化营养素损失营养素损失流失流失转化热处理及其效果一、热处理的影响 热处理过程中，在获得预期效果的同时，还会发生一些不希望有的变化*营养物质的变化失去营养价值热敏性色素物质的变化色泽减退风味
43、变化原有风味减弱，异嗅异味出现质构变化组织软烂，粘度变化 上述变化在高温下都会加速进行#二、高温短时处理 为了既达到需要的杀菌强度，又尽可能减少产品在营养价值和其它质量特性方面的下降，需对热处理过程进行优化 优化的基础是食品质量属性与微生物数量在耐热性上的差异 为了讨论这个问题，首先建立通常用于描述杀菌的耐热性值（D值、Z值）与通常用于描述质量变化的温度系数（Q10）之间的联系 D值：某一温度时微生物数量下降一个对数周期所需的热处理时间 1/D：该温度下单位时间内微生物的死亡数量，即杀菌率 对于不同温度的热处理过程，引入温度系数的概念，就可以得到温度系数Q10与耐热性值Z之间的关系：ZZTTD
44、DDDQ10lglg/1/11121211210 低酸性食品中的微生物：Z=10，Q10=10 食品质量属性的温度系数 Q10=2-4，即其Z值（33-17）都远大于微生物的Z值ZQ10lg110 既然质量属性的耐热常数ZQ比微生物数量的耐热常数ZM更大 推论：若采用更高温度和更短时间，在维持同样杀菌效果的同时就会减少热对质量属性的影响（图）因此，通过高温短时热处理可提高食品中营养的保有率和减少质量的下降#上图显示了代表某种食品质量属性不同破坏程度的耐热性曲线A、B、C、D和E，和代表微生物热致死曲线的曲线F。曲线A代表质量属性下降90%曲线B代表质量属性下降50%曲线C代表质量属性下降20%
45、曲线D代表质量属性下降10%曲线E代表质量属性下降 1%显然，这几条曲线的斜率相同，其耐热性值Z值要比曲线F的Z值大得多。三、酶的耐热性 酶也是引起食品品质变化的重要因素 绝大多数酶在80以上即被钝化，只有部分酶比较耐热，如酸渍食品中的过氧化物酶能经受85的热处理 一般认为，杀菌所采用的热处理强度足以钝化食品中所有的酶 但在采用高温短时（HTST）处理后，有些耐热性强的酶竟然没有被完全钝化！以青豆中最耐热的过氧化物酶和嗜热脂肪芽孢杆菌为例：对于钝化酶，Q10=2.5，即 由此求得过氧化物酶的Z=26 根据各自的Z值，和在某一温度下彻底杀灭（钝化）的时间，作出热力致死曲线（图），并比较，可见在温
46、度超过一定值后，酶的钝化成为首要问题#5.210lg110 ZQ第四节 热杀菌应用#商业杀菌*巴氏杀菌*热烫*一、商业杀菌（罐藏）#罐藏食品主要工序*罐藏食品的腐败变质及其原因*1、罐藏食品主要工序#几个生产流程举例*装罐*排气*密封*杀菌*冷却*检查*例1：凉拌菜罐头 原辅料：大白菜、胡萝卜、洋葱、干红辣椒；砂糖、精盐、冰醋酸、精制花生油；复合薄膜袋。工器具：刀、刨子、汤勺、漏勺、淘米箩、塑料盆、不锈钢盆、夹层锅、磅秤、软袋真空封口机。工艺流程：原料预处理拌料配汤装罐排气密封杀菌冷却成品 例2：糖水梨罐头 原辅料：梨；白砂糖、柠檬酸、亚硫酸钠、氯化钠；260m1四旋玻璃瓶、瓶盖。工器具：刀、
47、刨子、漏勺、汤勺、淘米箩、塑料盆、不锈钢盆、电磁炉、夹层锅、磅秤、糖度计。工艺流程：原料预处理护色热烫修整配糖液装罐排气密封杀菌冷却成品例3：清蒸猪肉罐头 原辅料：猪腿肉；精盐，洋葱，月桂叶，胡椒粒；962#空罐。实验仪器与设备：剔骨刀，砧板，天平，台秤，真空封罐机，卧式杀菌锅，电蒸汽锅炉，空气压缩机。工艺流程：原料预处理拌料装罐排气密封杀菌冷却成品（1）装罐 容器的准备 装罐的工艺要求 保证净重和固形物含量 合理搭配 留有顶隙 不积压 装罐的方法：人工，机械罐内食品表面与罐盖内表面之间的空隙GT7A-1-3颗粒装罐机（2）排气#密封前将罐内空气尽可能除去的处理措施。经排气密封后，罐内的真空度
48、一般可达到(2.7-5.3)104 Pa。排气的目的*排气的方法*影响罐内真空度的因素*a.排气的目的 降低杀菌时罐内压力，防止变形、裂罐、胀袋等现象。但真空度也不能太高，否则大型罐易产生瘪罐现象。防止好氧性微生物生长繁殖。减轻罐内壁的氧化腐蚀。防止和减轻营养素的破坏及色、香、味成分的不良变化。#b.排气方法#热力排气法热灌装法*排气箱法*蒸汽喷射法*真空排气法*热灌装法 将加热至一定温度的液态或半液态食品趁热装罐并立即密封。或先装固态食品于罐内，再加入热的汤汁并立即密封。密封前罐内中心温度一般控制在80左右。特别适合于流体食品，也适合块状但汤汁含量高的食品。装罐和排气在一道工序中完成。因密封
49、后温度较高，易造成食品的不良变化，因此要注意立刻进入杀菌工序。#排气箱法 预封后的罐头在排气箱内经一定温度和时间的加热，使罐中心温度达到80 左右，立刻密封。排气箱一般采用水或蒸汽加热，排气温度控制在90-100。加热时间视原料特点而定，块形物含量高，或内容物中气体含量高的，排气时间长。特别适合组织中气体含量高的食品。密封后应立即进入杀菌工序。连续式排气箱蒸汽喷射排气法 在专用的封口机内设置蒸汽喷射装置，临封口时喷向罐顶隙处的蒸汽驱除了空气，密封后蒸汽冷凝形成真空。该法适合于原料组织内空气含量很低的食品。需要有较大的顶隙，一般为8 mm左右，否则形成的真空度低。热力排气法形成真空的机理 利用饱
50、和蒸汽压随温度的变化，是形成真空的主要原因。例：设封口时温度为85 ，销售时温度为25 ，问罐内真空度约为多少？解：查得25 和85 时的饱和蒸汽压分别是3.17 kPa和57.8 kPa，真空度约为57.8-3.17=54.6 kPa 内容物体积随温度的变化，也是形成真空的原因之一。#真空排气法 也称真空封口法。利用机械产生局部的真空环境，并在这个环境中完成封口。该法的适用范围很广，尤其适用于固体物料。但对于原料组织中气体含量较高的食品，该法效果较差，需要辅之以其它措施，如补充加热。罐内必须有顶隙。GT4B39真空封罐机#c.影响罐内真空度的因素 密封温度 顶隙大小 杀菌温度 食品原料 环境
