热力杀菌保藏讲义课件.ppt
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1、,食品加工与保藏原理第二章 食品热处理和杀菌,食品加工与保藏中的热处理食品热处理反应的基本规律食品热处理条件的选择与确定食品的非热杀菌,内容提要,第一节 食品加工与保藏中的热处理,热处理(Thermal processing)是采用加热的方式来改善食品品质、延长食品贮藏期的食品处理方法(技术),是食品加工与保藏中最重要的处理方法之一。,一、食品热处理的作用,正面作用 杀死微生物,主要是致病菌和腐败菌等有害的微生物;钝化酶,主要是过氧化物酶、抗坏血酸酶;改善食品的品质与特性,如产生特别的色泽、风味和组织状态等 提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等;破坏食品中不合需要或有害的成分,如大豆中的胰
2、蛋白酶抑制剂 负面作用 食品中的营养成分,特别是热敏性成分有一定损失;食品的品质和特性产生不良的变化;消耗的能量较大。,二、热处理的类型和特点,1.工业烹饪(Industrial cooking)煮、焖(炖)、烘(焙)、炸(煎)、烤 2.热烫(Blanching or Scalding)3.热挤压(Hot extrusion)4.杀菌 巴氏杀菌(Pasteurisation)商业杀菌(Sterilization),二、热处理的类型和特点,1.工业烹饪(Industrial cooking)工业烹饪一般作为食品加工的一种前处理过程,通常是为了提高食品食用时的感官质量而采取的一种处理手段。常见形式
3、有:煮、焖(炖)、炸(煎)、烘(焙)、烤。,二、热处理的类型和特点,2.热烫(Blanching or Scalding)热烫,又称烫漂、杀青、预煮,是食品加工与保藏中主要用以破坏食品组织中导致质量降低酶的活性的一种热处理形式。热烫处理主要应用于蔬菜和某些水果,通常是蔬菜和水果冷冻、干燥或罐藏前的一种前处理工序。,二、热处理的类型和特点,3.热挤压(Hot extrusion)挤压是将食品物料放入挤压机中,物料在螺杆的挤压下被压缩并形成熔融状态,然后在出料端通过模具出口被挤出的过程。热挤压则是指食品物料在挤压的过程中还被加热。热挤压也被称为挤压蒸煮(Extrusion cooking)。挤压是
4、结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。,二、热处理的类型和特点,4.热杀菌 杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式,根据要杀灭微生物的种类的不同可分为:巴氏杀菌(Pasteurisation)商业杀菌(Sterilization),巴氏杀菌(Pasteurisation)巴氏杀菌是一种较温和的热杀菌形式,巴氏杀菌的处理温度通常在100以下,达到同样的巴氏杀菌效果,可以有不同的温度时间组合。巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分(如pH值)和包装情况。对低酸性食品(pH4.6),巴氏杀菌可以杀灭致病菌;对于酸性食品(pH 4.6),巴氏杀菌不仅可以杀灭致病
5、菌,还可以杀灭腐败菌和酶。,典型巴氏杀菌的条件,商业杀菌(Sterilization)商业杀菌一般又简称为杀菌,是一种较强烈的热处理形式,通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物,一般也能钝化酶,使杀菌后的食品达到较长的贮期。但它同样对食品营养成分和品质的破坏也较大。杀菌后食品的无菌程度通常也并非达到完全无菌,只是杀菌后食品中不含致病菌,残存的处于休眠状态的非致病菌在正常的食品贮藏条件下不能生长繁殖,这种无菌程度被称为“商业无菌(Commercially sterilization)”,也就是说它是一种部分无菌(Partically steril
6、e)。,商业杀菌是以杀死食品中的致病和使食品腐败变质的微生物为准,以使杀菌后的食品符合安全卫生要求、具有一定的贮藏期。很明显,这种效果只有在密封的容器内才能取得(防止杀菌后的食品再受污染。)将食品先密封于容器内再进行杀菌处理即是一般罐头的加工形式,而将经高温短时(HTST)或超高温瞬时(UHT)杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装,则是无菌包装。,三、食品热处理使用的能源和加热方式,能源 气体燃料(天然气或液化气)液体燃料(燃油等)固体燃料(如煤、木、炭等)电 加热方式 直接加热 间接加热:蒸汽、热水、空气,湿热杀菌的概念 湿热杀菌是最主要的杀菌方式之一。它是以蒸气、热水为热介质,或直接用蒸汽喷
7、射式加热的杀菌法。利用热能转换器(如锅炉)将燃烧的热能转变为热水或蒸汽作为加热介质,再以换热器将热水或蒸汽的热能传给食品,或将蒸汽直接喷入待加热的食品。类型低温长时杀菌法 高温短时杀菌法 超高温瞬时杀菌法 蒸汽喷射式加热灭菌法 二次灭菌法,低温长时杀菌法(一)概念 低温长时杀菌法也称为巴氏杀菌。相对于商业杀菌而言,巴氏杀菌是一种较温和的热杀菌形式,巴氏杀菌的处理温度通常在100以下,典型的巴氏杀菌的条件是62.8/30min,达到同样的巴氏杀菌效果,可以有不同的温度、时间组合。巴氏杀菌可使食品中的酶失活,并破坏食品中热敏性的微生物和致病菌。巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品
8、成分(如pH值)和包装情况。对低酸性食品(pH4.6),其主要目的是杀灭致病菌,而对于酸性食品,还包括杀灭腐败菌和钝化酶。(二)特点简单、方便,杀菌效果达99,致病菌完全被杀死;不能杀死嗜热、耐热性细菌、孢子,以及一些残存的酶类;设备较庞大,杀菌时间较长;,高温短时杀菌法(一)概念高温短时杀菌法主要是指食品经100以上,130以下的杀菌处理。主要应用于pH4.5的低酸性食品的杀菌。(二)特点占地少,紧凑处理量大,连续化生产,节省热源,成本低;可于密闭条件下进行操作,减少污染的机会。但杀菌后的细菌残存数会比低温长时杀菌法高;加热时间短,营养成分损失少,乳质量高,无焖煮味;可与CIP(原地无拆卸循
9、环清洗系统)清洗配套,省劳力,提高效率;温度控制检测系统要求严格(仪表要准确),(三)设备适用范围需要快速有效的热传导,通常采用刮板式或管式热交换器。这种方式适用于液体或小颗粒混合体。但如果是很粘稠的液体或颗粒直径大于3cm时,加热就会受到热传导的控制,此时产品就需要受热数分钟才能达到杀菌要求,这样产品的质量、营养成分和口感会受到影响。通常采用热水或蒸汽加热的管式或刮板式热交换器。,管式高温短时杀菌设备,超高温瞬时杀菌法(一)概念称为UHT杀菌,把加热温度为135-150,加热时间为2-8s,加热产品达到商业无菌要求的杀菌过程称为超高温瞬时杀菌法。(二)特点温度控制准确,设备精密;温度高,杀菌
10、时间极短,杀菌效果显著,引起的化学变化少;适于连续自动化生产;蒸汽和冷源的消耗比高温短时杀菌法HTST高。,超高温瞬时杀菌设备,巴氏杀菌设备,蒸汽喷射式加热灭菌法,(一)概念是指采用蒸汽喷射的UHT灭菌法,称作直接蒸汽喷射。在最后的灭菌阶段将产品与蒸汽在一定的压力下混合,蒸汽释放出潜热将产品快速加热至灭菌温度。这种直接加热系统加热产品的速度比其它任何间接系统都要快。(二)特点1、加热和冷却速度较快,瞬时加热更容易通过直接加热系统来实现。2、能加工粘度高的产品,尤其对那些不能通过板式热交换器进行良好加工的产品来说,它不容易形成结垢。但蒸汽压力将限制设备长时间运转。3、产品灭菌后需要进行无菌均质,
11、由此设备本身的成本和运转成本大大增加。,4、结构复杂,装置大多是非标准型,系统成本是同等处理能力的板式或管式加热系统的两倍。5、运转成本高,能量回收的限制性使加热成本增加。但从某种程度上说,该系统连续运转较长时间可适当弥补其高成本的缺陷。尤其对于牛乳来说,间接系统会产生严重的结垢现象,直接加热体系更符合产品的特性和质量要求。,二次灭菌法(一)概念二次灭菌法按设备运行方式可分为间歇式和连续式。间歇式是指产品第一次灭菌采用管式超高温灭菌机,然后经灌装、封盖后放入间歇式灭菌器内进行第二次灭菌。连续式是指产品第一次灭菌采用管式或板式超高温灭菌机,第二次灭菌采用连续式灭菌机。该法灭菌处理的产品保存期长,
12、有利于长途储运。(二)特点1、间歇式二次灭菌法设备简单,投资较低,但产品质量不稳定。2、连续式二次灭菌线的特点是投资大,产量高,产品质量稳定。3、二次灭菌机是二次灭菌生产线的核心设备,要求其升温、降温快,传热均匀,尽量减小热冲击和热惯性,性能良好,严格执行灭菌规程。,第二节 食品热处理反应的基本规律,一、食品热破坏的反应动力学,热破坏反应的反应速率食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学,也就是说各成分的热破坏反应速率与反应物的浓度呈正比关系。这一关系通常被称为热灭活或热破坏的对数规律(logarithmic order of inactivation or destruction)。
13、这一关系意味着,在某一热处理温度(足以达到热灭活或热破坏的温度)下,单位时间内,食品成分被灭活或被破坏的比例是恒定的。,式中:-dc/dt食品成分浓度(数量)减少的速率,c食品成分的浓度,k一级反应的速率常数。,微生物 耐热性参数,DT值TDT值F值 Z值TRT值,图2-1 微生物热力致死速率曲线,DT值即指数递减时间(Decimal reduction time),是热力致死速率曲线斜率的负倒数,可以认为是在某一温度下,每减少90活菌(或芽孢)所需的时间,通常以分钟为单位。由于上述致死速率曲线是在一定的热处理(致死)温度下得出的,为了区分不同温度下微生物的D值,一般热处理的温度T作为下标,标
14、注在D值上,即为DT。很显然,D值的大小可以反映微生物的耐热性。在同一温度下比较不同微生物的D值时,D值愈大,表示在该温度下杀死90微生物所需的时间愈长,即该微生物愈耐热。,必须指出,DT值是不受原始菌数影响的,但随热处理温度不同而变化,温度愈高,微生物的死亡速率愈大,DT值则愈小。,TDT值即热力致死时间(Thermal death time)。在一定时间内(通常指110分钟)对细菌进行热处理时,从细菌死亡的最低热处理温度开始的各个加热期的温度称为热力致死温度。在某一恒定温度(热力致死温度)条件下,将食品中的一定浓度的某种微生物活菌(细菌和芽孢)全部杀死所需要的时间(min),一般用TDT值
15、表示,同样在右下角标上杀菌温度。,F值F值又称杀菌值,是指在一定的致死温度下将一定数量的某种微生物全部杀死所需的时间(min)。由于微生物的种类和温度均为特指,通常F值要采用上下标标注,以便于区分,即Ft。一般将标准杀菌条件下的记为F0在121.1热力致死温度下的腐败菌的热力致死时间,通常用F值表示。F值可用于比较相同Z值时腐败菌的耐热性,它与菌的热死试验时的原始菌数有关,随所指定的温度、菌种、菌株及所处环境不同而变化,Z值指D值(或TDT值)变化90%(一个对数坐标值)所对应的温度变化值(或F)。Z值是衡量温度变化时微生物死灭速率变化的一个尺度。,TRT值即热力指数递减时间。在某特定的热死温
16、度下,将细菌或芽孢数减少到10n时所需的热处理时间。它是指在一定的致死温度下将微生物的活菌数减少到某一程度如10-n或1/10n(即原来活菌数的1/10n)所需的时间(min),记为TRTn,单位为分钟,n就是递减指数。TRT值不受原始微生物活菌数影响,可以将它用作确定杀菌工艺条件的依据,这比用前述的受原始微生物活菌数影响的TDT值要更方便有利。TRTn值象D值一样将随温度而异,当n=1,TRT1=D。若以D的对数值为纵坐标,加热温度T为横坐标,根据D和T的关系可以得到一与拟热力致死时间曲线相同的曲线,也称为TRT1曲线。,热破坏反应和温度的关系,要了解在一变化温度的热处理过程中食品成分的破坏
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