食品工艺学导论食品的热加工与杀菌.ppt

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1、1,第二章 食品的热加工与杀菌,教学目标:1、掌握食品加工与保藏中热处理的作用、种类及特点；食 品热处理的基本规律。2、了解热能的种类及其在食品中的传递。3、掌握食品热处理方法选择的原则和工艺参数确定。,2,第二章 食品热处理和杀菌,第一节 食品加工与保藏中的热处理 第二节 食品热处理的反应动力学第三节 食品的热杀菌第四节 食品的非热杀菌,3,第一节 食品加工与保藏中的热处理,一、食品热处理的作用二、食品热处理的种类及特点三、食品热处理使用的能源,4,一、食品热处理的作用,1、正面作用杀死微生物，主要是致病菌和其他有害微生物；钝化酶；破坏食品中不需要或有害的成分或因子；改善食品的品质与特性；提

2、高食品中营养成分的可利用率、可消化性等。,5,2、负面作用食品中营养成分，特别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；消耗能量。,二、食品热处理的种类及特点,（一）根据热处理的目的分类（二）根据加工方法和工序分类,6,（一）根据热处理的目的分类,工业烹饪热烫热挤压杀菌等。,9,（二）根据加工方法和工序分类,10,1、工业烹饪(Industrial cooking)的种类和特点,11,2、热烫(Blanching or Scalding),热烫，又称烫漂、杀青、预煮。热烫的作用主要是：（1）破坏或钝化食品中的酶类；（2）有一定的杀菌和洗涤作用；（3）排除食品组织中的气体，使食品装罐

3、后形成良好的真空度及减少氧化作用；（4）软化食品组织，方便食品往容器中装填；（5）有预热作用，有利于装罐后缩短杀菌时间。,12,蒸汽热烫,影响蒸汽热烫效果的因素 能量消耗的有效性物料被加热的均匀性,13,热水热烫,各种热水热烫设备基本都是将物料置于70100热水中，处理一段时间后进行冷却。设备有转鼓式、刮板式、隧道式等。,14,3、热挤压（Hot extrusion),热挤压是指食品物料在螺杆的挤压下被压缩并形成熔融状态，然后在卸料端通过模具出口被挤出的过程中还被加热。热挤压也被称为挤压蒸煮（Extrusion cooking）。挤压是结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。特

4、点：挤压食品多样化；操作成本较低；在短时间内完成多种单元操作，生产效率较高；便于生产过程的自动控制和连续生产。,15,4、热杀菌,热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理方式。根据要杀灭微生物的种类和程度的不同可分为：巴氏杀菌(Pasteurisation)超高温杀菌（UHT）商业杀菌（Sterilization)。,16,第三节 食品的热杀菌,一、热杀菌的概念二、食品热杀菌的种类,17,一、热杀菌的概念,1、热杀菌的概念 热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式。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

5、品。,18,二、食品热杀菌的种类,1.湿热杀菌2.干热杀菌 采用火焰灼烧或干热空气进行灭菌的方法。3.电热杀菌 亦称欧姆杀菌，它利用电极将电流通过物体，由于阻抗损失、介质损耗等的存在，最终使电能转化为热能，使食品内部产生热量而达到杀菌的目的。,19,4、食品湿热杀菌的主要类型和特点,低温长时杀菌法巴氏杀菌高温短时杀菌法加压杀菌超高温瞬时杀菌法UHT杀菌蒸汽喷射式加热灭菌法二次灭菌法,20,1、低温长时杀菌法,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。,21,2、高温短时杀菌法（加压杀菌）,特点占地少，紧凑（仅

6、为单缸法的占地面积的20）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）,22,3、超高温瞬时杀菌法（UHT杀菌）,特点温度控制准确，设备精密；温度高，杀菌时间极短，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。,23,4、蒸汽喷射式加热灭菌法,（1）概念是指采用蒸汽喷射的UHT灭菌法，通常叫做直接蒸汽喷射或DSI。在最后的灭菌阶段将产品与蒸汽在一

7、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。,24,（2）特点1、加热和冷却速度较快。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，因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。,25,5、二次灭菌法,（1）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

8、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，有利于长途储运。,26,（2）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。,27,巴氏杀菌(Pasteurization),在100以下的加热介质中进行的低温杀菌方法，能杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。通常根据目标产品中对象菌的耐热性而确定热处理程度。典型的巴氏杀菌的条件是

9、62.8、30min,未包装的液体产品的巴氏杀菌低黏度的液体产品，如牛奶、乳制品等，通常使用连续式的设备如板式热交换器。果汁等产品需要在加热前脱气，以防止氧化，通常可以采用真空脱气。,有包装产品的巴氏杀菌采用玻璃罐的，要注意容器爆裂。加热时，容器与水的温差不能超过20，冷却时温差不超过10。采用金属罐或塑料罐，不论采用热水还是蒸汽作为加热介质，破裂的危险性都不大。巴氏杀菌设备形式类似热烫设备,28,超高温杀菌（UHT）,利用直接蒸汽或热交换器，使食品在130150，保持几秒或几十秒加热杀菌后，迅速冷却的杀菌方法。可运用UHT技术杀菌的食品有低黏性、高黏性、固液混合型、粉状固体型等食品，如灭菌乳

10、的加工。,29,商业灭菌,将病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐败的微生物杀死，在常温无冷藏状况的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质的加热处理方法称为商业灭菌法。,30,正确的杀菌工艺条件应恰好能将食品内腐败菌全部杀死和使酶钝化，保证贮藏安全，但同时又能保住食品原有的品质或恰好将食品煮熟而又不至于过度。,31,酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例如牛乳巴氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。,32,三、食品热处理使用的能源,主要能源种类有：电，气（天然气或液化气），液体燃料（燃油等），

11、固体燃料（如煤、木、炭等）。加热方式有：直接方式和间接加热方式两种,33,第二节 食品热处理的反应动力学,一、热破坏反应的反应速率二、热破坏反应和温度的关系三、加热对微生物的影响四、加热对酶的影响五、加热对食品营养成分和感官品质的影响,34,一、热破坏反应的反应速率,微生物的热力致死速率曲线 D值（指数递减时间）TDT值(热力致死时间）,35,1、微生物的热力致死速率曲线,食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学，即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”。以微生物的热致死为例。微生物热致死反应的一级反应动力学方程为：-dc/dt=

12、kc 式中：-dc/dt 微生物浓度（数量）减少的速率 k 一级反应的速率常数 c 活态微生物的浓度,对上式积分，设在反应时间t10时的微生物浓度为c1,则反应至t时的结果为：lgc=lgc1-kt/2.303 即t=1/m(lgc1-lgc)（3-1）上式即为一定的致死温度下的致死速率方程，可用曲线来表示，是一直线，称为微生物的热力致死速率曲线或残存活菌曲线，该直线的斜率为 1/m=-k/2.303。,微生物的热力致死速率曲线表示某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其残存活菌总数随时间的的变化。,37,2、D值,从图中可以看出，热处理过程中微生物的数量每减少同样比例所需要的时间是相同

13、的。假如某食品初始活菌数的对数为lg103,热处理后残存活菌数的对数为lg102,则加热时间t可用下式计算。t=1/m(lg103-lg102)t=1/m D这一时间被定义为D值，称为指数递减时间（decimal reduction time）,上式可表达为 t=D(lgc1-lgc)（3-2）,38,热力致死速率曲线,D,T,(T12l),D值：在一定的处理环境中和在一定的热力致死温度条件下某细菌数群中每杀死90原有残存活菌数时所需要的时间。,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。D值与

14、初始活菌数无关，但因热处理温度、菌种、环境等因素而异。,39,部分食品中常见腐败菌的D值,40,3、热力致死时间(TDT）,热力致死时间（TDT）值是指在某一恒定温度条件下，将食品中的某种微生物活菌（细菌和芽孢）全部杀死所需要的时间(min)。试验以热处理后接种培养，无微生物生长作为全部活菌已被杀死的标准。,41,二、热破坏反应和温度的关系,42,1、热力致死时间曲线(TDT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，根据各加热温度时相应的加热致死时间在半对数坐标图上画出相应的曲线。该图表明加热致死规律同样按指数递降进行，它的加热至死率为的常数，可用直线方程表示

15、。,43,2、Z值,式中：T1、T2为不同加热处理温度 t1、t2 不同温度时致死时间,Z值：热力致死曲线穿过一个对数周期所升高的温度，其值等于该曲线斜率的倒数。,不同微生物对温度的敏感程度可以从Z值反映，Z值小对温度的敏感程度高。,44,3、F值,通常以121.1为标准温度，此时对应的热力致死时间称为F值，也称杀菌致死值或安全杀菌值。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。,45,三、加热对微生物的影响,1、微生物热致死机理：当温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生长就会受到抑制，而当温度高到足以使微生物体内的蛋白质发生变性而失去新陈代谢的能力时，微生物即会

16、出现死亡现象。2、微生物受热死亡的影响因素微生物的种类微生物生长和细胞（芽孢）形成的环境条件热处理时的环境条件,46,菌种不同、耐热性不同 同一菌种，菌株不同，耐热性也不同 正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱 各种芽孢中，嗜热菌芽孢耐热性最强，厌 氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异,（1）菌种与菌株,47,生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐 败菌及其芽孢所处的生长环境对他们的耐热性有一定影响 在含有磷酸或镁的培养基种生长出的芽孢有较强的耐热性；在含有碳水化合物和氨基酸的环境中培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低温下喂养

17、形成的芽孢的耐热性要强 菌龄与贮藏期也有一定影响。,（2）热处理前细菌芽孢的培育和经历,48,（3）热处理时介质或食品成分的影响,热处理时影响微生物耐热性的环境条件有：pH值和缓冲介质、离子环境、水分活性、其他介质成分。,49,酸度：,对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最强，pH低于5时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱受其它因素控制。,加热介质pH对芽孢耐热性的影响,50,51,酸性及低酸性食品pH值划分的依据,当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

18、.6及Aw0.85低酸性食品必须采用高压杀菌。酸性食品和Aw0.85的食品则可采用常压杀菌（巴氏杀菌）。,52,对于新品种，估计杀菌条件的经验原则如下：,A含酸食品：85100、1030 min，酸性饮料采用85、15 min，B植物/蔬菜罐头：115121、1530 min，蛋白饮料采用121、15 min，C动物性罐头：115121、5090 min，说明：大罐取上限，难煮的取上限，固体的取上限，酸度大取下限。121、100是两个标准的杀菌温度，普遍采用。,53,糖,高浓度的糖液对受热处理的细菌的芽孢有保护作用,糖对细菌耐热性的影响,54,盐的影响,通常食盐的浓度在4%以下时，对芽孢的耐热

19、性有一定的保护作用，而8%以上浓度时，则可削弱其耐热性。这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异。,55,食品中其它成分的影响,淀粉对芽孢没有直接影响 蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性 脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用 如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性。,56,（4）热处理温度,热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越短。,不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线,57,热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响,58,（5）原始活菌数,腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和

20、杀菌效果有直接的关系。,59,原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系,60,四、加热对酶的影响,（一）酶和食品的质量（二）酶的热稳定性,61,（一）酶和食品的质量,与食品质量降低有关的酶类及其作用,62,（二）酶的热稳定性,温度、pH值、水分含量、加热速率等热处理的条件参数也会影响酶的热失活。绝大多数酶在80以上即被钝化，只有部分酶比较耐热。采用121 以上高温杀菌时，会出现杀菌强度足够但酶没有被钝化的现象。高酸性食品因所需杀菌强度低，有时也存在酶钝化不完全的现象。酶的活性（酶的催化反应速度）和酶失活速度与温度之间的关系可用温度系数Q10来表示。,63,五、加热对食品营养成分和感官品质的影响,（一）

21、植物性食品原料1.质构：细胞半透膜的破坏；细胞间结构的破坏并导致细胞分离；其他变化如蛋白质变性、淀粉糊化等。2.颜色：美拉德反应“褐变”；天然色素或外加色素的变化。3.营养素：Vc、VB1、VB6损失。4.风味:脂肪氧化“蛤败”。,64,（二）动物性食品原料1.质构：肌肉收缩，变硬或变软。2.颜色:肌红蛋白转化成高铁肌红蛋白，从鲜红色变成红褐色;美拉德反应和热降解反应引起变色。3.营养素：氨基酸损失可能达到1020%；维生素如硫胺素、泛酸损失。,65,第三节 食品热处理条件的选择与确定,一、食品热处理方法的选择二、热能在食品中的传递三、食品热处理条件的确定四、典型的热处理工艺,66,一、食品热

22、处理方法的选择,选择热处理方法和条件时应遵循基本原则热处理应达到相应的热处理目的。应尽量减少热处理造成的食品营养成分的破坏和损失。热处理过程不应产生有害物质，满足食品卫生的要求。热处理过程要重视热能在食品中的传递特征与实际效果。,67,二、热能在食品中的传递,（一）罐头容器内食品的传热 1、影响容器内食品传热的因素包括：a、表面传热系数；b、食品和容器的物理性质；c、加热介质的温度和食品初始温度；d、容器；e、杀菌锅。,68,2、冷点（Cold point）,罐内温度变化最慢的点，加热时该点的温度最低（此时又称最低加热温度点，Slowest heating point），冷却时该点的温度最高。

23、罐头冷点的位置与罐内食品的传热情况有关 对于传导传热方式的罐头，罐头的冷点在罐内的几何中心。对于对流传热的罐头，通常在罐内的中心轴上、罐头几何中心之下的某一位置。传导和对流混合传热的罐。其冷点在上述两者之间。,69,三、食品热处理条件的确定,（一）确定食品热杀菌条件的过程1、食品的热杀菌以杀菌和抑酶为主要目的，应基于微生物和酶的耐热性；2、根据实际热处理时的传热情况，确定达到杀菌和抑酶的最小热处理程度。,70,（二）食品热杀菌条件的计算,改良基本法公式法列线图解法。,71,1、改良基本法（鲍尔改良法）,1920年比奇洛（Bigelow）首先创立了杀菌理论，提出推算杀菌时间的基本法（The ge

24、neral mathod），又称基本推算法。该方法提出了部分杀菌率的概念，它通过计算包括升温和冷却阶段在内的整个热杀菌过程中的不同温度-时间组合时的致死率，累积求得整个热杀菌过程的致死效果。1923年鲍尔（Ball）根据加热杀菌过程中罐头中心所受的加热效果用积分计算杀菌效果的方法，形成了改良基本法（Improved general method)。该法提高了计算的准确性，成为一种广泛使用的方法。,72,计算基础：杀菌过程中的冷点传热曲线和微生物的热力致死时间曲线（TDT）。致死率：一定温度下单位时间（通常取1分钟）微生物的致死程度。设一定温度下的致死时间为，则致死率为1/。可以理解为在某温度下

25、，杀菌时间1分钟所取得的效果占全部杀菌效果的比数。部分致死值：一定温度下经过时间t取得的杀菌效果占全部杀灭效果的比数。用A表示，A=t/,73,安全杀菌值F指在某一恒定的杀菌温度下（通常以121.1 为标准温度）杀灭一定数量的微生物或芽孢所需的加热时间。实际杀菌值F0指在某一杀菌条件下总的杀菌效果（在实际杀菌过程中罐头中心温度是变化的）判断杀菌强度是否达到要求，需要比较F0与F的大小。要求：F0 F一般取F0 略大于F。,74,A）致死率值：,据TDT方程 lg(t/F)=(121.1-T)/z，令：F=1 mint=lg-1(121-T)/z T-杀菌过程中的某一温度 t-温度T时，达到与1

26、21、1 min相同的杀菌 效果所需要的时间令 L=1/t=lg-1(T-121)/zL就是致死率值（或杀菌值）,75,致死率值L的含义：,也可表达为经温度T，1 min的杀菌处理，相当于温度121时的杀菌时间。该致死率值与比奇洛法中的致死率含义不同。比奇洛法中的致死率是完整意义上的致死率；而鲍尔改良法中的致死率值只是与121经1 min杀菌产生的杀菌效果的比较值。,76,实际杀菌过程中，冷点温度随时间不断变化，于是，Li=10(121-Ti)/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，各温度下的致死率表”。对于酸性食品，通常采用常

27、压杀菌，也就相应将各个温度下的杀菌效果换算成100下的杀菌效果。故也有F100z=1时，各温度下的致死率表。,77,B）整个杀菌过程的杀菌强度（总致死值）,F0=(Li t)=t.Li,78,用鲍尔改良法计算杀菌强度及杀菌时间的例题：,某低酸性食品罐头作杀菌试验，杀菌对象菌D=4min，原始菌数为100个/罐，要求腐败率为万分之一。用杀菌公式10-25-10反压冷却/121，传热数据如下表，试评价该杀菌公式。,79,解：,F=D(lga-lgb)=4(lg100-lg10-4)=24(min)F0=t.Li=39.1394=27.41(min)F0 F但杀菌强度过大。可在121缩短3min，如

28、将上表中第33分钟数据取消，则F0=t.Li=38.1619=24.48(min)F0略大于F，满足杀菌要求。因此杀菌公式应改为：10-22-10反压冷却/121。,基本法（比奇洛法）的特点：,方法直观易懂，当杀菌温度间隔取得很小时，计算结果与实际效果很接近。不管传热情况是否符合一定模型，用此法可以求得任何情况下的正确杀菌时间。计算量和实验量较大，需要分别经实验确定杀菌过程各温度下的TDT值，再计算出致死率。还需要准确测定冷点的传热曲线。,81,2、公式法,公式法首先由鲍尔提出，用来计算简单型和转折性传热曲线上杀菌时间和F值。公式法是根据罐头在杀菌过程中（含加热阶段和冷却阶段）冷点温度的变化在

29、半对数坐标纸上所绘出的传热曲线进行推算，以求得整个杀菌过程的杀菌值F0，通过与对象菌的F值对比，评判和确定实际需要的杀菌时间。公式法的优点是可以在杀菌温度变更时算出杀菌时间；其缺点是计算繁琐、费时，计算中容易发生错误，并且要求传热曲线必须呈有规律的简单型曲线或转折型曲线才能使用。,82,3、列线图解法,为了方便公式法的使用，奥尔森和史蒂文斯根据各参数间的数学关系，制作出如计算尺般的一系列计算图线。使用者从杀菌操作温度、升温时间、罐头冷点初温等基础参数出发，在计算图线上查阅和作连线，最终可推算出实际杀菌操作所需的恒温时间。但列图线法只能适用于简单型传热曲线。,83,第五节 食品的非热杀菌,一、食

30、品非热杀菌技术的种类二、重要的食品非热杀菌技术,84,一、食品非热杀菌技术的种类,非热杀菌技术,物理杀菌：辐照杀菌、超高压杀菌、高压脉 冲电场杀菌、磁力杀菌、脉冲强 光杀菌、微波杀菌、超声波杀菌等,化学杀菌：添加抑菌或防腐剂、臭氧、二氧 化碳、Nisin、酶等,85,物理杀菌与化学杀菌比特点是：,1、物理杀菌不需要向食品中加入化学物质，因而克服了化学试剂与微生物细胞内物质作用生成的产物对人体产生的不良影响，同时避免了食品中残留的化学试剂对人体的负面作用；2、物理杀菌是一次性杀菌，对菌体有较强烈的作用，物理杀菌效果明显，条件易于控制，外界环境的影响较小；3、物理杀菌能更好地保持食品的自然风味，甚

31、至改善食品的质构，如超高压杀菌用于肉类和水产品类，提高了肉制品的嫩度和风味。,86,二、重要的食品非热杀菌技术,1.超高压（UHP,又称为高静压/HHP)杀菌技术食品的超高压处理技术是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压力系统中，经100 MPa以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等作用。,87,优点：1、能在常温或较低温度下达到杀菌、灭酶的作用，减少了由于高热处理引起的食品营养成分和色、香、味的损失或劣化；2、由于传压速度快、均匀，不存在压力梯度，超高压处理不受食品的大小和形状的影响，使得超高压处理过程较为简单；3、耗能也较少。,88,2.高压脉冲电场(

32、PEF)杀菌,利用强电场脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。这种超高压脉冲电路构型以电容完全放电产生的指数衰减电压波形为基础，电极间距离为0.5cm或1cm，处理量分别为12.5mL或25mL，脉冲频率一般为0.1-10Hz。,89,高压脉冲电场杀菌机理,有多种假说，归纳起来主要有：(1)场的作用。脉冲电场产生磁场，这种脉冲电场和脉冲磁场交替作用，使细胞膜透性增加，振荡加剧，膜强度减弱，因而膜被破坏，膜内物质容易流出，膜外物质容易渗入，细胞膜的保护作用减弱甚至消失。（2）电离作用。电极附近物质电离产生的阴、阳离子与膜内生命物质作用，因而阻断了膜内正常生化反应和新陈代谢过程等的进行；同时

33、，液体介质电离产生03的强烈氧化作用，能与细胞内物质发生一系列反应。,90,优点：处理时间短、能耗低、传递快速、均匀等。脉冲电场一般使用的温度是45-50，声强在30kVcm-1，可有效进行食品灭酶杀菌。,91,3.脉冲强光杀菌,用连续的宽带光谱短而强的脉冲，抑制食品和包装材料表面、透明饮料、固体表面和气体中的微生物。其最基本的结构是动力单元和惰性气体灯单元，通过由动力单元向惰性气体灯单元提供能量，以使惰性气体灯发出与太阳光光谱相近，但强度更强的紫外线至红外线区域光进行杀菌。,92,4.磁力杀菌,磁力杀菌采用6000的磁力强度，将食品放在N极与S极之间，经过连续摆动，不需加热，即可达到100%

34、的杀菌效果，对食品的成分和风味无任何影响。5.感应电子杀菌以电为能源的线性感应电子加速器所产生的电离辐射，导致微生物的DNA和细胞发生变化，进而钝化和杀死有害微生物。,93,6.半导体光催化杀菌,半导体光催化杀菌时，当光照射到较大聚集体的TiO2表面时，激发产生光生电子和光生空穴对。由于光生电子迁移速度比光生空穴快得多，所以可将光生电子和光生空穴分开。光生电子、空穴对一方面与细胞壁、细胞膜以及胞内组分作用，导致酶失活等，这方面已在酵母菌细胞以及大肠杆菌细胞中得到验证；另一方面光生电子、空穴对与水或水中溶解氧发生作用形成氢氧自由基，它们与细胞壁、细胞膜或胞内物质作用，使细胞功能单元失活，这方面在

35、海拉细胞中得到验证。,94,7.超声波灭菌,超声波对传声媒质的相互作用，蕴藏着巨大的能量，这种能量能在极短的时间内足以起到杀灭和破坏微生物的作用，而且能够对食品产生诸如均质、催陈、裂解大分子物质等多种作用，具有其他物理灭菌方法难以取得的最佳效果，从而提高品质，保持功能成分不受破坏。,95,8.紫外线杀菌,原理：使物体表面的微生物细胞内核蛋白分子构造发生变化而引起死亡。目前使用紫外线装置大多数是管壁能够通过紫外线的低压汞灯，多见于对水的处理。,96,9.电阻杀菌技术,电阻杀菌技术是利用电流通过食品时，食品中的极性分子在电极极性的高频变化下，不断地旋转摩擦而产生热量，达到杀死活菌体的作用。,97,

36、本章习题,1、在某杀菌条件下，在121.1用1 min恰好将菌全部杀灭；现改用110、10 min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10。2、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？3、例题中如果目标菌D为6，如何评价杀菌公式。,98,4.某罐头110杀菌10 min，115杀菌20 min，121杀菌30 min。工人实际杀菌操作时间等于60 min，实际杀菌F值等于多少

37、？杀菌效果如何？Z=10,F121=10min5.试述食品热处理的作用。6.试述微生物的热致死反应的特点和规律。7.试述D、TDT、Z、F值的意义。8.试述罐头食品内容物的pH对罐头杀菌条件的影响。,99,9.什么是罐头食品热杀菌时的冷点温度，影响罐头食品传热的因素有哪些？10.试述如何采用一般法求杀菌值？11.试述F=nD式中各符号的意义。12.试述工厂中常用的杀菌式中各符号的意义。13.试述液体食品HTST和UHT杀菌的特点和理论依据。14.食品的非热杀菌技术有哪些？,100,1解,已知：T1=110，t1=10 min，T2=121.1，t2=1 min，Z=10。利用TDT曲线方程lg

38、(t1/t2)=(T2-T1)/z，将110、10 min转化成121.1下的时间t2，则t2=t1/lg-1(121-T1)/z=0.78 min t2说明未能全部杀灭细菌。那么在110下需要多长时间才够呢？仍利用上式，得t1=12.88 min,101,2解,（1）t121=D（lg a lg b）=0.6(lg 5448 lg 0.001)=4.042 min t110=t121 lg-1(121.1 110)/10=52.1 min（2）t121=0.6(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/g。此时，t121=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,