第3章热处理与杀菌.ppt

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1、1,第3章,食品热处理与杀菌,教学目的和要求：熟悉食品热处理及杀菌的方法，掌握食品热杀菌原理；掌握食品罐藏、巴氏杀菌、热烫等基本工艺过程和实现工艺的系统要求及设备；熟悉热处理对食品质量与安全的影响；能够根据不同食品性质选择和确定产品不同杀菌方法、设备和杀菌工艺条件。,2,教 学 内 容（讲课学时：14h）,食品热处理杀菌原理商业杀菌工艺技术巴氏杀菌工艺技术热烫处理工艺技术热处理对食品质量的影响及控制,3,保藏热处理：降低微生物和酶活性转化热处理：蒸煮、烘烤、油炸,4,杀菌(sterilization)：将所有微生物及孢子，完全杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。-由于有些罐头食品内容物传

2、热速度相当慢，可能需要几个小时甚至更长时间才能达到完全无菌，这时食品品质可能已劣变到无法食用。商业杀菌(commercial sterilzation)：将病原菌、产毒菌及造成食品腐敗的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽孢；在常溫无冷藏狀況的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质，这种加热处理方法称为商业灭菌法。,5,巴氏杀菌(Pasteurization)：在100以下的加热介质中的低温杀菌方法，以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。热烫(Blanching)：生鲜的食品原料迅速以热水或蒸气加热处理的方式，称为热烫。其目

3、的主要为抑制或破坏食品中酶以及减少微生物数量。,6,第1节 食品热处理杀菌原理,微生物的耐热性食品的传热食品热杀菌强度的计算食品热杀菌条件的确定,7,热力杀菌罐藏保存食品的历史,1795年法国大革命时期，拿破伦在欧洲战场东奔西走，新鲜食品不足，士兵净吃盐浸、干燥、烟熏食物，长时间航海士兵因营养不良坏血病猛增，拿破伦意识到士兵虽有士气，但没有丰富的营养也不行。1804年法国人尼古拉阿培尔发明了制作罐头的方法，从此诞生了罐头。,8,1804年阿培尔发明了把水果、蔬菜、肉、鱼、鸡蛋等调理食品装入玻璃瓶，用软木塞密封后，在沸水中加热处理，就能保存几年的制作方法，获得12000法郎奖金。,9,酒浸鳗鱼肉

4、法式鳗鱼肉鳗鱼肉香沙司,10,1810年英国人使用金属罐制作罐头，下图为1824年的产品照片。马口铁罐发明人：彼得朱兰特,11,1845年阿培尔的外甥开发的100以上的加热杀菌锅。,12,1861年巴斯德发现食品腐败的原因是腐败微生物引起。揭示了热力杀菌原理。,13,美国南北战争期间，罐头作为士兵携带的食品而被迅速扩大生产。,14,1871日本第一次生产了罐头，1922成立了罐头协会。,15,现代罐头加工技术的特点：二重卷边密封，形成装料、抽气、杀菌，流水线作业。,16,1950年美国陆军研究制造了软罐头食品，日本在1969年首次生产了软罐头食品。,17,罐藏工艺的重要性安全性 无需防腐剂方便

5、性 常温贮藏流通,18,1895年麻省理工学院开展了食品微生物研究，得出了结论，罐藏食品的腐败是由于加热量经常达不到破坏食品内的微生物所造成。要制定出既达到杀菌的要求，又可以使食品的质量因素变化最少的合理的杀菌工艺参数（温度和时间），就必须研究微生物的耐热性，以及热量在食品中的传递情况等，以便确定科学合理的热处理条件。,19,一、微生物的耐热性,微生物对热的敏感性常受各种因素的影响，如种类、数量、环境条件等。鉴定微生物的死亡，常以它是否失去了繁殖与变异能力为标准。,20,依细菌生长速度与温度之相互关系可将之分成：嗜冷菌（Psychrophiles）-生长最适温度在1020，如霉菌和部分细菌可在

6、此温度下生长；嗜温菌（Mesophiles）-生长最适温度在2536.7；嗜热菌（Thermophiles）-生长最适温度在5065，有的可以在76.7下缓慢生长。,21,罐头食品的腐败及腐败菌凡能导致罐头食品腐败变质的各种微生物都称为腐败菌。有人曾对日本市场销售的罐头进行过普查，在725只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在的罐头各占20%、10%、8%、和3%；大多数罐头中出现的细菌为需氧性芽孢菌商业无菌。这些罐头并未出现有腐败变质的现象；主要是罐内缺氧环境抑制了它们生长繁殖的结果；若将这些罐头通气后培养，不久就出现腐败变质现象。,22,若正常加工和杀菌的罐头在贮藏运输中发生变质时，就应

7、该找出腐败的根源，采取根除措施。事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现腐败菌也各有差异。各种腐败菌的生活习性不同，故应该选择不同的杀菌工艺要求。因此，弄清罐头腐败原因及其菌类是正确选择合理加热和杀菌工艺，避免贮运中罐头腐败变质的首要条件。,23,-孢子本性（与遗传有关的因子）；-孢子或细胞生长或形成时环境条件；-孢子或细胞在加热时环境及加热后的再生条件。,1影响微生物耐热性的因素,24,霉菌、酵母耐热性低，部分细菌很耐热。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

8、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)菌种和菌株,25,(2)原始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。罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。-细菌孢子悬浮液内孢子数越多，该悬浮液的耐热性越强。肉毒杆菌芽孢的数量对致死时间的影响,26,-罐头生产过程中的卫生情况直接影响杀菌效果-罐头酸败率随罐头所含芽孢数量的增加而增加 蘑菇罐头经杀菌保温后的酸败情况,27,原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系,28,(3)产生孢子的介质、环境因素热处理前细菌芽孢的培育和经历,生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐败菌及其

9、芽孢所处的生长环境对其耐热性有一定影响。-自然条件较人工培养条件更有助于孢子产生耐热性；-不同培养基对所形成的芽孢耐热性影响很大，在含有磷酸或镁的培养基中生长出的芽孢具有较强的耐热性；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形成的芽孢的耐热性要强；-菌龄与贮藏期也有一定影响。,29,(4)与加热介质有关因子热处理时介质或食品成分的影响,原料酸度（pH值）-大多数芽孢杆菌在中性范围内耐热性最强，pH低于5时细菌芽孢就不耐热；-在加工一些蔬菜和汤类时常常添加酸，适当提高内容物酸度，以降低杀菌温度和时间，保存食品品质和风味。,加热介质pH对芽孢耐热性的影响,30

10、,肉毒杆菌在pH4.5的食品中生长受到抑制，也不会产生毒素，细菌或芽孢在低pH值条件下不耐热处理，因而在低酸性食品中加酸（以不改变原有风味为原则）以提高杀菌和保藏效果。酸使微生物耐热性减弱的程度随酸的种类而异，一般乳酸对微生物的抑制作用最强，苹果酸次之，柠檬酸稍弱。罐头中常使用的是柠檬酸。,31,食品的酸度对微生物及其芽孢的耐热性的影响十分显著，所以食品酸度与微生物耐热性这一关系在罐头杀菌的实际应用中具有相当重要的意义。使罐头食品填充液酸化，结果可使污染细菌耐热性降低。-如果添加酸的百分比相同，对降低细菌耐热性的有效程度，其顺序为乳酸、柠檬酸和醋酸；-如果以pH值为标准，则其顺序为醋酸、乳酸、

11、柠檬酸。,32,食品化学成份如罐头内容物中的糖、盐、蛋白质、脂肪等对微生物的耐热性有不同程度的影响,糖的影响-高浓度的糖液对受热处理的细菌的芽孢有保护作用-糖吸收了微生物细胞中的水分，导致细胞内原生质脱水，影响了蛋白质的凝固速度，从而增强了细胞的耐热性,糖对细菌耐热性的影响,33,盐的影响低浓度的食盐（2%4%）对微生物的耐热性有保护作用；8%以上高浓度的食盐对微生物的耐热性有削弱的作用；这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异。-低浓度食盐的渗透作用吸收了微生物细胞中的部分水分，使蛋白质凝固困难从而增强了微生物的耐热性。-高浓度食盐的高渗透压造成微生物细胞中蛋白质大量脱水变性导致微生物死亡；

12、食盐中的Na、K、Ca2和Mg2等金属离子对微生物有致毒作用；食盐还能降低食品中的水分活度（Aw），使微生物可利用的水减少，新陈代谢减弱。,34,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食品中的酶：在罐头杀菌过程中，几乎所有的酶在8090的高温下，几分钟就可能破坏。近年来采用的高温短时杀菌和无菌装罐等新措施，遇到罐头食品异味发生的现象，检验没有细菌的存在，而是过氧化物酶对高温短时杀菌处理的抵抗力比许多耐热细菌还强。因此，将果品中过氧化物酶的钝化作为酸性罐头食品杀

13、菌的指标。,35,(5)加热后的再生条件杀菌后细菌芽孢所处的环境,嗜热平酸菌在罐头内杀菌后迅速冷却至37以下，并在室温下贮藏，可使罐内芽孢不萌发生长，甚至于自行灭亡。一般细菌在较低pH下无法萌发生长，肉毒杆菌在pH4.6以下不能发育。因此高酸性食品常用100沸水杀菌，因为不必考虑杀死肉毒杆菌问题。水分活性对微生物的发育也有影响。-食品罐头的杀菌不一定要使罐内完全无菌，除要严格控制肉毒杆菌的生长以防其产生毒素外，只要在一般商品流通过程中不变质，而且罐头腐败率在经济上合算范围以内就可以说达到杀菌目的。这就是罐头杀菌通常都称为商业灭菌的原因所在。,36,(6)热处理温度最低热致死温度；提高温度可以减

14、少致死时间。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。按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。实验证明：微生物的热致死率是加热温度和时间的函数。,37,不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线,38,热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响,39,注意：,微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种因素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热性作比较时就应指出比较时所处的条件。利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌程度时，测定对象菌耐热性所处的条件和环境应和该罐头食品所含成分基本一致。,40,各种腐败菌对酸

15、性环境的适应性不同，而各种食品的酸度或pH值也各有差异。根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，罐头食品按照pH不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性。在罐头工业中，酸性食品和低酸性食品的分界线以pH4.6为界线。工业生产的罐头食品中，其最后平衡pH值高于4.6及水分活度大于0.85即为低酸性食品。,2热杀菌食品的pH分类,41,水份活度Aw和pH对微生物的生长有决定性的影响，实验数据表明，Aw 0.85和pH4.6是一个分界点，如果某食品控制在Aw 0.85以下及pH4.6以下是属于较安全的食品，只需要低于100温度杀菌便可，如果汁罐头就是属于这种情形。但科学家实验也证明上述两个制

16、约因素中只要有一个达到，便可用100温度杀菌。,水分活度Aw,42,美国食品科学家把罐头食品分为三大类：酸性食品：指自然pH4.6的产品。酸化食品：指自然pH4.6，而经配料酸化，成品最终平衡成 pH4.6的产品。美国FDA将水份活度Aw和pH的不同将罐头食品分为：低酸食品（Low acid foods）和酸化食品（Acidified foods）作为对食品分类管理的依据。,美国FDA判定标准：,43,低酸和酸化食品判定表,（上述资料来源：美国FDA的INSTRUCTIONS FOR ESTABLISHMENT REGISTRATION AND PROCESS FILING FOR ACIDI

17、FIED AND LOW ACID CANNED FOODS 指引小册子）,44,各种常见罐头食品的pH值,45,罐头食品按照酸度的分类,46,肉毒杆菌有A、B、C、D、E、F六种类型，食品中常见的有A、B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐酸性较E型强。肉毒杆菌在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达65%。肉毒杆菌为抗热厌氧土壤菌，广泛分布于自然界中，主要来自土壤，故存在于食品原料中的可能性很大。,罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性,47,罐头内的缺氧条件又对肉毒杆菌的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破坏它的芽孢为最低的要求。pH值低于4.6时肉毒杆菌的生长就受到抑

18、制，它只有在pH大于4.6的食品中才能生长并有害于人体健康。故肉毒杆菌能生长的最低pH值成为两类食品分界的标准线。,Clostridium botulinum,48,在低酸性食品中尚存在有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌的菌株，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验的对象菌如此确定的杀菌工艺条件显然将有进一步提高罐头杀菌的可靠性。不过在低酸性食品中尚有存在抗热性更强的平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌工艺条件才会完全遭到破坏。由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。,49,食品严重污染时某些腐败菌如酪酸

19、菌和凝结芽孢杆菌在pH低于3.7时仍能生长，因此pH3.7就成为这两类食品的分界线。酸性食品中常见的腐败菌有巴氏固氮梭状芽孢杆菌等厌氧芽孢菌，其耐热性比低酸性食品中的腐败菌要差得多。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、酵母和霉菌，但是热力杀菌时该类食品中的酶比腐败菌显示出更强的耐热性，所以酶的钝化为其加热的主要问题。例如酸黄瓜罐头杀菌就是这样。,50,微生物耐热性通常用时间和温度来表示。当食品中微生物菌群与高温接触时，虽然微生物营养细胞没有芽孢对温度的忍耐力强，但高温对微生物数量减少的影响都有一个相似的变化在一定的致死温度下，随着时间的增加，微生物数量以对数减少。,3微生物耐

20、热性参数,51,热力致死温度：古老概念，微生物死亡不仅仅与温度有关，已不再使用。热力致死时间（Thermal Death Time）：热力温度保持恒定不变，将处于一定条件下的悬浮液或食品中某一菌种的细胞或芽孢全部杀死所必需的最短热处理时间。细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示了不同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性。,(1)热力致死时间曲线（TDT曲线）,52,若以热处理温度为横坐标，以热处理时间为纵坐标（对数值），就得到一条直线，即热力致死时间曲线。表明热力致死规律按指数递降进行。与微生物种类、数量和环境条件有关。Z值的概念：直线横过一个对数循环所需要改变的温度数（）。Z-1/k,热力致

21、死时间曲线,Z,53,换句话说：Z值为热力致死时间按照1/10，或10倍变化时相应的加热温度变化（）。Z值等于该曲线斜率的倒数。Z值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。热力致死时间曲线方程：lg(t1/t2)=(2-1)/Z t1=t2lg-1(2-1)/Z对于低酸性食品，以肉毒杆菌为对象菌，一般取Z=10对于酸性食品，采取100或以下杀菌，通常取Z=8,54,F0值：通常用121（国外用250F或121.1）作为标准温度，该温度下的热力致死时间用符号F0来表示，并称为F0值。F0值就是在121.1温度条件下杀死一定浓度的细菌所需要的时间F0值与原始菌数是相关的。-121.1时的热力致死时

22、间(min)，即TDT121.1。-与微生物种类、数量和环境条件有关。,55,理论杀菌强度F0：F0tlg-1(-121.1)/Z任意杀菌温度的F值：F=F0lg-1(121.1-)/Zlg(t1/t2)=(2-1)/Z t1=t2lg-1(2-1)/Z,56,(2)热力致死速率曲线（活菌残存数曲线）,微生物及其芽孢的热处理死亡数是按指数递减或按对数循环下降的。若以纵坐标为物料单位值内微生物细胞数或芽孢数的对数值，以横坐标为热处理时间，可得到一直线热力致死速率曲线。D值的概念：直线横过一个对数循环时所需要的时间（Decimal reduction time）。D-1/k,热力致死速率曲线,D,

23、57,热力致死速率方程：t=D(lga-lgb）a-原始菌数；b-残留菌数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。-在特定的环境中和特定的温度条件下，杀灭90%特定的微生物所需要的时间（min）。-热力致死速率曲线直线斜率的倒数。直线斜率实际反映了细菌的死亡速率。,58,D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。D值大小和细菌耐热性的强度成正比。D值随热处理温度、菌种、细菌活芽孢所处的环境和其它因素而异。注意：D值不受原始菌数影响。,59,D值可以根据热力致死速率图中直线横过一个对数循环所需的热处理时间求得。也可以根据直

24、线方程式求得，因为它为直线斜率的倒数，即：D=t/(lga-lgb),例：100热处理时，原始菌数为1104，热处理3分钟后残存的活菌数是1101，求该菌D值。3D=1.00 log1.0 104 log1.010即D 100 或D100=1.00,60,热力指数递减时间（TRT）,(3)仿热力致死时间曲线,为了计算杀菌时间时将细菌指数递减因素考虑在内，将D值概念进一步扩大，提出了热力指数递减时间（TRT）概念。TRT定义：在任何特定热力致死温度条件下将细菌或芽孢数减少到某一程度如 10-n（即原来活菌数的1/10n）时所需要的热处理时间（分钟）。,61,TRTn=nD 即曲线横过n个对数循环

25、时所需要的热处理时间。TRTn值与D值一样不受原始菌数的影响。TRT值的应用为运用概率说明细菌死亡情况建立了基础。如121温度杀菌时TRT12=12D，即经12D分钟杀菌后罐内致死率为D值的主要杀菌对象芽孢数将降低到10-12。,62,仿热力致死时间曲线：纵坐标为D对数值，横坐标为加热温度，加热温度与其对应的D对数值呈直线关系。,Z,仿热力致死时间曲线,63,t1 2-1Log=若2=121.1，则t2=F0 t2 Z假定1温度下的D值已知，则，t1=nD则D、F、Z值之间的关系可以通过下式转换。nD 121-FLog=或 D=10（121-）/Z F Z n,D、F、Z值之间的关系,64,这

26、样，已知温度下的D值，Z值，再针对罐头产品需要确定n值后，就可计算得到相应的F值。F0或F是指瞬间加热到预订的杀菌温度，瞬间冷却到室温。,65,将杀菌终点的确定与实际的原始菌数和要求的成品合格率相联系，用适当的残存率值代替“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=nD，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立了D值、Z值和F0值之间的联系。,(4)F0=nD,66,在实际杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数b足够小，达到某种可被社会（包括消费者和生产者）接受的安全“杀菌程度”，就可以认为达到了杀菌的目标。这种

27、程度的杀菌操作，称为“商业杀菌”；经过商业杀菌的产品，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生长繁殖。,67,瞬间加热和冷却条件下单位时间为D时的细菌死亡速率,68,从5D以后，为负指数，既有1/101/10000活菌残存下来的可能。细菌和芽孢按分数出现并不显示，这只是表明理论上很难将活菌完全消灭掉。从概率的角度来考虑，如果100支试管中各有1ml悬浮液，每ml悬浮液中仅含有1个芽孢，经过5D处理后，残存菌数为10-1，即1/10活菌，也就是100支试管中可能有90支不再有活菌存在，而10

28、支尚有活菌的可能。,69,F0=nD121.1成品合格率1-允许腐败率n值并非固定不变，要根据工厂和食品的原始菌数或着污染菌的重要程度而定。比如在美国，对肉毒杆菌，要求n=12，对生芽梭状芽孢杆菌，n=5。,70,酶的耐热性,罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因酶活动而引起的变质问题。过氧化物酶、果胶酯酶。酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例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肺结合菌及其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。,71,思 考 题,1影响微生物耐热性的因素有哪些？2酸性与

29、低酸性食品分类的界限、依据及其热力杀菌要求是什么？,72,作 业2：,1.用热力致死时间曲线图及其方程说明Z值和F0值的含义？2.用热力致死速率曲线图及其方程说明D值的含义、F0=nD的意义和D值、Z值和F0值之间的联系？,73,二、食品的传热,研究微生物耐热性时，热处理时间是假定微生物营养体或芽孢在瞬间被暴露在某一热处理（致死）温度，经过某段时间后瞬间冷却。实际上很难做到这点，因此把细菌死亡理论应用到实际生产时，还需要考虑罐内热传递方式和速度问题。传热介质一般为蒸汽或热水，传热时热穿过容器然后进入食品。,74,对流型：液体物料如果汁、蔬菜汁，和汁液很多而固形物很少且块形很小的物料如汤类罐头；

30、传导型：固体物料如午餐肉、烤鹅等；（先）传导（后）对流型：受热熔化的物料，如果酱等；（先）对流（后）传导型：受热后会吸水膨胀的物料，如甜玉米等，含有丰富的淀粉质；诱发对流型：借助机械力量产生对流，如对于八宝粥等粘稠性产品使用回转式杀菌器，在杀菌过程中产生强制性对流。,1传热方式,75,一般表面热传递系数非常高，不是传热的限制因素。影响热穿透食品的一些主要因素如下：罐内食品的物理性质（产品的类型）罐藏容器的物理性质（类型、大小、形状）罐内食品的初温（杀菌锅初温）杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置罐头的杀菌温度,2影响传热的因素,76,(1)罐内食品的物理性质主要指食品形状、大小、浓度、粘度、密度

31、等。流体食品：如果汁或带小颗粒的流体食品，粘度和浓度不但，对流传热，加热较快。半流体食品：如番茄酱、果酱，浓度大，粘度高，流动性差，主要靠传导传热，温度上升较慢。固体食品：呈固态或高粘度状态，靠传导传热，传热速度很慢，罐头中心温度上升很慢。流体和固体混装食品：如糖水水果、清渍类蔬菜罐头等，条形、小块形食品传热速度快；层片装食品的传热比竖条装食品的慢。,77,(2)罐藏容器主要考虑容器的材料、容积和几何尺寸。容器的类型：容器的热阻取决于罐壁的厚度和热导率，/；金属罐比玻璃罐传热快，铝罐比镀锡薄板罐的热阻小。容器的大小：取决于罐头单位容积所占有的罐外表面积（S/V值）及罐壁至中心的距离；罐型大，S

32、/V值小，且罐表面至罐中心距离大，升温慢。容器的形状：高容器传热快；容积相同，罐高罐径之比为0.25时，加热时间最短。,78,(3)罐内食品的初温杀菌锅和物料的初温与杀菌温度之间的温差越小，罐中心加热到杀菌温度所需要的时间越短。对流型的影响较小，传导型影响极大。杀菌前应提高罐内食品初温，对于不易形成对流和传热较慢的罐头尤为重要：-如装罐时提高食品和汤汁的温度；-排气密封后及时杀菌。,79,(4)杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置立式杀菌锅传热介质流动较卧式杀菌锅相对均匀。远离蒸汽进口的罐头，传热较慢。杀菌锅内的空气没有排除净，存在空气袋，那么处于空气袋内的罐头，传热效果很差。回转式杀菌比静置式

33、杀菌效果好，罐内食品形成机械对流，从而提高传热性能，缩短杀菌时间。-回转时的搅拌作用是由于罐内顶隙空间在罐头中发生位移而实现的。只有转速适当时，才能起到搅拌作用。,80,转速太慢，不论罐头转到什么位置，罐头顶隙始终处在最上端；转速太快，则产生离心力，罐头顶隙始终处在最里边一端；均起不到搅拌作用。-小颗粒食品，如玉米、青豆等，采用高转速为宜，转速快使颗粒能较快地移动，提高传热速度。-大块食品的转速宜慢，利用大块食品自身的重力在液体中起落，促进对流。-对全固体食品无效。,81,(5)罐头的杀菌温度指杀菌时规定杀菌锅应达到并保持的温度。杀菌温度越高，杀菌温度与罐内食品温度之差越小，热的穿透作用越强，

34、食品温度上升越快，罐内温度到达时间就缩短。如杀菌温度由116提高到121，罐内食品到达113所需的时间由300min缩短到220min。此外，装罐方法、装罐量、顶隙大小、固形物与汁液比例、加热介质、排气情况、预处理等等因素均影响传热速度。,82,指对罐头中心温度（冷点温度）的测定，冷点指罐头在杀菌冷却过程中，温度变化最缓慢的点。罐头中心温度测定记录仪主要由热电偶和电位差计组成。-测温元件安装在冷点处。-升降温阶段：每30s记录一个温度。-温度平稳：1min或5min记录一个温度。,3传热测定,83,传导型食品罐头的冷点在罐的几何中心。对流型食品罐头的冷点在罐中心轴上离罐底2-4cm处。罐越大，

35、越靠上。,84,传热测定的目的：了解不同性质内容物罐头的传热情况，即杀菌过程中温度随时间变化的曲线，为正确制定杀菌工艺条件奠定基础；比较杀菌锅内不同位置的升温情况，为改进、维修设备和改进操作水平提供技术依据；得出罐内食品所接受的杀菌值（Fp），判断罐头食品的杀菌效果。,85,（1）传热曲线的表现形式mt自然数坐标传热曲线：表示罐头食品冷点处的温度m值随杀菌时间t的变化；lg(s-m)t半对数坐标传热曲线：杀菌锅操作温度s与罐头冷点温度m间差值的对数值(纵坐标)与杀菌时间值t呈直线关系。lgmt半对数坐标传热曲线：将lg（s-m）t半对数坐标传热曲线绕横轴转动180o，得到以杀菌时间为横坐标，以

36、冷点温度为纵坐标的传热曲线。,4传热曲线,86,mt半对数坐标传热曲线,(s-m)t半对数传热曲线,87,lgmt半对数传热曲线,lgmt半对数冷却曲线,88,（2）传热曲线的类型对流型和传导型食品物料的传热曲线近似于直线，称为简单型曲线（Single logarithmic curve）；先对流后传导型食品物料的传热曲线近似于两根相交的直线，称为转折型曲线（Broken logarithmic curve）。这两种类型的传热曲线因其有规律性，故可用于“公式法”或“列图线法”计算杀菌值。,89,lgmt半对数坐标传热曲线,90,简单传热曲线,转折型传热曲线,91,思 考 题,1.影响食品传热的

37、因素有哪些？传热测定的目的是什么？2.传热曲线的表现形式和类型有哪些？,92,三、食品热杀菌强度的计算,比奇洛（Begelow）在1920年首先提出罐藏食品杀菌时间的计算方法（基本法）。随后，鲍尔（Ball）、奥尔森（Olsen）和舒尔茨（Schultz）等人对比奇洛的方法进行了改进（鲍尔改良法）。鲍尔还推出了公式计算法。史蒂文斯（Stevens）在鲍尔公式法的基础上又提出了方便实际应用的列图线法。,93,推算实际杀菌时间的基础，是罐头冷点的温度曲线和对象菌的热力致死时间曲线（TDT曲线）。冷点上升到对象菌的最高生长温度以上，就具有杀菌效果。比奇洛将杀菌时罐头冷点的传热曲线分割成若干小段，每小

38、段的时间为（ti）。假定每小段内温度不变，利用TDT曲线，可以获得在某段温度（i）下所需的热力致死时间（i）。,1比奇洛基本法,94,热力致死时间i的倒数1/i为在温度i杀菌1 min所取得的效果占全部杀菌效果的比值，称为致死率；而ti/i即为该小段取得的杀菌效果占全部杀菌效果的比值Ai，称为“部分杀菌值”。将各段的部分杀菌值相加，就得到总杀菌值A（或称累积杀菌值）。A=Ai通常低酸性食品中致死率可从90起计算，而酸性食品则可以从60起计算。,95,实例：如肉毒杆菌在100下的致死时间为300min，则致死率为1/300，若在100下维持了6min，则Ai=1/3006=0.02。比奇洛法的特

39、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。,96,针对比奇洛基本法需要逐一计算热致死时间、致死率和部分杀菌值的繁琐，鲍尔等人作了一些改进，主要有两点：建立了“致死率值”的概念；时间间隔取相等值-称为鲍尔改良法。致死率值热力致死时间TDT曲线方程：lg(t/F0)=(121-)/Z 令：F0=1min，t=lg-1(121-)/Z；t即温度时达到与121，1min相同的杀菌效果所需要的时间令：L=1/t，L=lg-1(

40、-121)/z致死率值L的含义：经温度，1min的杀菌处理，相当于温度121时的杀菌时间。,2鲍尔改良法,97,实际杀菌过程中，冷点温度随时间不断变化：Li=lg-1(i-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，列成表格，以方便使用。对于酸性食品，各温度下的杀菌效果换算成100的杀菌效果：Li=lg-1(i-100)/z=1时，各致死温度下的致死率值表,98,时间间隔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，会影响到计算结果的准确性。整个杀菌过程的杀菌强度（总致死值）：Fp=(Li t)=tLiFp值与F0值的关系：F0值指在标准温度下（121）杀灭对象

41、菌所需要的理论时间；Fp值指将实际杀菌过程的杀菌强度换算成标准温度下的时间。判断一个实际杀菌过程的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。杀菌强度Fp值与F0值计算与评价实例：教材p100。,100,101,102,=1时，各致死温度下的致死率值表L=lg-1(-121)/z,104,105,106,公式法首先由鲍尔提出，经过美国制罐公司热学研究组简化后，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Fp，通过与对

42、象菌的F0值对比，评判和确定实际需要的杀菌时间。优点是可以在杀菌温度变更时算出杀菌时间。,3公式法,107,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p、升温时间t1、罐头冷点初温IT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。,4列图线法,108,四、食品热杀菌条件的确定,首先要知道常会引起罐头食品变质的微生物以及那一种耐热性最强和它的耐热性程度。低酸性食品常会有肉毒杆菌发育生长产毒，所以首先要保证杀灭肉毒杆菌，这是低酸性食品杀菌时的最低要求。D

43、121.1=0.21min低酸性食品罐头中，引起腐败变质的其他微生物的耐热性还有比肉毒杆菌更强的，如嗜热脂肪芽孢杆菌。D121.1=34min,杀菌对象菌的确定,109,F0=nD121.1对肉毒杆菌，要求n=12；F0=12D121.1=2.52min对嗜热脂肪芽孢杆菌，采用n=45D；F0=45D121.1=1620min成品合格率1-允许腐败率如在某一低酸性食品罐头中每1 罐含有肉毒杆菌芽孢1个，而希望杀菌到1012罐中只有1罐的残存率，即希望由a=1012减少到b=1，这样要在121.1下杀菌所需热处理时间t=D（lga-lgb）=0.21（lg1012-lg1）=2.52min。,1

44、10,F121=1min如为106，其Fi随Z值变化而异：Z=10，Fi=5.59min Z=8，Fi=3.62min Z=12，Fi=10.02min,111,1确定热杀菌条件的步骤,112,在满足理论计算的杀菌值（F0）的情况下，热杀菌可以有各种不同杀菌温度-时间的组合。试验目的：根据罐头食品感官质量、生产能力等综合因素选定杀菌条件，使热杀菌既能达到杀菌安全的要求，又能维持其高质量，技术上可行，在经济上也最合理。,2可行性试验,113,进行实罐接种试验：将导致罐头腐败的微生物或芽孢定量接种罐内，在所选定的杀菌温度中进行不同时间的杀菌，然后保温检验其腐败率（商业上一般允许罐头腐败率为0.01

45、%），确证杀菌条件的安全程度。如检出的正确率为95%，实罐试验数应达到29960罐之多。常采用将耐热性强的腐败菌接种于数量较少的罐头内进行杀菌试验，借以确证杀菌条件的安全程度。,3确证性接种试验,114,中低酸食品罐头中多采用耐热性高于肉毒杆菌的生芽孢梭状芽孢杆菌芽孢，pH3.7以下酸性食品中用巴氏固氮梭状芽孢杆菌，高酸性食品则用乳酸菌、酵母菌做试验的对象菌。保温检验（3035，13月）。有时嗜热平酸菌也可用来作接种试验，培养时间可以缩短，只需1015d，取得试验结果快，但是检验时要用开罐检验，并测定pH值，这样工作量就大得多。,（1）试验用微生物,115,实罐接种杀菌试验用微生物或芽孢，必须

46、经标准的耐热性试验加以检定，通常用1/15M磷酸缓冲液或蒸馏水做基质的TDT管法测定芽孢的耐热性。PA3679芽孢在1/15M磷酸缓冲液中的浓度每ml为1000时在115.6需处理1216min全部致死，而肉毒杆菌在同样的磷酸缓冲液中芽孢数每ml虽高达6106，在115.6中全部致死的处理时间为16min，显然PA3679菌芽孢的耐热性强。,116,对流传热的产品可接种在罐内任何处，而传导传热产品的冷点在几何中心处。接种菌液通常由芽孢悬浮液（蒸馏水或0.85%食盐）当天配制，按每罐加入芽孢数为104105的1ml接种液。对流产品可在装罐后未加罐液前滴加接种液；浆状产品则在装罐前接种，并搅拌均匀

47、；块状食品要尽可能接种在冷点位置或冷点与罐底之间，其接种可先装部分食品，然后滴加接种液，最后装满；或是先将食品装入容器，用114mm长的针头接种微生物芽孢液，注入在指定的位置。,（2）实罐接种方法,117,如要接种在块中，则需采用注射法，并将接种的块装在罐内冷点位置附近，当杀菌后需要做后期培养时，这要预先用线或绳子结住这一接种块或另用他法，以便于取出。冷点接种大量芽孢要比实际可能污染数大得多，这主要是从杀菌安全性上考虑。,118,保温试验时必要试样量和可能检出腐败率的关系,（3）试验罐数,119,根据杀菌条件的理论计算，按杀菌时间长短至少分5组，其中1组为杀菌时间最短，试样腐败率应能达到100

48、%；1组为杀菌时间最长，预计可达0%腐败率；其余3组的杀菌时间，将出现不同程度的腐败率。比较理想的是根据F值随温度提高时按对数规律递减情况，F值可按0.5、1.0、2.0、4.0、6.0，确定不同加热时间加以分组。对照组的罐头也应有35组，以便核对自然污染微生物的耐热性，同时用来检查核对二重卷边是否良好，罐内净重，沥干重和顶隙度等。还将用612罐供测定冷点温度之用。,（4）试验分组,120,试验时必需对以下内容进行测定并做好记录。-接种微生物菌名和编号；接种菌液量、接种菌数和接种方法；-各操作时间（如预处理时间、装罐时间、排气、封口前杀菌停留时间等）；热烫温度与时间；装罐温度；装罐重量；内容物

49、粘度；顶隙度；盐水或汤汁浓度；热排气温度与时间；封罐和蒸汽喷射条件；真空度；封口时内容物温度；-杀菌前罐头初温；杀菌升温时间；杀菌过程中各阶段的温度与时间；杀菌锅上仪表（压力表、水银温度计、温度记录仪）指示值；冷却条件。,（5）试验记录,121,培养温度：在恒温下进行保温贮藏试验，依试验菌而不同，如嗜温菌和酵母（26.732.2）、霉菌（21.126.7）、嗜热菌（5057.2）、凝结芽孢杆菌（3543.2）。保温时间：一般PA3679至少保温3个月，在最后1个月中尚有未胀罐的罐头不取出，继续保温，最长可达1年以上。梭状厌氧菌、酵母菌、乳酸菌至少保温1月，如1个星期内全部胀罐，可不再继续培养。

50、嗜热菌要10d21d，高温培养时间不宜过长，嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢如在其生长温度以下存放较长时间，可能导致其自行死亡，因此必须在杀菌试验后尽早保温培养。,4.保温贮藏试验,122,每天观察容器外观有无变化，发现胀罐就取出，并放在冰箱中。保温试验完成后，将全部试样在室温下放置12h，然后观察其外观、是否膨胀、低真空，再开罐检验，观察形态、色泽、pH值和粘稠度等，并记录其结果。接种肉毒杆菌试样要做毒性试验，也可能有的罐头产毒而不产气。当发现容器外观和内容物性状与原接种试验菌所应出现的征状有差异时，可能是漏罐污染或自然界污染了耐热性更强的微生物造成，这就要进行腐败原因菌的分离试验。,123,实罐接种