食品加工与保藏 食品热处理和杀菌之三

**第二章食品热处理和杀菌**主要内容食品加工与保藏中的热处理食品热处理反应的动力学食品热处理条件的选择与确定食品热杀菌工艺与设备食品非热杀菌与除菌**Ⅲ.热处理条件的选择和确定食品热处理条件的选择和确定实质是热处理温度和时间的选择和确定。应遵循下列基本原则：首先，热处理应达到相应的目的。其次，应尽量减少热处理造成的食品营养成分的破坏和损失。第三，热处理过程不应产生有害物质，满足食品卫生的要求。**加热杀菌的理想效果迅速有效地灭活待处理物料中的有害微生物和酶，同时将加热对物料的损伤及对食品品质的影响控制在最小限度内。同时还希望能耗较低，经济合理。**需要考虑的因素污染食品的微生物的种类、数量、耐热性。食品在加热过程中的传热特性。影响罐头食品传热的因素。罐头食品热杀菌条件的确定过程：**食品中常见的腐败微生物乳和乳制品中：链球菌属、乳杆菌属、小杆菌属、无色杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、芽孢杆菌属。鲜肉中：无色杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、小球菌属、枝霉属。家禽中：无色杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、小球菌属、青霉属。**食品中常见的腐败微生物鱼虾和贝类中：无色杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、小球菌属。蛋中：假单胞菌属、芽枝霉属、青霉属、分枝孢属。果蔬及其制品中：青霉属、根霉属、乳杆菌属、无色杆菌属、假单胞菌属、黄杆菌属、酵母属、球拟酵母属、葡萄孢属、醋酸杆菌属。**食品的热传递热传递的方式主要有：传导对流辐射**热传导热传导中，传热的效率取决于食品和加热介质间的温度差及热阻。**对流有自然对流和强制对流两种。流体的温度变化会导致其密度发生变化，流体就会发生自然对流。强制对流是指采用搅拌器或风扇对流体（液体和气体）进行搅拌时所造成的流动。**热辐射热辐射是以热引起的电磁波辐射。辐射过程中，物质的能量转变为辐射能，只要温度不变，发射的辐射能也不变。能被物体吸收而转变为热能的辐射主要为可见光和红外线，这些射线被称为热射线，波长为0.4～40μm。**影响罐头食品传热的因素面传热系数；食品和容器的物理性质；加热介质（蒸汽）的温度和食品初始温度之间的温度差；容器的大小等。**罐头食品的冷点冷点是在热杀菌过程中用来代表罐头容器内食品温度变化的点。通常人们选罐内温度变化最慢的点为冷点（coldpoint）温度，加热时该点的温度最低（此时又称最低加热温度点，slowestheatingpoint），冷却时该点的温度最高。**罐头食品的冷点传导传热方式的罐头，由于传热的过程是从罐壁传向罐头的中心处，罐头的冷点在罐内的几何中心。对流传热的罐头，由于罐内食品发生对流，热的食品上升，冷的食品下降，罐头的冷点将向下移，通常在罐内的中心轴上罐头几何中心之下的某一位置。**测定污染食品的细菌之孢子的耐热性（D值、Z值、TRT值等）测定欲使用的杀菌釜的热分布测定罐头的最冷点测定产品的热穿透速率符合理论的杀菌条件计算（推算F0值）测试罐做保温确认实验（30～35℃，1～3个月）腐败工厂产品做保温确认实验（30～35℃，1～3个月）正常正常确认杀菌条件腐败**杀菌值的计算（一）比奇洛基本推算法（二）改良基本法（三）公式计算法（四）列线图法**（一）比奇洛基本推算法根据罐头食品传热情况（即罐头食品温度变化规律）和各温度时微生物的热力致死时间（TDT值），推算出预定杀菌温度工艺条件下需要的加热、保温及冷却时间的方法。为此，比奇洛首先提出了部分杀菌量的概念。**部分杀菌量（partialsterility）若微生物在热力致死温度T℃时的热力致死时间（TDT值）为τmin，那么在T℃时加热tmin时所取得的杀菌量A=t/τ为部分杀菌量，指的是在某一特定热力致死温度T℃下加热处理tmin时完成的杀菌量。**总杀菌量的计算若将杀菌过程分为n个温度段，假设各温度段的平均温度为Ta℃,对应的热力致死时间为τamin，处理时间为tamin，则各温度段取得的部分杀菌量为Aa=ta/τa；而总杀菌量为A=ΣAa=Σta/τa**例：总杀菌量的计算某目标菌在115℃时TDT值为20min，118℃时TDT值为10min，若该菌先在115℃处理8min，再在118℃处理6min，求两次热处理的累积杀菌量？解：A1=8/20=0.4,A2=6/10=0.6,A总=A1+A2=0.4+0.6=1.0**致死率及杀菌量的计算显然，热力致死时间τ的倒数1/τ可视为杀菌率(SterilizingRate)或致死率(LethalRate)，积分后得致死量，即杀菌量。****热处理时间t热处理温度TT时的τ值1/τ部分杀菌量累积杀菌量2min98℃200min0.0051％1％3min104℃100min0.0103％4％5min110℃50min0.02010％14％4min113℃20min0.05020％34％6min115℃10min0.10060％94％5min110℃50min0.02010％104％**（二）改良基本法比奇洛基本推算法不能用于比较不同杀菌条件的热杀菌效果。为此，鲍尔引入了杀菌值（sterilizingvalue）或致死值（Leathality）的概念。**致死值（Leathality）将各温度下的杀菌率或致死率1/τ用温度（通常为121.1℃）来表示，这样就简化了总杀菌量的计算公式，为利用一重积分来计算总杀菌量奠定了基础，这也是改良基本法与比奇洛基本推算法的区别。**热力致死时间曲线和Z值注：上式中的F指121.1℃时的热力致死时间。**令F=1，即121.1℃时的热力致死时间为1min**杀菌值的计算上式中的F指的是杀菌值。由上式可知，只要知道热处理温度T及目标微生物的Z值，就可以计算出致死率（即L值）；然后根据热处理过程的温度变化情况，就可以计算出不同热处理过程所获得的杀菌值F。**杀菌值的计算教材p85，例题（微生物的D值、Z值，参考p76,表2-7；F值、L值，参考表2-15及表2-16；杀菌值的选择参考p84内容）。注：表2-16表头上的0.1、0.2、0.3……指的是温度的非整数值。**食品热杀菌条件的确定方法1.实罐试验2.实罐接种杀菌试验3.保温贮藏试验4.生产线上实罐试验**1.实罐试验以满足理论计算的杀菌值(F0)为目标，选择几种不同的杀菌温度－时间组合进行试验；再根据罐头食品质量，生产能力等综合因素选定杀菌条件的方法。目的是使热杀菌既能达到杀菌安全的要求，又能维持其高质量，在经济上也最合理。**2.实罐接种杀菌试验为了确证实罐试验所确定的（理论性）杀菌条件的合理性，还要进行实罐接种杀菌试验；其方法是将常见导致罐头腐败的细菌或芽孢定量接种在罐头内，在所选定的杀菌条件下进行杀菌，再保温检查其腐败率。**（1）试验用微生物通常低酸性食品用耐热性高于肉毒杆菌的梭状芽孢杆菌PA3679芽孢。pH3.7以下酸性食品用巴氏固氮梭状芽孢杆菌（Clostridiumpasteurianum）或凝结芽孢杆菌（Bacilluscoagulans）芽孢。高酸性食品则用乳酸菌，酵母作试验对象菌。试验用的微生物必须经标准的耐热性试验加以检定。**（2）实罐接种方法对流传热的产品可接种在罐内任何处。块状食品要尽可能接种在冷点位置或冷点与罐底之间。（3）试验罐数（4）试验分组（5）试验记录**3.保温贮藏试验接种实罐试验后的试样要在恒温下进行保温试验。培养温度依据试验菌的不同而不同。霉菌：21.1～26.7℃嗜温菌和酵母：26.7～32.2℃凝结芽孢杆菌：35.0～43.2℃嗜热菌：50.0～57.2℃**4.生产线上实罐试验接种实罐试验和保温试验结果都正常的罐头加热杀菌条件，就可以进入生产线的实罐试验作最后验证。试样量至少100罐以上，试验时必须对相关内容进行测定并做好记录。**Ⅳ.杀菌工艺与设备杀菌工艺杀菌设备**杀菌工艺巴氏杀菌与商业杀菌常压杀菌与加压杀菌高压水煮杀菌空气加压蒸汽杀菌火焰杀菌热装罐密封杀菌预杀菌无菌灌装**杀菌设备一、低温加热杀菌装置二、高温加热杀菌装置三、超高温杀菌装置**一、低温加热杀菌（装置）（一）批量式低温加热杀菌装置（二）连续式低温加热杀菌装置**二、高温加热杀菌（装置）（一）间歇式高温加热杀菌装置（二）连续式高温加热杀菌装置**（一）间歇式高温杀菌装置1.立式压力杀菌釜2.卧式压力杀菌釜3.用于玻璃容器的静止压力杀菌釜**立式压力杀菌釜卧式压力杀菌釜******（二）连续式高温杀菌装置1.螺旋式回转加压杀菌设备2.静水压式连续杀菌设备3.水封式连续杀菌设备4.刮板式回转杀菌装置******三、超高温杀菌习惯上把加热温度为135～150℃，加热时间为2～8s，加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程称为超高温杀菌（UHT杀菌）。UHT杀菌技术在液态奶的生产过程中应用最广。**超高温杀菌技术的依据微生物对温度的敏感程度比其它化学反应（如褐变、酶的钝化、营养成分的损失）高（参见表2-11）。即是说微生物的Z值小于其它热破坏反应的Z值，或说微生物的Q值大于其它热破坏反应的Q值。**超高温杀菌技术的依据例如，温度每上升10℃，枯草芽孢杆菌孢子的致死速率上升约30倍；但牛奶的褐变速率上升不到3倍。特别是当温度高于135℃时，这种差别更显著；如140℃时微生物死亡速率的提高比褐变反应速率的提高快2,000倍，在150℃时更是增长到5,000倍。****超高温杀菌技术的依据因此，利用超高温杀菌处理原料奶，可以达到快速杀灭原料奶中的大部分有害微生物，同时很好地保持牛奶的营养和品质的目的。**超高温杀菌技术的分类按物料与加热介质直接接触与否，UHT杀菌可分为：直接（混合）式加热法间接式加热法**直接混合式加热法采用高热、纯净的蒸汽直接与待杀菌物料混合接触，进行热交换，使物料瞬间被加热到135～160℃。物料水分闪蒸过程中，易挥发的风味物质将随之部分损失。常用于牛乳以及其它需脱去不良风味物料的杀菌，不适用于果汁的杀菌。**直接（混合）式加热法蒸汽喷射式超高温杀菌蒸汽注入式超高温杀菌欧姆加热超高温杀菌**蒸汽喷射式超高温杀菌利乐拉伐公司的真空瞬时加热杀菌装置英国APV公司的直接蒸汽喷射杀菌装置美国彻里－伯勒尔公司的大气－真空装置**利乐公司**蒸汽喷射头（图）**利乐公司**利乐公司**英国APV公司**蒸汽注入式超高温杀菌英国APV蒸汽注入式加热杀菌装置法国拉吉奥尔蒸汽注入式加热杀菌装置巴黎布雷尔－马泰尔热真空杀菌装置**英国APV公司**蒸汽注入腔（图）********间接式加热法采用高压蒸汽或高压水为介质，热量经固体换热壁转传给待处理物料。由于加热介质不直接与食品接触，所以可较好地保护食品物料的原有风味，广泛用于果汁、牛奶等的UHT杀菌过程。**间接式加热法板式热交换器超高温杀菌环形管式热交换器超高温杀菌刮板式热交换器超高温杀菌**板式热交换器超高温杀菌APV板式超高温杀菌装置阿尔博恩装置（Ahlborn）利乐公司的板式超高温杀菌装置两用装置（DualPurposeSystem）**APV板式UHT杀菌装置（图）****利乐板式UHT杀菌装置（图）**板式UHT装置**两用装置（图）****管式UHT装置****