食品的热处理和杀菌.ppt

第三章 食品的热处理和杀菌,1、食品热处理（ heat treatment ）的定义 通过向食品传递热能，提高食品温度的方法进行加工处理，赋予食品一些新的特性以及风味的方法。,概述,2、食品热处理的主要目的： 降低无益生物物质的活性 产品物理特性的变化,保藏热处理,转化热处理,注意：热处理过程中都会造成营养成分的损失,3、几个需要掌握的定义 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。 由于部分食品的传热和杀菌来说，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。,商业杀菌法(commercial sterilization) 将病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐败的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽孢，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。,商业无菌的要求： 产品中的所有致病菌都被杀灭 耐热性非致病菌的存活率达到规定要求 在密闭完好的条件下在正常的销售期内不生长繁殖,巴氏杀菌法（Pasteurization） 在100以下的加热介质中的低温杀菌方法。 巴氏杀菌的目的是杀死病原菌及无芽孢细菌，但由于杀菌条件比较温和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。 其目的主要为抑制或破坏食品中酶以及减少微生物数量。,表3-1 常用的热处理过程及效果,食品的罐藏：将食品包装在容器中密封后，用高温处理，使食品在室温下长期贮藏的方法。 罐头食品：用密封容器包装并经高温杀菌的食品。 软罐头：由耐高温塑料袋密封经高温杀菌的食品称为软罐头。,罐头食品的特点： 安全性 方便性,我国罐头行业情况,第一节 热处理原理,食品的杀菌方法： 物理方法：热处理、微波、辐射、过滤 化学方法：防腐剂、抑菌剂 生物方法：微生物或产抗生素的微生物,热处理杀菌是食品工业最有效、最经济、最简便，也是使用最广泛的杀菌方法。,热杀菌的最高境界是即达到杀菌及钝化酶活性要求，又尽可能减少食品质量变化。,1、微生物的耐热性 影响微生物耐热性的因素 污染微生物的种类和数量 不同种类微生物耐热性不同 培养条件不同耐热性不同 热杀菌是以芽孢为杀菌对象。,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,罐内食品成分 pH：中性时耐热性最强，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。因此人们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。,pH对芽孢耐热性的影响,脂肪：脂肪含量高则细菌耐热性强。 因为食品中的脂肪和蛋白质的接触会在微生物表面形成凝结层。凝结层既妨碍水分的渗透，又是热的不良导体，所以增加了微生物的耐热性。,糖类：糖浓度高则微生物难以杀死。 低浓度糖液对耐热性影响小。高浓度的糖液可对微生物细胞起脱水作用，因此降低了蛋白质的凝固速度，提高微生物的耐热性。但又因强烈的脱水作用（Aw变小）而抑制微生物的生长。,糖对细菌耐热性的影响,蛋白质：食品中蛋白质含量在5%附近时，对微生物有保护作用。当蛋白质含量高于15%时，则对食品的耐热性没有什么影响。 盐：低浓度的食盐对微生物有保护作用；高浓度食盐则对微生物的抵抗力有削弱作用。 由于低浓度食盐使细胞适量脱水而蛋白质难以凝固；高浓度的盐则使微生物大量脱水，强烈抑制微生物生长，甚至蛋白质变性，微生物死亡。,植物杀菌素：一些植物的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用，这类物质被称为植物杀菌素。 如葱、姜、蒜、辣椒、番茄、芥末、丁香、胡椒等。含有这些原料可以降低杀菌前罐中的微生物数量，削弱其耐热性。,2、热杀菌食品的pH分类 较高的酸度可以杀灭多种嗜热菌或嗜热微生物，而较酸环境中能存活的微生物往往不耐热。 根据肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性，将食品分成酸性食品（pH4.6）和低酸性食品（pH4.6）两类。,pH4.6作为分界线的原因： 肉毒梭状芽孢杆菌在pH 4.8时就不会生长（也不会产生毒素），在pH 4.6时其芽孢受到强烈的抑制，因此pH4.6被确定为低酸性食品和酸性食品的分界线。,酸性食品（acid foods）：指自然pH4.6的产品 酸化食品（acidified foods）：指自然pH 4.6，而经配料酸化，成品最终平衡成 pH4.6的产品,常见罐头食品的pH值,3、微生物耐热性参数 热力致死温度 一个非常古老的概念，由于其不够准确，目前已经不再使用。,热力致死时间曲线（thermal death time curve，简称TDT曲线） 表示将在一定环境中一定数量的某种微生物恰好全部杀灭所采用的杀菌温度和时间组合。,实际应用中，更多的则是其的变换形式：,F0值：采用121.1杀菌温度时的热力致死时间，单位为min，即TDT121.1。 为了比较方便，公认121.1 （250 ）为标准杀菌温度，记为F 0。 F0值越大，细菌的耐热性越强。,热力致死时间曲线 （TDT曲线）,Z,Z值：致死温时曲线（TDT曲线）斜率绝对值的倒数。,实际含义：TDT曲线穿过一个对数循环所需要改变的温度数（），即杀菌时间变化10倍所需要改变的温度。,热力致死速率曲线或称为残存活菌曲线（ survivor curve ） 表示某一种特定的菌在特定条件下和特定的温度下，其总的数量随杀菌时间的延续所发生的变化。,热力致死速率曲线方程：,热力致死速率曲线,D,D值（Decimal reduction time）：,又称对数递减时间，指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值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。因此D值大小和细菌耐热性的强度成正比。 注意：D值不受原始菌数影响。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。,D值的计算方法：,加热减数时间曲线（Thermal Reduction Time，简称TRT曲线）或称为仿热力致死曲线 在任意规定的温度下，将对象菌数减少到某一程度(1/10n)所需要的加热杀菌时间，单位min。,整个方程表示的即为仿热力致死曲线：,使用F0=nD的意义： 由于TRTn不像F值那样受到原始细菌数量的影响。 同时将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在了一起，使得D值、Z值和F值之间建立了相应的换算关系。,思考题： 1、低酸性食品和酸性食品的分界线是什么？为什么？ 2、影响微生物耐热性的因素主要有哪些？它们的影响机理各是什么？ 3、D值、Z值、F0值的概念各是什么？分别表示什么意思？,二、食品的传热 前述的所有参数（尤其是F0值）都是一种理论杀菌时间，没有考虑到升温和降温过程。 在实际产品杀菌过程中必须考虑到罐内容物的传热问题。,1、传热方式 热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射。 对于罐装食品来说，由于罐壁的阻碍，可以认为不存在热辐射的传热形式，只存在热传导以及热对流两种方式。,根据内容物的特性，传热形式分为： 完全对流型 完全传导型 （先）传导（后）对流型 （先）对流（后）传导型 诱发对流型,2、影响传热的因素 罐内食品的物理性质 指食品的状态、块形大小、浓度、黏度等，而这几个物理性质往往又具有一定的相关性。 一般来说，液态、浓度低、黏度低、小块的食品传热速率较快,初温（initial temperature, IT） 指杀菌开始时，罐内食品物料的温度。 初温越高，罐内达到杀菌操作温度的时间越短。对流传热与传导传热影响不同。,容器 对于杀菌操作的传热主要考虑容器的材质、容积和几何尺寸。 材质：绝热系数、罐壁厚度影响 容积：容积大，加热时间长 几何尺寸：高径比（H/D）,杀菌锅 静置的杀菌锅内的温度可能不均匀，而回转式杀菌锅则温度分布均匀。 对于黏稠、带汤的食品，罐头的不断运动对内容物有搅动作用，可以强化传热效果。 对于全固体食品则没有搅动强化传热效果。,3、传热测定 指罐头中心温度（或冷点温度）的测定。 冷点：罐头杀菌冷却过程中，温度变化最缓慢的点。,传导型食品罐头的冷点在罐的几何中心 特点：传热速度较慢,传导加热型冷点位置,对流型食品罐头的冷点在罐中心轴上，离罐底24cm处。 特点：传热速度快,对流加热型冷点位置,传热测定的目的： 了解杀菌过程中温度随时间变化曲线，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 经过数据分析和处理可以判断罐头食品的杀菌效果,4、传热曲线 将罐头食品中的冷点温度随时间的变化值用温度-时间来表示的曲线。,简单加热曲线：单纯的导热和单纯的对流换热所对应的加热曲线,转折加热曲线：即混合型传热所对应的加热曲线,第二节 热处理技术,一、商业杀菌 1、食品罐藏的基本工序 罐藏食品的生产过程主要为：,排气 密封前将罐内空气尽可能除去的处理措施，罐内真空度一般为(2.6665.332) 104Pa。 排气方法 热灌装法 加热排气法 蒸汽喷射排气法 真空排气法,排气目的： 阻止需氧菌及霉菌的发育生长 防止或减轻因加热杀菌时空气膨胀而使容器变形或破损，特别是卷边受到压力后，易影响其密封性。 控制或减轻罐藏食品贮藏中出现的罐内壁腐蚀 避免或减轻食品色香味的变化 避免维生素和其他营养素遭到破坏 有助于避免将假胀罐误认为腐败变质性胀罐,密封 金属罐密封：封口机械的作用下罐盖和罐身的边沿分别形成罐盖钩和罐身钩，并相互钩合和贴紧，此结构成为“二重卷边”。,二重卷边的原理是利用两个沟槽形状不同的滚轮，分先后两次对罐体和罐盖卷缘进行卷封。 为使封口结合部密封性良好，一般可通过在盖内壁卷缘内涂覆胶液（橡胶或树脂等），以增加其密封可靠度。,玻璃瓶罐密封： 卷封 旋封：目前主要密封形式。 套封,复合薄膜袋密封： 按材料分为：不透明蒸煮袋（含铝箔）和透明蒸煮袋（无铝箔） 按杀菌温度分为：普通蒸煮袋（耐100121）、高温蒸煮袋（ 121135 ）和超高温蒸煮袋（135150 ）。,杀菌方式： 常压水杀菌：杀菌温度100 ，用于酸性食品 高压蒸汽杀菌：杀菌温度108121 ，用于低酸性食品 高压水杀菌：压力一般维持在（2.032.53）104Pa，主要用于低酸性食品的杀菌。,冷却方法： 水池冷却 锅内常压冷却 锅内加压冷却 空气冷却 冷却终点：罐温3840 。,后处理 经过一系列检查后才能成为合格产品，进入贴标、装箱、入库和销售流通。检查主要分为： 外观检查 保温检查 敲检 真空度检查 开罐检查,2、罐藏食品发生腐败变质的现象及原因 罐头食品贮运过程中常会出现胀罐、平盖酸坏、硫化黑变和发霉等腐败变质的现象。,胀罐（胖听）分类： 假胀 氢胀 细菌性胀罐,平盖酸败 残存的微生物在生长过程中只产酸，不产气。,硫化黑变 在细菌的活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的H2S气体，与罐内壁铁发生反应生成黑色硫化物，沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味。,霉变 一般不常见。只有在容器破损或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长。,造成罐藏食品腐败变质的主要原因 初期腐败 杀菌不足 杀菌后污染 嗜热菌生长,思考题 1、罐头食品主要有哪些腐败变质现象？罐头食品腐败变质的原因有哪些？,3、商业杀菌系统 间歇式杀菌锅 间歇式杀菌系统又分为立式和卧式杀菌锅两种。右图即为立式杀菌锅。,卧式杀菌锅,连续式杀菌锅,二、巴氏杀菌（Pasteurisation）,路易巴斯德,一些关于牛奶的名词： 生鲜牛奶（raw milk） 再制奶（recombined milk） 还原奶（reconstituted milk） 混合奶（mixed milk） 风味奶（flavored milk） 营养强化奶（fortified milk） 含乳饮料（milk beverage）,巴氏杀菌是一种温和的热处理过程，主要应用于液体食品。 巴氏杀菌的目的： 杀灭致病菌营养细胞 钝化酶类物质,巴氏杀菌分类： 低温维持法（LTLT）：63保持30min 高温短时灭菌（HTST）：71.5 保持15s 此外我们再介绍一种： 超高温瞬时灭菌（UHT）：132 保持23s,UHT灭菌产品,几种杀菌效果的比较,巴氏杀菌系统： LTLT杀菌系统,HTST杀菌系统,UHT杀菌系统,三、热烫 热烫也是一种温和强度的热处理，应用于水果和蔬菜等固体食品原料。,热烫的目的 钝化食品中的酶 保持果蔬色泽 起到软化组织的作用 驱除果蔬细胞间的空气 清洁、减少微生物数量,1、热烫系统 对各种食品的热烫通常采用两种加热介质：蒸汽和热水。,回转式热烫系统 设备简单，易维护 控温不精确，易污染,隧道式热烫系统,隧道式热水热烫系统,隧道式蒸汽热烫机的两种典型形式,组合式热烫系统,瀑布式淋水热烫冷却系统,三个阶段方法与目的 预热阶段： 采用蒸汽，目的是迅速提升温度 热烫阶段： 采用热水喷淋，保证热水与物料的稳定接触，使热传递达到最大 冷却阶段： 使用冷却水喷淋，快速降温,单体快速热烫（Individual Quick Blanching，IQB） IQB的三个阶段：快速加热、绝热保温、快速冷却。,IQB的优点： 时间短 产品均匀性好 产品质量高 降低能耗,IQB的缺点： 传热系数受影响 占地面积较大 对设备要求高,电磁波热烫： 微波热烫 高频波热烫 红外线热烫 “中国式”热烫：使用热油进行热烫。,2、热烫处理过程的确定 热烫处理工艺条件的确定：利用热力致死时间曲线方程进行计算。 一般使用过氧化氢酶作为热烫计算的基准，主要是由于过氧化氢酶的耐热性较强。,例：过氧化氢酶的D121=3min，Z=37.2 ，通常使用F=4D=12min的处理强度，但热烫最高限制温度为100 ，求所需的热处理时间？,影响热烫过程热传递的因素： 热烫过程中，最大的困难是固体食品物料的加热和冷却特性，主要取决于物料的热力学特性（最重要的是热传导率）。 加热介质的温度。较高的温度可以提高升温速率，但是热烫系统的限制是最高100。,可以调节的热烫因素： 产品物料的大小 物料的形状 对流传热系数 注意：上述因素同样影响产品冷却阶段的降温速度！,第三节 热处理与产品质量,一、商业杀菌与产品质量 除了部分以性质转化为