微生物灭菌问题ppt课件.ppt

主要内容 1灭菌原理与技术简介2培养基制备与灭菌3空气灭菌流程与设备4反应器相关灭菌技术 1 第一节灭菌原理与技术简介 消毒 disinfection 杀死或消除物体上的病原微生物的方法 灭菌 sterilition 杀死物体上全部微生物的方法 防腐 antisepsis 用理化方法防止抑制微生物生长的方法 基本概念 化疗 chemotherapy 利用对病源菌具有高度毒力而对宿主基本无毒的化学物质来抑制宿主体内病源微生物的生长繁殖 生化反应过程多为纯培养过程 必需对生产的过程进行灭菌处理 其实质是对有害微生物的控制和消除 2 控制微生物的物理因素 高温灭菌辐射作用高渗作用干燥超声波 控制微生物的化学因素 表面消毒剂化学治疗剂 3 高温灭菌 多数细菌 酵母菌和霉菌的营养细胞和病毒在50 65 10min可以致死 一般噬菌体65 80 致死 放线菌 霉菌的孢子比营养细胞抗热性强 76 80 10min可以杀死 细菌芽孢 在100 下 20min才能致死 同种微生物老龄菌比幼菌耐热 灭菌方法 湿热灭菌 mosistheatsterilization 干热灭菌 dryheatsterilization 4 该法比干热灭菌效果好 因为蛋白质在有水的情况下容易凝固 如含水50 蛋白质凝固温度为56 含水 蛋白质凝固温度为160 170 湿热灭菌 mosistheatsterilization 煮沸灭菌法 煮沸消毒法 高压蒸汽灭菌法 巴斯德消毒法 巴氏消毒法 5 高压蒸汽灭菌 是湿热灭中最好方法 通常在1 05kg cm2 的压力下面 此时温度121 处理15 30min 实验室中是培养基灭菌的最常用方法 工业中利用饱和蒸汽进行培养基和设备 管道等的灭菌 就是直接用高温蒸汽灭菌 蒸汽在冷凝时释放出大量潜能 蒸汽具有强大穿透力 蒸汽的湿热破坏菌体蛋白质和核酸的化学键 使酶失活 微生物因代谢障而死亡 6 低温维持法 高温瞬时灭菌 巴氏消毒法 pasteurization 是食品 牛奶 酿造 啤酒 工业中常用的方法 具体做法是61 7 62 8 处理30min或71 6 度处理15min 这样即可杀死病原微生物 又不致损坏营养 可保留食品饮料原有用味 根据结核杆菌在62 下15min被致死 7 紫外线 杀菌机制 诱导核酸形成胸腺嘧啶二聚体 从而干扰了核酸的复制 常用于实验室环境的灭菌 以物品表面的灭菌 各种微生物对紫外线抗性不同 干细胞强于湿细胞 芽孢 孢子强于营养细胞 多倍体 二倍体 单倍体 8 有机化合物 甲醛 纯甲醛为气体 37 40 水液为福尔马林 醇是脱水剂蛋白质变性剂 70 乙醇杀菌效果最好 酚 3 5 的石碳酸溶液几分钟即可致死细菌甲酚杀菌力最强 煤酚皂液 来苏尔 为甲酚和肥皂的混合液 K2MnO4使菌体蛋白质氧化 使酶失活 0 1 3 浓度可用于皮肤 果品 餐具 消毒 H2O2清洗伤口 9 10 第二节培养基的制备与灭菌 培养基的配置培养基的灭菌 11 一 培养基的配置 一 碳源 1 作用 提供微生物菌种的生长繁殖所需的能源和合成菌体所必需的碳成分 提供合成目的产物所必须的碳成分 2 来源 糖类 油脂 有机酸 正烷烃 12 二 氮源 氮源主要用于构成菌体细胞物质 氨基酸 蛋白质 核酸等 和含氮代谢物 常用的氮源可分为两大类 有机氮源和无机氮源 1 无机氮源 种类 氨盐 硝酸盐和氨水 特点 微生物对它们的吸收快 所以也称之谓迅速利用的氮源 但无机氮源的迅速利用常会引起pH的变化如 NH4 2SO4 2NH3 2H2SO4NaNO3 4H2 NH3 2H2O NaOH 13 无机氮源被菌体作为氮源利用后 培养液中就留下了酸性或碱性物质 这种经微生物生理作用 代谢 后能形成酸性物质的无机氮源叫生理酸性物质 如硫酸胺 若菌体代谢后能产生碱性物质的则此种无机氮源称为生理碱性物质 如硝酸钠 正确使用生理酸碱性物质 对稳定和调节发酵过程的pH有积极作用 所以选择合适的无机氮源有两层意义 满足菌体生长稳定和调节发酵过程中的pH 14 2 有机氮源 来源 工业上常用有机氮源都是一些廉价的原料 花生饼粉 黄豆饼粉 棉子饼粉 玉米浆 玉米蛋白粉 蛋白胨 酵母粉 鱼粉 蚕蛹粉 尿素 酒糟等 成分复杂 除提供氮源外 有些有机氮源还提供大量的无机盐及生长因子 例玉米浆 可溶性蛋白 生长因子 生物素 苯乙酸 较多的乳酸 硫 磷 微量元素等 15 氮源使用的一些相关问题 有机氮源和无机氮源应当混合使用 早期 容易利用易同化的氮源 无机氮源中期 菌体的代谢酶系已形成 则利用蛋白质 有些产物会受氮源的诱导和阻遏 例 蛋白酶的生产 有机氮源选取时也要考虑微生物的同化能力 开发效果好 有针对性的有机氮源仍然是令人感兴趣的课题 16 三 无机盐的微量元素 1 作用 各种不一样 2 来源 C N源 以盐的形式补充 3 用量 根据具体的产品 以实验决定 17 例 铁离子青霉素发酵中 铁离子的浓度要小于20 g ml发酵罐必须进行表面处理 B 使用时注意盐的形式 pH的变化 例 黑曲酶NRRL 330 生产 淀粉酶 PH对酶活的影响pH酶活不加4 25120分钟加K2HPO45 4530分钟加KH2PO44 6275分钟 使用注意点 A 对于其它渠道有可能带入的过多的某种无机离子和微量元素在发酵过程中必须加以考虑 18 四 生长因子 前体和产物促进剂 从广义上讲 凡是微生物生长不可缺少的微量的有机物质 如氨基酸 嘌呤 嘧啶 维生素等均称生长因子 1 生长因子 如以糖质原料为碳源的谷氨酸生产菌均为生物素缺陷型 以生物素为生长因子 生长因子对发酵的调控起到重要的作用 有机氮源是这些生长因子的重要来源 多数有机氮源含有较多的B簇维生素和微量元素及一些微生物生长不可缺少的生长因子 19 前体指某些化合物加入到发酵培养基中 能直接彼微生物在生物合成过程中合成到产物物分子中去 而其自身的结构并没有多大变化 但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高 2 前体 青霉素 分子量356 苯乙酸 分子量136 20 用法 前体使用时普遍采用流加的方法前体一般都有毒性 浓度过大对菌体的生长不利苯乙酸 一般基础料中仅仅添加0 07 前体相对价格较高 添加过多 容易引起挥发和氧化 流加也有利于提高前提的转化率 21 3 产物促进剂 所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物 又非前体 但加入后却能提高产量的添加剂 22 促进剂提高产量的机制还不完全清楚 其原因是多方面的 有些促进剂本身是酶的诱导物 有些促进剂是表面活性剂 可改善细胞的透性 改善细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产 也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用 有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子 23 五 水 对于发酵工厂来说 恒定的水源是至关重要的 因为在不同水源中存在的各种因素对微生物发酵代谢影响甚大 水源质量的主要考虑参数包括pH值 溶解氧 可溶性固体 污染程度以及矿物质组成和含量 对于酿造行业 水的重要性不言而喻 对于常规发酵 可靠 持久 能提供大量成分一致清洁的水 24 第二节培养基的灭菌 主要采用高温湿热灭菌的方法 如何确定灭菌条件 它的理论基础是什么 25 1 微生物的受热死亡动力学 对数残存律 培养基灭菌的依据 杀死细菌的芽孢 微生物的死亡速率遵循一级衰减率 可用下式描述 式中 N 是活菌体浓度 个数 ml或g ml k 比死亡速率常数 min 1 t 时间 min 上式积分得到 k值越小 表面微生物越不易热死 反之越易热死 26 温度对死亡速率的影响 死亡速率常数k与温度的关系 可用阿累尼乌斯公式表达 式中 A 常数 min 1l E 死亡活化能 J mol R 气体常数 8 314J molK T 绝对温度 K 上式微分可得 在同样的温度变化下 死亡活化能越大的物质 它的死亡速率变化也越大 对温度变化敏感 27 微生物受热死亡的活化能 一般要比营养成分热分解的活化能大得多 所以 当温度升高时 微生物死亡速率的增加 要比营养成分破坏速率的增加大得多 在较高温度下可以通过缩短灭菌时间而减少营养成分的损失 这是高温瞬时灭菌法的理论基础 28 间歇灭菌 2 培养基间歇灭菌 又称分批灭菌 是将配制好的培养基和所有设备一起进行灭菌的操作 也称实罐灭菌 特点是不需其他的附属设备 操作简便 国内外常用 缺点是加热和冷却时间较长 营养成分有损失 罐利用低 为中小型生产企业采用 分批灭菌过程升温 保温和降温 灭菌主要是在保温过程中实现的 在升温的后期和冷却的初期 培养基的温度很高 因而对灭菌也有一定贡献 29 Ln N1 N2 30 要求绝对的无菌在工业上很难做到 因为由对数残存律可知 N 0 t 因此 绝对的无菌很难做到 设计中常采用N 0 001 1000次灭菌中有一次失败 间歇灭菌的升温阶段和降温阶段对灭菌的贡献相对较小 而对培养基中维生素类物质的破坏作用则可能很严重 应尽量缩短提温和降温阶段 生产中一般采取121 维持30min的方法 31 3 培养基连续灭菌 连续灭菌时 培养基能在短时间内加热到保温温度并能很快被冷却 因此 与分批灭菌相比 可在更高的温度下灭菌 而保温时间则很短 有利于减少营养物质的破坏 32 33 其它常用的除菌方法 膜过滤除菌是通过机械作用滤去液体或气体中细菌的方法 根据不同的需要选用不同的滤器和滤板材料 微孔滤膜过滤器是由上下二个分别具有出口和入口连接装置的塑料盖盒组成 出口处可连接针头 人口处可连接针筒 使用时将滤膜装入两塑料盖盒之间 旋紧盖盒 当溶液从针筒注入滤器时 此滤器将各种微生物阻留在微孔滤膜上面 从而达到除菌的目的 根据待除菌溶液量的多少 可选用不同大小的滤器 此法除菌的最大优点是可以不破坏溶液中各种物质的化学成分 但由于滤量有限 所以一般只适用于实验室中小量溶液的过滤除菌 34 第三节空气的灭菌 需氧微生物在发酵过程中需要耗用氧气 氧气通常由空气提供 因此 在纯培养过程中 空气的除菌是需氧发酵的重要环节 35 1 空气除菌的方法 热杀菌法理论上讲 空气灭菌可以采用加热的方法 但空气用量很大 且空气的传热效果较差 所以 用蒸汽加热灭菌是不合理的 过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质 以阻截所含的微生物 而获得无菌空气 该方法是工业中常用的方法 过滤除菌可分为绝对过滤和深层过滤 其它方法辐射法 化学法 静电除菌法 一般只限于实验室使用 36 2 空气过滤除菌的原理 深层过滤所用的介质间歇一般大于固体颗粒 那么 空气中的菌体如何被除去呢 是依靠气流通过滤层时 基于滤层纤维网格的层层阻碍 迫使气流不断改变气速大小和方向 使菌体与滤层纤维间发生惯性撞击 拦截滞留 布朗扩散 重力沉降和静电吸附等作用 来达到过滤除菌的目的 37 3 空气过滤的对数穿透定律 空气过滤时 微粒在滤层内的减少速率 正比于微粒的浓度 即 式中 dN dl 通过单位滤层厚度时 菌体数的减少 k 阻塞因数 1 cm或1 m 积分上式得 38 4 常用的过滤介质 棉花 玻璃纤维 活性碳 超细玻璃纤维纸 烧结材料过滤介质 新型过滤介质如超滤膜 39 5 空气过滤流程 a 高空采风 两次冷却 两次分油水 适当加热流程 特点 两次冷却 两次分油水 适当加热 空气第一次冷却到30 35 第二级冷却至20 25 经分水后加热到30 35 因为温度升高 相对湿度下降 40 b 冷热空气直接混合式空气除菌流程 特点 省去一级冷却和分离设备及空气再加热设备 简化了流程 使冷却水用量也降低了 压缩空气从贮罐出来分两路 一部分进冷却器 经分离器分离水 油雾后与另一部分未处理过的高温压缩空气混合 使混合后的空气温度为30 35 相对湿度为50 60 41 42 43 44 45 第四节工业相关灭菌技术 反应器的灭菌操作是生化反应过程重要的技术环节 灭菌不彻底会造成染菌 给生产带来严重危害 防止杂菌污染是任何发酵工厂的一项重要工作内容 尤其是无菌程度要求高的液体深层发酵 污染防止工作的重要性更为突出 所谓 杂菌 是指在发酵培养中侵入了有碍生产的其他微生物 几乎所有的发酵工业 都有可能遭受杂菌的污染 染菌的结果 轻者影响产量或产品质量 重者可能导致倒罐 甚至停产 46 发酵反应器的灭菌染菌的防治 47 1 染菌的原因 48 从染菌的规模来分析染菌原因大批发酵罐染菌 空气系统部分发酵罐 或罐组 染菌 前期可能是种子带杂菌 或灭菌不彻底 中后期则可能是中间补料系统或油管路系统发生问题所造成的个别发酵罐连续染菌 设备问题 如阀门的渗漏或罐体腐蚀磨损 设备的腐蚀磨损所引起的染菌会出现每批发酵的染菌时间向前推移的现象个别发酵罐偶然染菌 原因比较复杂 因为各种染菌途径都可能引起 49 从染菌的时间来分析发酵早期染菌 种子带菌 培养基和设备灭菌不彻底 设备或管道有死角中 后期染菌 中间补料 设备渗漏 操作不合理 50 从染菌的类型来分析耐热性芽抱杆菌 死角或灭菌不彻底球菌 酵母 可能是从蒸汽的冷凝水或空气中带来的浅绿色菌落 革兰氏阴性杆菌 发酵罐的冷却管或夹套渗漏霉菌 灭菌不彻底或无菌操作不严格 51 2 染菌的防治 种子带菌的防止a 种子带杂菌是发酵前期染菌的原因之一 在每次接种后应留取少量的种子悬浮液进行平板 肉汤培养 借以说明是否是种子中带杂菌 种子培养的设备和装置有无菌室 灭菌锅和摇瓶机等 b 把无菌培养皿平板打开盖子在无菌室内放置30分钟 根据一般工厂的经验 长出的菌落在3个以下为好 c 保证摇瓶间的清洁卫生 摇瓶内液体装料不宜过多 瓶口包扎的纱布一般为八层以上 52 设备和管件的渗漏一般是指设备和管件由于腐蚀 内应力或其他原因形成微小漏孔所发生的渗漏现象 这些漏孔很小 特别是不锈钢材料形成的漏孔更小 有时肉眼不能直接觉察 需要通过一定的试漏方法才能发现 死角所谓死角是指灭菌时因某些原因使灭菌温度达不到或不易达到的局部地区 发酵罐及其管路如有死角存在 则死角内潜伏的杂菌不易杀死 会造成连续染菌 影响生产的正常进行 53 54 55 56 57 58 3 染菌后的挽救 种子培养或种子罐中发现污染 发酵早期染菌可以适当添加营养物质 重新灭菌后再接种发酵 中后期染菌 如果杂菌的生长将影响发酵的正常进行或影响产物的提取时 应该提早放罐 有些发酵染菌后发酵液中的碳 氮源还较多 如果提早放罐 这些物质会影响后处理提取使产品取不出 此时应先设法使碳 氮源消耗 再放罐提取 59 有时发酵罐偶而染菌 原因一时又找不出 一般可以采取以下措施 连续灭菌系统前的料液贮罐在每年4一10月份 杂菌较旺盛生长的时间 加入0 2 甲醛 加热至80 C 存放处理4小时 以减少带入培养液中的杂菌数 对染菌的罐 在培养液灭菌前先加甲醛进行空消处理 甲醛用量每立方米罐的体积0 12 0 17升 对染菌的种子罐可在罐内放水后进行灭菌 灭菌后水量占罐体的三分之二以上 这是因为细菌芽孢较耐干热而不耐湿热的缘故 60 第三章食品的热处理和杀菌技术 第一节热加工原理第二节食品的罐藏第三节热烫第四节巴氏杀菌第五节商业灭菌工艺 61 第一节热加工原理 在各种各样的食品贮藏方法中 热加工应用得十分广泛 食品的热加工方法可分为热烫 巴氏杀菌和高温杀菌 是食品保存的重要手段之一 62 一 高温对微生物的影响 1 微生物的耐热性不同的微生物对热的敏感性不同 凡是能在45 的温度环境中进行代谢活动的微生物称为嗜热微生物 与食品有关的主要是芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌属 其次是链球菌属和乳杆菌属 还有一些微生物既能在一般温度下生长又能在高温中生长 称为兼性嗜热微生物 嗜热微生物的生长曲线中的延迟期非常短 有时几乎难以测出 对数生长期的持续时间也非常短 生长速度较快 有些嗜热菌高温生长增代时间仅10min 它们进入稳定期 就很快死亡 所以其生理代谢比嗜温和嗜冷微生物快得多 63 微生物在超过它们最高生长温度范围时 致死的原因主要是由于高温对菌体蛋白质 核酸 酶系统产生直接破坏作用 如蛋白质中较弱的氢键受热容易被破坏 使蛋白质变性凝固 不同微生物因细胞结构和性质不同 其耐热性也不同 64 2 影响微生物耐热性的因素 1 pH值 微生物的耐热性在中性或接近中性的环境中最强 而偏酸性或偏碱性的条件都会降低微生物的耐热性 食品通常以pH4 6为分界线 划分酸性食品和低酸性食品 分类的目的 利用微生物在不同的酸度环境中耐热性的显著差异 对不同酸度的食品采用不同程度的热处理 酸性食品 100 以下杀菌 常压杀菌 低酸性食品 100 以上高温杀菌 加压杀菌 65 根据食品pH的不同 可将食品分为四类 低酸性 pH 5 0水产类 肉类 蔬菜类中酸性 pH4 6 5 0蔬菜与肉类的混合制品酸性 pH3 7 4 6大部分水果罐头高酸性 pH 3 7菠萝汁 橘子汁 不同pH食品可能出现的腐败菌不相同 高酸性食品 耐热性较低的耐酸性细菌 酵母 霉菌 杀菌强度较低 低酸性食品 耐热性较强的细菌 如 肉毒梭状芽孢杆菌 嗜热脂肪芽孢杆菌等 66 2 水分活度 水分活度越低 微生物细胞的耐热性越强 因此 在相同温度下湿热杀菌的效果要好于干热杀菌 3 脂肪 脂肪的存在可以增强细菌的耐热性 4 盐类 当食盐浓度低于3 时 能增强细菌的耐热性 食盐浓度超过4 时 随浓度的增加 细菌的耐热性明显下降 5 糖类 以蔗糖为例 当其浓度较低时 对微生物的耐热性的影响很小 但浓度较高时 则会增强微生物的耐热性 其原因主要是高浓度的糖类能降低食品的水分活度 67 6 蛋白质 加热时食品介质中如有蛋白质 包括明胶 血清等在内 存在 将对微生物起保护作用 7 初始活菌数 初始活菌数越多 则微生物的耐热性越强 则要杀死全部微生物所需的时间也越长 8 微生物的生理状态 一般处于稳定生长期的微生物营养细胞比处于对数期者耐热性更强 9 培养温度 微生物的耐热性随培养温度的升高而增强 10 热处理温度和时间 热处理温度越高则杀菌效果越好 杀菌时保证足够高的温度比延长杀菌时间更为重要 68 3 微生物耐热性的表示参数 1 热力致死速率曲线 D值 2 热力致死时间曲线 Z值 3 F值 F nD 69 1 热力致死速率曲线 在一定温度 一定条件下 细菌群在一定时间间隔内的死亡数的百分率是相同的 换言之 0 1 0 9 第3分钟 1 9 第2分钟 70 值 所谓 值是指在一定处境中 一定的热力致死温度条件下 杀死某菌群微生物总数的90 所需时间 同一温度的D值越大 表明该细菌的耐热性越强 热致死的速度越慢 71 72 2 热力致死时间曲线 Z值是指在热致死时间曲线中 使热致死时间降低一个对数周期 即热致死时间降低10倍 所需要升高的摄氏温度 数 表示了不同热力致死温度时细菌的相对耐热性 73 Z值是热力致死时间变化10倍所需要相应改变的温度数 单位为 Z值与微生物的种类 数量有关 低酸性食品中的微生物Z 10酸性食品中的微生物Z 8 Z值越大 说明微生物的耐热性越强 74 F值的定义 在标准杀菌温度 121 下某种微生物下的热力致死时间 杀菌致死值 常表示为F0 F值越大 表明该细菌的耐热性越强 3 F值 75 在非标准温度下F值表示需在右上角标注Z值 在右下角标注温度 例 加热温度为110 杀死一定数量 Z值为8 的微生物所需的F值表示为 F8110 F值可用于比较不同杀菌过程的杀菌值 但是必须是相同Z值的微生物的F值才能进行比较 76 二 高温对酶活性的钝化作用及酶的热变性 大多数酶在30 40 的范围内显示最大的活性 而高于此范围的温度将使酶失活 任何酶的最适温度都不是固定的 温度提高到80 后 热处理时间只要几秒钟 几乎所有的酶都会遭到不可逆变性 77 三 热处理对食品品质的影响 食品经过热处理 其品质就会在物理或化学方面发生变化 这种变化有时对食品加工是有利的 但另一方面会使品质下降 尤其是达到商业无菌而进行的高温处理 会对食品的色 香 味 形及营养成分产生不良影响 碳水化合物中的还原糖发生的焦糖化反应 美拉德反应产生的褐变有时有利 而有时有害 如果蔬汁的浓缩等 蛋白质遇热易变性 其中的各种酶遇热会失去活性 脂肪成分在较高温度下易氧化变质 食品中风味性的芳香物质易挥发损失 过度热处理破坏食品 如果蔬等 的组织形态 78 第二节 食品的罐藏 一 概况1 罐藏的定义将原料经处理后密封在容器中 通过杀菌将绝大部分微生物杀灭 在保持密封状态下 能够在室温下长期保存的食品保藏方法 凡是用密封容器包装并经杀菌的食品称为罐藏食品 2 罐头食品的特点便于贮存 直接食用 安全卫生 调节市场 军需救灾 79 3 罐头食品的历史1804年 法國人NicolasAppert因普法战争法国軍舰须在高温長时间海上运输的需要 发明以广口瓶裝食物 以软木塞轻塞瓶口 煮沸30 60分钟后 塞紧瓶口 试验获得成功 Appert于1810年获法国拿破仑皇帝颁奖金12000法朗 1812年 阿培尔正式开设了一家罐头厂 命名为 阿培尔之家 即为世界上第一家罐头厂 80 4 罐头的分类根据罐头食品分类标准 GB10784 89 按原料可分成六大类 再将各大类按加工或调味方法的不同分成若干类 肉类 清蒸调味腌制烟熏香肠 禽类 白烧调味去骨 水产类 油浸调味清蒸 糖水类糖浆类果酱类果汁类 水果类 蔬菜类 清渍类醋渍类调味类盐渍 其它类 坚干果类汤类 81 1 镀锡罐 马口铁罐 镀锡薄钢板 利用钢板与锡两者所具有的特性制成容器材料马口铁的构造 厚度为0 3mm左右 中间的钢基层厚度为0 2mm 5 罐藏容器 1 金属罐镀锡罐 镀铬罐 铝罐 82 83 2 涂料罐为了防止腐蚀 在镀锡板表面涂一层保护膜 使罐内容物与罐内壁锡层隔绝 对罐内涂料的要求 成膜后无毒害 无污染 安全 不影响内容物的风味和色泽 能有效防止内容物对罐内壁的腐蚀 有良好的附着性 均匀致密 有较好的强度和机械性能 耐高温 遇热不变色 不软化 不脱落 有良好的稳定性 容易存放 价格便宜 84 3 金属罐的形状圆型 方型 椭圆型 梯型 马蹄型等 85 4 金属罐的制造按制造工艺过程可分为 接缝焊锡罐 三片罐 冲压罐 两片罐 高频电阻焊罐 三片罐 86 2 非金属罐 玻璃瓶罐 蒸煮袋 1 玻璃瓶罐特点 a 稳定性高 不与内容物发生化学反应 不发生罐壁腐蚀 b 可视性好 c 开启简单 d 复用性好 e 质脆易破 f 壁厚瓶重 形式 四旋瓶 胜利瓶 已淘汰 87 四旋瓶 88 2 蒸煮袋RetortPouch包装食品又称为软罐头特点 阻热小 传热快 可缩短杀菌时间 密封性好 封口简便牢固 质量轻 携带方便 开启方便 使用过的包装袋易处理 蒸煮袋的分类蒸煮袋根据使用温度可分为4种 低温蒸煮袋 在100 中杀菌40分钟 中温蒸煮袋 在121 中杀菌40分钟 高温蒸煮袋 在135 中杀菌40分钟 超高温包装袋 可在微波炉中加热杀菌 89 二 罐藏食品热加工时间的推算 在不同杀菌过程中 罐头或罐藏容器大小不同 形状不同 被杀菌食品的组分不同 达到所要求温度的时间会不同 显然 不同情况要求不同的热处理工艺 目前已找到了更先进的计算杀菌时间的方法 主要是为了估计杀菌工艺的安全性而不是为了精确地确定杀菌时间和提高致死效果 拥有先进仪器的罐头加工厂已利用计算机来计算杀菌时间 以更好地控制杀菌工艺流程 无论哪种情况 在进行最佳工艺计算时 必须知道细菌致死曲线和食品的热穿透性能 罐头工业已积累了丰富的加工经验 对于常见标准大小的食品罐头的热处理工艺可在一般罐头工业参考书中查到 当开发一个新产品 使用新型材料或新型包装时必须测定罐头的有效热处理情况 90 三 罐藏食品的一般加工工艺 罐头生产一般工艺流程 91 1 罐藏原料的预处理 罐头食品的原料和辅助材料 一般都须进行保藏后再供加工 动物性原料多采用冻结冷藏或低温保藏 植物性原料多采用低温冷藏或气调储藏 原料在进入生产之前 必须严格挑选和分级 剔除不合格的原料 同时根据质量 新鲜度 色泽 大小等分为若干等级 挑选分级后的原料 须分别进行清洗 挑选 分级 去骨 去皮 去鳞 去头尾 去内脏 去核 去囊衣等处理 然后根据各类产品规格要求 分别进行切块 切条 切丝 打浆 榨汁 浓缩 预热 烹调等处理 92 2 装罐和预封1 装罐前容器的准备 A 金属罐洗去污染的灰尘 泥土 油污 焊渣 微生物等B 玻璃罐新瓶经浸泡 冲洗即可 旧瓶一般不回收C 蒸煮袋无需清洗 93 2 装罐的工艺要求 合理搭配 使内容物色泽 大小 块型 个数基本一致 排列整齐 必须留有适当顶隙 6 8mm 保持罐口清洁 严格防止异物混入罐内 控制装罐时间 避免积压 94 顶隙罐内容物表面到罐盖间的空隙 一般为6 8mm 顶隙对罐头质量的影响 排气效果和罐内真空度 罐头的净重 卷边密封性 容器杀菌后的外观变形 罐头贮藏期间容器内壁的腐蚀 95 装罐量 罐内顶隙 固液比等 96 加汤 糖 液除少数食品干装外 多食品装罐后还需加注汁液 如糖水 盐水 调味料 清水等 加汤 糖 液的作用 A 增进罐头食品风味B 提高杀菌效果C 排除罐内部分空气 97 3 预封在排气之前 用封口机将罐盖与罐身勾连的工序称为预封 预封后罐盖可沿罐身自由回转又不会脱开 排气时罐内空气 水蒸气能自由逸出 预封的作用 防止排气时排气箱上的冷凝水滴落罐内而污染食品 防止排气后冷空气侵入 使罐头在较高温度下密封 以提高罐头的真空度 有助于保证封口质量 尤其是方罐和异型罐 98 3 罐头的排气排气是罐头生产必不可少的一道工序 通过排气 使罐头在密封 杀菌冷却后获得一定的真空度 并有助于保证和提高罐头的质量 排气的作用与效果 1 防止或减轻罐头在高温杀菌时容器发生变形和损坏 2 防止需氧菌和霉菌的生长繁殖 3 使罐内形成适当的真空度 有利于食品色 香 味的保存 减少维生素和其它营养成分的破坏 4 防止或减轻罐头在贮藏过程中罐内壁的腐蚀 99 排气方法 热灌装法加热排气法喷蒸汽排气法真空排气法 热力排气法 100 热力排气法原理 利用空气 水蒸气及食品受热后膨胀将气体逸出 使内容物气体含量降低 可分为内容物加热后装罐和装罐后加热排气 101 热灌装法 将加热至一定温度的液态或半液态食品趁热装罐并立即密封 或先装固态食品于罐内 再加入热的汤汁并立即密封 密封前罐内中心温度一般控制在80 左右 特别适合于流体食品 也适合块状但汤汁含量高的食品 装罐和排气在一道工序中完成 102 预封后的罐头在排气箱内经一定温度和时间的加热 使罐中心温度达到80 左右 立刻密封 排气箱一般采用水或蒸汽加热 排气温度控制在90 100 加热时间视原料特点而定 块形物含量高 或内容物中气体含量高的 排气时间长 特别适合组织中气体含量高的食品 密封后应立即进入杀菌工序 加热排气法 103 排气温度和排气时间视罐头的种类 罐型大小等而定 一般要求罐中心温度在85 90 根据生产实际经验 果蔬罐头排气后中心温度一般控制在60 75 不带骨头的肉类罐头 75 80 带骨头的肉类罐头 85 90 水产类罐头 75 80 常见的加热排气设备有链带式和齿盘式排气箱 104 在专用的封口机内设置蒸汽喷射装置 临封口时喷向罐顶隙处的蒸汽驱除了空气 密封后蒸汽冷凝形成真空 该法适合于原料组织内空气含量很低的食品 需要有较大的顶隙 一般为8mm左右 否则形成的真空度低 蒸汽喷射排气法 105 也称真空封口法 利用机械产生局部的真空环境 并在这个环境中完成封口 真空排气法的优缺点 适用范围很广 尤其适用于固体物料 能在较短的时间内使罐头获得较高的真空度 能较好地保持维生素和其它营养成分 设备占地面积小 对于食品内部空气含量高的食品 短时间内难以排除 真空排气法 106 影响罐内真空度的主要因素 排气时间和温度 食品封罐时的温度 罐头顶隙 食品的种类与新鲜度 外界气压与温度的变化 107 4 罐头食品的密封 1 金属罐的密封 108 型号 GT4B2A生产能力 42罐 分钟 109 全自动真空封罐机 型号 GT4B15 GT4B12 该机是对罐头进行预封 封口的组合机 具有连续进罐 进盖 打印记 合盖预封 封口等功能 罐头从进入机器 抽真空到封罐结束可连续进行 生产能力 130 160罐 分钟 110 封罐机的主要部件和作用 111 压头 用于固定罐头 使其在密封时不会滑动 托底板 将待封罐头向上托起 嵌入压头内固定 头道滚轮 将罐盖盖沟卷入罐身翻边下 使之相互卷合 二道滚轮 将已相互卷合的卷边压紧 形成紧密的二重卷边 112 2 玻璃罐的密封旋转式密封法有三旋 四旋 六旋和全螺旋式密封法等 主要依靠罐盖的螺旋或盖爪扣紧在罐口凸出螺纹线上 罐盖内壁垫有塑料垫圈或加注滴塑以加强密封 3 蒸煮袋软罐头的密封蒸煮袋软罐头的密封一般采用真空包装机进行热熔密封 依靠内层的聚丙稀材料加热时的熔合达到密封目的 密封效果取决于蒸煮袋的材料性能 热封温度时间 压力和封口处是否有附着物等因素 113 5 罐头的杀菌与冷却 罐头食品的传热 传导 热能在相邻分子之间的传递 如内容物全部是固体物质 如午餐肉 烤鹅等 对流 受热成分因密度下降而产生上升运动 热能在运动过程中被传递给相邻成分 如液体多 固形物少 流动性好的食品 如果汁 蔬菜汁等 对于罐藏食品而言 不存在辐射传热 114 传导型加热时热量从罐内壁向几何中心传递 冷却时 热量从几何中心向罐内壁传递 罐内各点温度不同 每点的温度随加热和冷却时间的变化而变化 罐内传热最慢点即温度最低点被称为冷点 传导型罐头的冷点在罐的几何中心 115 对流型 借助于液体和气体流动来传递热量的方式加热时表层液态食品受热后迅速膨胀 密度降低 比内部温度较低食品轻而上浮 导致食品在罐内循环流动 产生热交换 由于流体的流动使各部位发生位移产生的热量传递现象称为对流传热 对流传热型食品在加热或冷却过程中 罐内传热速度很快 各点温度比较接近 温差很小 加热升温或冷却降温过程需要的时间较短 对流传热型罐头食品加热时的冷点在罐中心轴线离罐底12 7 19mm处 116 117 对流 传导型 两种传热方式同时存在如一些果块较大的水果罐头 糖水桃子罐头等 加热时的热传递属这一类 液体部分为对流传热 固体部分为传导传热 这类罐头加热时的冷点不固定 118 1 杀菌公式 杀菌公式是实际杀菌过程中针对具体产品确定的操作参数 杀菌公式规定了杀菌过程中的时间 温度 压力 完整的杀菌公式为 119 杀菌公式的含义 t1 升温时间 即杀菌锅内加热介质由环境温度升到规定的杀菌温度T所需的时间 t2 恒温时间 即杀菌锅内介质温度达到T后维持的时间 t3 冷却时间 即杀菌介质温度由T降低到出罐温度所需时间 T 规定的杀菌锅温度 P 反压 即加热杀菌或冷却过程中杀菌锅内需要施加的压力 120 升温阶段 将杀菌锅温度在预定时间内提高到杀菌公式规定温度 同时将杀菌锅内的空气充分排出 以保证恒温杀菌时锅内蒸汽压与温度一致 恒温阶段 在规定时间内保持杀菌锅温度稳定不变 虽然杀菌锅经过升温阶段已达到杀菌温度 但罐头内的温度还在继续上升 121 降温 冷却 阶段 原则上冷却速度越快越好 但必须防止罐头因压力急剧变化而爆裂或变形 内压较高的罐头冷却时需加压 反压 或减慢杀菌锅的放气速度 122 2 罐藏食品常用的杀菌方法 常压杀菌杀菌方式高压杀菌 123 常压沸水杀菌间歇式常压杀菌锅 连续式常压杀菌机 适合于大多数水果和部分蔬菜罐头 杀菌设备为立式开口杀菌锅 先在杀菌锅内注入适量的水 然后通入蒸气加热 待锅内水沸腾时 将装满罐头的杀菌篮放人锅内 最好先将玻璃罐头预热到60 左右再放入杀菌锅内 以免杀菌锅内水温急剧下降导致玻璃罐破裂 124 高压蒸气杀菌低酸性食品 如大多数蔬菜 肉类及水产类罐头食品必须采用l00 以上的高温杀菌 特点 蒸汽杀菌较易操作 高压水浴杀菌较易平衡罐内外压力可防止罐头的变形 跳盖 高压水杀菌此法适用于肉类 鱼贝类的大直径扁罐及玻璃罐 将装好罐头的杀菌篮放入杀菌锅内 关闭锅门或盖 关掉排水阀 打开进水阀 向杀菌锅内进水 并使水位高出最上层罐头15cm左右 然后关闭所有排气阀和溢水阀 放人压缩空气 使锅内压力升至比杀菌温度对应的饱和水蒸气压高出54 6 81 9kPa为止 然后放入蒸气 将水温快速升至杀菌温度 并开始计算杀菌时间 125 3 罐藏食品的冷却 罐头杀菌完毕后 应迅速冷却 这是生产过程中决定罐头产品质量的最后一个环节 处理不当会造成产品色泽和风味的变劣 组织软烂 甚至失去食用价值 此外 还可能造成嗜热性细菌的繁殖和加剧罐头内壁的腐蚀现象 因此 罐头杀菌后冷却越快越好 但对玻璃罐的冷却速度不宜太快 常采用80 60 40 三段冷却法 以免玻璃罐破裂 冷却用水必须清洁 符合饮用水标准 126 对于高压杀菌还有一种反压冷却法 它的操作过程如下 杀菌结束后 关闭所有的进气阀和泄气阀 然后一边迅速打开压缩空气阀 使杀菌锅内保持规定的反压 一边打开冷却水阀进冷却水 由于锅内压力将随罐头的冷却而不断下降 因此应不断补充压缩空气以维持锅内反压 在冷却结束后 打开排气阀放掉压缩空气使锅内压力降低到大气压 罐头继续冷却至终点 罐头冷却的最终温度一般控制在38 40 过高会影响罐内食品质量 过低则不能利用罐头余热将罐外水分蒸发 造成罐外生锈 127 6 罐头食品的检验 128 外观检查 封口正常 两端内凹 真空度检查开罐检查 重量检验 感官检验 化学指标检验等 微生物检查 将罐头放置在微生物的最适生长温度下7 10天 观察罐头有无胀罐和真空度下降等现象 129 四 罐藏食品常见的质量问题 胀罐 平盖酸败 硫化黑变罐内壁腐蚀其它 变色 变味 产生沉淀等 常见的变质现象 130 一 胀罐胀罐根据原因 可分为物理性 化学性和细菌性胀罐 根据程度 可分为隐胀 轻胀 硬胀 1 物理性胀罐装罐量过多 顶隙过小 排气不足 杀菌后冷却过快等造成 物理性胀罐一般在杀菌冷却后即可发现 2 化学性胀罐酸性食品与罐内壁发生电化学反应 使罐内壁被腐蚀 并产生氢气而造成 一般发生在贮藏了一定时期的罐头 131 由可产气的细菌引起 在罐头贮藏期间出现 原因 A 杀菌不足如好气及厌气性芽孢菌 耐热性较强 嗜热菌等在罐头内残留 细菌的种类较单纯 主要是一些耐热性强的细菌 B 罐头密封不完全 所引起的腐败变质几乎都是胀罐性 腐败菌特征为菌种杂 耐热性较低 以非芽孢菌为主 3 细菌性胀罐 132 一般在罐头杀菌结束 冷却时与冷却水进入 腐败菌进入罐头的途径 严格把好封口质量关 加强冷却水的卫生管理 冷却水应符合饮用水标准 每ml含菌量低于100个 有效余氯量3 5mg kg 防止措施 133 二 平盖酸败 原因 杀菌不足所致 罐内残存的微生物生长 但只产酸不产气 故内容物酸度增加而外观无变化 常见的菌种有嗜热脂肪芽孢杆菌 环状芽孢杆菌 凝结芽孢杆菌等 俗称平酸菌 134 三 黑变或硫臭腐败 食品中化学成分 主要是含硫蛋白质 在微生物作用下或在加工过程中 主要是加热 分解产生的硫化氢与罐内壁的铁反应 形成蓝紫色 黑色斑点 并沉积在食品表面 主要菌种有 致黑梭状芽孢杆菌 常发生在低酸性罐头食品 作用菌的耐热性较低 135 四 罐头容器的损坏和腐蚀 1 常见的腐蚀现象 酸均匀腐蚀 氧化圈 局部腐蚀 集中腐蚀 硫化腐蚀 异常脱锡腐蚀 136 内容物变色非酶褐变引起的变色 硫化变色 天然色素引起的变色 花青苷与锡形成内错盐呈紫色 类黄酮与溶锡反应引起黄变 变味 过熟味 金属味 产生沉淀 糖水橘子 清水笋 五 其它常见质量问题 137 第三节热烫 热烫是将果蔬原料投入95 以上的热沸水中烫煮几秒钟至几分钟后捞起 并快速冷却的一种热处理方法 一 热烫目的使天然食品中的酶钝化 热烫还可以破坏某些微生物 138 二 影响热烫效果的因素 1 热烫时间 热烫时间不足 则在果蔬中残存酶的活性