食品工艺学杀菌第四节罐头食品的杀菌与冷却

1、第四节 罐头食品的杀菌与冷却,概述 罐头食品的微生物学 罐头食品的传热学 罐头食品的杀菌工艺条件的确定 罐头食品的杀菌技术与设备,达到商业无菌 破坏食品中的酶，尽可能保持食品原有色泽、风味和营养,1.概述,.罐头食品杀菌的目的,商业无菌,罐头食品经过适度的热杀菌后,不含有对人体健康有害的致病性微生物(包括休眠体)，也不含有在通常温度条件下能在罐头中繁殖的非致病性微生物。,.2. 罐藏食品中的微生物,罐头食品的杀菌对象 罐头中常见的腐败菌,罐头食品的杀菌对象,致病菌 腐败菌,食品腐败(Food Spoilage)：是指食品在微生物作用下，食品的感官品质、营养品质甚至卫生安全品质等发生不良变化，而

2、丧失其可食性的现象。 腐败菌(Spoilage bacteria)：导致食品腐败变质的各种微生物。,.罐头常见腐败变质现象及其原因,胀罐 平盖酸败 黒变或硫臭腐败 发霉 引起食物中毒的产毒菌,. 胀罐,又称胖听(swell)是指罐头底盖不像正常情况下呈平坦或内凹状，而出现外凸的现象。 是罐头食品最常见的腐败变质现象。,隐胀罐：外观正常，若用硬棒扣击底盖的一端，则它的另一端底盖就会外凸，如用力将凸端慢慢地向罐内掀压，罐头则又重新恢复原状。 轻胀罐：底或盖呈外凸状，若用力将凸端掀回原装，则另一端随之外凸。 硬胀罐：罐头底、盖同时坚实的或永久性的外凸。,根据底盖外凸程度，可以分为：,假胀罐 氢胀罐

3、细菌性胀罐,胀罐发生的原因：,因食品装量过多或罐内真空度过低所造成； 一般杀菌后就会出现，如午餐肉罐头就极易出现假胀罐现象。,假胀罐（或物理性胀罐）：,因罐内食品酸度太高，内壁迅速腐蚀,锡、铁溶解产生氢气，大量氢气聚集顶隙中而出现胀罐，一般经一段时间贮藏后才会出现.,氢胀罐（或化学性胀罐）：,因微生物在罐头中生长繁殖而出现的食品腐败变质所引起的胀罐现象。 产生原因： 杀菌不足； 罐头裂漏,细菌性胀罐：,(2)平盖酸败(Flat sours),是指罐头外观正常，而内容物却已在细菌活动下发生腐败，呈轻微或严重酸味的变质现象。,导致罐头食品产生平盖酸坏变质的微生物，被称为平酸菌； 平酸菌大多数为兼性

4、厌氧的嗜热性腐败菌； 平酸菌能将碳水化合物分解产生乳酸、甲酸、乙酸等有机酸类，使食品酸败，但不产生气体； 罐头外观正常，必须开罐检验方能区别。,平酸菌：,平盖酸败(Flat sours),低酸性食品中常见的平酸菌： 嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus),其耐热性很强(高于肉毒杆菌)，能在4955下生长，最高生长温度65。,酸性食品中常见的平酸菌： 嗜热酸芽孢杆菌(Bacillus thermoacidurans)能在pH4或略低的介质中生长，最适生长温度45，最高生长温度5460，是番茄制品中常见的重要腐败菌。在中酸性食品中也能生长。,pH低于4.0不再产

5、生芽孢，并迅速自行消失。,黒变或硫臭腐败(Sulphide spoilage),硫臭腐败：是由致黒梭状芽孢杆菌(Clostridium nigrificans)分解含硫蛋白质并产生唯一的H2S气体，H2S与罐内壁铁质反应生成黑色的FeS，沉积于罐内壁或食品上，使食品发黑并呈有臭味，此现象称黒变或硫臭腐败。,致黒梭状芽孢杆菌(Clostridium nigrificans) 能在35-70范围内生长，适宜生长温度55，其芽孢的耐热性比平酸菌和嗜热厌氧腐败菌(e.g内毒杆菌，Clostridium botulinum)的低，这类腐败罐头在正常杀菌条件下并不常见，只有杀菌严重不足时才会出现。,发 霉

6、,罐头内食品上出现霉菌生长的现象，称发霉,引起食物中毒的产毒菌,可在罐头食品中生长的产毒菌种类不多,主要为： 肉毒杆菌 金黄色葡萄球菌,.热杀菌的影响因素,两大方面： 微生物的耐热性 罐头的传热,连续回转式高压杀菌法 火焰杀菌法 微波加热杀菌(软包装) 预杀菌和无菌装罐技术 高(静)压杀菌技术,.现代杀菌技术的发展,新技术的应用为提高罐头食品品质创造了条件。,. 微生物的耐热性,影响微生物耐热性的因素 微生物耐热性的表示方法,2.1 影响微生物耐热性的因素,微生物的种类数量 热处理前细胞生长(或芽孢形成)环境 食品的酸度（p） 食品的化学成分 热处理温度和时间,() 微生物的种类和数量,微生物

7、种类:可为三个群: A群(热敏感微生物):沙门氏菌、埃希氏菌、变形菌、假单胞菌属的细菌，芽孢菌属、梭菌属细菌的营养体，酵母营养细胞、霉菌的菌丝以及酵母孢子和部分霉菌的孢子； B群(耐热微生物): 微球菌(牛奶腐败)、嗜热链球菌及其他链球菌、乳杆菌、绝大多数霉菌有性孢子和酵母有性孢子、霉菌无性孢子、大多数的病毒; C群(非常耐热的微生物):主要是芽孢杆菌属和梭菌属的芽孢。,生育阶段不同,微生物的耐热性也不同。 在同样条件下，对数生长期的菌体抗热性比稳定期的差； 老龄细菌芽孢的耐热性就比幼龄细菌的芽孢抗热性强； 孢子或芽孢的抗热性比营养体强。 耐热性：嗜热菌芽孢厌氧菌芽孢需氧菌芽孢,微生物数量,热

8、力致死时间与原始活菌数有关，原始活菌数越多，所需的热力致死时间越长。,(2)热处理前细胞生长(或芽孢形成)环境,热处理前细胞生长的环境(营养条件、培养温度)对微生物抗热性的影响明显。,(3) 食品酸度（ pH值）,pH值是对微生物耐热性影响最大的因素之一,Bigelow 等人1920年研究了好气菌的芽孢在不同pH中，采用不同温度杀菌的致死情况： 耐热性最强的pH：肉毒梭菌：6.3-6.9 枯草杆菌：6.8-7.6 酵 母：6.8,介质pH值对细菌芽孢耐热性的影响,常见食品的pH值,(4)基质的成分：水分,加热杀菌时，微生物的耐热性与介质或罐头食品的化学成分有很大关系。 水分： 微生物的抗热性随

9、基质含水量减少而增强。 同种微生物在干热条件下的耐热性远远高于湿热条件下的。,脂肪,脂肪能增强微生物的耐热性。 原因：脂肪与微生物细胞的蛋白质胶体接触，形成的凝结薄膜层妨碍了水分的渗入，使蛋白质凝固困难；脂肪是热的不良导体，阻碍了热的传入。,糖类,糖类:对微生物的芽孢有保护作用,糖浓度越高，杀菌所需时间越长； 低浓度糖对芽孢耐热性的影响较小，高浓度糖对芽孢有保护作用；糖浓度高到一定程度（60%左右）时，高渗透压环境能抑制微生物生长。,蛋白质,蛋白质对微生物有保护作用,提高微生物的耐热性。 食品中含5%蛋白质时对微生物有保护作用。蛋白质含量1718或更高时，则对微生物的耐热性影响不进一步增加。

10、蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性。加明胶后，细菌耐热性提高2倍。,盐类,NaCl等2-3%提高耐热性，进一步提高浓度则降低耐热性；,天然抗菌物质或化学抑菌物质,微生物的耐热性会明显下降，并可降低原始菌量。,某些蔬菜和香辛料，如洋葱、辣椒、胡椒、芹菜、蒜头、芥末、胡萝卜等的汁液挥发出来的物质有抑制或杀死微生物的作用。这些物质称植物杀菌素。,（）热处理温度和时间,微生物的致死主要由热处理温度和时间决定； 从60开始的各点温度对微生物都有致死作用； 不同温度下，微生物致死时间有很大差异； 温度越低，致死时间就越长，反之则随着热处理温度升高，热力致死时间会迅速缩短。,热处理温度和时间,芽孢菌在不

11、同温度下的致死时间,两种菌在不同温度下所需杀菌时间,.微生物耐热性的表示方法,热力致死温度 热力致死速率 曲线热力致死时间(TDT) F值与Z值、D值的关系,.热力致死温度,定义：将某特定容器内一定量食品中的微生物全部杀死所需要的最低温度。 最古老的概念，现在仅在一般性场合使用，在作定量处理时已不使用。,2.2.2 热力致死速率曲线,1954年日本的谷川等人以鲑鱼罐头中分离出的巨大芽孢杆菌为对象菌进行108的热杀菌试验，发现残存的芽孢数与热处理时间之间存在下面的关系：,杀菌时间(min) 残存芽孢数(个/ml) 1 100000000 1.5 50000000 2.5 10000000 4 1

12、000000 6 100000 8 10000 10 1000,杀菌时间与残存芽孢数之关系图,谷川等人根据试验结果，以杀菌时间做横坐标、残存活菌数做纵坐标作图：,对数化处理后杀菌时间与残存芽孢数之关系,如以单位样品内活菌残存数的对数值为纵坐标，以加热时间为横坐标，作图，则可得一直线图。该曲线即为热力致死速率曲线(在一定温度下加热时间与微生物残存数之间关系曲线)。,热力致死速率曲线,设原始菌数为a，经过一段热处理时间t后，残存菌数为b，直线的斜率为k，则： lg b lg a = k ( t 0 ) t = - 1/k ( lg a lg b) 令 1/k = D，则： t = D(lg alg

13、 b) 热力致死速率曲线与菌种有关，与环境条件有关，与杀菌温度有关。,D 值,D值:指数递减时间(Decimal reduction time) 定义：在一定的环境和一定的热力致死温度条件下，每杀死某细菌数群中90原有活菌数时所需要的时间。 D值受处理温度、菌种、细菌或芽孢所处悬浮液性质等的影响； 与原始菌数无关；,从图上可知，D值是指热力致死速率曲线经过一个对数周期时所需得时间(min)，它是该直线斜率的倒数； D值与微生物的死亡速率成反比。D值愈大，则细菌死亡速度愈慢，该菌的耐热性愈强，反之，则愈弱。所以，D值大小与细菌耐热性的强度呈正比。,例如：某菌原始数1104，110热处理3min后

14、，菌数降为110，则 ：,D值的计算与表示：,表示为： D110 1.00,2.2.4 热力致死时间(TDT)曲线,热力致死时间(Thermal Death Time，TDT)： 是指热力致死温度保持不变，将处于一定条件下的食品(或基质)中的某一对象菌(或芽孢)全部杀死所必须的最短的热处理时间。,lg t2 - lg t1 = k(T2 - T1) lg t1 - lg t2 = -k(T2 - T1) 令 Z = -1/k 则得到热力致死时间曲线方程：,TDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关。 该曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度：,Z值：,Z值是热力致死时

15、间变化10倍所需要相应改变的温度数，单位为。,Z值与微生物的种类有关、与环境因素有关。 Z值越大，一般说明微生物的耐热性越强,F0值： 单位为min，是采用121.1杀菌温度时的热力致死时间。 因此，利用热力致死时间曲线，可将各种的杀菌温度-时间组合换算成121.1时的杀菌时间，从而可以方便地加以比较：,例3.1 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。,例3.1解 已知： T1=110，t1=10 min，T2=121.1，t2=1 min，Z=10。 利用TDT曲线方程，将110、10 min转化成12

16、1.1下的时间t2 ，则 t2 = 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,2.2.4 热力指数递减时间(TRT),热力指数递减时间(Thermal Reduction Time,TRT)：在任何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)时所需的热处理时间(min)。,Ball将-n指数称为递减指数，并用TRTn表示。 根据tD(lgalgb)，将原始菌数减少到10-n时，所需热处理时间。 TRTntD（lgn lg0）=nD TRTnnD,10n个,100个,即：总菌数,TRT1为热力致死

17、速率曲线横过一个对数循环时所需的热力处理时间。 TRTn为曲线横过n个对数循环时所需的热力处理时间。 TRTn是D的扩大值。TRTn同D值一样不受原始菌数的影响，同样受对D值有影响的因素支配。,如减菌指数n1，TRT1D,以加热温度为横坐标，D值的对数值为纵坐标，根据各加热温度相应的lgD，在半对数坐标纸上作图，便可得到一条加热温度与D值的直线相关曲线，该直线称为仿热力致死时间曲线或TRT1曲线,仿热力致死时间曲线 (Phanton Thermal Death Time curve),根据TRT1曲线图可以求出z值。 如温度T1时的D值为D1，温度T2时的D值为D2，则,A,C,B,仿热力致死

18、时间曲线 (Phanton Thermal Death Time curve),A,C,B,仿热力致死时间曲线 (Phanton Thermal Death Time curve),Z值：就是TRT1直线横过一个对数周期时所需要的温度值,或D值成10倍变化时相对应的温度变化值。,或,7、F0=nD： TDT值（或F0值）建立在“彻底杀灭”的概念基础上。 已知在热处理过程中微生物并非同时死亡，即当微生物的数量变化时，达到“彻底杀灭”这一目标所需的时间也就不同。因此，必须重新考虑杀菌终点的确定问题。,对于低酸性食品，因必须尽可能避免肉毒杆菌对消费者的危害，取n = 12。,对于易被平酸菌腐败的罐头

19、，因嗜热脂肪芽孢杆菌的D值高达3-4 min，若仍取12D，则因加热时间过长，食品的感官品质不佳，所以一般取4-5D，最多为6D。,需要比较肉毒杆菌的12D和嗜热菌的4-6D的值，取较大者作为杀菌目标F0。,F0 = n D的意义：,用适当的残存率值代替过去“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 = n D，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立起了D值、Z值和F0值之间的联系。,例,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

20、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？,解,（1）F0=D（lg a lg b）,=0.6(lg 5448 lg 0.001)=4.042 min,F110=F0 lg-1(121.1 110)/10=52.1 min,（2）F0=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，F0=D(lg a lg b),=0.6(lg 54480 lg 0.001)=4.642 m

21、in,F110=4.642 lg-1(121.1 110)/10=59.8 min,2.3、超高温杀菌与酶的耐热性,酶也是引起食品品质变化的重要因素。 绝大多数酶在80以上即被钝化，只有部分酶比较耐热，如酸渍食品中的过氧化物酶能经受85 的热处理。一般认为经过杀菌处理，其中的酶也已经失活。 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。,已知化学反应的温度系数Q10=23，其中包括酶促反应和酶的热钝化反应。,已知D值是某一温度时微生物数量下降一个对数周期所需的热处理时间，所以1/D就是该温度下单位时间内微生物的死

22、亡数量，即杀菌速率。热杀菌时的温度系数： 低酸性食品中的微生物：Z=10，Q10=10。,以青豆中最耐热的过氧化物酶和嗜热脂肪芽孢杆菌为例： 对于钝化酶，Q10=2.5，即 由此求得过氧化物酶的Z=26。 根据各自的Z值和在某一温度下彻底杀灭（钝化）的时间，作出热力致死曲线，并比较，可见在温度超过一定值后，酶的钝化成为首要问题。,3. 罐头食品的传热,罐头食品的传热方式 影响罐头食品传热的因素 加热杀菌时罐头传热状态的测定 罐头食品的传热曲线,3.1 罐头食品的传热方式,罐头食品的传热方式因食品性质、性状的不同而有区别，通常有: 传导 对流 对流传导,三种方式,传导(Conduction),热

23、传导：食品在加热和冷却过程中，受热温度不同，分子间的相互碰撞，热量从高能量分子向邻近低能量分子依次传递的方式，称热传导。,传导(Conduction),加热或冷却最缓慢点通常都在罐头中心处，该处常称为冷点。,传导传热罐头食品冷点位置：罐头的几何中心,对流(convection),对流是指借助于液体的流动进行热量传递的一种方式。,传导对流结合式传热,一般说，糖水或盐水的小块形成颗粒状果蔬罐头食品属于对流和传导同时存在的，液体是对流传热，固体是导热传热。,糊状玉米等含淀粉较多的罐头,盐水玉米、稍浓稠的汤和番茄汁,苹果沙司等有较多沉积固体的罐头食品,其它方式传热,为了加快传热速度，对于某些对流性较差

24、的罐头食品采用机械转动或其他方式使之产生对流，这种传热方式称为诱导型传热。 e.g.使用回转式杀菌，使罐头在杀菌和冷却过程中产生适当的转动，以促进传热。,3.2 影响罐头食品传热的因素,罐头食品的物理特性； 罐头容器材料的物理性质、厚度和几何尺寸； 罐头的初温； 杀菌设备的形式和罐头在杀菌锅中的位置；,3.2.1 罐头食品的物理特性,食品的物理特性不同，传热速度不同，而与传热有关的食品物理特性主要是形状、大小、浓度、密度和粘度等 流体食品 半流体食品 固体食品 流体和固体混装食品,3.2.2 罐头容器材料的物理性质、 厚度和几何尺寸,容器材料的物理性质及罐壁厚度 罐头食品的几何尺寸和容积,(1

25、) 容器材料的物理性质及罐壁厚度,热量从罐外向罐内食品的传递，受到罐壁的热阻作用(热阻与罐壁厚度和热导率有关)。,不同制罐材料，其热导率不同 铁：46.5252.34w/m.k 玻：0.580.93w/m.k 铝：203.53w/m.k,对流食品的总热阻,T1, h1,T2, h2,食品散热系数,介质散热系数,介质热阻,罐壁热阻,食品热阻,传导传热食品的总热阻,食,T1, h1,介质传热系数,(2) 罐头食品的几何尺寸和容积,罐头容器大小对传热速率的影响，主要是看其单位容积所占有的罐外表面积及罐壁到罐头中心的距离。,(2) 罐头食品的几何尺寸和容积,传导型：对圆型罐而言，罐头杀菌时的加热时间可

26、用下式近似估算：,T0：罐头食品的初温(k); T1：罐头几何中心处最高的杀菌温度(k); T杀：杀菌加热介质的杀菌温度(k); ：杀菌时所需的加热时间(min); ：罐头食品的导热系数(W/m.K); H：罐外高(cm); D：罐外径(cm),容器的大小、形状(H:D)对传热和加热时间有影响,3.2.3 罐头的初温,食品初温指的是装入杀菌锅后开始杀菌前的温度。 传导型罐头食品加热时初温对传热影响较大，从达到杀菌温度的时间来看，初温高则比初温低的短。 对流型罐头食品加热时的初温影响不大。,3.2.4 杀菌设备的形式和罐头在杀菌锅中的位置,罐头杀菌设备的类型； 罐头在杀菌锅内的位置； 杀菌锅内热

27、介质的循环速度、热量分布,3.2.4 杀菌设备的形式和罐头在杀菌锅中的位置,(1) 罐头杀菌设备的类型： 类型不同，传热效果有差别： 静置式杀菌锅：罐头在杀菌锅内是静置的，传热效果较差。 回转式杀菌锅：罐头在杀菌锅内不断转动，传热效果较好。,(2) 罐头在杀菌锅内的位置： 对传热也有一定影响，主要式卧式静置杀菌锅，罐头处于蒸气喷嘴远点，传热效果要差些； 如果锅内空气没有排除干净，存在空气袋，处于空气袋内罐头，传热效果就更差。,(3) 杀菌锅内传热介质的循环速度、热量分布对传热效果也有不同程度的影响；,3.3 罐头食品的传热曲线,在罐头食品加热和冷却过程中，可以用温度测定仪测定不同时间时杀菌锅加

28、热温度(ts)和罐头中心温度(tm)及其变化情况; 如果以加热时间或冷却时间为横坐标、温度为纵坐标，并在半对数坐标纸上作图，就可建立时间-温度关系曲线，即传热曲线；,以加热或冷却时间为横坐标，以杀菌锅加热温度ts和罐中心温度tm之差(tstm)为纵坐标，并在半对数坐标纸上作图，杀菌锅温度与罐中心温度差(tstm)变化与加热时间的关系曲线; 最初值由内容物初温( ti )决定。,罐头食品的传热曲线,以罐中心温度为纵坐标，横坐标为加热时间构成曲线。传热曲线是由各加热时间的罐头中心温度绘制而成。图中的最高温度比实际加热温度低0.55。 e.g 121.1，则图上最高温度为121.5。,罐头食品的传热

29、曲线,不同传热类型食品的传热曲线,用1%、3.25%和5%的膨润土悬浮液作试验，分别得到对流型、先对流后传导型和传导型的传热曲线（后页图）。 对流型曲线只有一种斜率，称简单型传热曲线。 先对流后传导型曲线开始以对流型传热，直线斜率大，后转变为传导型，直线斜率小，称转折型传热曲线。 传导型曲线也是一种简单型传热曲线。,对流型,对流-传导型,传导型,传热曲线的作用,根据简单型或转折型半对数坐标传热曲线，可以很方便地进行杀菌过程的数据处理，并可通过公式法计算罐中心温度的变化和杀菌过程的杀菌强度。,4.杀菌时间的计算,比奇洛法（Begelow) 鲍尔法（Ball) 奥尔森法（Olsen) 史蒂文斯法（

30、Stevens) 舒尔茨法（Schultz) F值测定仪,4.1、基本法（比奇洛法）,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，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/。,在不同的温度（T1、T2）下经过不同的杀菌时间（t1、t2），获得各自的部分致死值A1=t1/1，A2=t2/2 整个杀菌过程的总致死值为所有的部分致死值之和：A=A1+A2+

31、 若时间间隔取得足够小，则,用基本法计算杀菌强度及杀菌时间的例题：,温度时间组合： 传热曲线的变形,由TDT曲线求得 对应温度的致死率,以致死率为纵坐标，时间为横坐标，作致死值曲线图。曲线包围的面积即为总致死值。,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。,4.2 现用杀菌时间的计算方法,Bigelow 基本推算法难以对不同罐型、杀菌温度及内容物初温条件下的加

32、热效率进行比较; Ball将各温度下的致死率或杀菌程度转换成标准温度的所需加热时间来表示 。 致死值F：以121为标准温度，致死值F或Fo，Fo=6min，则表示在121杀菌6min，如用其它温度则需注明，e.g. F100. 要计算致死值，首先要求出各温度时的致死率，即L值。,令,即A=1时，从t=otn间各L值的积分值和F值相等。如求得的F值与细菌耐热性F值相等，则能完全将该菌杀死，若其值小于细菌耐热性F值，杀菌不足。,数值计算法： 用温度记录仪测出罐头食品中心点温度，根据,可求出罐头食品测点温度Ti对应的Li值。,时间间隔,比奇洛法中时间间隔的取值依据传热曲线的形状，传热曲线平缓的地方间

33、隔取值大，传热曲线斜率大的地方，时间取值小，否则计算误差会增大。 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，也同样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)= t.Li,F值与F0值的关系：,F0值：杀灭对象菌所需要的理论时间。 F值：实际杀菌过程的杀菌强度换算成标准温度下的时间。 判断杀菌强度是否达到要求，需要比较F0与F的大小。 要求： F F0 一般取F略大于F0。,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-

34、25-反压冷却/121 ，传热数据如下表，试评价该杀菌公式。,解：,F0=D(lga-lgb)=4(lg100-lg10-4)=24(min) Fp = t.Li = 39.1394=27.41(min) Fp F0 但杀菌强度过大。可在121缩短3min，如将上表中第33分钟数据取消，则 Fp = t.Li = 38.1619=24.48(min) Fp 略大于F0，满足杀菌要求。因此杀菌公式应改为：10-22-/121反压冷却。,杀菌工艺条件 杀菌时罐内外压力的平衡 罐头食品杀菌设备与操作规程,5. 杀菌工艺条件,式中：T-杀菌温度(); 1-杀菌唤加热升温升压时间(min) 2-杀菌锅内

35、杀菌温度保持不变时间(min); 3-冷却降温时间(min) P-杀菌加热或冷却时杀菌锅内使用的反压压力。,分为升温、恒温和降温三个阶段,杀菌工艺条件,杀菌公式的省略表示,如果杀菌过程中不用反压，则P可以省略。一般情况下，冷却速度越快越好，因而冷却时间也往往省略。所以，省略形式的杀菌公式通常表示为： t1-t2/T,罐头食品杀菌操作过程,升温段：将杀菌锅温度提高到杀菌式规定的杀菌温度(T)，同时要排除杀菌锅内空气，保证恒温杀菌时蒸汽压和温度充分一致。升温时间不宜过短，否则就会达不到排气要求，杀菌锅内还会有气囊残存；,罐头食品杀菌操作过程,恒温段：保持杀菌锅温度不变的阶段，要注意杀菌锅温度升高到

36、杀菌温度(T)并不意味罐内食品温度也达到了杀菌温度，实际上食品尚处于加热升温阶段；,罐头食品杀菌操作过程,降温段：停止蒸汽加热杀菌并用冷却介质冷却，同时也是杀菌锅放气降压阶段。就冷却而言，越快越好，但要防止罐头爆裂或变形。,罐头食品杀菌操作过程,反压的使用 杀菌锅内降温快，而罐内温度下降缓慢，内压较高，外压突然降低常会出现爆罐现象。因此，冷却时还需加压(反压)； 如不加反压，则应减慢放气速度，使锅内和罐内相互间压力差不致过大,5.1 杀菌工艺条件,正确或合理的杀菌工艺条件应恰好将罐内细菌全部杀死和使酶纯化，保证贮藏安全，但同时又能保持或改善食品良好的风味和质量。 罐头食品的F值可以根据对象菌的

37、耐热性，污染情况以及预期贮藏温度加以确定。,5.1 杀菌工艺条件,但同样的F值可以有大量的温度一时间组合而成的工艺条件可供选用，可以选择低温长时间，也可以选用高温短时间的工艺条件。,杀菌温度越低，杀菌维持时间长；杀菌温度越高则维持时间越低，在高温短时热力杀菌时，恒温维持时间等于零，它的杀菌任务完全是在加热和冷却阶段中完成； 对流型罐头食品的传热情况与此类似；对于传导型罐食品，在加热时冷点实际最高温度常低于杀菌温度，所以也谈不上有维持杀菌温度的时间。,5.1 杀菌工艺条件,酶的钝化：高短杀菌温度足以杀死微生物，但达不到钝化酶的要求，在罐头贮藏过程中易出现酶性变质问题； 加热的均匀性：传热速度慢，

38、罐身与罐中心之间会出现较大的温差，局部过热；罐壁处食品已受热过度，变色或变质，所以高温短时杀菌只对传热迅速的食品才能适用； 食品的热敏感性：对热敏感的食品不宜采用高短杀菌工艺。,采用高温短时杀菌工艺条件应注意的问题：,选择杀菌工艺条件，要根据原料种类、品种、加工方法、成品品质要求，以及微生物、酶的耐热性等进行合理选用。,2、确定杀菌工艺参数的步骤,对于热力杀菌而言，温度和时间是最重要的工艺参数。确定正确的杀菌工艺参数的步骤如下图所示。,微生物耐热特性 食品传热特性 耐热性试验 杀菌条件（温度和时间）的计算 腐败菌分离 实罐试验（感官品质和经济性） 腐败 确证性接种试验（和保温试验） 腐败 生产

39、线试验（和保温试验） 确定杀菌条件,罐头食品常见的杀菌方法 常用的杀菌设备,5.3 罐头食品杀菌方法及设备,罐头食品杀菌方法,常压杀菌 高温高压杀菌 超高温杀菌,杀菌方法,热杀菌,非热杀菌,物理杀菌,化学杀菌,温度不同,（1）常压杀菌及设备,又叫巴式杀菌，即在100以下的温度下杀菌。,适用于pH4.5以下的酸性果蔬类罐头的杀菌。,静止间歇式常压杀菌锅 常压连续杀菌器,常压间歇式杀菌设备,常压连续杀菌设备,连续式：链带式连续杀菌锅,铭瑞淋水式杀菌机,常用的常压杀菌设备,常压饮料、果冻、罐藏连续杀菌机,用于马口铁易拉罐、三（四）旋玻璃瓶罐藏食品，塑料杯、瓶。供罐藏、饮料、果冻食品蒸汽常压杀菌之用。

40、,高温高压杀菌及设备,通常用加压水蒸气，也可用加压水作为加热介质，加热温度为105121 。 适用于低酸性食品的杀菌。,设备 静止间歇式高压杀菌锅 高压连续杀菌器,间歇式高压杀菌锅,卧式杀菌锅,立式高压杀菌锅,卧式高压杀菌锅,反压杀菌釜,热水回转式杀菌釜是使用于对瓶装、罐装、袋装食品的二次灭菌设备，由工艺罐、热水罐、泵及连接管道、触摸屏组成的自动控制系统,高压间歇式杀菌锅,铭瑞,乐惠,高压间歇式杀菌锅,回转式高压杀菌锅,连续式高压杀菌设备,若水柱高15m，蒸汽加热室内的温度可高达0.147MPa，温度相当于126.7 ,超高温杀菌,在121 以上的温度下进行杀菌。,火焰杀菌设备,火焰杀菌工艺首

41、先是在法国进行试验的。它也是一种高温短时间的杀菌工艺，罐头首先在79.4排气、封罐、用蒸汽进行预热，然后进一步用直接火焰加热杀菌，在杀菌的过程中罐头作急速的旋转，避免局部发生过热现象，杀菌一定时间后用水喷淋冷却。,用于火焰杀菌的罐头要有很高的真空度，以免卷边或接缝由于内压增高而爆裂。 它主要适用于对流传热为主的食品，倒如青豆、玉米、胡萝卜、糖水水果等。 主要由三部分组成，即蒸汽预热工区、火焰加热区、保温区。,煤气或丙烷火焰杀菌,UHT型高温瞬时灭菌机是本公司吸收消化国外的先进技术基础上研制而成的，它具有高效，节能，操作简单，灭菌效果好等特点。灭菌效果达99.9999%，是乳品，饮料等行业较为理

42、想的灭菌设备。,杀菌罐头的冷却： 意义,避免内容物色泽变差、组织软化、风味受损; 减缓罐头内壁腐蚀; 防止减轻水产罐头内容物玻璃状结晶(MgNH4PO46H2O)的形成。,杀菌罐头的冷却：冷却的方法,冷却介质： 水冷却 空气冷却 冷却方式： 喷淋冷却 浸水冷却 压力： 常压冷却 反压冷却 目前罐头生产普遍采用常压喷淋冷却和常压浸水冷却。从冷却的效果来看，喷淋冷却的效果较好，能使罐头较快地冷却。,杀菌罐头的冷却：注意事项,1.玻璃罐冷却速度不能太快，常采用分段冷却方式，每次水的温差不超过25； 2. 在加压冷却时，反压要适当； 3.使用的冷却水水质应符合工业卫生的要求，冷却水中可以适当添加Cl2，并控制游离Cl含量(2-3mg/kg)； 4. 经冷却的罐头应充分冷透：罐头冷却后的温度一般控制在38-40； 5. 擦干罐表水分，防止罐头生锈。,非热杀菌,微波杀菌,微波是一种高频电磁波