食品工艺学食品的热处理和杀菌（课堂PPT）

1、1第三章第三章 食品的热处理和杀食品的热处理和杀菌菌内内 容容v第一节第一节 热处理原理热处理原理v第二节第二节 热处理技术热处理技术v第三节第三节 热处理与产品质量热处理与产品质量一、引言一、引言 食品热处理的分类食品热处理的分类v保藏热处理：目的是为了降低无益物质如保藏热处理：目的是为了降低无益物质如微生物和酶的活性；微生物和酶的活性；v转化热处理：在降低无益物质如微生物和转化热处理：在降低无益物质如微生物和酶的活性之外，还出现一些典型的物理特酶的活性之外，还出现一些典型的物理特性的变化。性的变化。一些重要的概念一些重要的概念 1.1.杀菌杀菌(sterilization)(sterili

2、zation)：将所有微生物及孢子，完全：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。杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。2.2.商业杀菌法商业杀菌法(commercial sterilization)(commercial sterilization)：将病原：将病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐败的微生物杀死，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。罐头内允许残留有微生物或芽孢。3.3.巴氏杀菌法巴氏杀菌法(Pasteurization)(Pasteurization)：在：在100100以下的加以下的加热介质中的低温杀菌方法

3、，可以杀死病原菌及无热介质中的低温杀菌方法，可以杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌。芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌。 4.4.热烫热烫(Blanching)(Blanching)：生鲜的食品原料迅速以热水或：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。抑制或破坏食品中酶以及减少微生物数量。 保藏热处理中最重要的一种方式是罐藏。保藏热处理中最重要的一种方式是罐藏。v罐藏罐藏是指将食品装在容器中密封后，用高温处理，是指将食品装在容器中密封后，用高温处理，将微生物杀死，在防止外界微生物再

4、次侵入的条将微生物杀死，在防止外界微生物再次侵入的条件下，可以使食品在室温下长期贮藏。件下，可以使食品在室温下长期贮藏。v凡是用密封容器包装并经过高温杀菌的食品称为凡是用密封容器包装并经过高温杀菌的食品称为罐头食品。罐头食品。罐藏食品杀菌的重要性罐藏食品杀菌的重要性 罐藏保存食品的历史罐藏保存食品的历史- -Nichols AppertNichols Appert 罐藏工艺的重要性罐藏工艺的重要性 安全性安全性( (无需防腐剂无需防腐剂 ) ) 方便性方便性 常温贮藏流通常温贮藏流通 调节市场调节市场 日本是主要的罐头生产国，同时还是主要罐头日本是主要的罐头生产国，同时还是主要罐头消费国和进口

5、国。日本的饮食习惯与中国的东消费国和进口国。日本的饮食习惯与中国的东部沿海地区有部分类似之处，从日本这个国家部沿海地区有部分类似之处，从日本这个国家罐头生产、进口、出口、消费以及生产技术的罐头生产、进口、出口、消费以及生产技术的变迁，可以为我国的罐头食品发展提供一些借变迁，可以为我国的罐头食品发展提供一些借鉴意义。鉴意义。 国内罐头工业的主要问题国内罐头工业的主要问题v农残农残 日本政府对原来已经设置了残留限制标准的农日本政府对原来已经设置了残留限制标准的农药提高了限制标准，降低了允许残留的上限。对那药提高了限制标准，降低了允许残留的上限。对那些没有具体规定限制数量的农药，允许残留的上限些没有

6、具体规定限制数量的农药，允许残留的上限统一统一0.01PPM0.01PPM。v添加剂超标添加剂超标 添加添加“合成甜味剂、防腐剂合成甜味剂、防腐剂”超标；超标； 二氧化硫超标；二氧化硫超标； 违规使用合成色素；违规使用合成色素；第一节第一节 热处理原理热处理原理 v热处理是食品工业中最有效、最经济、最简便，因热处理是食品工业中最有效、最经济、最简便，因此也是使用最广泛的杀菌方法。此也是使用最广泛的杀菌方法。v热杀菌的主要目的是杀灭正常保质期内的有害微生热杀菌的主要目的是杀灭正常保质期内的有害微生物。一般认为达到杀菌条件的热处理强度足以钝化物。一般认为达到杀菌条件的热处理强度足以钝化食品中的酶活

7、性。食品中的酶活性。一、微生物的耐热性一、微生物的耐热性v微生物对热的敏感性常受各种因素的微生物对热的敏感性常受各种因素的影响，如种类、数量、环境条件等影响，如种类、数量、环境条件等 v鉴定微生物的死亡，常以它是否失去鉴定微生物的死亡，常以它是否失去了繁殖与变异能力为标准。了繁殖与变异能力为标准。 （一）影响微生物耐热性的因素（一）影响微生物耐热性的因素污染微生物的种类和数量污染微生物的种类和数量热处理温度热处理温度罐内食品成分罐内食品成分1. 污染微生物的种类和数量污染微生物的种类和数量（1 1）菌种与菌株）菌种与菌株 菌种不同，耐热性不同菌种不同，耐热性不同 同一菌种，菌株不同，耐热性也不

8、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。孢次之，需氧菌芽孢最弱。 同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育同一种芽孢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条件、贮存环境的不同而异热处理前细菌芽孢的培育和生长热处理前细菌芽孢的培育和生长生物有抵御周围恶劣环境的本能。食品污染前腐败生物有抵御周围恶劣环境的本能。食品污染前腐败菌及其芽孢所处的生长环境对耐热性有一定影响菌及其芽孢所处的生长环境对耐热

9、性有一定影响 在含有磷酸或镁的培养基中生长出的芽孢具有较强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培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低温下培养形成的芽孢的耐热性要强养形成的芽孢的耐热性要强 菌龄与贮藏期也有一定影响菌龄与贮藏期也有一定影响细菌的营养细胞与芽孢之间存在耐热性差异的原因细菌的营养细胞与芽孢之间存在耐热性差异的原因v营养细胞和芽孢中存在的蛋白质具有不同的热凝营养细胞和芽孢中存在的蛋白质具有不同的热凝固温度；固温度；v水分含量及水分状态不同。芽孢中的

10、含水量明显水分含量及水分状态不同。芽孢中的含水量明显少于营养细胞，且多为结合水。结合水越多蛋白少于营养细胞，且多为结合水。结合水越多蛋白质的稳定性越大。质的稳定性越大。（2）原始活菌数）原始活菌数v腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随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而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效长。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。果有直接的关系。表表1 原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系 2. 热处理温度热处理温度v热处理温度越高，

11、杀死一定量腐败菌芽孢热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越短。所需要的时间越短。图图1 不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线 表表2 热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响 3.热处理时介质或食品成分的影响热处理时介质或食品成分的影响 （1 1）酸度）酸度 pHpH 许多高耐热性的微生物，在中性时耐热性最强，许多高耐热性的微生物，在中性时耐热性最强，随着随着pHpH偏离中性的程度越大，死亡率越大偏离中性的程度越大，死亡率越大对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性

12、最强，强，pHpH低于低于5 5时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱受其它因素控制强弱受其它因素控制 添加酸，适当提高内容物酸度。添加酸，适当提高内容物酸度。图图2 pH对芽孢耐热性的影响对芽孢耐热性的影响 （2）水分活度）水分活度 AWv水分活度或者加热环境中的相对湿度对微生物的水分活度或者加热环境中的相对湿度对微生物的耐热性有显著的影响耐热性有显著的影响v水分活度越低，微生物细胞的耐热性越强水分活度越低，微生物细胞的耐热性越强v蛋白质在潮湿的情况下加热比在干燥状态下加热蛋白质在潮湿的情况下加热比在干燥状态下加热变性速度更快，促使微生物更易于死亡变性速度更快，

13、促使微生物更易于死亡v在相同温度下湿热杀菌的效果要好于干热杀菌在相同温度下湿热杀菌的效果要好于干热杀菌图图3 3 细菌芽孢细菌芽孢在在110110加热死加热死亡时间（亡时间（D D值）值）和水分活度的和水分活度的关系关系（3）糖）糖v高浓度的糖液一方面提高微生物的耐热性，另一高浓度的糖液一方面提高微生物的耐热性，另一方面会因强烈的脱水作用而抑制微生物的生长方面会因强烈的脱水作用而抑制微生物的生长v糖吸收了微生物细胞中的水分，导致细胞内原生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，增大了微生质脱水，影响了蛋白质的凝固速度，增大了微生物耐热性。物耐热性。v糖浓度高到

14、一定程度（糖浓度高到一定程度（60%60%左右）时，高渗透压左右）时，高渗透压环境能抑制微生物生长。环境能抑制微生物生长。图图4 糖对细菌耐热性的影响糖对细菌耐热性的影响 （4）盐的影响）盐的影响 通常食盐的浓度在通常食盐的浓度在4%4%以下时，对芽孢以下时，对芽孢的耐热性有一定的保护作用，而的耐热性有一定的保护作用，而8%8%以以上浓度时，则可削弱其耐热性。上浓度时，则可削弱其耐热性。（5）脂肪）脂肪v脂肪含量高的细菌耐热性较强。脂肪含量高的细菌耐热性较强。v食品中脂肪和蛋白质接触会在微生物表面食品中脂肪和蛋白质接触会在微生物表面形成凝结层，既妨碍水分的渗透，又不导形成凝结层，既妨碍水分的渗

15、透，又不导热，所以增加了微生物的耐热性。热，所以增加了微生物的耐热性。v脂肪含量高的罐头，杀菌强度要加大脂肪含量高的罐头，杀菌强度要加大（6）蛋白质）蛋白质v蛋白质含量在蛋白质含量在5%5%左右，对微生物有保左右，对微生物有保护作用护作用v蛋白质含量在蛋白质含量在15%15%以上，对耐热性无以上，对耐热性无影响影响（7）植物杀菌素）植物杀菌素v有些植物的汁液和分泌的挥发性物质对微有些植物的汁液和分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用，这类物质称为植生物有抑制或杀灭作用，这类物质称为植物杀菌素物杀菌素v葱、姜、蒜、辣椒、芥末、丁香、胡椒葱、姜、蒜、辣椒、芥末、丁香、胡椒注意注意v微生物在热力作

16、用下的死亡特性既然是各种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。性作比较时就应指出比较时所处的条件。 v利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的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。和环境应和该罐头食品所含成分基本一致。 （二）食品食品pH值和值和Aw与腐败菌的关系与腐败菌的关系v水份活度水份活度AwAw和酸碱值和酸碱值pHpH对微生物的生长有决定性对微生物的生长有决定性的影

17、响。的影响。v初期实验数据表明：初期实验数据表明：Aw0.85Aw0.85和和pH4.6pH4.6是一个分界是一个分界点，如果某食品控制在点，如果某食品控制在Aw0.85Aw0.85以下及以下及pH4.6pH4.6以下以下是属于较安全的食品，只需要低于是属于较安全的食品，只需要低于100100温度杀温度杀菌便可，果汁罐头就是属于这种情形。菌便可，果汁罐头就是属于这种情形。v根据腐败菌对不同根据腐败菌对不同pHpH值的适应情况及其耐热性，罐值的适应情况及其耐热性，罐头食品按照头食品按照pHpH不同常分为四类：低酸性、中酸性、不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性；或者高酸性、酸性和低酸性酸

18、性和高酸性；或者高酸性、酸性和低酸性 v在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界线以在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界线以pH4.pH4.6 6为界线。为界线。 v任何工业生产的罐头食品中，其最后平衡任何工业生产的罐头食品中，其最后平衡pHpH值高于值高于4.4.6 6且水分活度大于且水分活度大于0.850.85即为即为低酸性食品低酸性食品 美国美国FDA 判定标准判定标准美国食品科学家按分类规则把罐头食品分为三大类：美国食品科学家按分类规则把罐头食品分为三大类： 酸性食品：指自然酸性食品：指自然pH4.6pH4.6pH4.6的产品。的产品。 酸化食品：指自然酸化食品：指自然pH4.6pH4

19、.6，而经配料酸化，成品最终，而经配料酸化，成品最终平衡成平衡成 pH4.6pH4.6的产品。的产品。 美国美国FDAFDA根据水份活度根据水份活度AwAw和酸碱值和酸碱值pHpH的不同将罐的不同将罐头食品分为：头食品分为：低酸食品低酸食品（Low acid foodsLow acid foods）和）和 酸化食酸化食品品（Acidified foodsAcidified foods）作为对食品分类管理的依据。）作为对食品分类管理的依据。表表3 低酸和酸化食品判定表低酸和酸化食品判定表 表表4 各种常见罐头食品的各种常见罐头食品的pH值值 表表5 罐头食品按照酸度的分类罐头食品按照酸度的分类

20、罐头的分类罐头的分类-肉毒杆菌肉毒杆菌v肉毒梭状芽孢杆菌是嗜温厌氧型细菌，有肉毒梭状芽孢杆菌是嗜温厌氧型细菌，有A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G七种类型，食品中常见的有七种类型，食品中常见的有A A、B B、E E三种。其中三种。其中A A、B B类型芽孢的耐热性较类型芽孢的耐热性较E E型强，广泛存在于土壤中，型强，广泛存在于土壤中，故存在于原料中的可能性很大。故存在于原料中的可能性很大。 原因：原因：v它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达对人的致死率可达65%65%。 v罐头内的缺氧条件对它的生长和产毒很

21、适宜罐头内的缺氧条件对它的生长和产毒很适宜vpHpH值低于值低于4.64.6时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它只有在只有在pHpH大于大于4.64.6的食品中才能生长并有害于人的食品中才能生长并有害于人体健康。体健康。 v故肉毒杆菌能生长的最低故肉毒杆菌能生长的最低pHpH值成为低酸性和酸性值成为低酸性和酸性食品分界的标准线。食品分界的标准线。 v在低酸性食品中有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌在低酸性食品中有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如如P.A.3679P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌，它并不产生毒素，生芽梭状芽孢杆菌，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试

22、验的对象菌常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验的对象菌v在低酸性食品中还存在抗热性更强的平酸菌如嗜热在低酸性食品中还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。全遭到破坏。 v由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品的要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。求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。v食品严重污染时某些腐败菌在食品严重污染时某些腐败菌在pHpH低于低于3.73.7时仍能生长，时仍能生长，因此因此pH3.7pH3.7就成为就成为酸性和高酸性食品的分界线酸性和高

23、酸性食品的分界线。 v酸性食品中常见的腐败菌有巴氏固氮梭状芽孢杆菌等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厌氧芽孢菌，其耐热性比低酸性食品中的腐败菌要差v高酸性食品中出现的主要腐败菌为耐热性较低的耐酸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。加热的主要问题。酶的耐热性酶的耐热性v罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬罐头食品热力杀菌向高

24、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。酶活动而引起的变质问题。 v酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例例: :牛乳巴氏杀菌。牛乳巴氏杀菌。（三）罐头食品的腐败及腐败菌（三）罐头食品的腐败及腐败菌v凡能导致罐头食品腐败变质的微生物都称为腐败菌凡能导致罐头食品腐败变质的微生物都称为腐败菌v曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在725725只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有

25、活菌存在的罐头各占的罐头各占20%20%、10%10%、8%8%、和、和3%3%。大多数罐头中出。大多数罐头中出现的细菌为需氧性芽孢菌，曾偶尔在果蔬罐头中发现的细菌为需氧性芽孢菌，曾偶尔在果蔬罐头中发现霉菌孢子，却未发现酵母菌。但这些罐头并未出现霉菌孢子，却未发现酵母菌。但这些罐头并未出现有腐败变质的现象。现有腐败变质的现象。 v事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现的腐事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现的腐败菌也各有差异。败菌也各有差异。 各种腐败菌的生活习性不同，各种腐败菌的生活习性不同，故应该有不同的杀菌工艺要求。故应该有不同的杀菌工艺要求。 因此，弄清罐因此，弄清罐头腐败原因及其菌

26、类是正确选择合理加热和杀菌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工艺，避免贮运中罐头腐败变质的首要条件1. 罐头常见的腐败变质的现象罐头常见的腐败变质的现象 v罐头食品贮运过程中常会出现胀罐、平盖罐头食品贮运过程中常会出现胀罐、平盖酸败、黑变和发霉等腐败变质的现象，此酸败、黑变和发霉等腐败变质的现象，此外还有中毒事故。外还有中毒事故。 （1）胀罐）胀罐v原因原因 微生物生长繁殖微生物生长繁殖细菌性胀罐细菌性胀罐 食品装量过多或罐内真空度不够引起假胀食品装量过多或罐内真空度不够引起假胀物理性胀罐物理性胀罐罐内食品酸度太高罐内食品酸度太高, ,腐蚀罐内壁产

27、生氢气腐蚀罐内壁产生氢气, ,引引起氢胀起氢胀化学性胀罐化学性胀罐v出现细菌性胀罐的原因出现细菌性胀罐的原因杀菌不足杀菌不足 罐头裂漏罐头裂漏低酸性食品胀罐时常见的腐败菌大多数属于专性低酸性食品胀罐时常见的腐败菌大多数属于专性厌氧嗜热芽孢杆菌和厌氧嗜温芽孢菌。厌氧嗜热芽孢杆菌和厌氧嗜温芽孢菌。酸性食品胀罐时常见的有专性厌氧嗜温芽孢杆菌酸性食品胀罐时常见的有专性厌氧嗜温芽孢杆菌高酸性食品胀罐时常见的有小球菌以及乳杆菌、高酸性食品胀罐时常见的有小球菌以及乳杆菌、明串珠菌等非芽孢菌。明串珠菌等非芽孢菌。（2）平盖酸败）平盖酸败外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味，外观正常，内容物变质，呈轻微或严重

28、酸味，pHpH可能可可能可以以下降到下降到0.1-0.30.1-0.3。导致平盖酸坏的微生物称为平酸菌，平酸菌常因受到酸导致平盖酸坏的微生物称为平酸菌，平酸菌常因受到酸的抑制而自然消失，采用分离培养也不一定能分离出来的抑制而自然消失，采用分离培养也不一定能分离出来低酸性食品中常见的平酸菌为嗜热脂肪芽孢杆菌低酸性食品中常见的平酸菌为嗜热脂肪芽孢杆菌 酸性食品中常见的平酸菌为凝结芽孢杆菌，它是番茄制酸性食品中常见的平酸菌为凝结芽孢杆菌，它是番茄制品中重要的腐败变质菌。品中重要的腐败变质菌。（3）硫化黑变）硫化黑变v在细菌的活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的在细菌的活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的

29、H H2 2S S气体，与罐内壁的铁发生反应生成黑色沉积气体，与罐内壁的铁发生反应生成黑色沉积物物硫化亚铁硫化亚铁FeSFeS，沉积于罐内壁或食品上，以致，沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味食品发黑并呈臭味 v是致黑梭状芽孢杆菌的作用，只有在杀菌严重不是致黑梭状芽孢杆菌的作用，只有在杀菌严重不足时才会出现。足时才会出现。（4）霉变）霉变v一般不常见。只有在容器裂漏或罐内一般不常见。只有在容器裂漏或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高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浓度糖分的食品表面生长（5）产毒）产毒v如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌等如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌等 v从

30、耐热性看，只有肉毒杆菌耐热性较从耐热性看，只有肉毒杆菌耐热性较强，其余均不耐热。强，其余均不耐热。 因此，为了避因此，为了避免中毒，食品杀菌时必须以肉毒杆菌免中毒，食品杀菌时必须以肉毒杆菌作为杀菌对象加以考虑作为杀菌对象加以考虑2. 罐头腐败变质的原因罐头腐败变质的原因（1 1）杀菌前污染严重）杀菌前污染严重（2 2）杀菌不足）杀菌不足 原料污染情况原料污染情况 新鲜度新鲜度 车间清洁卫生状况车间清洁卫生状况 生产技术管理生产技术管理 杀菌操作技术要求杀菌操作技术要求 （3 3）罐头裂漏）罐头裂漏 （4 4）嗜热菌生长）嗜热菌生长（四）微生物耐热性参数（四）微生物耐热性参数1. 1. 热力致死

31、时间曲线（热力致死时间曲线（TDTTDT曲线）曲线） Thermal Death Time 热力致死时间热力致死时间用以表示将在一定环用以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。所采用的杀菌温度和时间组合。 以以热处理温度为横热处理温度为横坐标坐标，以，以微生物全部杀灭微生物全部杀灭时间为纵坐标时间为纵坐标（对数值）（对数值）得到一条直线，即热力致得到一条直线，即热力致死时间曲线。死时间曲线。 图图5 热力致死时间曲线热力致死时间曲线 v细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示了不

32、同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性了不同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性v实验数据显示温度每上升一个定值，所需要的实验数据显示温度每上升一个定值，所需要的杀菌时间减少杀菌时间减少1010倍，表明倍，表明热力致死规律按指数热力致死规律按指数递降进行递降进行。（1）热力致死时间曲线方程）热力致死时间曲线方程v式一：式一：v式二：式二：vT T1 1- -杀菌条件杀菌条件1 1的温度；的温度；T T2 2- -杀菌条件杀菌条件2 2的温度；的温度； t t1 1- -杀菌条件杀菌条件1 1的时间；的时间；t t2 2- -杀菌条件杀菌条件2 2的时间；的时间； Z- Z-常数常数ZTTtt122

33、1lg （2） Z值值vZ Z值值为热力致死时间为热力致死时间1010倍变化时相应改变的加热倍变化时相应改变的加热温度数温度数，单位为，单位为。vZ Z值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。v肉毒杆菌肉毒杆菌Z Z为为1010，酸性食品，酸性食品Z Z为为8 8 T T2 2-T-T1 1 v Z=- Z=- log t log t1 1 log t log t2 2（3） F0值值v通常用通常用121.1121.1（国外用（国外用250250）作为标准温度，该）作为标准温度，该温度下的热力致死时间用符号温度下的热力致死时间用符号F F0 0来表示

34、，称为来表示，称为F F0 0值值vF F0 0值的定义就是在值的定义就是在121.1121.1温度条件下杀死一定浓度温度条件下杀死一定浓度的细菌所需要的热力致死时间，单位为的细菌所需要的热力致死时间，单位为minminF F0 0值与值与原始菌种、菌数和环境条件是相关的。原始菌种、菌数和环境条件是相关的。 vF F0 0值越大，微生物的耐热性越强值越大，微生物的耐热性越强v已知某种菌的已知某种菌的F F0 0，计算任意温度时的杀菌时间：，计算任意温度时的杀菌时间：v各种杀菌温度各种杀菌温度- -时间换算成时间换算成121.1121.1的杀菌时间：的杀菌时间：2. 热力致死速率曲线热力致死速率

35、曲线l 微生物及其芽孢的热处理死亡微生物及其芽孢的热处理死亡数是按对数规律变化的。数是按对数规律变化的。 l 以物料单位值内存活细胞数或以物料单位值内存活细胞数或芽孢数的对数值为纵坐标，以芽孢数的对数值为纵坐标，以热处理时间为横坐标，可得到热处理时间为横坐标，可得到一条直线一条直线- -热力致死速率曲线热力致死速率曲线或活菌残存数曲线或活菌残存数曲线图图3-2 热力致死速率曲线热力致死速率曲线 v热力致死速率曲线表示某一种特定的菌在特定的热力致死速率曲线表示某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其总的数量随杀菌时间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的延续所发生的

36、变化v如果微生物足够多，它们不是同时死亡的，而是如果微生物足够多，它们不是同时死亡的，而是随着时间的推移，死亡量逐渐增加随着时间的推移，死亡量逐渐增加（1）热力致死速率曲线方程）热力致死速率曲线方程va-a-原始菌数；原始菌数；b-b-残存菌数；残存菌数；t-t-处理时间处理时间v在热力致死速率曲线上，若杀菌时间足够大，在热力致死速率曲线上，若杀菌时间足够大，残存菌数出现负数（残存菌数出现负数（1010-n-n）, ,说明若有说明若有1010n n个罐头，个罐头，可能还有一个罐中有一个微生物存活可能还有一个罐中有一个微生物存活（2）D值值vD D值的定义就是在一定的处理环境中和在一定的热力值的

37、定义就是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致死温度条件下某细菌数群中每杀死每杀死90%90%原有残存活原有残存活菌数时所菌数时所需要的时间需要的时间，单位为，单位为minmin。vD D值与温度、环境条件和菌种有关。值与温度、环境条件和菌种有关。D D值越大，表示杀值越大，表示杀灭同样数量微生物所需的时间越长，这种微生物的耐灭同样数量微生物所需的时间越长，这种微生物的耐热性越强，因此热性越强，因此D D值大小和细菌耐热性的强度成正比值大小和细菌耐热性的强度成正比v注意：注意：D D值不受原始菌数影响值不受原始菌数影响 vD D值可以根据热力致死速率曲线方程求得值可以根据

38、热力致死速率曲线方程求得 t t D=- D=- log a log b log a log b表表6 瞬间加热条件下单位时间为瞬间加热条件下单位时间为D时时的细菌死亡速率的细菌死亡速率 v理论上理论上很难将活菌完全消灭掉很难将活菌完全消灭掉。 v实际上，这应该从实际上，这应该从概率概率的角度来考虑，经过的角度来考虑，经过5 5D D处理后，残存菌数为处理后，残存菌数为1010-1-1，也就是，也就是1010个产品个产品可能有可能有9 9个不再有活菌存在，而个不再有活菌存在，而1 1个尚有活菌个尚有活菌的可能。的可能。（3）热力指数递减时间（）热力指数递减时间（F/TRT）v为了在计算杀菌时间

39、时将细菌指数递减因素为了在计算杀菌时间时将细菌指数递减因素考虑在内，将考虑在内，将D D值概念进一步扩大，提出了值概念进一步扩大，提出了热力指数递减时间（热力指数递减时间（F/TRTF/TRT：thermal reducthermal reduction timetion time）概念。）概念。 vF FT T定义就是在任何特定热力致死温度条件下定义就是在任何特定热力致死温度条件下将细菌或芽孢数减少到原来活菌数的将细菌或芽孢数减少到原来活菌数的1/101/10n n时时所需要的热处理时间（所需要的热处理时间（minmin）。）。 在实际的杀菌操作中，在实际的杀菌操作中，若若n n足够大足够大

40、，则残存，则残存菌数就足够小，达到某种可接受的安全菌数就足够小，达到某种可接受的安全“杀菌程杀菌程度度”，就可以认为达到了杀菌的目标。，就可以认为达到了杀菌的目标。 用适当的残存率值代替过去用适当的残存率值代替过去“彻底杀灭彻底杀灭”的概念，这使得杀菌终点（或程度）的选择更科的概念，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学、更方便，同时强调了环境和管理对杀菌操作的重要性。的重要性。v通过通过F F0 0=nD=nD，还将热力致死速率曲线和热，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立起了力致死时间曲线联系在一起，建立起了D D值、值、Z Z值和

41、值和F F0 0值之间的联系。值之间的联系。（4）仿热力致死时间曲线）仿热力致死时间曲线 v纵坐标为纵坐标为D D对数对数值，横坐标为加值，横坐标为加热温度，加热温热温度，加热温度与其对应的度与其对应的D D对数值呈直线关对数值呈直线关系。系。 例例3.1v在某杀菌条件下，在在某杀菌条件下，在121.1121.1用用1 min1 min恰好恰好将菌全部杀灭；现改用将菌全部杀灭；现改用110110、10 min10 min处处理，问能否达到原定的杀菌目标？设理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10Z=10。例例3.1解解 将将110、10 min转化成转化成121.1下的下的t2，则，则已知：已

42、知： T1=110，T2=121.1， t1=10 min，Z=10。 t2= 0.78 min 1min 说明未能全部杀灭细菌。说明未能全部杀灭细菌。ZTTtt1221lg 210121.1 110lg10t 那么在那么在110110下需要多长时间才够呢？下需要多长时间才够呢？将将121.1121.1、1min1min转化成转化成110110、t t1 1minmin： 已知：已知： T T1 1=110=110， T T2 2=121.1=121.1， t t2 2=1 min=1 min， Z=10Z=10。 t t1 1 = 12.88 min = 12.88 minZTTtt1221

43、lg 1121.1 110lg110t 某产品净重某产品净重454 g，具有，具有D121.1=0.6 min、 Z=10的芽孢的芽孢12只只/g；若杀菌温度为；若杀菌温度为110，要求效果为产品，要求效果为产品腐败率不超过腐败率不超过0.1%。求：。求：（1）理论上需要多少杀菌时间？）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）杀菌后若检验结果产品腐败率为1%，则实际原，则实际原始菌数是多少？此时需要的杀菌时间为多少？始菌数是多少？此时需要的杀菌时间为多少？ 例例3.23.2 例例3.23.2解解 （1 1）F F0 0=D=D（lg a lg blg a lg b） =0.

44、6 =0.6(lg 5448 lg 0.001)(lg 5448 lg 0.001) =4.042 min =4.042 min F F110110=F=F0 0 lg lg-1-1(121.1 110)/10=52.1 min(121.1 110)/10=52.1 min（2 2）F F0 0=0.6=0.6(lg a lg 0.01)=4.042 min(lg a lg 0.01)=4.042 min lg a = lg 0.01 + 4.042/0.6 lg a = lg 0.01 + 4.042/0.6 a = 54480 a = 54480，即芽孢含量为，即芽孢含量为120120个个

45、/g/g。此时，此时，F F0 0=D(lg a lg b)=D(lg a lg b) =0.6 =0.6(lg 54480 lg 0.01)=4.642min (lg 54480 lg 0.01)=4.642min F F110110=4.642 lg=4.642 lg-1-1(121.1 110)/10=59.8 min(121.1 110)/10=59.8 min例例1 1：100100热处理时，原始菌数为热处理时，原始菌数为1 110104 4，热，热处理处理3 3分钟后残存的活菌数是分钟后残存的活菌数是1 110101 1，求该菌，求该菌D D值。值。 3 vD= - log1.0

46、104 log1.010 vD=1.00 v即D100 =1.00min v例例2 2：某厂生产：某厂生产425g425g蘑菇罐头，通过微生物检测，蘑菇罐头，通过微生物检测，选择以嗜热脂肪芽孢杆菌为对象菌，设内容物在选择以嗜热脂肪芽孢杆菌为对象菌，设内容物在杀菌前杆菌数不超过杀菌前杆菌数不超过2 2个个/g/g。经。经121121杀菌、保温、杀菌、保温、贮藏后，容许变败率为万分之五以下，问在此条贮藏后，容许变败率为万分之五以下，问在此条件下蘑菇罐头的件下蘑菇罐头的F F0 0。v嗜热脂肪芽孢杆菌在蘑菇罐头中的耐热性参数嗜热脂肪芽孢杆菌在蘑菇罐头中的耐热性参数D D12121 1=4.00min

47、=4.00min，v根据根据v杀菌前的菌数：杀菌前的菌数：n na a=425 =425 2=850 2=850个个/ /罐罐v杀菌后的菌数：杀菌后的菌数：n nb b=5 =5 10 10-4-4vF F0 0=D=D121121（lgnlgna a-lgn-lgnb b） =4 =4 （lg850-lg5 lg850-lg5 1010-4-4） =4 =4 （2.9294-0.699 + 42.9294-0.699 + 4） =24.92 min =24.92 min二、食品的传热二、食品的传热 罐头食品杀菌时间受到下列因素的影响：罐头食品杀菌时间受到下列因素的影响： 食品中可能存在的微生

48、物或酶的耐热性食品中可能存在的微生物或酶的耐热性 食品的污染情况食品的污染情况 加热或杀菌的条件加热或杀菌的条件 食品的食品的pHpH 罐头容器的大小罐头容器的大小 食品的物理状态食品的物理状态 食品预期贮存条件食品预期贮存条件 因此，要确定热加工时间必须知道微生物或因此，要确定热加工时间必须知道微生物或酶的耐热性以及热传递速率。酶的耐热性以及热传递速率。(一一)传热方式传热方式1. 1. 热的传递方式热的传递方式v传导传导v对流对流v辐射辐射2. 罐内容物的传热方式罐内容物的传热方式（1 1）完全对流型：液体多、固形物少，流动性好）完全对流型：液体多、固形物少，流动性好（2 2）完全传导型：

49、内容物全部是固体物质。）完全传导型：内容物全部是固体物质。（3 3）先传导后对流型：受热后流动性增加。）先传导后对流型：受热后流动性增加。（4 4）先对流后传导型：受热后吸水膨胀。）先对流后传导型：受热后吸水膨胀。（5 5）诱发对流型：借助机械力量产生对流。）诱发对流型：借助机械力量产生对流。（二）影响罐内食品传热速率的因素（二）影响罐内食品传热速率的因素v罐内食品的物理性质：主要指食品的状态、块形大罐内食品的物理性质：主要指食品的状态、块形大小、浓度、粘度等。小、浓度、粘度等。v初温初温：指杀菌操作开始时，罐内食品冷点处的温度：指杀菌操作开始时，罐内食品冷点处的温度v罐藏容器：主要指容器的材

50、料、容积和几何尺寸。罐藏容器：主要指容器的材料、容积和几何尺寸。v杀菌锅：杀菌锅的类型、杀菌操作的方式。杀菌锅：杀菌锅的类型、杀菌操作的方式。（三）传热测定（三）传热测定v冷点冷点：罐头在杀菌冷却过：罐头在杀菌冷却过程中温度变化最缓慢的点程中温度变化最缓慢的点v传热测定：对罐头中心温传热测定：对罐头中心温度（冷点温度）变化情况度（冷点温度）变化情况的测定的测定v冷点位置：冷点位置： 传导型传导型 几何中心几何中心 对流型对流型 中心距底中心距底2-4cm2-4cm 传热测定的目的传热测定的目的掌握内容物的传热情况，以便科学制订杀菌工艺掌握内容物的传热情况，以便科学制订杀菌工艺比较杀菌锅内各部位

51、升温情况，改进、维修设备比较杀菌锅内各部位升温情况，改进、维修设备及改进操作水平。及改进操作水平。掌握内容物所接受的杀菌程度，判断杀菌效果掌握内容物所接受的杀菌程度，判断杀菌效果（四）传热曲线（四）传热曲线1. 1. 传热曲线传热曲线v将罐内食品某一点（通常是冷点）的将罐内食品某一点（通常是冷点）的温度随时间变化值用温温度随时间变化值用温- -时曲线表示，时曲线表示，该曲线称该曲线称传热曲线传热曲线。500g玻璃瓶装樱桃汁罐头的传热曲线玻璃瓶装樱桃汁罐头的传热曲线2. 传热曲线的表示方式传热曲线的表示方式v以冷点温度和杀菌时间作出的自然坐标传热曲线以冷点温度和杀菌时间作出的自然坐标传热曲线不利

52、于用数学方法处理数据。不利于用数学方法处理数据。v大量研究证实，杀菌锅温度大量研究证实，杀菌锅温度T Ts s与罐内冷点温度与罐内冷点温度T Tm m的差值的对数值与时间值呈直线关系。的差值的对数值与时间值呈直线关系。v按照上述变化规律，以冷点温度按照上述变化规律，以冷点温度T Tm m为纵坐标，以为纵坐标，以杀菌时间杀菌时间t t为横坐标，并向前翻转为横坐标，并向前翻转180180度，作出传度，作出传热曲线。热曲线。冷点温度无限逼近杀菌温度冷点温度无限逼近杀菌温度3. 不同传热类型食品的传热曲线不同传热类型食品的传热曲线v用用1%1%、3.25%3.25%和和5%5%的膨润土悬浮液作试验，分

53、别得到对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。流型、先对流后传导型和传导型的传热曲线。v对流型对流型和和传导型传导型曲线只有一种斜率，称曲线只有一种斜率，称简单型传热曲线简单型传热曲线v先对流后传导型曲线开始以对流型传热，直线斜率大，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，称后转变为传导型，直线斜率小，称转折型传热曲线转折型传热曲线对流型对流型对流对流-传导型传导型传导型传导型4. 传热曲线的作用传热曲线的作用v根据简单型或转折型半对数坐标传热曲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线，可以很方

54、便地进行杀菌过程的数据查找，并可通过公式法计算罐中心温度查找，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。的变化和杀菌过程的杀菌强度。三、杀菌强度的计算与确定程序三、杀菌强度的计算与确定程序v杀菌强度的计算杀菌强度的计算v杀菌工艺的确定杀菌工艺的确定（一）杀菌强度的计算（一）杀菌强度的计算v比奇洛法（比奇洛法（Begelow)Begelow)v鲍尔法（鲍尔法（Ball)Ball)v奥尔森法（奥尔森法（Olsen)Olsen)v史蒂文斯法（史蒂文斯法（Stevens)Stevens)v舒尔茨法（舒尔茨法（Schultz)Schultz)vF F值测定仪值测定仪1. 基本法（比奇洛法）

55、基本法（比奇洛法）v计算基础：杀菌过程中的计算基础：杀菌过程中的冷点传热曲线冷点传热曲线和微生物和微生物的的热力致死时间曲线热力致死时间曲线（TDTTDT）。）。v实际生产中，罐内冷点温度不可能始终等于杀菌实际生产中，罐内冷点温度不可能始终等于杀菌操作温度；冷点温度只要在对象微生物的最高生操作温度；冷点温度只要在对象微生物的最高生长温度以上，就具有杀菌效果。长温度以上，就具有杀菌效果。v致死率：一定温度下单位时间（通常取致死率：一定温度下单位时间（通常取1 1分钟）分钟）微生物的致死程度微生物的致死程度。v设一定温度下的致死时间为设一定温度下的致死时间为，则致死率为，则致死率为1/1/。可以理

56、解为可以理解为在某温度下，杀菌时间在某温度下，杀菌时间1 1分钟所取得分钟所取得的效果占全部杀菌效果的比值的效果占全部杀菌效果的比值。v部分致死值部分致死值：一定温度下经过时间：一定温度下经过时间t t取得的杀菌取得的杀菌效果占全部杀灭效果的比数。效果占全部杀灭效果的比数。 用用A A表示，表示，A=t/A=t/。v在不同的温度（在不同的温度（T T1 1、T T2 2）下经过不同的杀菌时）下经过不同的杀菌时间（间（t t1 1、t t2 2），获得各自的部分致死值），获得各自的部分致死值A A1 1=t=t1 1/ /1 1，A A2 2=t=t2 2/2 2v整个杀菌过程的总致死值为所有的

57、部分致死值整个杀菌过程的总致死值为所有的部分致死值之和：之和：A=AA=A1 1+A+A2 2+v若时间间隔取得足够小，则得到总杀菌值若时间间隔取得足够小，则得到总杀菌值A A（或（或称累积杀菌值）称累积杀菌值） A=Ai A=Ai用基本法计算杀菌强度及杀菌时间例题：用基本法计算杀菌强度及杀菌时间例题：基本法（比奇洛法）的特点基本法（比奇洛法）的特点v方法直观易懂，当杀菌温度间隔取得很小时，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。计算结果与实际效果很接近。v不管传热情况是否符合一定模型，用此法可以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。求

58、得任何情况下的正确杀菌时间。v计算量和实验量较大，需要分别经实验确定杀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菌过程各温度下的TDTTDT值，再计算出致死率。值，再计算出致死率。还需要准确测定冷点的传热曲线。还需要准确测定冷点的传热曲线。2. 鲍尔改良法鲍尔改良法v建立了致死率值（杀菌值）的概念建立了致死率值（杀菌值）的概念v时间间隔采用等值时间间隔采用等值（1）致死率值）致死率值v 据据TDTTDT方程方程 lg(tlg(t1 1/t/t2 2)=(T)=(T2 2-T-T1 1)/Z)/Zv lg(t/tlg(t/t121121)=(121-T)/Z )=(121-T)/Z

59、 ，令：，令：t t121121 =1 min =1 minv t=t= lglg-1-1 (121-T)/Z (121-T)/Z T-T-杀菌过程中的某一温度杀菌过程中的某一温度t-t-温度温度T T时，达到与时，达到与121121、1 min1 min相同的杀菌效果所需时间相同的杀菌效果所需时间v 令令 L= 1/t =lgL= 1/t =lg-1-1(T - 121)/Z(T - 121)/Zv L L就是致死率值（或杀菌值）：经过温度就是致死率值（或杀菌值）：经过温度T T，1min1min的杀菌处理，的杀菌处理，相当于相当于121121时的杀菌时间。时的杀菌时间。新例新例3.1v在某

60、杀菌条件下，物料在在某杀菌条件下，物料在121.1121.1用用1 min1 min恰好将菌全部杀灭；现改用恰好将菌全部杀灭；现改用110110处理，处理，问问110110的致死率值是多少？设的致死率值是多少？设Z=10Z=10。将将121.1 121.1 、1min1min转化成转化成 110110、tmintmin： 已知：已知： T T1 1=110=110， T T2 2=121.1=121.1， t t2 2=1 min=1 min，Z=10Z=10。 t t1 1 = 12.88 min = 12.88 min则则110110，1min1min的热致死率值为的热致死率值为L L11