杀菌时间的计算

10时间：2023-2023学年1期 12月4日 一班级：2023级食科班目的：1、把握罐头传热的方式 把握杀菌时间计算的原理及方法重点：杀菌时间计算的原理及方法第三节杀菌时间的计算一、罐头食品的传热罐头食品在杀菌和冷却时存在着热量的传递。各种罐头的传热方式和速度并不一样，同时还受各种因素的影响。此外，传热中罐内各部位的食品受热也不一样，这说明在一样的热力杀菌条件下，各种食品罐头，甚至同一罐头内部上的杀菌效果并不肯定一样。可见确定杀菌工艺条件时，罐头的传热是极其重要的因素。〔一〕传热方式罐头食品在杀菌过程中的热传导方式主要有传导、对流及传导与对流混合传热等3种方式。1、传导：由于物体各局部受热温度不同，分子所产生的振动能量也不同，依靠分子间的相互碰撞，导致热量从高能量分子向邻近的低能量分子依次传递的热传导方式称为传导。传导可分为稳定传导和不稳定传导。前者是指物体内温度的分布和热传导速度不随时间而变化，后者则是指温度的分布和热传导速度随时间而变化且为时间的函数。导热最慢的一点通常在罐头的几何中心处，此点称为冷点。如图4-6所示，在加热时，它为罐内温度最低点，在冷却时则为温度最高点。由于食品的导热性较差，因此，以导热方式传热的罐头食品加热杀菌时，冷点温度的变化比较缓慢，因此热力杀菌需时较长。属于导热方式传热的罐头食品主要是固态及粘稠度高的食品。2、对流：借助于液体和气体的流淌传递热量的方式，即流体各部位的质点发生相对位移而产生的热交换。对流有自然对流与强制对流之分，罐头内的对流通常为自然对流。传热速度较快，所需加热时间就短。属于对流换热方式的罐头食品有果汁、汤类等低粘度液态罐20～40mm4-63、对流传导结合式传热：很多情形下，罐头食品的热传导往往是对流和导热同时存在，或先后相继消灭。通常，糖水水果、清水或盐水蔬菜等果蔬罐头食品属于导热和对流同时存在型。如糊状玉米等含淀粉较多的罐头食品，首先是对流传热，淀粉受热糊化后，黏度增大，流淌性下降，即由对流转变为传导。属于这类状况的还有盐水玉米、稍浓稠的汤和番茄汁等。而苹果沙司等有较多沉淀固体的罐头食品，则属于先导热后对流型。总之，混合型传热状况是相当简单的。〔二〕影响罐头食品传热的因素1、罐头食品的物理特性：食品的外形、大小、浓度、密度及粘度等。一般来说，浓度、密度及粘度越小的食品，其流淌性越好，加热时主要以对流传热方式进展，加热速度快；固体食品，则根本上是导热，传热速度很慢；另外小颗粒、条、块状食品，在加热杀菌时，罐内的液体简洁流淌，以对流传热为主，传热速度比大的条、块状食品快；物料层装〔混合叉热〕比条装传热快。2、罐藏容器材料的物理性质和厚度：罐头加热杀菌时，热量由罐外向罐内传递，首先要抑制罐RR与壁厚S成正比，与材料的导热系数成反比。加热杀菌时，热量传递还要受到罐内食品热阻的影响。但是除了导热型传热外，食品热阻并不会很大程度地影响传热。3、罐藏容器的几何尺寸：在其他条件一样时，加热时间与罐头容积成正比；为了加快传热，应增大罐径，而非增加罐高。4、罐头食品的初温：罐头食品的初温是指杀菌刚刚开头时，罐内食品最冷点的平均温度。一般来说，初温与杀菌温度之差越小，罐头中心加热到杀菌温度所需要的时间越短，但对流传热型食品的初温对加热时间影响较小。与之相反，食品初温对导热型食品的加热时间影响很大。因此，对于导热型食品，热装罐比冷装罐更有利于缩短加热时间。5、杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置：罐头工业中常用的杀菌锅有静置式、回转式或旋转式等类型。一般回转式杀菌锅的传热效果要好于静置式。回转式杀菌对于加快导热与对流结合型传热的食品及流淌性差的食品的传热，尤其有效。在静置式杀菌锅中，罐头所处位置对于食品的传热效果也有影响。一般来说，罐头离蒸气喷嘴越远，传热就越慢。假设杀菌锅内的空气未排解干净，存在空气袋，那么处于空气袋内的罐头，其传热效果就更差。6、其他：杀菌锅内的传热介质的种类、介质在锅内的循环速度、热量分布状况等，对传热效果也有不同程度的影响。二、罐头食品杀菌加热时间的推算〔一〕比奇洛根本推算法罐头食品加热和冷却过程中，罐内的温度随时间的进展而不断变化，一旦温度超过致死温度时就会有微生物死亡，温度不同，导致的死亡量不同。比奇洛的推算杀菌时间的根本理论就是依据罐头食品传热状况和各温度时微生物热力致死时间的关系，推算到达理论上完全无菌程度时某温度下需要的加热、冷却杀菌时间。TTDTτ分钟，加热t分钟，此时在T℃温度下完成的杀菌程度为：t t，称为局部杀菌量或致死量，用A表示，即：A 。 例：115℃TDT20118TDT101158t分钟，则其致死量为：A 1

8 o.4118620t 6A 2

o.6AAA1 2

100%，意味着热处理的程度已到达将全部细菌杀灭的程度。tA

1 A所以： t也可表示为：dA

dA 1dt “ ”为某温度下的杀菌率〔或致死率〕，TDTdtAtdt0

StdtA0因此罐头食品热力杀菌过程中总的杀菌效果可以依据加热和冷却过程中经受各温度时的局部杀菌量或致死量的总和推算出合理的杀菌时间。把微生物致死时间和罐头食品的传热过程绘成传热曲线和致死时间曲线，如图4-8所示。图中曲线〔a〕上的每一点代表罐头中心温度，横坐标表示加热时间，曲线〔b〕下横坐标表示致死时间，上横坐标表示致死率。假设以加热时间为横坐标，以致死率为纵坐标，则可得到致死率曲线图，如图4-9AA=1适宜；AA>1计算加热致死率曲线下所包含的面积方法有两种，即图解法和近似计算法。1、近似计算法依据加热间隔时间，把致死率曲线相应地分成假设干小区间，每个小区间的面积就是该加热时间内的杀菌效率值。利用梯形求面积公式计算各个小面积Ai值，其总和就是杀菌效率值A。A i.n

Li.n

Li.n1 2 inA Ai.n例如：全粒甜玉米罐头的加热时间与罐中心温度如表4-24-2全粒甜玉米罐头的加热时间与罐中心温度加热时间罐头中心加热致死致死率AAmin温度/℃时间/minmin-1i,n027.86700.001490.001490.001492102.81290.00780.009290.010784110.0880.01140.01920.03006111.7880.01140.02280.05288111.71650.00610.02630.079110108.91000.01000.02410.103214111.1530.01890.04330.146517113.9360.02780.07010.216620115.6280.03570.12600.342624116.7190.05260.22070.563329118.316.70.05990.18380.747132118.914.80.06760.19120.938335119.5130.07690.36131.299640120.00.08060.41881.718445120.312.40.08060.16121.879647120.312.40.06760.03691.916547.5119.514.80.00780.01881.935348110.11290.00150.00461.93994-235min，A=0.94A=136min。2、〔二〕现用杀菌时间推算法比奇洛杀菌时间的推算法，对象菌致死量须依据肯定罐型、杀菌温度及内容物初温等条件下得到的传热曲线才能推算，因此不能比较不同杀菌条件下的加热效果。比方，121℃下杀菌70min和115℃85min，哪个杀菌效果更好？无法进展直接比较。为了弥补上述缺陷，Ball提出了杀菌值或致死值的概念，就是将各温度下的致死率转换成标准温度〔121℃〕F依据式4-4： lgF

1(121T)Z当T=121lgF

0 ，则τ=FTDT121℃时F=1min，则上式就变换成：lg1Z

(121T)121T有： 10 Z上式中的“τ”表示任何温度下到达相当于在标准杀菌条件〔121℃〕1min需要的时间〔min〕。则相应的致死率〔L〕为：1 T121L 10 ZL1min〔121℃〕1minF=1minL值。i三、杀菌温度和食品初温不同的罐内食品测点温度的换算〔一〕食品初温一样，杀菌温度不同时的换算某一杀菌温度和食品初温条件下测得罐内食品温度数据，则食品初温一样时，其他杀菌温度下罐内温度可按下式计算：T“TT“T”杀

(T”

T”)罐 杀 T” T 杀 罐杀 0式中： T“罐

—现用杀菌温度下罐内温度值〔℃〕；T”—原用杀菌温度下罐内温度值〔℃〕；罐T”—原用杀菌温度〔℃〕；杀T“—现用杀菌温度〔℃〕；杀T—食品初温〔℃〕；0〔二〕杀菌温度一样，初温不同的换算T“T罐 杀

TT杀

T”0(TT“ 0

T”)罐式中， T”—原食品初温〔℃〕；0T“—现食品初温〔℃〕。0四、食品热杀菌条件确实定〔一〕实罐试验以满足理论计算的杀菌值〔F0

〕为目标，可以有各种不同杀菌温度一时间的组合，实罐试验的目的就是依据罐头食品质量、生产力量等综合因素选定杀菌条件。使热杀菌既能到达杀菌安全的要求，又能维持其高质量，在经济上也最合理。因此，某些产品选用低温长时间的杀菌条件可能更适宜些。例如，属于传导传热型的非均质态食品，假设选用高温短时杀菌条件，常会由于传热不均匀而导致有些个体食品中消灭F0有杀菌缺乏的危急。〔二〕实罐接种的杀菌试验

值过低的状况，并实罐试验时在依据产品感官质量最好和经济上又最合理所选定的温度-时间组合成最适宜的杀菌条件根底上，为了确证所确定〔理论性〕杀菌条件的合理性，往往还要进展实罐接种的杀菌试验。常采用将耐热性强的腐败菌接种于数量较少的罐内进展杀菌试验，借以确证杀菌条件的安全程度。照实罐接种杀菌试验结果与理论计算结果很接近，则对所订杀菌条件的合理性和安全性有了更牢靠的保证和高度的信念。此外，对那些用其他方法无法确定杀菌工艺条件的罐头也可用此法确定其适宜的杀菌条件。1、试验用微生物罐头食品按酸度的分类4-3罐头食品按酸度的分类酸度级别酸度级别pH常见腐败菌热力杀菌要求低酸性5.0嗜热菌、嗜温厌氧菌高温杀菌105～121℃中酸性4.6～5.0嗜温兼性厌氧菌酸性3.7～4.6非芽孢耐热菌耐酸芽孢菌100℃以下介高酸性3.7酵母、霉菌、酶质中杀菌杀菌对象菌低〔中〕酸性食品：梭状产芽孢杆菌(Clostridiumsporogenses)PA3679酸性食品： 巴氏固氮梭状芽孢杆菌(Clostridiumpasteurianum〕或分散芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)芽孢高酸性食品： 乳酸菌、酵母。也认为此类食品中酶比腐败菌显示出更强的耐热性，所以酶的钝化是其杀菌的主要问题。2、实罐接种方法对流传热的产品可接种在罐内任何处，而传导传热产品则不同。依据争论，这类产品的冷点在几何中心处，冷点的受热程度约低10%，因此在计算时要考虑到这一点，总的芽孢数是依据实际测定结果而确定。接种菌液通常用芽孢悬浮液〔8.5g/LNaC1〕当天配置，按每罐参加芽孢数104～1051mL种，并搅拌混合。块状食品要尽可能接种在冷点位置或冷点与罐底之间〔这是指呈转折型加热曲线的产品〕，其接种方法有二：一是先加局部产品，然后滴加接种菌液，最终装满；二是用长针头将接种液注入罐内，位置依要求而定。3、试验罐数50〔一般使用于大罐〕，95％5%-6%〔4-425～504-4保温试验时必要试样量和可能检出腐败率的关系9599959995990.5 5979199599959995990.5 597919836551617261 298458932491716252 1482281028441815233 991511126401914224 741311224362013215 58901322332110166 48741420317 4164151828

腐败率/% 正确率/%

腐败率/% 正确率/%4、试验分组依据杀菌条件的理论计算，按杀菌时间的长短至少分为51100%;10％330--100min5min1组，比较抱负的是依据F对数规律递减状况，F0.5,1.0,2.0,4.0,6.0，确定不同加热时间加以分组。每次试验要控制为5组，否则罐数太多，封罐前后停留时间过长，将影响试验结果。因此试验要求在一天内完成，并用同一材料。比照组的罐头也应有3-5组，以便核对自然污染微生物的耐热性，同时用来检查核对二重卷边是否良好，罐内净重、沥干重和顶隙度等。还将用6~12罐供测定冷点温度之用。5、试验记录依据要求做好记录。〔三〕保温贮藏试验1、保温温度霉菌：21.1～26.7℃ 结芽孢杆菌：35.0～43.2℃嗜温菌和酵母：26.7～32.2℃ 嗜热菌：50.0--57.2℃2、保温时间PA3679311〔酪〕12-3310d～21d，高温培养时间不宜过长，因可能加剧腐蚀而影响产品质量，FS1518嗜热脂肪芽孢杆菌的芽孢如在其生长温度以下存放较长时间，可能导致其自行死亡，因此必需在杀菌试验后尽早保温培育。保温试验样品应每天观看其容器外观有无变化，当罐头胀罐后即取出，并存放在冰箱中。保温试验完成后，将罐头在室温下放置冷却过夜，然后观看其容器外观、罐底盖是否膨胀，