第三章 食品的热处理和杀菌技术

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

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。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。

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。

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）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。（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。（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。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)一定温度下残存菌数杀死菌数灭菌时间10%90%第1分钟（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，×90%=9%0.1%0.9%第3分钟1%9%第2分钟×90%=0.9%×90%=0.09%Ｄ值所谓Ｄ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。

（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。

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。

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。

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。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。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。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。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0.2mm5、罐藏容器(1)、金属罐

镀锡罐、镀铬罐、铝罐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。3)、金属罐的形状圆型、方型、椭圆型、梯型、马蹄型等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）（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）四旋瓶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。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。三、罐藏食品的一般加工工艺罐头生产一般工艺流程原料预处理装罐排气密封汤、汁配制空罐杀菌冷却检验成品清洗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。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2）、装罐的工艺要求Ⅰ合理搭配，使内容物色泽、大小、块型、个数基本一致；Ⅱ排列整齐；Ⅲ必须留有适当顶隙（6～8mm）；Ⅳ保持罐口清洁，严格防止异物混入罐内；Ⅴ控制装罐时间，避免积压。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。

装罐量、罐内顶隙、固液比等加汤（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。

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；

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。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。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。

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

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4、罐头食品的密封（1）金属罐的密封型号：GT4B2A生产能力：42罐/分钟全自动真空封罐机（型号：GT4B15>4B12）

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/分钟封罐机的主要部件和作用压头－－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。（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。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。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。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。

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。

（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：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。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