食品热处理条件的确定

食品热处理条件的确定为了知道食品热处理后是否达到热处理的目的，热处理后的食品必须经过测试，检验食品中微生物、酶和营养成分的破坏情况以及食品质量因素（色、香、味和质感）的变化。如果测试的结果表明热处理的目的已达到，则相应的热处理条件即可确定。现在也可以采用数学模型的方法通过计算来确定热处理的条件，但这一技术尚不能完全取代传统的实验法，因为计算法的误差需要通过实验才能校正，而且作为数学计算法的基础，热处理对象的耐热性和热处理时的传热参数都需要通过实验取得。下面以罐头食品的热杀菌为主，介绍热处理条件的确定方法。（一）确定食品热杀菌条件的过程确定食品热杀菌条件时，应考虑影响热杀菌的各种因素。食品的热杀菌以杀菌和抑酶为主要目的，应基于微生物和酶的耐热性，并根据实际热处理时的传热情况，确定达到杀菌和抑酶的最小热处理程度。（二）食品热杀菌条件的计算食品热杀菌的条件主要是杀菌值和杀菌时间，目前广泛应用的计算方法有3种：改良基本法、公式法和列线图解法。1．改良基本法1920年比奇洛（Bigelow）首先创立了罐头杀菌理论，提出推算杀菌时间的基本法（Thegeneralmathod），又称基本推算法。该方法提出了部分杀菌率的概念，它通过计算包括升温和冷却阶段在内的整个热杀菌过程中的不同温度一时间组合时的致死率，累积求得整个热杀菌过程的致死效果。1923年鲍尔（Ball）根据加热杀菌过程中罐头中心所受的加热效果用积分计算杀菌效果的方法，形成了改良基本法（Improvedgeneralmethod）。该法提高了计算的准确性，成为一种广泛使用的方法。在杀菌过程中，食品的温度会随着杀菌时间的变化而不断发生变化，当温度超过微生物的致死温度时，微生物就会出现死亡。温度不同，微生物死亡的速率不同。在致死温度停留一段时间就有一定的杀菌效果。可以把整个杀菌过程看成是在不同杀菌温度下停留一段时间所取得的杀菌效果的总和。比奇洛首先提出了部分杀菌量（Partialsterility）的概念。杀菌值又称F值，是指在一定的致死温度下将一定数量的某种微生物全部杀死所需的时间（min）。由于微生物的种类和温度均为特指，通常F值要采用上下标标注，以便于区分，即。一般将标准杀菌条件下的杀菌值记为F0。对于罐头的杀菌而言，要求达到的杀菌程度为商业无菌（Commercialsterility）。经过试验，人们确定了罐头食品杀菌达到商业无菌的理论杀菌值：F＝TRTn＝nD上式中的递减指数n因不同的对象菌而不同，如对于低酸性食品在标准杀菌条件（121.1℃）下进行杀菌时，当对象菌是PA3679菌时，＝5；对象菌是嗜热脂肪芽孢杆菌时，n＝6；对象菌是肉毒梭状芽孢杆菌时，n＝12。2.公式计算法此法是由鲍尔提出，后经美国制罐公司热工学研究组简化，用来计算简单型和转折型传热曲线上杀菌时间和F值。公式法是根据罐头在杀菌过程中罐内容物温度的变化在半对数坐标纸上所绘出的加热曲线，以及杀菌结束冷却水立即进入杀菌锅进行冷却的曲线才能进行推算并找出答案。它的优点是可以在杀菌温度变更时算出杀菌时间，其缺点是计算繁琐、费时，还容易在计算中发生错误，又要求加热曲线必须呈有规则的简单型加热曲线或转折型加热曲线，才能求得较正确的结果。（三）食品热杀菌条件的确定1．实罐试验一般情况下罐头食品经热力杀菌处理后，其感官品质将下降，但如果采用高温短时杀菌，可加速罐内传热速率，从而使内容物感官品质变化减小，同时还提高了杀菌设备的利用率。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根据罐头食品质量、生产能力等综合因素选定杀菌条件。某些产品选用低温长时间的杀菌条件可能更合适些。例如，属于传导传热型的非均质态食品，若选用高温短时杀菌条件，常会因为传热不均匀而导致有些个体食品中出现F0值过低的情况，并有杀菌不足的危险。计算杀菌条件时，如lgg＞1，表明杀菌结束时冷点温度和杀菌温度差将超过10℃。这就表明传热速率很缓慢，邻近冷点食品受热不足，而邻近罐壁的部分食品则受热过度。2.实罐接种的杀菌试验实罐试验时在根据产品感官质量最好和经济上又最合理所选定的温度一时间组合成最适宜的杀菌条件基础上，为了确证所确定（理论性）杀菌条件的合理性，往往还要进行实罐接种的杀菌试验。将常见导致罐头腐败的细菌或芽孢定量接种在罐头内，在所选定的杀菌温度中进行不同时间的杀菌，再保温检查其腐败率。根据实际商业上一般允许罐头腐败率为0.01%来计算。如检出的正确率为95％，实罐试验数应达29，960罐之多。当然不可能用数量如此大的罐头来做试验，经济上也不合理。因此，常采用将耐热性强的腐败菌接种于数量较少的罐头内进行杀菌试验，借以确证杀菌条件的安全程度。如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可靠的保证和高度的信心。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合适的杀菌条件。（1）试验用微生物通常低酸性食品用耐热性高于肉毒杆菌的梭状产芽孢杆菌（Clostridiumsporogenses）PA3679芽孢，pH<3.7的酸性食品用巴氏固氮梭状芽孢杆菌（Clostridiumpasteurianum）或凝结芽孢杆菌（Bacilluscoagulans）芽孢，高酸性食品则用乳酸菌、酵母做试验对象菌。（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。根据研究，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，总的芽孢数是根据实际测定结果而确定。（3）试验罐数如果每一组取试验罐50只（一般使用于大罐），则正确率为95%时，可求得最小腐败率5%-6%。这样的试样量是必需的，最好每组取试验罐100只或更多一些，则可求得更小的腐败率。另外应有空白对照样。品质鉴评样、传热测定可用25-50罐。（4）试验分组根据杀菌条件的理论计算，按杀菌时间的长短至少分为5组,其中1组为杀菌时间最短，试样腐败率达到100%；1组为杀菌时间最长，预计可达0%的腐败率；其余3组的杀菌时间将出现不同的腐败率，通常杀菌时间在30-100min之间，每隔5min为1组，比较理想的是根据F值随温度提高时按对数规律递减情况，F值可按0.5、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。对照组的罐头也应有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）试验记录试验时必须对以下内容进行测定并做好记录：接种微生物菌名和编号；接种菌液量、接种菌数和接种方法；各操作时间（如预处理时间、装罐时间、排气、封罐前停留时间等）；热烫温度与时间；装罐温度；装罐重量；内容物豁度（如果它为重要因子）；顶隙度；盐水或汤汁的浓度；热排气温度与时间；封罐和蒸汽喷射条件；真空度（指真空封罐）；封罐时内容物温度；杀菌前罐头初温；杀菌升温时间；杀菌过程中各阶段的温度和时间；杀菌锅上仪表（