食品工艺 3第三章热杀菌学习课件

第三章食品的热处理和杀菌

热加工方法（Thermalprocessing）

杀菌(sterilization)

热烫(Blanching）工业烹饪（Industrialcooking）热挤压（Hotextrusion）第一节热杀菌原理1.热杀菌的概念

根据要杀灭微生物种类的不同可分为：

商业杀菌（Commercial

Sterilization）

巴氏杀菌（Pasteurisation）

一、概述商业杀菌（CommercialSterilization）将病原菌、产毒菌及造成食品腐败的微生物杀死，食品中允许残留有微生物或芽孢，不过，在常温无冷藏状况的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质，这种加热处理方法称为商业杀菌法。商业杀菌一般又简称为杀菌

特点

商业杀菌是一种较强烈的热处理形式，对食品营养成分和品质的破坏也较大。

杀菌的效果必须借助良好的包装才能维持。巴氏杀菌(Pasteurization)在100℃以下的加热介质中的低温杀菌方法，以杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。巴氏杀菌也称为低温长时杀菌法。特点

相对于商业杀菌而言，巴氏杀菌是一种较温和的热杀菌形式。

杀菌的效果及产品的储藏期取决于杀菌条件、食品成分（如：pH值）和包装情况2.热杀菌的目的和意义目的意义P84制定合理的杀菌的工艺参数需从两个因素考虑高温对微生物数量的影响达到预想的高温时，热量向食品中的传递3.热杀菌的工艺要求二热杀菌原理

按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。实验证明：微生物的热致死率是加热温度和时间的函数。（一）加热对微生物的影响1.

微生物的生长温度微生物的最适生长温度

温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生长就会受到抑制甚至出现死亡现象。微生物的最适生长温度与热致死温度（℃）微生物最低生长温度最适生长温度最高生长温度嗜热菌30---4550---7070---90嗜温菌5---1530---4545---55低温菌-5---525---3030---55嗜冷菌-10----512---1515---252.影响微生物耐热的因素

——影响微生物热致死率的因素菌种与菌株原始活菌数热处理前细菌芽孢的培育和经历热处理时介质或食品成分的影响污染菌的种类

微生物种类不同，其耐热的程度也不同；各菌种芽孢的耐热性也不相同；同一菌种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培养条件、贮存环境的不同而异。无芽孢的细菌，在60~80几分钟就可以杀灭；霉菌和酵母更不耐热，只有少数几种的耐热性稍强。

原始活菌数(初菌数）在同温下原始菌数愈多，全部死亡所需要的时间愈长。原始菌数愈高，腐败菌全部死亡时间也随之而增长。污染量菌种、菌数与污染源有关原料来源原料新鲜度加工处理过程的合理性车间个人卫生加热前微生物所经历的培养条件

加热前，影响微生物耐热性的主要因素内在因素外在因素热处理时介质（食品成分）的影响热处理时影响微生物耐热性的环境条件有：

pH值和缓冲介质

水分

其他介质成分

食品pH值pH与芽孢致死时间的关系①

根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，(罐头)食品按照pH值不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性。酸度pH值食品种类常见腐败菌杀菌要求低酸性>5.0虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌高温杀菌105~121℃中酸性4.6~5.0蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果酸性3.7~4.6荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、草莓、番茄酱、各类果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介质中杀菌高酸性<3.7菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁等酵母、霉菌

从食品安全和消费者健康的角度只要分成低酸性和酸性两类即可。酸性食品和低酸性食品的分界线以pH4.6为界线。根据FDA标准低酸性食品（Lowacidfood）：

指最终平衡pH＞4.6，Aw

＞0.85的任何食品，包括酸化而降低pH值的低酸性水果、蔬菜制品，它不包括pH＜4.7的番茄、梨、菠萝极其汁类和pH≤4.9的无花果。酸化食品（Acidifiedfoods）：是指加入酸或酸性食品使产品最后平衡pH≤4.6，Aw

＞0.85的食品。酸性食品（Acidfood）：指天然pH≤4.6的食品。对番茄、梨、菠萝极其汁类，pH＜4.7；对无花果pH≤4.9，也称为酸性食品。

pH＞4.6、Aw

＞0.85的食品统称为低酸性食品。其标准菌是肉毒梭状芽孢杆菌，该菌在Aw

为0.9~0.93,pH＞4.6的环境下能生存。凡是低酸性食品必须接受低酸性食品的杀菌强度（高温高压）。酸性食品中出现的腐败菌主要是耐热性较低的微生物如：耐酸性细菌、酵母、霉菌等，一般以酵母作为主要杀菌对象。酸性食品可采用常压杀菌。如沸水中杀菌。

不同类型的食品所需的杀菌条件平衡后pH 水分活度 杀菌方式 ≤4.6 ≤0.85常压杀菌(巴氏杀菌) ≤4.6>0.85常压杀菌(巴氏杀菌) >4.6 ≤0.85常压杀菌(巴氏杀菌)>4.6>0.85高压杀菌②加热方式的影响

在相同的热处理条件下，湿热下的杀菌效果高于干热。③食品的化学成分：脂肪食品糖液浓度低浓度糖高浓度糖糖与微生物耐热性的关系食品盐液浓度食品其他成分淀粉对微生物芽孢耐热性没有直接影响蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性。3、微生物的耐热参数

经过几代科学家的努力与探索，现在常用下列一些数学曲线与数值来表示微生物与热杀菌有关的耐热特性：(1)热力致死温度(2)热力致死时间(3)热力致死速率曲线(4)D值(5)热力致死时间曲线(6)Z值(7)F0值(8)F0=nD(1)热致死温度

最古老的概念，在确定杀菌工艺时已不使用。

(2)热致死时间(ThermalDeathTime,TDT)

(3)热致死速率曲线（DeathRateCurve）

高温对微生物数量减少的影响都有一个相似的和可测的变化模型。（图1）图1不同微生物的热致死曲线图2微生物的热力致死速率曲线该曲线为直线，说明细菌受热致死的速度基本上正比于受热体系中活菌的数量（对数死亡法则）。图3图453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：lgb–lga=k(t–0)∵a＞b

整理上式得

t＝﹣1／k(lga－lgb)

图3该直线的斜率就是该杀菌温度下的热致死率。图4（4）DT值（DecimalReductionTime）要表示在某个温度下的D值，只需在D值下方标注加热温度的度数。如D250D121℃℉与℃的换算关系：℉

=9/5℃，1℃=0.56℉D121℃=5指数递减时间.图5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：lgb–lga=k(t–0)∵a＞b

整理上式得

t＝﹣1／k(lga－lgb)

令D＝﹣1／k

则得到热力致死速率曲线方程

t＝D(lga－lgb)令b＝a10-1

则D=t图5微生物热力致死速率曲线

D值与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关。D值的大小可以反映微生物的耐热性。

D值的意义：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：lgb–lga=k(t–0)∵a＞b

整理上式得

t＝﹣1／k(lga－lgb)

令D＝﹣1／k

则得到热力致死速率曲线方程

t＝D(lga－lgb)图6若某罐食品中含微生物总数为１００万。如果将１００罐此食品同时放入杀菌锅，在某一特定温度下加热并持续７倍Ｄ值的时间后，经检验这些食品中残活菌数为从统计的观点：从概率的观点：10(5)热力致死时间曲线(ThermalDeathTimeCurve,TDT)表示微生物的热力致死时间(TDT)随热杀菌温度的变化而呈现的规律。图7图7热力致死时间曲线设直线的斜率为k，取曲线上任意两点1（TDT1,T1）、2(TDT2,T2)则：logTDT2–logTDT1=k(T2–T1)

若T2

＞T1

则：TDT1

＞TDT2整理上式得

logTDT2–logTDT1

＝﹣k(T2–T1)令Z＝﹣1／k

则得到热力致死时间曲线方程

Log(TDT1/TDT2)=T2-T1Z热力致死时间曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度：

t1=t2lg-1T2-T1/Z

Log(TDT1/TDT2)=T2-T1ZlogTDT2–logTDT1

＝﹣k(T2–T1)令Z＝﹣1／k

则（6）Z值：Log(TDT1/TDT2)=T2-T1z热力致死时间曲线方程：当

lg(TDT1/TDT2)=1时，Z=T2-T1Z值与D值的关系？Log(D1/D2)=T2-T1z仿热力致死曲线Z值与微生物的种类有关、与环境因素有关。Z值的性质例：如果Z值为15时，要想使加热时间缩短1/10，只需将温度提高150F即可。或15×0.56=8.4℃例：在某杀菌条件下，在121.1℃用1min恰好将菌全部杀灭；现改用110℃、10min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10℃。解：已知：T1=110℃，t1=10min，T2=121.1℃，t2=1min，Z=10℃。利用TDT曲线方程，将110℃、10min转化成121.1℃下的时间t2’，则t2’=0.78min＜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’=12.88min（7）F值F值又称杀菌值。F值表示的是特定热处理条件下的杀菌能力。

F值可用于比较Z值相同的微生物的耐热性，但对Z值不同的微生物并不适用。故F值的完全表示法是：

FZθGB:西式蒸煮火腿：致病菌不得检出。

腐败菌：菌落总数≤10000个/g

大肠菌群≤40个/100g（8）F0值F0值：单位为min，是采用121.1℃（250℉）杀菌温度时，将一定数量Z值为10℃（15℉）的微生物杀死所需要的时间。意义：进行杀菌效果的比较例：t1=t2log-1T2-T1/ZF0=tlog-1T-121.1/Z

图6（9）F0=nD：设将菌数降低到b=a10-n为杀菌目标。采用某一个杀菌温度T，根据热力致死速率曲线方程，所需理论杀菌时间：tT=DT[lga–lg(a10-n)]即tT=nDT令T=121.1℃（250℉）上式变为F0=nD121.1℃n值并非固定不变，要根据工厂和食品的原始菌数或污染菌的重要程度而定。比如在美国：对PA3697，n=5；对肉毒杆菌，n=12。商业无菌F0=nD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=nD，建立起了D值、Z值和F0值之间的联系。热致死速率曲线方程：t=D(lga-lgb)热致死时间曲线方程：

lg(TDT1/TDT2)=T2-T1zlg(D1/D2)=T2-T1z设：T1为121.1℃,t1=F0;在T2

温度下，t2=FT2lgFT2/F0=(121.1-T2)/Z例：某产品净重454g，含有D121.1℃=0.6min、Z=10℃的芽孢12只/g；若杀菌温度为110℃，要求效果为产品腐败率不超过0.1%。求（1）理论上需要多少杀菌时间？