殺菌的F值、D值、Z值.doc

D值是指在一定的處境和一定的熱力致死溫度條件下，某細(xì)菌數(shù)群中90的原有殘存活菌被殺死所需的時(shí)間（min )。例如110熱處理某細(xì)菌，其數(shù)群中90的原有殘存活菌被殺死所需的時(shí)間為5 min，則該細(xì)菌在110的耐熱性可用D110=5 min表示，D值是細(xì)菌死亡率的倒數(shù)，D越大死亡速度越慢，該菌的耐熱性越強(qiáng)，并且D不受原始細(xì)菌總數(shù)的影響。但是受到熱處理溫度、菌種、細(xì)菌或芽孢懸置液的性質(zhì)影響，所以 D值是指在一定的處境和一定的熱力致死溫度條件下才不變，并不代表全部殺菌時(shí)間。D值的計(jì)算：D=t/(a-b) t為熱處理時(shí)間 a為細(xì)菌原菌數(shù) b為經(jīng)t熱處理時(shí)間后的菌數(shù)Z熱力殺菌時(shí)對象菌的熱力致死時(shí)間曲線的斜率（min），也即對溫度變化時(shí)熱力致死時(shí)間相應(yīng)變化或致死速率的估量，Z是加熱溫度的變化值，為熱力致死時(shí)間或致死率（D）按照1/10或10倍變化時(shí)相應(yīng)的加熱溫度變化。Z越大，因溫度上升而取得的殺菌效果就越小例如：Z=10.0的試驗(yàn)菌在121中加熱5分鐘全部死亡，可用F10121=5分鐘表示，如Z=10，殺菌溫度為121通?？芍苯佑肍值表示，其它值時(shí)應(yīng)標(biāo)出。低酸性食品按Z=10肉毒桿菌計(jì)算；酸性食品在低于100殺菌時(shí)可按Z=8計(jì)算。F在基準(zhǔn)溫度中殺死一定數(shù)量對象菌所需要熱處理的時(shí)間（min），即該菌的殺菌值。低酸性食品的基準(zhǔn)溫度國外常用121.1或2500F。通常在F值右側(cè)上下角分別注有Z值和它所依據(jù)的溫度，而F10121通?？捎肍0表示。F值可用來比較Z值相同的細(xì)菌的耐熱性。F與D的關(guān)系：F=nD，n是不固定的，隨工廠條件、食品污染微生物的種類和程度變化，一般用6D殺死嗜熱性芽孢桿菌，用12D殺肉毒梭狀芽孢桿菌，來確保食品安全。F的計(jì)算公式法公式法最初由Ball提出，后來經(jīng)美國制罐公司熱工學(xué)研究組簡化后，用來計(jì)算簡單型和轉(zhuǎn)折型傳熱曲線上殺菌時(shí)間和F值，簡化雖會引起一些誤差但無明顯影響?，F(xiàn)已列入美國食品藥物管理局有關(guān)規(guī)定，在美國得到普遍應(yīng)用。公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中內(nèi)容物溫度的變化在半對數(shù)坐標(biāo)紙上所繪出的加熱曲線，以及殺菌一結(jié)束，冷卻水立即進(jìn)入殺菌鍋進(jìn)行冷卻的曲線才能進(jìn)行推算并找出答案。它的優(yōu)點(diǎn)是可以在殺菌溫度變更時(shí)算出殺菌時(shí)間，但其缺點(diǎn)是計(jì)算較繁，費(fèi)時(shí)，用公式法計(jì)算比較費(fèi)時(shí)，尤其是產(chǎn)品傳熱呈轉(zhuǎn)折型加熱曲線時(shí)，還容易在計(jì)算中發(fā)生錯(cuò)誤，又要求加熱曲線必須呈有規(guī)則的簡單型加熱曲線或轉(zhuǎn)折型加熱曲線，才能求得較正確的結(jié)果。1標(biāo)繪加熱曲線計(jì)算時(shí)首先將罐內(nèi)冷點(diǎn)溫度變化數(shù)據(jù)與時(shí)間繪在半對數(shù)坐標(biāo)紙上，如果所得傳熱曲線呈一條直線時(shí)為簡單加熱曲線，如呈二條直線，則為轉(zhuǎn)折型加熱曲一線，可求得傳熱速率fh（及f2）和滯后因子j、，如為轉(zhuǎn)折型加熱曲線時(shí)，還須繪制冷卻曲線，求得X、fc，計(jì)算時(shí)需有Fi表、fu：log圖和r：log圖。2殺菌值（F0值）和殺菌時(shí)間計(jì)算各符號含義介紹：Z熱力殺菌時(shí)對象菌的熱力致死時(shí)間曲線的斜率（min），也即對溫度變化時(shí)熱力致死時(shí)間相應(yīng)變化或致死速率的估量。低酸性食品按Z=10肉毒桿菌計(jì)算；酸性食品在低于100殺菌時(shí)可按Z=8計(jì)算。fh加熱曲線中直線部分的斜率，機(jī)橫跨一個(gè)對數(shù)周期所需要的時(shí)間（min）。在轉(zhuǎn)折型加熱曲線中轉(zhuǎn)折點(diǎn)前第一條加熱曲線部分的斜率也為fh。f2加熱曲線中轉(zhuǎn)折點(diǎn)后第二條曲線的斜率（min）。j在半對數(shù)坐標(biāo)紙上加熱曲線呈直線前加熱時(shí)間的滯后因子，。RT殺菌或殺菌鍋溫度（）。IT罐頭食品初溫（），殺菌鍋進(jìn)蒸汽前容器內(nèi)裝食品的平均溫度。假初溫，它處于橫坐標(biāo)上按58%升溫時(shí)間標(biāo)定的點(diǎn)引出的垂直線和加熱曲線直線部分延長線相交的交點(diǎn)上，該交點(diǎn)視為假起始點(diǎn)。如升溫時(shí)間為15min，它處于和150.58=8.7min一點(diǎn)引出的垂直線的交點(diǎn)上。X轉(zhuǎn)折型加熱曲線中第一條直線從42%升溫時(shí)間包括在內(nèi)的假起始點(diǎn)到它轉(zhuǎn)折點(diǎn)的加熱時(shí)間（min）。fc半對數(shù)冷卻曲線中直線部分的斜率（min）。Cw冷卻水溫度（）。B理論加熱時(shí)間（min），即42%升溫時(shí)間+殺菌時(shí)間。tp從殺菌鍋升溫到達(dá)殺菌溫度時(shí)開始直至蒸汽關(guān)閉和冷卻開始時(shí)止的間隔時(shí)間，它為實(shí)際殺菌時(shí)間（min），tp=B0.42升溫時(shí)間（min）。CUT升溫時(shí)間（Come-up time），從殺菌鍋進(jìn)蒸汽一直到殺菌鍋升溫到殺菌溫度時(shí)止的相隔時(shí)間（min）。I初溫和殺菌鍋溫度差值（），即I=RTIT。g殺菌溫度和終止殺菌（停止進(jìn)汽）時(shí)罐內(nèi)食品測點(diǎn)溫度間的差值（）。m+g殺菌溫度和冷卻水溫度間的差值（），即RTCw。m+g=100時(shí)fu：log和r：log相關(guān)圖對m+g=70110也適用。F在基準(zhǔn)溫度中殺死一定數(shù)量對象菌所需要熱處理的時(shí)間（min），即該菌的殺菌值。低酸性食品的基準(zhǔn)溫度常用121.1。Fi在任何其他致死溫度時(shí)和121.1時(shí)熱處理一分鐘相當(dāng)?shù)臅r(shí)間（min）。此即U實(shí)際殺菌過程中罐內(nèi)測點(diǎn)上在各致死溫度時(shí)接受的熱致死量累積值以殺菌（鍋）溫度所需殺菌時(shí)間表示之。測點(diǎn)上累積熱致死量應(yīng)和對象菌在基準(zhǔn)溫度時(shí)所需F值相等。即U=FFir加熱殺菌時(shí)全部殺菌值（F）中加熱部分所占比例，在一定Z和m+g條件下，r為log g或g的對應(yīng)值。t0.1殺菌溫度和食品測點(diǎn)溫度間差值為0.1時(shí)，從“校正零點(diǎn)”或“假初溫”算起的加熱殺菌時(shí)間（min）。tu食品測定溫度瞬間到達(dá)g=0.1后繼續(xù)加熱殺菌時(shí)間（min），即Bt0.1=tu?，F(xiàn)用示例進(jìn)行計(jì)算。（1）簡單型加熱曲線凈重284克整清水馬蹄罐頭以1045/115殺菌，罐頭內(nèi)容物初溫為13，罐頭冷卻用水溫16，求該產(chǎn)品的殺菌強(qiáng)度F0值？根據(jù)罐頭冷點(diǎn)溫度測定記錄標(biāo)繪加熱曲線（圖210），其曲線呈一直線，屬于簡單加熱曲線。由曲線求得fh=6.0，j=0.9314。按照表2-13“簡單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌致死值計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填寫：Z10fh6.0minRT115Fi由附錄表2-? 查得Z=10時(shí)，RT=115時(shí)的Fi值為4.074Cw16m+gRTCw=11516=99IT13100.58=5.8min，由圖2-10加熱曲線的直線部分延長線與5.8min相交點(diǎn)的溫度為20jIRT=11520=95IRTIT=11513=102jjI/I=95/102=0.9314log jIlog95=1.9777B42%升溫時(shí)間+殺菌時(shí)間=0.4210+45=49.2minB/fh49.2/6.0=8.2Log glogjIB/fh=1.97778.2=6.2222如果Log g1或g0.1，不要再逐項(xiàng)計(jì)算，可超越兩項(xiàng)后，從“t0.1”一項(xiàng)起再逐項(xiàng)計(jì)算。t0.1fh(logjI+1)=6.0(1.9777+1)=6.02.9777=17.8662mintuBt0.1=49.217.8552=31.3338minfh/u0.1從f/u：log g 相關(guān)圖查得log g=1時(shí)的fh/u0.1值為0.731.33384.074=7.69FF=+=2.1039+7.69=9.795min284克清水馬蹄罐頭經(jīng)1045/115殺菌后的殺菌值（F0）為9.8min。若認(rèn)為該產(chǎn)品的F0值過大并要求減為F0=6min，則要求多長的殺菌時(shí)間？如采用114或121殺菌時(shí)又需要多長時(shí)間？按表2-14“簡單加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌時(shí)間計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填入該項(xiàng)內(nèi)。F6minZ10fh6.0min，仍按圖2-10為依據(jù)j0.9314，仍按圖2-10為依據(jù)RT115Fi同前例4.074Cw16m+g99IT13I102jI95logjI1.9777fh/ufh/（FFi）=6.0/（64.074）=6.0/24.444=0.2455log g從fh/u：log g相關(guān)圖（圖2- ）上fh/u=0.2455時(shí)按Z=10的曲線查得log g 1，故仍按順序計(jì)算，故log jIlog g1.9777（0.56）=2.5377Bfh（log jIlog g）=62.5377=15.23mintpB(0.42CUT)=15.23(0.4210)=15.234.2=11.0311min當(dāng)284克清水馬蹄罐頭殺菌溫度為121時(shí)，則殺菌時(shí)間僅需11min即可，它比114的36min縮短2倍多，比115的30min縮短1.5倍多。這明顯地看出高溫短時(shí)殺菌的優(yōu)越性。（2）轉(zhuǎn)折型加熱曲線2,950克清水竹筍罐頭的殺菌條件是154010/116，冷卻水溫為20，罐頭殺菌前初溫為66，求其殺菌強(qiáng)度F0值？根據(jù)罐頭中心溫度測定記錄儀標(biāo)繪加熱曲線（圖2-11），其曲線呈二條直線，屬于轉(zhuǎn)折型加熱曲線，是對流和傳導(dǎo)傳熱復(fù)合過程，殺菌前期是對流加熱，而后期是傳導(dǎo)傳熱。多數(shù)的油浸類或清水類大塊罐頭屬于這種類型。由第一條直線求得fh值，第二條直線求得f2值，并自二條直線的交點(diǎn)所對應(yīng)的時(shí)間減去58%升溫時(shí)間求出X值，而j值仍以第一條直線求得，冷卻曲線fc同樣以實(shí)測溫度時(shí)間的記錄標(biāo)繪出圖2-12，并以橫跨一對數(shù)周期為冷卻速率fc值。然后按表2- 15“轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時(shí)的加熱殺菌致死值計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填寫：Z10fh24.4min（圖2-11中第一條直線的傳熱速率）f254min（圖2-11中第二條直線的傳熱速率）fc22min（圖2-12）j0.68（如圖2-11所示，=82，j=jI/I=RT/RTIT=116-82/116-66=34/50=0.68min）X17.5 min（X=26.28.7=17.5, 參見圖2-11）RT116IT66Cw20B42%升溫時(shí)間+殺菌時(shí)間=0.4215+40=46.3minIRTIT=11666=50jI0.6850=34log jIlog34=1.5315X/fh17.5/24.4=0.717log gbh0.8145, (log jIX/fh=1.53150.717=0.8145)m+gRTCw=11620=96fh/Ubh16，（從r：log g 相關(guān)圖查得log gbh=0.8145時(shí)按Z=10曲線查得的fh/Ubh值為16）rbh0.71，(從f/u：log g 相關(guān)圖查得log gbh=0.8145時(shí)，按m+g=100的曲線查得r=0.71)(Bx)/f20.5333，（46.317.5）/54=28.8/54=0.5333)Log g0.281，(log gbh(Bx)/f2=0.81450.5333=0.281)修正log g0.3225, 當(dāng)f2fc時(shí)，按 log g0.07（1fc/f2）計(jì)算，則0.2810.07（122/54）= 0.2810.070.593=0.2810.0415=0.3225，由于修正后的log g-1，故按次序計(jì)算下去f2/u3.4, (從f/u：log g 相關(guān)圖查得log g0.3225時(shí)，按Z=10曲線查得f/u值，得出f2/u=3.4)Fi3.236min, 由附錄表2-查得Z=10時(shí)，RT=116時(shí)的Fi值為3.236minF14.91min, F20.41min, F0F1F2=4.910.41=4.5 minF0值為4.5min。（如用一般法求F0值，結(jié)果為4.57min ,十分接近）如考慮到F0偏高，而采用F值為4min，則需要多少殺菌時(shí)間？按表2- 16“轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時(shí)的殺菌時(shí)間計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填寫：F04.0minZ至rbh各項(xiàng)與前計(jì)算F值相同。1. 402，f2/u3.76，log g0.36, (從f/u：log g 相關(guān)圖上按Z=10曲線查得f/u為3.76 時(shí)相應(yīng)的log g值，得出log g=0.36)修正log g0.32, 由于f2fc，按 log g0.07（1fc/f2）計(jì)算，則0.360.07（122/54）= 0.360.070.593=0.360.0420.32 f2(log gbhlog g)26.70min，（54（0.81450.32）=540.4945=26.70B44.2min, X+ f2(log gbhlog g)=17.5+26.7=44.2tp38min, B0.42CUT=44.20.4215=37.938如以F值為4.0min來殺菌2,950克清水竹筍罐頭，則需要?dú)⒕鷷r(shí)間38min，即用153810/116殺菌式（初溫66，冷卻水溫20）。表2-13簡單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌致死值計(jì)算表產(chǎn)品名稱 pH 罐 型 日期 F值計(jì)算項(xiàng)目ZfhJRTFi（從Fi 表）Cwm+g =RTCwITI =RTITJI =jILog jIB =tp+0.42CUTB/fhLog g =logjIB/fh 若log g1時(shí)，超越到t0.1一項(xiàng)起計(jì)算fh/U（從f/u：log g圖查）F =t0.1 =fh(log jI+1) tu =Bt0.1fh/U0.1 (從f/u：log g圖求log g=1時(shí)的fh/U)tu/FiF =+tu/Fi表2-14 簡單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌時(shí)間計(jì)算表商品名稱 pH 罐 型 日期 B值計(jì)算項(xiàng)目FZfhjRTFi（查Fi表）Cwm+g（RT-Cw）ITj =RT-ITjI =jILog jIfh/U =fh/(FiF)Log g（從f/u：log g圖）（若log g-1時(shí) 超越到t0.1一項(xiàng)起計(jì)算）Log jI-log gB =fh(logjI-log g)tp =B-0.42CUTt0.1 =fh(log jI+1)fh/U0.1(從f/U：log g圖，求log g=-1時(shí)的fh/U)tu =FFiB =t0.1+tutp=B-0.42CUT表2-15 轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時(shí)的加熱殺菌致死值計(jì)算表商品名稱 pH 罐型 日期 F0值計(jì)算項(xiàng)目Zfhf2fcjxRTITCwBtp+0.42CUTI=RT-ITjI=jILog jIx/fhLog gbh=logjI-x/fhm+g=RT-Cwfh/Ubh（從f/