熱力殺菌保藏講義課件

食品加工與保藏原理

第二章

食品熱處理和殺菌

食品加工與保藏原理

第二章

食品熱處理和殺菌

食品加工與保藏中的熱處理

食品熱處理反應(yīng)的基本規(guī)律

食品熱處理?xiàng)l件的選擇與確定

食品的非熱殺菌內(nèi)容提要食品加工與保藏中的熱處理

食品熱處理反應(yīng)的基本規(guī)律

食品第一節(jié)食品加工與保藏中的熱處理

熱處理（Thermalprocessing）

是采用加熱的方式來(lái)改善食品品質(zhì)、延長(zhǎng)食品貯藏期的食品處理方法（技術(shù)），是食品加工與保藏中最重要的處理方法之一。第一節(jié)食品加工與保藏中的熱處理熱處理（Thermal一、食品熱處理的作用

正面作用殺死微生物，主要是致病菌和腐敗菌等有害的微生物；鈍化酶，主要是過(guò)氧化物酶、抗壞血酸酶；改善食品的品質(zhì)與特性，如產(chǎn)生特別的色澤、風(fēng)味和組織狀態(tài)等提高食品中營(yíng)養(yǎng)成分的可利用率、可消化性等；破壞食品中不合需要或有害的成分，如大豆中的胰蛋白酶抑制劑負(fù)面作用食品中的營(yíng)養(yǎng)成分，特別是熱敏性成分有一定損失；食品的品質(zhì)和特性產(chǎn)生不良的變化；消耗的能量較大。一、食品熱處理的作用正面作用二、熱處理的類型和特點(diǎn)

1.工業(yè)烹飪（Industrialcooking）

煮、燜（燉）、烘（焙）、炸（煎）、烤

2.熱燙（BlanchingorScalding）3.熱擠壓（Hotextrusion）4.殺菌

巴氏殺菌（Pasteurisation）商業(yè)殺菌（Sterilization）二、熱處理的類型和特點(diǎn)1.工業(yè)烹飪（Industrial二、熱處理的類型和特點(diǎn)

1.工業(yè)烹飪（Industrialcooking）

工業(yè)烹飪一般作為食品加工的一種前處理過(guò)程，通常是為了提高食品食用時(shí)的感官質(zhì)量而采取的一種處理手段。

常見(jiàn)形式有：煮、燜（燉）、炸（煎）、烘（焙）、烤。二、熱處理的類型和特點(diǎn)1.工業(yè)烹飪（Industrial二、熱處理的類型和特點(diǎn)

2.熱燙（BlanchingorScalding）

熱燙，又稱燙漂、殺青、預(yù)煮，是食品加工與保藏中主要用以破壞食品組織中導(dǎo)致質(zhì)量降低酶的活性的一種熱處理形式。熱燙處理主要應(yīng)用于蔬菜和某些水果，通常是蔬菜和水果冷凍、干燥或罐藏前的一種前處理工序。二、熱處理的類型和特點(diǎn)2.熱燙（Blanchingor二、熱處理的類型和特點(diǎn)

3.熱擠壓（Hotextrusion）

擠壓是將食品物料放入擠壓機(jī)中，物料在螺桿的擠壓下被壓縮并形成熔融狀態(tài)，然后在出料端通過(guò)模具出口被擠出的過(guò)程。熱擠壓則是指食品物料在擠壓的過(guò)程中還被加熱。熱擠壓也被稱為擠壓蒸煮（Extrusioncooking）。擠壓是結(jié)合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等幾種單元操作的過(guò)程。二、熱處理的類型和特點(diǎn)3.熱擠壓（Hotextrusi二、熱處理的類型和特點(diǎn)

4.熱殺菌殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式，根據(jù)要?dú)缥⑸锏姆N類的不同可分為：巴氏殺菌（Pasteurisation）商業(yè)殺菌（Sterilization）二、熱處理的類型和特點(diǎn)4.熱殺菌巴氏殺菌（Pasteurisation）

巴氏殺菌是一種較溫和的熱殺菌形式，巴氏殺菌的處理溫度通常在100℃以下，達(dá)到同樣的巴氏殺菌效果，可以有不同的溫度時(shí)間組合。巴氏殺菌的目的及其產(chǎn)品的貯藏期主要取決于殺菌條件、食品成分（如pH值）和包裝情況。對(duì)低酸性食品（pH＞4.6），巴氏殺菌可以殺滅致病菌；對(duì)于酸性食品（pH≤4.6），巴氏殺菌不僅可以殺滅致病菌，還可以殺滅腐敗菌和酶。巴氏殺菌（Pasteurisation）典型巴氏殺菌的條件食品作用條件pH≤4.6果汁65℃,30min;77℃,1min啤酒88℃,15s;65-68℃,20min;72-75℃,1-4minpH＞4.6牛乳63℃,30min;71.5℃,15s液態(tài)蛋64.4℃,2.5min;60℃,3.5min冰淇凌65℃,30min;71℃,10min;80℃,15s典型巴氏殺菌的條件食品作用條件pH≤4.6果汁6商業(yè)殺菌（Sterilization）

商業(yè)殺菌一般又簡(jiǎn)稱為殺菌，是一種較強(qiáng)烈的熱處理形式，通常是將食品加熱到較高的溫度并維持一定的時(shí)間以達(dá)到殺死所有致病菌、腐敗菌和絕大部分微生物，一般也能鈍化酶，使殺菌后的食品達(dá)到較長(zhǎng)的貯期。但它同樣對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分和品質(zhì)的破壞也較大。殺菌后食品的無(wú)菌程度通常也并非達(dá)到完全無(wú)菌，只是殺菌后食品中不含致病菌，殘存的處于休眠狀態(tài)的非致病菌在正常的食品貯藏條件下不能生長(zhǎng)繁殖，這種無(wú)菌程度被稱為“商業(yè)無(wú)菌（Commerciallysterilization）”，也就是說(shuō)它是一種部分無(wú)菌（Particallysterile）。

商業(yè)殺菌（Sterilization）

商業(yè)殺菌是以殺死食品中的致病和使食品腐敗變質(zhì)的微生物為準(zhǔn)，以使殺菌后的食品符合安全衛(wèi)生要求、具有一定的貯藏期。很明顯，這種效果只有在密封的容器內(nèi)才能取得（防止殺菌后的食品再受污染。）將食品先密封于容器內(nèi)再進(jìn)行殺菌處理即是一般罐頭的加工形式，而將經(jīng)高溫短時(shí)（HTST）或超高溫瞬時(shí)（UHT）殺菌后的食品在無(wú)菌的條件下進(jìn)行包裝，則是無(wú)菌包裝。

三、食品熱處理使用的能源和加熱方式能源氣體燃料（天然氣或液化氣）液體燃料（燃油等）固體燃料（如煤、木、炭等）電加熱方式

直接加熱間接加熱：蒸汽、熱水、空氣三、食品熱處理使用的能源和加熱方式能源濕熱殺菌的概念濕熱殺菌是最主要的殺菌方式之一。它是以蒸氣、熱水為熱介質(zhì)，或直接用蒸汽噴射式加熱的殺菌法。利用熱能轉(zhuǎn)換器（如鍋爐）將燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崴蛘羝鳛榧訜峤橘|(zhì)，再以換熱器將熱水或蒸汽的熱能傳給食品，或?qū)⒄羝苯訃娙氪訜岬氖称贰ｎ愋偷蜏亻L(zhǎng)時(shí)殺菌法高溫短時(shí)殺菌法超高溫瞬時(shí)殺菌法蒸汽噴射式加熱滅菌法二次滅菌法

濕熱殺菌的概念低溫長(zhǎng)時(shí)殺菌法（一）概念

低溫長(zhǎng)時(shí)殺菌法也稱為巴氏殺菌。相對(duì)于商業(yè)殺菌而言，巴氏殺菌是一種較溫和的熱殺菌形式，巴氏殺菌的處理溫度通常在100℃以下，典型的巴氏殺菌的條件是62.8℃/30min，達(dá)到同樣的巴氏殺菌效果，可以有不同的溫度、時(shí)間組合。巴氏殺菌可使食品中的酶失活，并破壞食品中熱敏性的微生物和致病菌。巴氏殺菌的目的及其產(chǎn)品的貯藏期主要取決于殺菌條件、食品成分（如pH值）和包裝情況。對(duì)低酸性食品（pH＞4.6），其主要目的是殺滅致病菌，而對(duì)于酸性食品，還包括殺滅腐敗菌和鈍化酶。

（二）特點(diǎn)

①簡(jiǎn)單、方便，殺菌效果達(dá)99％，致病菌完全被殺死；

②不能殺死嗜熱、耐熱性細(xì)菌、孢子，以及一些殘存的酶類；

③設(shè)備較龐大，殺菌時(shí)間較長(zhǎng)；低溫長(zhǎng)時(shí)殺菌法高溫短時(shí)殺菌法（一）概念

高溫短時(shí)殺菌法主要是指食品經(jīng)100℃以上，130℃以下的殺菌處理。主要應(yīng)用于pH>4.5的低酸性食品的殺菌。（二）特點(diǎn)

①占地少，緊湊

②處理量大，連續(xù)化生產(chǎn)，節(jié)省熱源，成本低；

③可于密閉條件下進(jìn)行操作，減少污染的機(jī)會(huì)。但殺菌后的細(xì)菌殘存數(shù)會(huì)比低溫長(zhǎng)時(shí)殺菌法高；

④加熱時(shí)間短，營(yíng)養(yǎng)成分損失少，乳質(zhì)量高，無(wú)燜煮味；

⑤可與CIP（原地?zé)o拆卸循環(huán)清洗系統(tǒng)）清洗配套，省勞力，提高效率；

⑥溫度控制檢測(cè)系統(tǒng)要求嚴(yán)格（儀表要準(zhǔn)確）高溫短時(shí)殺菌法（三）設(shè)備適用范圍

需要快速有效的熱傳導(dǎo)，通常采用刮板式或管式熱交換器。這種方式適用于液體或小顆粒混合體。但如果是很粘稠的液體或顆粒直徑大于3cm時(shí)，加熱就會(huì)受到熱傳導(dǎo)的控制，此時(shí)產(chǎn)品就需要受熱數(shù)分鐘才能達(dá)到殺菌要求，這樣產(chǎn)品的質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)成分和口感會(huì)受到影響。通常采用熱水或蒸汽加熱的管式或刮板式熱交換器。管式高溫短時(shí)殺菌設(shè)備

（三）設(shè)備適用范圍

需要快速有效的熱傳導(dǎo)，通常采用刮板式超高溫瞬時(shí)殺菌法（一）概念稱為UHT殺菌，把加熱溫度為135-150℃，加熱時(shí)間為2-8s，加熱產(chǎn)品達(dá)到商業(yè)無(wú)菌要求的殺菌過(guò)程稱為超高溫瞬時(shí)殺菌法。

（二）特點(diǎn)

①溫度控制準(zhǔn)確，設(shè)備精密；

②溫度高，殺菌時(shí)間極短，殺菌效果顯著，引起的化學(xué)變化少；

③適于連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)；

④蒸汽和冷源的消耗比高溫短時(shí)殺菌法HTST高。超高溫瞬時(shí)殺菌法超高溫瞬時(shí)殺菌設(shè)備巴氏殺菌設(shè)備超高溫瞬時(shí)殺菌設(shè)備巴氏殺菌設(shè)備蒸汽噴射式加熱滅菌法

（一）概念

是指采用蒸汽噴射的UHT滅菌法，稱作直接蒸汽噴射。在最后的滅菌階段將產(chǎn)品與蒸汽在一定的壓力下混合，蒸汽釋放出潛熱將產(chǎn)品快速加熱至滅菌溫度。這種直接加熱系統(tǒng)加熱產(chǎn)品的速度比其它任何間接系統(tǒng)都要快。（二）特點(diǎn)

1、加熱和冷卻速度較快，瞬時(shí)加熱更容易通過(guò)直接加熱系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、能加工粘度高的產(chǎn)品，尤其對(duì)那些不能通過(guò)板式熱交換器進(jìn)行良好加工的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，它不容易形成結(jié)垢。但蒸汽壓力將限制設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。

3、產(chǎn)品滅菌后需要進(jìn)行無(wú)菌均質(zhì)，由此設(shè)備本身的成本和運(yùn)轉(zhuǎn)成本大大增加。蒸汽噴射式加熱滅菌法（一）概念

是指采用蒸汽噴射的UH4、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝置大多是非標(biāo)準(zhǔn)型，系統(tǒng)成本是同等處理能力的板式或管式加熱系統(tǒng)的兩倍。

5、運(yùn)轉(zhuǎn)成本高，能量回收的限制性使加熱成本增加。但從某種程度上說(shuō)，該系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間可適當(dāng)彌補(bǔ)其高成本的缺陷。尤其對(duì)于牛乳來(lái)說(shuō)，間接系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，直接加熱體系更符合產(chǎn)品的特性和質(zhì)量要求。4、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝置大多是非標(biāo)準(zhǔn)型，系統(tǒng)成本是同等處理能力的板二次滅菌法（一）概念

二次滅菌法按設(shè)備運(yùn)行方式可分為間歇式和連續(xù)式。間歇式是指產(chǎn)品第一次滅菌采用管式超高溫滅菌機(jī)，然后經(jīng)灌裝、封蓋后放入間歇式滅菌器內(nèi)進(jìn)行第二次滅菌。

連續(xù)式是指產(chǎn)品第一次滅菌采用管式或板式超高溫滅菌機(jī)，第二次滅菌采用連續(xù)式滅菌機(jī)。該法滅菌處理的產(chǎn)品保存期長(zhǎng)，有利于長(zhǎng)途儲(chǔ)運(yùn)。（二）特點(diǎn)

1、間歇式二次滅菌法設(shè)備簡(jiǎn)單，投資較低，但產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

2、連續(xù)式二次滅菌線的特點(diǎn)是投資大，產(chǎn)量高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3、二次滅菌機(jī)是二次滅菌生產(chǎn)線的核心設(shè)備，要求其升溫、降溫快，傳熱均勻，盡量減小熱沖擊和熱慣性，性能良好，嚴(yán)格執(zhí)行滅菌規(guī)程。二次滅菌法第二節(jié)食品熱處理反應(yīng)的基本規(guī)律一、食品熱破壞的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)熱破壞反應(yīng)的反應(yīng)速率

食品中各成分的熱破壞反應(yīng)一般均遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，也就是說(shuō)各成分的熱破壞反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度呈正比關(guān)系。這一關(guān)系通常被稱為"熱滅活或熱破壞的對(duì)數(shù)規(guī)律（logarithmicorderofinactivationordestruction）"。這一關(guān)系意味著，在某一熱處理溫度（足以達(dá)到熱滅活或熱破壞的溫度）下，單位時(shí)間內(nèi)，食品成分被滅活或被破壞的比例是恒定的。第二節(jié)食品熱處理反應(yīng)的基本規(guī)律一、食品熱破壞的反應(yīng)動(dòng)力-dc=kcdt式中：

-dc/dt—食品成分濃度（數(shù)量）減少的速率，c—食品成分的濃度，k—一級(jí)反應(yīng)的速率常數(shù)。-dc=kcdt式中：微生物

耐熱性參數(shù)DT值TDT值F值Z值TRT值微生物耐熱性參數(shù)DT值圖2-1微生物熱力致死速率曲線DT值

即指數(shù)遞減時(shí)間（Decimalreductiontime），是熱力致死速率曲線斜率的負(fù)倒數(shù)，可以認(rèn)為是在某一溫度下，每減少90％活菌（或芽孢）所需的時(shí)間，通常以分鐘為單位。

由于上述致死速率曲線是在一定的熱處理（致死）溫度下得出的，為了區(qū)分不同溫度下微生物的D值，一般熱處理的溫度T作為下標(biāo)，標(biāo)注在D值上，即為DT。很顯然，D值的大小可以反映微生物的耐熱性。在同一溫度下比較不同微生物的D值時(shí)，D值愈大，表示在該溫度下殺死90％微生物所需的時(shí)間愈長(zhǎng)，即該微生物愈耐熱。必須指出，DT值是不受原始菌數(shù)影響的，但隨熱處理溫度不同而變化，溫度愈高，微生物的死亡速率愈大，DT值則愈小。圖2-1微生物熱力致死速率曲線DT值

即指數(shù)遞減時(shí)間TDT值

即熱力致死時(shí)間（Thermaldeathtime）。在一定時(shí)間內(nèi)（通常指1～10分鐘）對(duì)細(xì)菌進(jìn)行熱處理時(shí)，從細(xì)菌死亡的最低熱處理溫度開始的各個(gè)加熱期的溫度稱為熱力致死溫度。

在某一恒定溫度（熱力致死溫度）條件下，將食品中的一定濃度的某種微生物活菌（細(xì)菌和芽孢）全部殺死所需要的時(shí)間（min），一般用TDT值表示，同樣在右下角標(biāo)上殺菌溫度。

TDT值F值

F值又稱殺菌值，是指在一定的致死溫度下將一定數(shù)量的某種微生物全部殺死所需的時(shí)間（min）。由于微生物的種類和溫度均為特指，通常F值要采用上下標(biāo)標(biāo)注，以便于區(qū)分，即Ftθ。一般將標(biāo)準(zhǔn)殺菌條件下的記為F0在121.1℃熱力致死溫度下的腐敗菌的熱力致死時(shí)間，通常用F值表示。F值可用于比較相同Z值時(shí)腐敗菌的耐熱性，它與菌的熱死試驗(yàn)時(shí)的原始菌數(shù)有關(guān)，隨所指定的溫度、菌種、菌株及所處環(huán)境不同而變化F值

F值又稱殺菌值，是指在一定的致死溫度下將一定數(shù)量的Z值

指D值(或TDT值)變化90%(一個(gè)對(duì)數(shù)坐標(biāo)值)所對(duì)應(yīng)的溫度變化值(℃或

F)。Z值是衡量溫度變化時(shí)微生物死滅速率變化的一個(gè)尺度。

Z值

指D值(或TDT值)變化90%(一個(gè)對(duì)數(shù)坐標(biāo)值)所TRT值

即熱力指數(shù)遞減時(shí)間。在某特定的熱死溫度下，將細(xì)菌或芽孢數(shù)減少到10－n時(shí)所需的熱處理時(shí)間。它是指在一定的致死溫度下將微生物的活菌數(shù)減少到某一程度如10-n或1/10n（即原來(lái)活菌數(shù)的1/10n）所需的時(shí)間（min），記為TRTn，單位為分鐘，n就是遞減指數(shù)。TRT值不受原始微生物活菌數(shù)影響，可以將它用作確定殺菌工藝條件的依據(jù)，這比用前述的受原始微生物活菌數(shù)影響的TDT值要更方便有利。TRTn值象D值一樣將隨溫度而異，當(dāng)n=1，TRT1=D。若以D的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，加熱溫度T為橫坐標(biāo)，根據(jù)D和T的關(guān)系可以得到一與擬熱力致死時(shí)間曲線相同的曲線，也稱為TRT1曲線。TRT值

即熱力指數(shù)遞減時(shí)間。在某特定的熱死溫度下，將細(xì)熱破壞反應(yīng)和溫度的關(guān)系要了解在一變化溫度的熱處理過(guò)程中食品成分的破壞情況，必須了解不同（致死）溫度下食品的熱破壞規(guī)律，同時(shí)掌握這一規(guī)律，也便于人們比較不同溫度下的熱處理效果。

描述熱處理過(guò)程中食品成分破壞反應(yīng)的方法主要有下表中列出的三種參數(shù)：

方法反應(yīng)速率溫度相關(guān)因子熱力致死時(shí)間D（或F）Z阿累尼烏斯方程kEa溫度系數(shù)kQ10熱破壞反應(yīng)和溫度的關(guān)系要了解在一變化溫度的熱處理過(guò)程熱力致死時(shí)間曲線是采用類似熱力致死速率曲線的方法而制得的，它將TDT值與對(duì)應(yīng)的溫度T在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中作圖，則可以得到類似于致死速率曲線的熱力致死時(shí)間曲線（Thermaldeathtimecurve），見(jiàn)圖2-2。采用類似于前面對(duì)致死速率曲線的處理方法，可得到下述方程式：T1、T-指二個(gè)不同的殺菌溫度，℃

TDT1和TDT-對(duì)應(yīng)于T1、T的TDT值，min

Z-指TDT值變化90％（一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)）所對(duì)應(yīng)的溫度變化值，℃熱力致死時(shí)間曲線是采用類似熱力致死速率曲線的方法而制得的，它由于TDT值中包含著D值，而TDT值與初始活菌數(shù)有關(guān)，應(yīng)用起來(lái)不方便，人們采用D值代替TDT值作熱力致死時(shí)間曲線，結(jié)果可以得到與以TDT值作的熱力致死時(shí)間曲線很相似的曲線。為了區(qū)別，人們將其稱為擬熱力致死時(shí)間曲線（Phantomthermaldeathtimecurve）。D1和D-對(duì)應(yīng)于溫度T1和T的D值，min

Z值-指D值變化90％（一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)）所對(duì)應(yīng)的溫度變化值，℃由于TDT值中包含著D值，而TDT值與初始活菌數(shù)有關(guān)，應(yīng)用起由于D和k互為倒數(shù)關(guān)系，則有：上式說(shuō)明，反應(yīng)速率常數(shù)的對(duì)數(shù)與溫度呈正比，較高溫度的熱處理所取得的殺菌效果要高于低溫度熱處理的殺菌效果。不同微生物對(duì)溫度的敏感程度可以從Z值反映，Z值小的對(duì)溫度的敏感程度高。要取得同樣的熱處理效果，在較高溫度下所需的時(shí)間比在較低溫度下的短。這也是高溫短時(shí)（HTST）或超高溫瞬時(shí)殺菌（UHT）的理論依據(jù)。不同的微生物對(duì)溫度的敏感程度不同，提高溫度所增加的破壞效果不一樣。

上述的D值Z值不僅能表示微生物的熱力致死情況，也可用于反映食品中的酶、營(yíng)養(yǎng)成分和食品感官指標(biāo)的熱破壞情況。由于D和k互為倒數(shù)關(guān)系，則有：上式說(shuō)明，反應(yīng)速率常數(shù)的阿累尼烏斯方程反映熱破壞反應(yīng)和溫度關(guān)系的另一方法是阿累尼烏斯法，即反應(yīng)動(dòng)力學(xué)理論。阿累尼烏斯方程為：k-反應(yīng)速率常數(shù)，min-1

k0-頻率因子常數(shù)，min-1

Ea-反應(yīng)活化能，J×mol-1

R-氣體常數(shù)，8.314J×mol-1×K-1

T-絕對(duì)溫度，K阿累尼烏斯方程反映熱破壞反應(yīng)和溫度關(guān)系的另一方法是阿累尼烏反應(yīng)活化能是指反應(yīng)分子活化狀態(tài)的能量與平均能量的差值，即使反應(yīng)分子由一般分子變成活化分子所需的能量，對(duì)2-4式取對(duì)數(shù)，則得：設(shè)溫度T1時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)為k1，則可通過(guò)下式求得頻率因子常數(shù)：上式表明，對(duì)于某一活化能一定的反應(yīng)，隨著反應(yīng)溫度T（K）的升高，反應(yīng)速率常數(shù)k增大。反應(yīng)活化能是指反應(yīng)分子活化狀態(tài)的能量與平均能量的差值，即Ea和Z的關(guān)系：重排可得：T1-參比溫度，K

T-殺菌溫度，K

值得注意的是盡管Z和Ea與T1無(wú)關(guān)，但上式取決于參比溫度T1。Ea和Z的關(guān)系：重排可得：T1-參比溫度，K

Ea和Z的關(guān)系Ea和Z的關(guān)系溫度系數(shù)Q值

還有一種描述溫度對(duì)反應(yīng)體系影響的是溫度系數(shù)Q值，Q值表示反應(yīng)在溫度T2下進(jìn)行的速率比在較低溫度T1下快多少，若Q值表示溫度增加10℃時(shí)反應(yīng)速率的增加情況，則一般稱之為Q10。Z值和Q10之間的關(guān)系為：溫度系數(shù)Q值

二、加熱對(duì)微生物的影響1、微生物和食品的腐敗變質(zhì)

食品中的微生物是導(dǎo)致食品不耐貯藏的主要原因。

細(xì)菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質(zhì)，其中細(xì)菌是引起食品腐敗變質(zhì)的主要原因。細(xì)菌中非芽孢細(xì)菌在自然界存在的種類最多，污染食品的可能性也最大，但這些菌的耐熱性并不強(qiáng)，巴氏殺菌既可將其殺死。細(xì)菌中耐熱性強(qiáng)的是芽孢菌。酵母菌和霉菌引起的變質(zhì)多發(fā)生在酸性較高的食品中。

少數(shù)微生物對(duì)人類、動(dòng)物或植物有病害作用，它們被稱為致病菌或病原菌。能在食品中產(chǎn)生毒素的微生物（致病菌）多見(jiàn)于細(xì)菌和霉菌。

二、加熱對(duì)微生物的影響1、微生物和食品的腐敗變質(zhì)2、微生物的生長(zhǎng)溫度和微生物的耐熱性

微生物的最適生長(zhǎng)溫度

溫度高于微生物的最適生長(zhǎng)溫度時(shí)，微生物的生長(zhǎng)就會(huì)受到抑制甚至出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

2、微生物的生長(zhǎng)溫度和微生物的耐熱性3、濕熱條件下腐敗菌的耐熱性

一般認(rèn)為，微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)受熱凝固而失去新陳代謝的能力是加熱導(dǎo)致微生物死亡的原因。因此，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)受熱凝固的難易程度直接關(guān)系到微生物的耐熱性。蛋白質(zhì)的熱凝固條件受其它一些條件，如：酸、堿、鹽和水分等的影響。

3、濕熱條件下腐敗菌的耐熱性一般認(rèn)為，微生物細(xì)胞內(nèi)蛋芽孢菌D121/minZ/℃食品嗜熱脂肪芽孢桿菌4.010蔬菜,乳嗜熱解糖梭狀芽孢桿菌3.0-4.07.2-10蔬菜生芽孢梭狀芽孢桿菌0.8-1.58.8-11.1肉枯草芽孢桿菌0.5-0.764.1-7.2乳制品肉毒梭狀芽孢桿菌A型和B型0.1-0.35.5低酸性食品肉毒梭狀芽孢桿菌E型3.0(D60)10低酸性食品芽孢菌D121/minZ/℃食品嗜熱脂肪芽孢桿菌4.010蔬4、影響腐敗菌耐熱性的因素（1）加熱前——腐敗菌的培育和經(jīng)歷對(duì)其耐熱性的影響影響因素主要包括：細(xì)胞本身的遺傳性、組成、形態(tài)，培養(yǎng)基的成分，培育時(shí)的環(huán)境因子，發(fā)育時(shí)的溫度以及代謝產(chǎn)物等。

成熟細(xì)胞要比未成熟的細(xì)胞耐熱。培養(yǎng)溫度愈高，孢子的耐熱性愈強(qiáng)，而且在最適溫度下培育的細(xì)菌孢子具有最強(qiáng)的耐熱性。營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中發(fā)育的孢子耐熱性強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)則弱。

4、影響腐敗菌耐熱性的因素（1）加熱前——腐敗菌的培育和經(jīng)（2）加熱時(shí)——加熱溫度、加熱致死時(shí)間、細(xì)胞濃度、細(xì)胞團(tuán)塊存在與否、介質(zhì)性狀和pH值等方面的因素對(duì)腐敗菌耐熱性的影響加熱條件：在一定熱致死溫度下，細(xì)菌（芽孢）隨時(shí)間變化呈對(duì)數(shù)性規(guī)律死亡；溫度愈高，殺滅它所需的時(shí)間愈短；細(xì)菌狀態(tài)：在一定熱致死溫度下，菌數(shù)愈多，殺滅它所需時(shí)間愈長(zhǎng)。細(xì)胞團(tuán)塊的存在降低熱殺菌的效果；介質(zhì)性狀：包括水分（水分活度）、pH值、碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等，是影響殺菌效果的最重要的因素；各種添加物、防腐劑和殺菌劑的影響。（2）加熱時(shí)——加熱溫度、加熱致死時(shí)間、細(xì)胞濃度、細(xì)胞團(tuán)塊存（3）加熱后——熱死效果的檢驗(yàn)腐敗菌受熱損傷后有如下表現(xiàn)：發(fā)育時(shí)的誘導(dǎo)期延長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)需求增加；發(fā)育時(shí)最適pH范圍縮??；增殖時(shí)最適溫度范圍縮?。粚?duì)抑制劑的敏感性增強(qiáng)；細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生泄漏；對(duì)放射線的敏感性增加；細(xì)胞中酶的活力降低；核酸體的RNA分解等。

判斷腐敗菌是否被殺滅，需測(cè)定其熱死效果，常通過(guò)對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理后的細(xì)菌芽孢進(jìn)行再培養(yǎng)，以檢查是否仍有存活。選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基，如果腐敗菌沒(méi)有再生長(zhǎng)，說(shuō)明殺菌工藝適用。（3）加熱后——熱死效果的檢驗(yàn)腐敗菌受熱損傷后有如下表現(xiàn)：以肉毒梭狀芽孢桿菌為對(duì)象菌，以pH劃分酸性食品和低酸性食品，酸性食品和低酸性食品的殺菌條件不同。酸性食品（Acidfood）：pH≤4.6，

低酸性食品（Lowacidfood）：指最終平衡pH＞4.6，Aw＞0.85酸化食品（Acidifiedfoods）：是指加入酸或酸性食品使產(chǎn)品最后平衡pH≤4.6和Aw＞0.85的低酸性食品，它們也可以被稱為酸漬食品。

以肉毒梭狀芽孢桿菌為對(duì)象菌，以pH劃分酸性食品和低酸性食品，典型芽孢菌的耐熱性參數(shù)

典型芽孢菌的耐熱性參數(shù)三、加熱對(duì)酶的影響

1、酶和食品的質(zhì)量

酶也會(huì)導(dǎo)致食品在加工和貯藏過(guò)程中的質(zhì)量變化，主要反映在食品的感官和營(yíng)養(yǎng)方面的質(zhì)量降低。

這些酶主要是氧化酶類和水解酶類，包括過(guò)氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧化酶、抗壞血酸氧化酶等。

三、加熱對(duì)酶的影響1、酶和食品的質(zhì)量2、酶的最適溫度和熱穩(wěn)定性

溫度對(duì)酶反應(yīng)有明顯的影響，任何一種酶都有其最適的作用溫度。

酶的穩(wěn)定性還和其它一些因素有關(guān)：pH、緩沖液的離子強(qiáng)度和性質(zhì)、是否存在底物、酶和體系中蛋白質(zhì)的濃度、保溫的時(shí)間及是否存在抑制劑和活化劑等。

影響酶的耐熱性的因素主要有：酶的種類和來(lái)源，熱處理的條件。

2、酶的最適溫度和熱穩(wěn)定性酶的耐熱性參數(shù)

酶的耐熱性參數(shù)四、

加熱對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分和感官品質(zhì)的影響

加熱食品可以產(chǎn)生有益的結(jié)果：熱處理可以破壞食品中不需要的成分，如禽類蛋白中的抗生物素蛋白、豆科植物中的胰蛋白酶抑制素。熱處理可改善營(yíng)養(yǎng)素的可利用率，如淀粉的糊化，提高蛋白質(zhì)的可消化性。加熱也可改善食品的感官品質(zhì)，如美化口味、改善組織狀態(tài)、產(chǎn)生誘人的顏色等。加熱也會(huì)對(duì)食品產(chǎn)生的不良后果：這主要體現(xiàn)在食品中熱敏性營(yíng)養(yǎng)成分的損失和感官品質(zhì)的劣化。

四、加熱對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)成分和感官品質(zhì)的影響加

食品營(yíng)養(yǎng)成分和感官品質(zhì)指標(biāo)的熱耐性也主要取決于營(yíng)養(yǎng)素和感官指標(biāo)的種類、食品的種類，以及pH、水分、氧氣含量和緩沖鹽類等一些熱處理時(shí)的條件。

食品營(yíng)養(yǎng)成分和感官品質(zhì)指標(biāo)的熱耐性也主要取決于營(yíng)二、熱能在食品中的傳遞

(一)罐頭容器內(nèi)食品的傳熱

影響容器內(nèi)食品傳熱的因素包括：

（1）

表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

（2）

食品和容器的物理性質(zhì)

（3）

加熱介質(zhì)（蒸汽）的溫度和食品初始溫度之間的溫度差

（4）

容器的大小。二、熱能在食品中的傳遞(一)罐頭容器內(nèi)食品的傳熱冷點(diǎn)溫度：傳導(dǎo)、對(duì)流冷點(diǎn)溫度：傳導(dǎo)、對(duì)流(二)評(píng)價(jià)熱穿透的數(shù)據(jù)傳熱曲線：

傳熱曲線的繪制

傳熱曲線的種類：簡(jiǎn)單加熱曲線

轉(zhuǎn)折加熱曲線

冷卻曲線

(二)評(píng)價(jià)熱穿透的數(shù)據(jù)傳熱曲線：傳熱曲線是將測(cè)得罐內(nèi)冷點(diǎn)溫度（Tp）隨時(shí)間的變化畫在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上所得的曲線。作圖時(shí)以冷點(diǎn)溫度與殺菌鍋內(nèi)加熱溫度（Th）或冷卻溫度（Tc）之差（Th－Tp或Tp－Tc）的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，得到相應(yīng)的加熱曲線或冷卻曲線。為了避免在坐標(biāo)軸上用溫差表示，可將用于標(biāo)出傳熱曲線的坐標(biāo)紙上下倒轉(zhuǎn)180度，縱坐標(biāo)標(biāo)出相應(yīng)的冷點(diǎn)溫度值（Tp）。以加熱曲線為例，縱坐標(biāo)的起點(diǎn)為Th－Tp＝1（理論上認(rèn)為在加熱結(jié)束時(shí)，Tp可能非常接近Th，但Th－Tp≠0），相應(yīng)的Tp值為Th－1，即縱坐標(biāo)上最高線標(biāo)出的溫度應(yīng)比殺菌溫度低一度（℃），第一個(gè)對(duì)數(shù)周期坐標(biāo)的坐標(biāo)值間隔為1℃，第二個(gè)對(duì)數(shù)周期坐標(biāo)的坐標(biāo)值間隔為10℃，這樣依次標(biāo)出其余的溫度值。傳熱曲線是將測(cè)得罐內(nèi)冷點(diǎn)溫度（Tp）隨時(shí)間的變化簡(jiǎn)單加熱曲線簡(jiǎn)單加熱曲線轉(zhuǎn)折加熱曲線轉(zhuǎn)折加熱曲線冷卻曲線冷卻曲線三、食品熱處理?xiàng)l件的確定

(一)確定食品熱處理?xiàng)l件的過(guò)程

（以殺菌為例）

主要考慮兩方面的因素：

微生物的耐熱性參數(shù)：F、Z

食品的傳熱特性參數(shù)：fh，f2，fc，jh

過(guò)程：理論計(jì)算

實(shí)罐試驗(yàn)

接種試驗(yàn)

貯藏試

驗(yàn)

生產(chǎn)線試驗(yàn)

貯藏試驗(yàn)

合適的殺菌條件

三、食品熱處理?xiàng)l件的確定(一)確定食品熱處理?xiàng)l件的過(guò)程確定食品熱殺菌條件的過(guò)程

確定食品熱殺菌條件的過(guò)程(二)食品熱殺菌條件的計(jì)算

1、1920年，比奇洛（Bigelow），一般法（Thegeneralmethod）；2、1923年，鮑爾（Ball），改良一般法（Improvedgeneralmethod）。

(二)食品熱殺菌條件的計(jì)算

對(duì)罐頭食品而言，在某一特定的溫度T下，將罐內(nèi)微生物全部殺死所需的熱力致死時(shí)間為τmin，罐頭在該溫度下加熱t(yī)min，所取得的部分殺菌量為A：

A=t/τ（2-17）

我們將殺菌過(guò)程分為n個(gè)溫度段，在每個(gè)溫度段各自的平均溫度為Ta，對(duì)應(yīng)的熱力致死時(shí)間為τamin，在該溫度段停留的時(shí)間分別為ta，則在每個(gè)溫度段取得的部分殺菌量為Aa：Aa=ta/τa（2-18）

整個(gè)殺菌過(guò)程的總殺菌量則為：A=∑Aa=∑

ta/τa（2-19）

當(dāng)A=100%時(shí)，表示整個(gè)殺菌過(guò)程的達(dá)到了100%的殺菌量，罐內(nèi)微生物被完全殺死。而當(dāng)A<100%時(shí)，表示殺菌不足，A>100%時(shí)，表示殺菌過(guò)度。由此可以推算出所需的殺菌時(shí)間。

部分殺菌量（Partialsterility）的概念：

對(duì)罐頭食品而言，在某一特定的溫度T下殺菌值(Sterilizingvalue)、致死值(Leathality)的概念

殺菌值(F值)：是指在一定的致死溫度下將一定數(shù)量的某種微生物全部殺死所需的時(shí)間（min）。F值要采用上下標(biāo)標(biāo)注，F(xiàn)ZT。一般將標(biāo)準(zhǔn)殺菌條件下的記為F0

表2-13罐頭食品的標(biāo)準(zhǔn)殺菌條件

條件溫度T（℃）Z（℃）常溫殺菌

100（或80~90）8（微生物對(duì)象菌）高溫殺菌121.110（微生物對(duì)象菌）超高溫殺菌13510.1（微生物對(duì)象菌）31.4（其它食品成分）殺菌值(Sterilizingvalue)、致死值(Lea熱力指數(shù)遞減時(shí)間TRT（Thermalreductiontime）：是指在一定的致死溫度下將微生物的活菌數(shù)減少到某一程度如10-n或1/10n（即原來(lái)活菌數(shù)的1/10n）所需的時(shí)間（min），記為TRTn，n就是遞減指數(shù)。TRTn=nD(2-20)

商業(yè)無(wú)菌（commercialsterility）的理論殺菌值F：

F=nD(2-21)n的取值：對(duì)PA3679，n=5；對(duì)肉毒桿菌，n=12。F=nD的概率學(xué)上的意義

熱力指數(shù)遞減時(shí)間TRT（ThermalreductionF值的計(jì)算

Log(TRT1/TRT)=(T-T1)/Z(2-22)式中：TRT1和TRT則是對(duì)應(yīng)于T1和T的TRT值（min），Z值則是指D值變化90％所對(duì)應(yīng)的溫度變化值（℃或

F）。

Log(Fi/F0)=(121.1-Ti)/Z(2-23)式中：Fi、F0分別為溫度在Ti、121.1℃時(shí)的F值，Z值則是指D值變化90％所對(duì)應(yīng)的溫度變化值（℃或

F）

設(shè)F0