食品加工與保藏食品熱處理和殺菌之三

食品加工與保藏食品熱處理和殺菌之三Ⅲ.熱處理?xiàng)l件的選擇和確定食品熱處理?xiàng)l件的選擇和確定實(shí)質(zhì)是熱處理溫度和時(shí)間的選擇和確定。應(yīng)遵循下列基本原則：首先，熱處理應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的目的。其次，應(yīng)盡量減少熱處理造成的食品營養(yǎng)成分的破壞和損失。第三，熱處理過程不應(yīng)產(chǎn)生有害物質(zhì)，滿足食品衛(wèi)生的要求。第2頁,共76頁，2024年2月25日，星期天加熱殺菌的理想效果迅速有效地滅活待處理物料中的有害微生物和酶，同時(shí)將加熱對物料的損傷及對食品品質(zhì)的影響控制在最小限度內(nèi)。同時(shí)還希望能耗較低，經(jīng)濟(jì)合理。第3頁,共76頁，2024年2月25日，星期天需要考慮的因素污染食品的微生物的種類、數(shù)量、耐熱性。食品在加熱過程中的傳熱特性。影響罐頭食品傳熱的因素

。罐頭食品熱殺菌條件的確定過程：第4頁,共76頁，2024年2月25日，星期天食品中常見的腐敗微生物

乳和乳制品中：鏈球菌屬、乳桿菌屬、小桿菌屬、無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、芽孢桿菌屬。鮮肉中：無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、小球菌屬、枝霉屬。家禽中：無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、小球菌屬、青霉屬。第5頁,共76頁，2024年2月25日，星期天食品中常見的腐敗微生物

魚蝦和貝類中：無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、小球菌屬。蛋中：假單胞菌屬、芽枝霉屬、青霉屬、分枝孢屬。果蔬及其制品中：青霉屬、根霉屬、乳桿菌屬、無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、酵母屬、球擬酵母屬、葡萄孢屬、醋酸桿菌屬。第6頁,共76頁，2024年2月25日，星期天食品的熱傳遞熱傳遞的方式主要有：傳導(dǎo)對流輻射第7頁,共76頁，2024年2月25日，星期天熱傳導(dǎo)熱傳導(dǎo)中，傳熱的效率取決于食品和加熱介質(zhì)間的溫度差及熱阻。第8頁,共76頁，2024年2月25日，星期天對流有自然對流和強(qiáng)制對流兩種。流體的溫度變化會(huì)導(dǎo)致其密度發(fā)生變化，流體就會(huì)發(fā)生自然對流。強(qiáng)制對流是指采用攪拌器或風(fēng)扇對流體（液體和氣體）進(jìn)行攪拌時(shí)所造成的流動(dòng)。第9頁,共76頁，2024年2月25日，星期天熱輻射熱輻射是以熱引起的電磁波輻射。輻射過程中，物質(zhì)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，只要溫度不變，發(fā)射的輻射能也不變。能被物體吸收而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿妮椛渲饕獮榭梢姽夂图t外線，這些射線被稱為熱射線，波長為0.4～40μm。第10頁,共76頁，2024年2月25日，星期天影響罐頭食品傳熱的因素

表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；食品和容器的物理性質(zhì)；加熱介質(zhì)（蒸汽）的溫度和食品初始溫度之間的溫度差；容器的大小等。第11頁,共76頁，2024年2月25日，星期天罐頭食品的冷點(diǎn)

冷點(diǎn)是在熱殺菌過程中用來代表罐頭容器內(nèi)食品溫度變化的點(diǎn)。通常人們選罐內(nèi)溫度變化最慢的點(diǎn)為冷點(diǎn)（coldpoint）溫度，加熱時(shí)該點(diǎn)的溫度最低（此時(shí)又稱最低加熱溫度點(diǎn)，slowestheatingpoint），冷卻時(shí)該點(diǎn)的溫度最高。第12頁,共76頁，2024年2月25日，星期天罐頭食品的冷點(diǎn)

傳導(dǎo)傳熱方式的罐頭，由于傳熱的過程是從罐壁傳向罐頭的中心處，罐頭的冷點(diǎn)在罐內(nèi)的幾何中心。對流傳熱的罐頭，由于罐內(nèi)食品發(fā)生對流，熱的食品上升，冷的食品下降，罐頭的冷點(diǎn)將向下移，通常在罐內(nèi)的中心軸上罐頭幾何中心之下的某一位置。第13頁,共76頁，2024年2月25日，星期天測定污染食品的細(xì)菌之孢子的耐熱性（D值、Z值、TRT值等）測定欲使用的殺菌釜的熱分布測定罐頭的最冷點(diǎn)測定產(chǎn)品的熱穿透速率符合理論的殺菌條件計(jì)算（推算F0值）測試罐做保溫確認(rèn)實(shí)驗(yàn)（30～35℃，1～3個(gè)月）腐敗工廠產(chǎn)品做保溫確認(rèn)實(shí)驗(yàn)（30～35℃，1～3個(gè)月）正常正常確認(rèn)殺菌條件腐敗第14頁,共76頁，2024年2月25日，星期天殺菌值的計(jì)算（一）比奇洛基本推算法（二）改良基本法（三）公式計(jì)算法（四）列線圖法第15頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（一）比奇洛基本推算法根據(jù)罐頭食品傳熱情況（即罐頭食品溫度變化規(guī)律）和各溫度時(shí)微生物的熱力致死時(shí)間（TDT值），推算出預(yù)定殺菌溫度工藝條件下需要的加熱、保溫及冷卻時(shí)間的方法。為此，比奇洛首先提出了部分殺菌量的概念。第16頁,共76頁，2024年2月25日，星期天部分殺菌量（partialsterility）若微生物在熱力致死溫度

T℃時(shí)的熱力致死時(shí)間（TDT值）為τmin，那么在T℃時(shí)加熱

tmin時(shí)所取得的殺菌量A=

t/τ為部分殺菌量，指的是在某一特定熱力致死溫度

T℃下加熱處理

tmin時(shí)完成的殺菌量。第17頁,共76頁，2024年2月25日，星期天總殺菌量的計(jì)算若將殺菌過程分為n個(gè)溫度段，假設(shè)各溫度段的平均溫度為Ta℃,對應(yīng)的熱力致死時(shí)間為τamin，處理時(shí)間為ta

min

，則各溫度段取得的部分殺菌量為Aa=

ta/τa；而總殺菌量為A=ΣAa=Σta/τa

第18頁,共76頁，2024年2月25日，星期天例：總殺菌量的計(jì)算某目標(biāo)菌在115℃時(shí)TDT值為20min，118℃時(shí)TDT值為10min，若該菌先在115℃處理8min，再在118℃處理6min，求兩次熱處理的累積殺菌量？解：A1=8/20=0.4,

A2=6/10=0.6,

A總=A1+A2=0.4+0.6=1.0第19頁,共76頁，2024年2月25日，星期天致死率及殺菌量的計(jì)算顯然，熱力致死時(shí)間τ的倒數(shù)1/τ可視為殺菌率(SterilizingRate)或致死率(LethalRate)，積分后得致死量，即殺菌量。第20頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共76頁，2024年2月25日，星期天熱處理時(shí)間t熱處理溫度TT時(shí)的τ值1/τ部分殺菌量累積殺菌量2min98℃200min0.0051％1％3min104℃100min0.0103％4％5min110℃50min0.02010％14％4min113℃20min0.05020％34％6min115℃10min0.10060％94％5min110℃50min0.02010％104％第22頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（二）改良基本法比奇洛基本推算法不能用于比較不同殺菌條件的熱殺菌效果。為此，鮑爾引入了殺菌值（sterilizingvalue）或致死值（Leathality）的概念。第23頁,共76頁，2024年2月25日，星期天致死值（Leathality）將各溫度下的殺菌率或致死率1/τ用標(biāo)準(zhǔn)溫度（通常為121.1℃）來表示，這樣就簡化了總殺菌量的計(jì)算公式，為利用一重積分來計(jì)算總殺菌量奠定了基礎(chǔ)，這也是改良基本法與比奇洛基本推算法的區(qū)別。第24頁,共76頁，2024年2月25日，星期天熱力致死時(shí)間曲線和Z值注：上式中的F指121.1℃時(shí)的熱力致死時(shí)間。第25頁,共76頁，2024年2月25日，星期天令F=1，即121.1℃時(shí)的熱力致死時(shí)間為1min第26頁,共76頁，2024年2月25日，星期天殺菌值的計(jì)算上式中的F指的是殺菌值。由上式可知，只要知道熱處理溫度

T及目標(biāo)微生物的Z值，就可以計(jì)算出致死率（即L值）；然后根據(jù)熱處理過程的溫度變化情況，就可以計(jì)算出不同熱處理過程所獲得的殺菌值F。第27頁,共76頁，2024年2月25日，星期天殺菌值的計(jì)算教材p85，例題（微生物的D值、Z值，參考p76,表2-7；F值、L值，參考表2-15及表2-16；殺菌值的選擇參考p84內(nèi)容）。注：表2-16表頭上的0.1、0.2、0.3……指的是溫度的非整數(shù)值。第28頁,共76頁，2024年2月25日，星期天食品熱殺菌條件的確定方法

1.實(shí)罐試驗(yàn)2.實(shí)罐接種殺菌試驗(yàn)3.保溫貯藏試驗(yàn)4.生產(chǎn)線上實(shí)罐試驗(yàn)第29頁,共76頁，2024年2月25日，星期天1.實(shí)罐試驗(yàn)以滿足理論計(jì)算的殺菌值(F0)為目標(biāo)，選擇幾種不同的殺菌溫度－時(shí)間組合進(jìn)行試驗(yàn)；再根據(jù)罐頭食品質(zhì)量，生產(chǎn)能力等綜合因素選定殺菌條件的方法。目的是使熱殺菌既能達(dá)到殺菌安全的要求，又能維持其高質(zhì)量，在經(jīng)濟(jì)上也最合理。第30頁,共76頁，2024年2月25日，星期天2.實(shí)罐接種殺菌試驗(yàn)為了確證實(shí)罐試驗(yàn)所確定的（理論性）殺菌條件的合理性，還要進(jìn)行實(shí)罐接種殺菌試驗(yàn)；其方法是將常見導(dǎo)致罐頭腐敗的細(xì)菌或芽孢定量接種在罐頭內(nèi)，在所選定的殺菌條件下進(jìn)行殺菌，再保溫檢查其腐敗率。第31頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（1）試驗(yàn)用微生物通常低酸性食品用耐熱性高于肉毒桿菌的梭狀芽孢桿菌PA3679芽孢。pH3.7以下酸性食品用巴氏固氮梭狀芽孢桿菌（Clostridiumpasteurianum）或凝結(jié)芽孢桿菌（Bacilluscoagulans）芽孢。高酸性食品則用乳酸菌，酵母作試驗(yàn)對象菌。試驗(yàn)用的微生物必須經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)的耐熱性試驗(yàn)加以檢定。第32頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（2）實(shí)罐接種方法對流傳熱的產(chǎn)品可接種在罐內(nèi)任何處。塊狀食品要盡可能接種在冷點(diǎn)位置或冷點(diǎn)與罐底之間。（3）試驗(yàn)罐數(shù)（4）試驗(yàn)分組（5）試驗(yàn)記錄第33頁,共76頁，2024年2月25日，星期天3.保溫貯藏試驗(yàn)接種實(shí)罐試驗(yàn)后的試樣要在恒溫下進(jìn)行保溫試驗(yàn)。培養(yǎng)溫度依據(jù)試驗(yàn)菌的不同而不同。霉菌：21.1～26.7℃嗜溫菌和酵母：26.7～

32.2℃凝結(jié)芽孢桿菌：35.0～

43.2℃嗜熱菌：50.0～

57.2℃

第34頁,共76頁，2024年2月25日，星期天4.生產(chǎn)線上實(shí)罐試驗(yàn)接種實(shí)罐試驗(yàn)和保溫試驗(yàn)結(jié)果都正常的罐頭加熱殺菌條件，就可以進(jìn)入生產(chǎn)線的實(shí)罐試驗(yàn)作最后驗(yàn)證。試樣量至少100罐以上，試驗(yàn)時(shí)必須對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行測定并做好記錄。第35頁,共76頁，2024年2月25日，星期天Ⅳ.殺菌工藝與設(shè)備殺菌工藝殺菌設(shè)備第36頁,共76頁，2024年2月25日，星期天殺菌工藝巴氏殺菌與商業(yè)殺菌常壓殺菌與加壓殺菌高壓水煮殺菌空氣加壓蒸汽殺菌火焰殺菌熱裝罐密封殺菌預(yù)殺菌無菌灌裝第37頁,共76頁，2024年2月25日，星期天殺菌設(shè)備一、低溫加熱殺菌裝置二、高溫加熱殺菌裝置三、超高溫殺菌裝置第38頁,共76頁，2024年2月25日，星期天一、低溫加熱殺菌（裝置）（一）批量式低溫加熱殺菌裝置（二）連續(xù)式低溫加熱殺菌裝置第39頁,共76頁，2024年2月25日，星期天二、高溫加熱殺菌（裝置）（一）間歇式高溫加熱殺菌裝置（二）連續(xù)式高溫加熱殺菌裝置第40頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（一）間歇式高溫殺菌裝置1.立式壓力殺菌釜2.臥式壓力殺菌釜3.用于玻璃容器的靜止壓力殺菌釜第41頁,共76頁，2024年2月25日，星期天立式壓力殺菌釜臥式壓力殺菌釜第42頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共76頁，2024年2月25日，星期天（二）連續(xù)式高溫殺菌裝置1.螺旋式回轉(zhuǎn)加壓殺菌設(shè)備2.靜水壓式連續(xù)殺菌設(shè)備3.水封式連續(xù)殺菌設(shè)備4.刮板式回轉(zhuǎn)殺菌裝置第45頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第46頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第47頁,共76頁，2024年2月25日，星期天三、超高溫殺菌習(xí)慣上把加熱溫度為135～150℃，加熱時(shí)間為2～8s，加熱后產(chǎn)品達(dá)到商業(yè)無菌要求的殺菌過程稱為超高溫殺菌（UHT殺菌）。UHT殺菌技術(shù)在液態(tài)奶的生產(chǎn)過程中應(yīng)用最廣。第48頁,共76頁，2024年2月25日，星期天超高溫殺菌技術(shù)的依據(jù)微生物對溫度的敏感程度比其它化學(xué)反應(yīng)（如褐變、酶的鈍化、營養(yǎng)成分的損失）高（參見表2-11）。即是說微生物的Z值小于其它熱破壞反應(yīng)的Z值，或說微生物的Q值大于其它熱破壞反應(yīng)的Q值。第49頁,共76頁，2024年2月25日，星期天超高溫殺菌技術(shù)的依據(jù)例如，溫度每上升10℃，枯草芽孢桿菌孢子的致死速率上升約30倍；但牛奶的褐變速率上升不到3倍。特別是當(dāng)溫度高于135℃時(shí)，這種差別更顯著；如140℃時(shí)微生物死亡速率的提高比褐變反應(yīng)速率的提高快2,000倍，在150℃時(shí)更是增長到5,000倍。第50頁,共76頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共76頁，2024年2月25日，星期天超高溫殺菌技術(shù)的依據(jù)因此，利用超高溫殺菌處理原料奶，可以達(dá)到快速殺滅原料奶中的大部分有害微生物，同時(shí)很好地保持牛奶的營養(yǎng)和品質(zhì)的目的。第52頁,共76頁，2024年2月25日，星期天超高溫殺菌技術(shù)的分類按物料與加熱介質(zhì)直接接觸與否，UHT殺菌可分為：直接（混合）式加熱法間接式加熱法第53頁,共76頁，2024年2月25日，星期天直接混合式加熱法采用高熱、純凈的蒸汽直接與待殺菌物料混合接觸，進(jìn)行熱交換，使物料瞬間被加熱到135～160℃。物料水分閃蒸過程中，易揮發(fā)的風(fēng)味物質(zhì)將隨之部分損失。常用于牛乳以及其它需脫去不良風(fēng)味物料的殺菌，不適用于果汁的殺菌。第54頁,共76頁，2024年2月25日，星期天直接（混合）式加熱法蒸汽噴射式超高溫殺菌蒸汽注入式超高溫殺菌歐姆加熱超高溫殺菌第55頁,共76頁，2024年2月25日，星期天蒸汽噴射式超高溫殺菌利樂拉伐公司的真空瞬時(shí)加熱殺菌裝置英國APV公司的直接蒸汽噴射殺菌裝置美國徹里－伯勒爾公司的大氣－真空裝置第56頁,共76頁，2024年2月25日，星期天利樂公司第57頁,共76頁，2024年2月25日，星期天蒸汽噴射頭（圖）第58頁,共76頁，2024年2月25日，星期天利樂公司第59頁,共76頁，2024年2月25日，星期天利樂公司第60頁,共76頁，2024年2月25日，星期天英國APV公司第61頁,共76頁，2024年2月25日，星期天蒸汽注入式超高溫殺菌英國APV蒸汽注入式加熱殺菌裝置法國拉吉奧爾蒸汽注入式加熱殺菌裝置巴黎布雷爾－馬泰爾熱真空殺菌裝置第62頁,共76頁，2024年2月25日，星期天英國APV公司第63頁,共76