食品熱處理條件的確定

食品熱處理條件的確定為了知道食品熱處理后是否達到熱處理的目的，熱處理后的食品必須經(jīng)過測試，檢驗食品中微生物、酶和營養(yǎng)成分的破壞情況以及食品質(zhì)量因素（色、香、味和質(zhì)感）的變化。如果測試的結(jié)果表明熱處理的目的已達到，則相應(yīng)的熱處理條件即可確定?，F(xiàn)在也可以采用數(shù)學(xué)模型的方法通過計算來確定熱處理的條件，但這一技術(shù)尚不能完全取代傳統(tǒng)的實驗法，因為計算法的誤差需要通過實驗才能校正，而且作為數(shù)學(xué)計算法的基礎(chǔ)，熱處理對象的耐熱性和熱處理時的傳熱參數(shù)都需要通過實驗取得。下面以罐頭食品的熱殺菌為主，介紹熱處理條件的確定方法。（一）確定食品熱殺菌條件的過程確定食品熱殺菌條件時，應(yīng)考慮影響熱殺菌的各種因素。食品的熱殺菌以殺菌和抑酶為主要目的，應(yīng)基于微生物和酶的耐熱性，并根據(jù)實際熱處理時的傳熱情況，確定達到殺菌和抑酶的最小熱處理程度。（二）食品熱殺菌條件的計算食品熱殺菌的條件主要是殺菌值和殺菌時間，目前廣泛應(yīng)用的計算方法有3種：改良基本法、公式法和列線圖解法。1．改良基本法1920年比奇洛（Bigelow）首先創(chuàng)立了罐頭殺菌理論，提出推算殺菌時間的基本法（Thegeneralmathod），又稱基本推算法。該方法提出了部分殺菌率的概念，它通過計算包括升溫和冷卻階段在內(nèi)的整個熱殺菌過程中的不同溫度一時間組合時的致死率，累積求得整個熱殺菌過程的致死效果。1923年鮑爾（Ball）根據(jù)加熱殺菌過程中罐頭中心所受的加熱效果用積分計算殺菌效果的方法，形成了改良基本法（Improvedgeneralmethod）。該法提高了計算的準(zhǔn)確性，成為一種廣泛使用的方法。在殺菌過程中，食品的溫度會隨著殺菌時間的變化而不斷發(fā)生變化，當(dāng)溫度超過微生物的致死溫度時，微生物就會出現(xiàn)死亡。溫度不同，微生物死亡的速率不同。在致死溫度停留一段時間就有一定的殺菌效果?？梢园颜麄€殺菌過程看成是在不同殺菌溫度下停留一段時間所取得的殺菌效果的總和。比奇洛首先提出了部分殺菌量（Partialsterility）的概念。殺菌值又稱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。一般將標(biāo)準(zhǔn)殺菌條件下的殺菌值記為F0。對于罐頭的殺菌而言，要求達到的殺菌程度為商業(yè)無菌（Commercialsterility）。經(jīng)過試驗，人們確定了罐頭食品殺菌達到商業(yè)無菌的理論殺菌值：F＝TRTn＝nD上式中的遞減指數(shù)n因不同的對象菌而不同，如對于低酸性食品在標(biāo)準(zhǔn)殺菌條件（121.1℃）下進行殺菌時，當(dāng)對象菌是PA3679菌時，＝5；對象菌是嗜熱脂肪芽孢桿菌時，n＝6；對象菌是肉毒梭狀芽孢桿菌時，n＝12。2.公式計算法此法是由鮑爾提出，后經(jīng)美國制罐公司熱工學(xué)研究組簡化，用來計算簡單型和轉(zhuǎn)折型傳熱曲線上殺菌時間和F值。公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中罐內(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，以及殺菌結(jié)束冷卻水立即進入殺菌鍋進行冷卻的曲線才能進行推算并找出答案。它的優(yōu)點是可以在殺菌溫度變更時算出殺菌時間，其缺點是計算繁瑣、費時，還容易在計算中發(fā)生錯誤，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。（三）食品熱殺菌條件的確定1．實罐試驗一般情況下罐頭食品經(jīng)熱力殺菌處理后，其感官品質(zhì)將下降，但如果采用高溫短時殺菌，可加速罐內(nèi)傳熱速率，從而使內(nèi)容物感官品質(zhì)變化減小，同時還提高了殺菌設(shè)備的利用率。以滿足理論計算的殺菌值（F0）為目標(biāo)，可以有各種不同殺菌溫度一時間的組合，實罐試驗的目的就是根據(jù)罐頭食品質(zhì)量、生產(chǎn)能力等綜合因素選定殺菌條件。某些產(chǎn)品選用低溫長時間的殺菌條件可能更合適些。例如，屬于傳導(dǎo)傳熱型的非均質(zhì)態(tài)食品，若選用高溫短時殺菌條件，常會因為傳熱不均勻而導(dǎo)致有些個體食品中出現(xiàn)F0值過低的情況，并有殺菌不足的危險。計算殺菌條件時，如lgg＞1，表明殺菌結(jié)束時冷點溫度和殺菌溫度差將超過10℃。這就表明傳熱速率很緩慢，鄰近冷點食品受熱不足，而鄰近罐壁的部分食品則受熱過度。2.實罐接種的殺菌試驗實罐試驗時在根據(jù)產(chǎn)品感官質(zhì)量最好和經(jīng)濟上又最合理所選定的溫度一時間組合成最適宜的殺菌條件基礎(chǔ)上，為了確證所確定（理論性）殺菌條件的合理性，往往還要進行實罐接種的殺菌試驗。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)，在所選定的殺菌溫度中進行不同時間的殺菌，再保溫檢查其腐敗率。根據(jù)實際商業(yè)上一般允許罐頭腐敗率為0.01%來計算。如檢出的正確率為95％，實罐試驗數(shù)應(yīng)達29，960罐之多。當(dāng)然不可能用數(shù)量如此大的罐頭來做試驗，經(jīng)濟上也不合理。因此，常采用將耐熱性強的腐敗菌接種于數(shù)量較少的罐頭內(nèi)進行殺菌試驗，借以確證殺菌條件的安全程度。如實罐接種殺菌試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果很接近，則對所訂殺菌條件的合理性和安全性有了更可靠的保證和高度的信心。此外，對那些用其他方法無法確定殺菌工藝條件的罐頭也可用此法確定其合適的殺菌條件。（1）試驗用微生物通常低酸性食品用耐熱性高于肉毒桿菌的梭狀產(chǎn)芽孢桿菌（Clostridiumsporogenses）PA3679芽孢，pH<3.7的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、酵母做試驗對象菌。（2）實罐接種方法對流傳熱的產(chǎn)品可接種在罐內(nèi)任何處，而傳導(dǎo)傳熱產(chǎn)品則不同。根據(jù)研究，這類產(chǎn)品的冷點在幾何中心處，冷點的受熱程度約低10%，因此在計算時要考慮到這一點，總的芽孢數(shù)是根據(jù)實際測定結(jié)果而確定。（3）試驗罐數(shù)如果每一組取試驗罐50只（一般使用于大罐），則正確率為95%時，可求得最小腐敗率5%-6%。這樣的試樣量是必需的，最好每組取試驗罐100只或更多一些，則可求得更小的腐敗率。另外應(yīng)有空白對照樣。品質(zhì)鑒評樣、傳熱測定可用25-50罐。（4）試驗分組根據(jù)殺菌條件的理論計算，按殺菌時間的長短至少分為5組,其中1組為殺菌時間最短，試樣腐敗率達到100%；1組為殺菌時間最長，預(yù)計可達0%的腐敗率；其余3組的殺菌時間將出現(xiàn)不同的腐敗率，通常殺菌時間在30-100min之間，每隔5min為1組，比較理想的是根據(jù)F值隨溫度提高時按對數(shù)規(guī)律遞減情況，F(xiàn)值可按0.5、1.0、2.0、4.0、6.0，確定不同加熱時間加以分組。每次試驗要控制為5組，否則罐數(shù)太多，封罐前后停留時間過長，將影響試驗結(jié)果。因此試驗要求在一天內(nèi)完成，并用同一材料。對照組的罐頭也應(yīng)有3-5組，以便核對自然污染微生物的耐熱性，同時用來檢查核對二重卷邊是否良好，罐內(nèi)凈重、瀝干重和頂隙度等。還將用6-12罐供測定冷點溫度之用。（5）試驗記錄試驗時必須對以下內(nèi)容進行測定并做好記錄：接種微生物菌名和編號；接種菌液量、接種菌數(shù)和接種方法；各操作時間（如預(yù)處理時間、裝罐時間、排氣、封罐前停留時間等）；熱燙溫度與時間；裝罐溫度；裝罐重量；內(nèi)容物豁度（如果它為重要因子）；頂隙度；鹽水或湯汁的濃度；熱排氣溫度與時間；封罐和蒸汽噴射條件；真空度（指真空封罐）；封罐時內(nèi)容物溫度；殺菌前罐頭初溫；殺菌升溫時間；殺菌過程中各階段的溫度和時間；殺菌鍋上儀表（