食品的热处理与杀菌学习指导.docx
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食品的热处理与杀菌学习指导
食品的热处理与杀菌
第一节热处理原理
课前思考题:
1.请你通过去身边的超级市场调查,举出几组通过热处理与杀菌方式保藏的食品（品牌,包装,贮藏温度）.
2.微生物的种类不同，其耐热性有明显不同,请根据微生物的耐热性对微生物进行分类,并注明其最适生长温度,最低、最高生长温度（建议用表格表述）;导致食品腐败的细菌、霉菌、酵母菌的耐热性有什么不同?
◎杀死食品中微生物的方法有很多，比如热处理、微波、辐射、过滤、添加防腐剂和抑菌剂等等，虽然杀菌方法很多，也一直有新的技术面世，但是热处理杀菌（保藏）却是食品工业最有效、最经济、最简便因而也是使用最广泛的方法，同时也是其他杀菌方法衡量杀菌效果的基本参照。
请举例说明其它杀菌方法是如何参照的：
（学完其他章节回答）
◎热杀菌的主要目的是和。
热杀菌处理的最高境界是。
◎完成下表
影响微生物耐热性的因素
影响因素
具体影响
微生物的种类
微生物的污染量
为什么食品厂的卫生状况直接影响到产品质量？
罐内食品成分
脂肪
糖
蛋白质
盐
植物杀菌素
pH
课后实践:
pH对微生物的生长具有显著影响，每种微生物都有一定的生长pH范围和最适pH，请你通过pH试纸或者利用实验室的pH计测定以下食品的pH值：
1．橙汁
2．醋
3．番茄
4．面包
5．猪肉
6．牛奶
7．鸡蛋
8．生菜
9．鱼
10可乐
11果冻
12桃罐头
其它你想了解的食品：
思考：
由于食品的酸度对微生物及其芽胞的耐热性的影响十分显著，所以食品酸度与微生物耐热性这一关系在罐头杀菌的实际应用中具有相当重要的意义，请你说说把食品人为的划分为酸性食品和低酸性食品有何意义？
美国FDA对低酸性食品和酸化食品时如何划分的？
◎肉毒杆菌知多少？
通过查阅相关资料和回顾原来所学的微生物的知识，说明肉毒杆菌对于热加工的重要性。
参考资料
按pH分类的罐头食品中常见的腐败菌
（该表在实际工作中可以作为资料参考、对罐头的腐败现象进行初步判断）
食品pH范围
腐败菌温度习性
腐败菌类型
罐头食品腐败类型
腐败特征
抗热性能
常见腐败对象
低
酸
性
和
中
酸
性
食
品
（pH
4.5以
上）
嗜热菌
嗜热脂肪芽孢杆菌
平盖酸败
产酸（乳酸、甲酸、醋酸）不产气或产微量气体，不胀罐，食品有酸味
D121.1℃=4.0~50min
Z=10℃
青豆、青刀豆、芦笋、蘑菇、红烧肉、猪肝酱、卤猪舌
嗜热解糖梭状芽孢杆菌
高温缺氧发酵
产气（CO2＋H2），不产气H2S,胀罐，产酸（酪酸），食品有酪酸味
D121.1℃=30~40min
（偶尔达50min）
芦笋、蘑菇、蛤
致黑梭状芽孢杆菌
致黑（或硫臭）腐败
产H2S,平盖或轻胖，有硫臭味，食品和罐壁有黑色沉淀物
D121.1℃=20~30min
青豆、玉米
嗜温菌
肉毒杆菌A型和B型
缺氧腐败
产毒素、产酸（酪酸）、产气（H2S）、胀罐、食品有酪酸味
D121.1℃=6~12s
（或0.1~0.2min）
肉类、肠制品、油鱼、青刀豆、芦笋、青豆、蘑菇
生芽孢梭状芽孢菌.P.A3679
不产毒素、产酸、产气（H2S），明显胀罐，有臭味
D121.1℃=6~40s
（或0.1~1.5min）
肉类、鱼类（不常见）
酸性食品
（pH3.5
至4.5）
嗜
温
菌
耐热芽孢杆菌（或凝结芽孢杆菌）
平盖酸败
产酸（乳酸）、不产气、不胀罐、变味
D121.1℃=1~4s
（或0.01~0.07min）
番茄及蕃茄制品（蕃茄汁）
巴氏固氮梭状芽孢杆菌
缺氧发酵
产酸（酪酸）、产气（CO2+H2）,胀罐、有酪酸味
D121.1℃=6~30s
（或0.1~0.5min）
菠萝、蕃茄
酪酸梭状芽孢杆菌
整蕃茄
多粘芽孢杆菌
发酵变质
产酸、产气也产丙酮和酒精，胀罐
D121.1℃=6~30s
（或0.1~0.5min）
水果及其制品（桃、蕃茄）
软化芽孢杆菌
高酸性食品
（pH3.7以下）
非芽孢嗜温菌
乳酸菌明串珠菌
产酸（乳酸）、产气（CO2）、胀罐
D65.5℃
（约0.5~1.0min）
水果、梨、水果（粘质）
酵母
产酒精、产气（CO2）、有的食品表面形成膜状物
果汁、酸渍食品
霉菌（一般）
发酵变质
食品表面上长霉菌
果酱、糖浆水果
纯黄丝衣霉、
雪白丝衣霉
分解果胶至果实瓦解，发酵产生CO2、胀罐
D90℃=1~2min
水果
本章重点、难点：
◎食品杀菌时需要准确的掌握微生物的耐热性，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．热力致死时间曲线（TDT曲线）和Z值、F0值
热力致死时间曲线用以表示将一定环境中一定数量的某种微生物恰好全部杀死所采用的杀菌温度和时间组合。
请自己动手绘制热力致死时间曲线图
做曲线时，以为横坐标，以为纵坐标。
表现出的变化规律。
不同温度、时间组合的杀菌强度可以依据：
练习：
在某杀菌条件下，在121.1℃用1min恰好将对象菌全部杀灭；现改用110℃、10min处理，能否达到原定的杀菌目标？
设Z=10℃
Z值：
F0值：
2．热力致死速率曲线与D值
请自己动手绘制热力致死速率曲线图
做曲线时，以为横坐标，以为纵坐标。
表现出的变化规律。
3．D值得含义及其影响因素
练习：
（1）某对象菌，在100℃热处理时，原始菌数为1×104，热处理3分钟后残存的活菌数是1×101，求该菌D值。
（2）在121℃条件下，肉毒梭状芽孢杆菌及其芽孢的D值为0.204min,若在121℃条件下将1012个芽孢减少为1个，需要多长时间？
肉毒梭状芽孢杆菌的Z=10℃，如何解释？
若罐头在111℃而不是在121℃加热处理，则D111℃=?
课后思考
已知蘑菇罐头对象菌D121=4min，欲在121℃下把对象菌杀灭99.9%，问需多长杀菌时间？
如果使活菌数减少为原来的0.01%，问需多长杀菌时间？
4．D值、Z值、F0值之间的关系
练习：
某产品的净重454g，含有Z=10℃、的D121.1℃=0.6min的芽孢12只/g;若杀菌温度为110，要求杀菌效果为腐败率不超过0.1%。
求
（1）理论上需要多少杀菌时间？
（2）杀菌后若检验结果产品腐败率为1%，则实际原始菌数是多少？
此时需要的杀菌时间为多少？
在保藏热处理中，最重要的一种方式就是将食品装在容器中密封后，用高温处理，将微生物杀死，在防止微生物再次侵入的条件下，可以使食品在室温下长期贮藏。
这种保藏食品的方法俗称罐藏。
第二节罐头的传热
思考题：
将微生物的热致死理论应用于罐头生产时，为什么必须考虑罐内容物的传热问题？
在罐头的加热杀菌过程中，热量传递的速度受食品的物理性质、罐头包装容器的种类食品的初温、终温以及杀菌温度、杀菌锅的形式等因素的影响。
热的传递有传导、对流和辐射三种，罐头加热时的传热方式主要是传导和对流两种式。
传热的方式不同，罐内热交换速度最慢一点（常称其为冷点）的位置就不同。
传导传热的罐头的冷点在罐头的几何中心，对流传热的罐头的冷点在罐头中心轴上离罐底约20~40mm处。
对流传热的速度比传导传热快，冷点温度的变化也较快，因此加热杀菌需要的时间较短；传导传热速度较慢，冷点温度的变化也慢，故需要较长的热杀菌时间。
罐头食品传热的快慢与以下因素有关：
1罐内食品的物理性质
与传热有关的食品物理特性主要有形状、大小、浓度、粘度、密度等，食品的这些性质不同，传热的方式就不同，传热速度自然也不同
（1）流体食品
（2）半流体食品
（3）固体食品
（4）流体和固体混装食品
2罐藏容器的物理性质
（1）容器材料的物型性质和厚度
（2）容器的几何尺寸和容积大小
3罐内食品的初温
4杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置
5罐头的杀菌温度
第三节杀菌强度的计算与确定程序
我们来看杀菌锅及操作过程，假设现在有一台立式杀菌锅，拧开柄型螺母，打开锅盖，将装满罐头的杀菌栏吊入锅中，拧紧柄型螺母，开始供应蒸汽。
经过三个阶段：
首先经过升温阶段、时间为τ1，达到预定杀菌温度t；再经过恒温杀菌阶段、时间为τ2；最后进行降温冷却阶段、时间为τ3；对于高温杀菌的罐头，有的需要通入压缩空气反压冷却P。
以上参数时间、温度、反压即为杀菌的工艺条件。
通常排列成公式的形式，因此也叫杀菌公式，也叫杀菌规程。
τ1—τ2—τ3
P
t
注意：
不是加减乘除的关系。
τ1升温时间min，τ2恒温杀菌时间min，τ3降温时间min，t杀菌（锅）温度℃、注意不是指罐头的中心温度。
P冷却时的反压0.12—0.13MPa。
τ1一般10min左右，τ3一般10min—20min，快一些为好，即快速升温和快速降温，有利于食品的色香味形、营养价值。
但有时受到条件的限制，如锅炉蒸汽压力不足、延长升温时间；冷却时罐头易胖听、破损等，不允许过快。
目前的主要任务就是要确定τ2、t，最麻烦就是要确定τ2，要求杀菌公式在防止腐败的前提下尽量缩短杀菌时间。
既能防止腐败，又能尽量保护品质。
企业采用的罐头杀菌公式要备案。
每种不同形式包装的产品都有自己的杀菌公式，每个批次的产品杀菌都要做好生产记录，这是企业应该做的工作，杀菌公式的确定也应该是科学的，要对产品做热穿透试验，对杀菌容器做热力分布图，这个就要求必须有资历的部门来做
下面是现有成熟的杀菌公式：
午餐肉：
10min—60min—10min/121℃，反压力0.12MPa。
蘑菇罐头：
10min—30min—10min/121℃
桔子罐头：
5min—15min—5min/100℃
例：
某罐头110℃杀菌10min，115℃杀菌20min，121℃杀菌30min。
工人实际杀菌操作时间等于50min，那么实际杀菌F值是否等于50min？
了解几个概念：
1．实际杀菌F值：
指某一杀菌条件下的总的杀菌效果。
实际杀菌F值：
把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，相当于121℃的杀菌时间，用F实表示。
特别注意：
它不是指工人实际操作所花时间，它是一个理论上折算过的时间。
F实=10×L1+15×L2+30×L3，L我把它叫做折算系数。
L1肯定小于L2，二者均小于1。
请问同学们L3=？
F实肯定小于50min，
由此可见，实际杀菌F值不是工厂杀菌过程的总时间之和。
例：
100℃杀菌90分钟，120℃杀菌10分钟，哪个杀菌强度大？
（折算成相当于121℃的杀菌时间，再比较！
）
90×L100和10×L120比较！
只要找到折算系数就好比较。
2．安全杀菌F值
在某一恒定温度（121℃）下杀灭一定数量的微生物或者芽孢所需的加热时间。
它被作为判别某一杀菌条件合理性的标准值，也称标准F值，用F安表示。
“杀灭”具有商业杀菌的含义，允许活菌存在。
F安表示满足罐头腐败率要求所需的杀菌时间（121℃），每种罐头要求的标准杀菌时间（通常121℃为标准温度），就象其它食品标准一样，拿来作为参照，判断是否合格、是否满足要求。
同时也是确定杀菌公式中恒温时间τ2的主要依据。
例如：
某罐头F安=30min，表示罐头要求在121℃杀菌30min。
F实和F安的应用举例：
F实等于或略大于F安，杀菌合理
F实小于F安，杀菌不足，未达到标标准，要腐败。
必须延长杀菌时间。
F实远大于F安，杀菌过度，超标准杀菌，影响色香味形、营养价值。
要求缩短杀菌时间。
由于这种比较和反复的调整，就可找到合适的τ2。
3．安全杀菌F值的计算
A．确定杀菌温度t：
罐头pH大于4.6，一般121℃杀菌，极少数低于115℃杀菌。
罐头pH小于4.6，一般100℃杀菌，极少数低于85℃杀菌。
实践中可用pH计检测，根据生活经验也可以粗略地估计。
B．首先选择对象菌：
腐败的微生物头目，杀菌的重点对象。
耐热性强、不易杀灭，罐头中经常出现、危害最大。
只要杀灭它，其它腐败菌、致病菌、酶肯定杀灭。
根据微生物基础实验可知：
F安=D（lga-lgb）下面以121℃标准温度讲解，因为高温杀菌情况更为复杂、人们更为关注。
F安通常指t温度（121℃）下标准杀菌时间、要求的杀菌时间。
D值通常指t温度（121℃）下杀灭90%的微生物所需杀菌时间。
是微生物耐热的特征参数，D值越大耐热性越强。
由微生物实验获取D值，常见的D值可查阅相关手册。
为了帮助同学们理解和记忆，请看下题。
例：
已知蘑菇罐头对象菌D121=4min，欲在121℃下把对象菌杀灭99.9%，问需多长杀菌时间？
如果使活菌数减少为原来的0.01%，问需多长杀菌时间？
第一个D值，杀灭90%，第二个D值，杀灭9%，
第三个D值，杀灭0.9%，第四个D值，杀灭0.09%。
4．实际杀菌F值的计算F实=？
（1）求和法
根据罐头的中心温度计算F实，把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，然后相加起来。
F实=t1×L1+t2×L2+t3×L3+t4×L4+……
L致死率值，某温度下的实际杀菌时间转换为121℃杀菌时间的折算系数，下面我们来解决L致死率、折算系数的问题。
由公式L=10t-121/Z计算得到，嫌麻烦可由表中查阅。
t是罐头杀菌过程中某一段时间的中心温度，
Z是对象菌的另一耐热性特征参数。
还有一个是什么？
热力致死时间变化10倍所需要的温度变化即为Z值。
F表示热力致死时间，凡不是注明F实、F安，均指热力致死时间。
请看例题：
对象菌Z=10℃，F121=10min，求
F131=？
min，F141=？
min，F111=？
min，F101=？
min。
热力致死时间变化10倍所需要的温度变化即为Z值。
反过来理解：
温度变化1个Z值热力致死时间变化将变化10倍。
解决L致死率、折算系数的取值问题。
例：
某罐头110℃杀菌10min，115℃杀菌20min，121℃杀菌30min。
工人实际杀菌操作时间等于60min，实际杀菌是多少？
F实=
例：
分析蘑菇罐头的两个杀菌公式是否合理（Z值为8℃）
杀菌公式1
10—23—10min
杀菌公式2
10—25—10min
121℃
121℃
时间
中心温度
L值
F实
时间
中心温度
L值
0
47.9
0
50
3
84.5
3
80
6
104.7
6
104
9
119
9
118.5
12
120
12
120
15
121
15
121
18
121
18
121
21
121.2
21
120.5
24
121
24
121
27
120
27
120.7
30
120.5
30
120.7
33
121
33
121
36
115
36
120.5
39
108
39
115
42
99
42
109
45
80
45
101
F实=？
48
85
F实=？
目前，一些工厂采用计算机控制杀菌，中心温度的记录、F实的计算全由计算机完成，当F实等于或略大于F安时，自动停止杀菌工序，不需要我们来计算。
罐头产品不加防腐剂，抽空、密封、杀菌后常温保藏。
如果非加防腐剂才能很好保藏，说明他的工艺有问题。
罐头产品分酸性和低酸性。
PH大于4.6、水活度值大于0.85的罐头产品，属于低酸罐头，必须高温杀菌。
如果产品本身属于低酸性的（比如食用菌等），要想常压杀菌，必须对产品实施酸化处理，把PH降到4.6之下，这样，就可以常压杀菌了。
酸化处理，并不是要加防腐剂。
你可以参考下列法规：
美国联邦法规21CFR 113法规（热力杀菌--密封容器包装的低酸性食品）；114法规（酸化食品）。
这两部法规的中文译本在CIQ都可以查到。
1这是一个安全F值的估算例子：
某罐头厂生产蘑菇罐头，根据工厂的卫生条件即原料的被污染情况，通过微生物检验，选择以嗜热脂肪芽孢杆菌为杀菌的目标菌，每克罐头食品在杀菌前含嗜热脂肪芽孢杆菌不超过两个，经过121℃杀菌、保温、储藏后，允许腐败率为0.05%以下，要求估算425克蘑菇罐头在标准温度121℃下杀菌的安全F值。
已知道嗜热脂肪芽孢杆菌D121=4min。
a=425g/罐*2个/克=850个/罐
b=5/10000=0.0005（个/罐）
则F安=D（lga-lgb）=4*（lg850-lg0.0005）=24.92（min）
2、在真正寻找杀菌公式时，应该进行实罐的实验，而且是进行实罐的接种杀菌实验，保温储藏实验；再进行生产线上的实罐实验。
第四节常见热处理技术
思考题：
1.比较商业灭菌、巴氏杀菌、热烫有什么不同
2.感觉做罐头卫生要求好象没其他厂严格（比如牛奶厂），反正最后都要经过高温杀菌的，什么都一锅熟了，只要最后杀菌工作做好了，没什么不好控制的。
是这样么？
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