第二节-食品高新技术-加工工艺-超高温杀菌(第一章).ppt

第二节第二节 超高温杀菌超高温杀菌 l 超高温杀菌是达到这一理想效果的途径之一。超高温杀菌最早用于乳品工业牛奶的杀菌作业。大量实验表明，微生物对高温的敏感性远大于多数食品成分对高温的敏感性。故超高温杀菌能在很短时间内有效地杀死微生物，并较好地保持食品应有的品质。因而目前广泛用于乳品、饮料和发酵等行业。l通常的超高温杀菌设备只适用于不含颗粒的物料或所含颗粒的粒度小于lcm的物料的加热杀菌。1一、超高温杀菌的基本原理一、超高温杀菌的基本原理l超高温杀菌(UHT)工艺和高温短时间杀菌(HTST)工艺的最大差别是后者仍属于巴氏杀菌范畴，而超高温杀菌已经达到商业无菌的要求。超高温杀菌工艺最早在牛乳生产中得到成功应用。l关于超高温(UHT)杀菌，尚没有十分明确的定义。习惯上，把加热温度为135150，加热时间为28s，加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程称为UHT杀菌。lUHT杀菌的理论基础涉及两个方面。一是微生物热致死的基本原理；二是如何最大限度保持食品的原有风味及品质。2（一）（一）UHT杀菌的微生物致死理论依据杀菌的微生物致死理论依据l按照微生物的一般热致死原理，当微生物在高于其耐受温度的热环境中时，必然受到致命的伤害，且这种伤害随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。微生物的热致死率是加热温度和受热时间的函数。3微生物的耐热性微生物的耐热性l 菌种和菌株l 热处理前菌龄、培育条件、贮存环境；l 热处理时介质或食品成分如酸度或pH；l 原始活菌数；l 热处理温度和时间，作为热杀菌，这是主导的操作因素。4UHT杀菌效果杀菌效果l通常，检验UHT杀菌效果(Sterizing Effect)可用某类微生物的芽孢作为试验对象。l厌氧微生物PA3679的孢子具有极高的的热力致死时间值（达35），这种孢子用来检验各种超高温处理的效果无疑是很有说服力的。PA3679细菌孢子在150时的热致死速率（杀死90%PA3679孢子数所需时间）为0.285s，处理后的孢子数减少到原先的1/1012，这无疑是极高的质量标准，此时所需处理的全部时间是0.285123.4s，l 如果时间进一步延长到4s，总孢子数就会减少到11014，因此，用超高温工艺在135高温处理34s时间就有可能得到极为优质的超高温灭菌产品。5l超高温工艺杀菌效率的定义是以杀菌前后孢子数的对数比来表示，以下式来表示为：l SElg(原始孢子数最终孢子数)6（二）（二）UHT杀菌的品质保证杀菌的品质保证l大量实验表明，采用UHT瞬时杀菌技术也可最大程度地保持食品的风味及品质。这主要是因为微生物对高温的敏感程度远远大于食品成分的物理化学变化对高温的敏感程度。78l图中实线为牛乳褐变的温时下限，虚线为灭菌的温时下限。从图中可以看出，若选择灭菌条件为110120，1.520min；则两线之间间距甚近，说明生产工艺条件要有十分严格的措施来维持，这在实际上很难办到。而选择UHT灭菌条件137145，25s时，两线之间间距较远，说明产生褐变及其他缺陷的危险性较小，生产工艺条件较易控制。在这种杀菌条件下，产品的颜色、风味、质构及营养等品质没有受到很大的损害。所以，该技术比常规杀菌方法能更好地保存食品的品质及风味 9二、超高温杀菌的方法二、超高温杀菌的方法 l超高温杀菌处理一般有两种方法，即直接加热法和间接加热法。l直接加热法是用蒸汽直接加热物料，接着是急剧冷却，在闪蒸过程中将注入的蒸汽蒸发，恢复物料的原来组成。l间接加热法是通过热交换器间接加热制品的过程。同样，制品冷却也可间接通过各种冷却剂来实现。加热介质包括过热蒸汽、热水和加压热水，而冷却剂常见的是冷水或冰水。10（一）直接加热法（一）直接加热法l直接加热法有喷射式和注入式两种型式.l喷射式是把蒸汽喷射到物料流体里。l注入式则是把物料注入到热蒸汽环境中。111喷射式一蒸汽喷射入制品中喷射式一蒸汽喷射入制品中l喷射式超高温杀菌装置有不同的结构组成，如利乐拉伐公司的真空瞬时加热杀菌装置，英国APV公司的直接蒸汽喷射杀菌装置，美国彻里伯勒尔公司的大气真空装置等。喷射式的杀菌装置有真空瞬时加热杀菌装置和直接喷射式杀菌器。12真空瞬时加热杀菌的效果真空瞬时加热杀菌的效果 l微生物的影响l高温灭菌奶在37下培养10天以后的无菌率均达到100l对含枯草杆菌孢子和在牛乳中最耐热的嗜热脂肪芽孢杆菌孢子的牛奶在120140温度范围下处理后，将全部样品在不同的温度下培养7天，能够检出的最少孢子数为0.0004个mL。l在温度为135、时间为4s时都能达到这个最低数值。l因此，一般情况下可认为杀菌温度135是非常可靠的，而真空瞬时加热杀菌法采用的处理温度为140，其安全系数更大。13营养成分的影响营养成分的影响l超高温杀菌处理前后牛乳pH值的变化却不大。l真空瞬时加热杀菌温度和时间对于物料的稳定性也有影响，就灭菌牛乳而言，77组试验所得沉淀量平均在0.37和0.66LmL之间，平均约0.5LmL，这一数量的沉淀是微不足道的。l经真空瞬时加热杀菌的牛乳以19.6MPa、60的均质压力和均质温度能够使乳脂肪的稳定于乳浆中。l在140下保持24s的超高温杀菌牛乳的风味较为理想，l在较低温度(5和20)下，贮存期间的风味变化不大。l真空瞬时加热杀菌对维生素的分解作用不明显，不大于一般高温短时巴氏杀菌的效果。142注入式注入式制品注入蒸汽中制品注入蒸汽中l与蒸汽喷射式不同，注入式是将物料注入到充满过热蒸汽的加热器中，由蒸汽瞬间加热到杀菌温度而完成杀菌过程。冷却方法与蒸汽喷射法相似，也是在真空罐中通过膨胀来实现的。15（二）间接加热法（二）间接加热法1片式热交换器l 间接加热法可以采用比直接加热法更高的温度，使用更短时间的工艺来处理制品。该方法首先必须解决的是一般片式热交换器使用的密封垫圈不能承受如此高压的问题。至1950年，APV公司成功推出了第一套间接加热的超自动控制装置。在APV装置中经136保温2s的灭菌牛乳中无存活的细菌和耐热孢子。162环形管式加热器环形管式加热器l环形管式加热器与其他超高温杀菌器相比具有下列特点：l加热器、冷却器和保温器均以无缝环形不锈钢管制成，没有密封圈和死角，可以承受特别高的压力；l高压泵是惟一的功率强大动力，能够使物料通过预热器、加热器、交流换热器、冷却器，并最后输送到灌装器，因而减少了灭菌产品再染菌的可能性；l均质机有五只阀，分为两部分，在加热器之前的压力高达24.5MPa，加热器之后的压力在0.55MPa之间，以防止物料在高温下沸腾；l强烈的湍流保证了制品的均匀处理和较长的运行周期。173刮面式加热器刮面式加热器l如果待杀菌的物料黏度太大或流动太慢，或者容易在加热器表面生成焦化膜，不能用其他装置杀菌时，就必须使用刮面式超高温热交换器(Scraped Surface Heater)。这种加热器是一多层的圆筒体，圆筒体内装了一刮板搅拌器，以强化制品的运动。这种设计与连续冰淇淋冷冻机的设计十分相似，只是以加热介质代替冷冻剂而已。它可以用来连续地加热或冷却液体制品或半流体制品。18