《热处理与杀菌》PPT课件.ppt

第第第第3 3章章章章食品热食品热食品热食品热处理与处理与处理与处理与杀菌杀菌杀菌杀菌教学目的和要求：教学目的和要求：熟熟悉悉食食品品热热处处理理及及杀杀菌菌的的方方法法，掌握食品热杀菌原理；掌握食品热杀菌原理；掌掌握握食食品品罐罐藏藏、巴巴氏氏杀杀菌菌、热热烫烫等等基基本本工工艺艺过过程程和和实实现现工工艺艺的的系统要求及设备；系统要求及设备；熟熟悉悉热热处处理理对对食食品品质质量量与与安安全全的的影影响响；能能够够根根据据不不同同食食品品性性质质选选择择和和确确定定产产品品不不同同杀杀菌菌方方法法、设备和杀菌工艺条件。设备和杀菌工艺条件。1教教 学学 内内 容容（讲课学时：（讲课学时：14h14h）食品热处理杀菌原理食品热处理杀菌原理商业杀菌工艺技术商业杀菌工艺技术巴氏杀菌工艺技术巴氏杀菌工艺技术热烫处理工艺技术热烫处理工艺技术热处理对食品质量的影响及控制热处理对食品质量的影响及控制2保藏热处理：降低微生物和酶活性保藏热处理：降低微生物和酶活性转化热处理：蒸煮、烘烤、油炸转化热处理：蒸煮、烘烤、油炸3v杀菌(sterilization)：将所有微生物及孢子，完全杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。-由于有些罐头食品内容物传热速度相当慢，可能需要几个小时甚至更长时间才能达到完全无菌，这时食品品质可能已劣变到无法食用。v商业杀菌(commercial sterilzation)：将病原菌、产毒菌及造成食品腐敗的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽孢；在常溫无冷藏狀況的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质，这种加热处理方法称为商业灭菌法。4v巴氏杀菌(Pasteurization)：在100以下的加热介质中的低温杀菌方法，以杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。v热烫(Blanching)：生鲜的食品原料迅速以热水或蒸气加热处理的方式，称为热烫。其目的主要为抑制或破坏食品中酶以及减少微生物数量。5第第第第1 1 1 1节节节节 食品热处理杀菌原理食品热处理杀菌原理食品热处理杀菌原理食品热处理杀菌原理微生物的耐热性食品的传热食品热杀菌强度的计算食品热杀菌条件的确定6热力杀菌罐藏保存食品的历史热力杀菌罐藏保存食品的历史n1795年法国大革命时期，拿破伦在欧洲战场东奔西走，新鲜食品不足，士兵净吃盐浸、干燥、烟熏食物，长时间航海士兵因营养不良坏血病猛增，拿破伦意识到士兵虽有士气，但没有丰富的营养也不行。n1804年法国人尼古拉阿培尔发明了制作罐头的方法，从此诞生了罐头。7n1804年阿培尔发明了把水果、蔬菜、肉、鱼、鸡蛋等调理食品装入玻璃瓶，用软木塞密封后，在沸水中加热处理，就能保存几年的制作方法，获得12000法郎奖金。8酒酒浸浸鳗鳗鱼肉鱼肉法法式式鳗鳗鱼肉鱼肉鳗鳗鱼鱼肉肉香沙司香沙司9n1810年英国人使用金属罐制作罐头，下图为1824年的产品照片。n马口铁罐发明人：彼得朱兰特10n1845年阿培尔的外甥开发的100以上的加热杀菌锅。11n1861年巴斯德发现食品腐败的原因是腐败微生物引起。n揭示了热力杀菌原理。12n美国南北战争期间，罐头作为士兵携带的食品而被迅速扩大生产。13n1871日本第一次生产了罐头，1922成立了罐头协会。14现现代代罐罐头头加加 工工 技技 术术的的特特点点：二二 重重 卷卷 边边密密 封封，形形成成 装装 料料、抽抽 气气、杀杀菌菌，流流 水水线作业。线作业。15n1950年美国陆军研究制造了软罐头食品，日本在1969年首次生产了软罐头食品。16罐藏工艺的重要性罐藏工艺的重要性安全性安全性 无需防腐剂无需防腐剂方便性方便性 常温贮藏流通常温贮藏流通171895年麻省理工学院开展了食品微生物研究，得出了结论，罐藏食品的腐败是由于加热量经常达不到破坏食品内的微生物所造成。要制定出既达到杀菌的要求，又可以使食品的质量因素变化最少的合理的杀菌工艺参数（温度和时间），就必须研究微生物的耐热性，以及热量在食品中的传递情况等，以便确定科学合理的热处理条件。18一、微生物的耐热性一、微生物的耐热性v微微生生物物对对热热的的敏敏感感性性常常受受各各种种因因素素的的影影响响，如种类、数量、环境条件等。如种类、数量、环境条件等。v鉴鉴定定微微生生物物的的死死亡亡，常常以以它它是是否否失失去去了了繁繁殖与变异能力为标准。殖与变异能力为标准。19v依依细细菌菌生生长长速速度度与与温温度度之之相相互互关关系系可可将将之之分成：分成：嗜嗜冷冷菌菌（Psychrophiles）-生生长长最最适适温温度度在在10102020，如霉菌和部分细菌可在此温度下生长；，如霉菌和部分细菌可在此温度下生长；嗜嗜温温菌菌（Mesophiles）-生生长长最最适适温温度度在在252536.736.7；嗜嗜热热菌菌（Thermophiles）-生生长长最最适适温温度度在在50506565，有的可以在，有的可以在76.776.7下缓慢生长。下缓慢生长。20v罐头食品的腐败及腐败菌罐头食品的腐败及腐败菌凡凡能能导导致致罐罐头头食食品品腐腐败败变变质质的的各各种种微微生生物物都都称称为为腐败菌。腐败菌。有有人人曾曾对对日日本本市市场场销销售售的的罐罐头头进进行行过过普普查查，在在725725只只肉肉、鱼鱼、蔬蔬菜菜和和水水果果罐罐头头中中发发现现有有活活菌菌存存在在的的罐罐头头各各占占20%20%、10%10%、8%8%、和和3%3%；大大多多数数罐罐头头中中出现的细菌为需氧性芽孢菌出现的细菌为需氧性芽孢菌商业无菌商业无菌。这这些些罐罐头头并并未未出出现现有有腐腐败败变变质质的的现现象象；主主要要是是罐罐内内缺缺氧氧环环境境抑抑制制了了它它们们生生长长繁繁殖殖的的结结果果；若若将将这这些罐头通气后培养，不久就出现腐败变质现象。些罐头通气后培养，不久就出现腐败变质现象。21v若若正正常常加加工工和和杀杀菌菌的的罐罐头头在在贮贮藏藏运运输输中中发发生生变变质质时，就应该找出腐败的根源，采取根除措施。时，就应该找出腐败的根源，采取根除措施。v事事实实表表明明，罐罐头头食食品品种种类类不不同同，罐罐头头内内出出现现腐腐败败菌也各有差异。菌也各有差异。v各各种种腐腐败败菌菌的的生生活活习习性性不不同同，故故应应该该选选择择不不同同的的杀菌工艺要求。杀菌工艺要求。v因因此此，弄弄清清罐罐头头腐腐败败原原因因及及其其菌菌类类是是正正确确选选择择合合理理加加热热和和杀杀菌菌工工艺艺，避避免免贮贮运运中中罐罐头头腐腐败败变变质质的的首要条件。首要条件。22-孢子本性（与遗传有关的因子）；孢子本性（与遗传有关的因子）；-孢子或细胞生长或形成时环境条件；孢子或细胞生长或形成时环境条件；-孢孢子子或或细细胞胞在在加加热热时时环环境境及及加加热热后后的的再再生条件。生条件。1 1影响微生物耐热性的因素影响微生物耐热性的因素23霉菌、酵母耐热性低，部分细菌很耐热。菌种不同、耐热性不同。同一菌种，菌株不同，耐热性也不同。正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱。各种芽孢中，嗜热菌芽孢耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异。(1)(1)菌种和菌株菌种和菌株24(2)原始菌数u腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长。u罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。-细菌孢子悬浮液内孢子数越多，该悬浮液的耐热性越强。肉毒杆菌芽孢的数量对致死时间的影响芽孢数量/个100杀菌时间/min芽孢数量/个100杀菌时间/min72 000 000 0001 640 000 00032 000 000240125110650 00016 00032882 504025-罐头生产过程中的卫生情况直接影响杀菌效果-罐头酸败率随罐头所含芽孢数量的增加而增加 蘑菇罐头经杀菌保温后的酸败情况26原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系121时的杀菌时间（分钟）玉米菌数平盖酸坏的百分率无糖60个平酸菌/10克食糖2500个平酸菌/10克糖700095.8800075900054.227(3)(3)产生孢子的介质、环境因素产生孢子的介质、环境因素热处理前细菌芽孢的培育和经历生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐败菌及其芽孢所处的生长环境对其耐热性有一定影响。-自然条件较人工培养条件更有助于孢子产生耐热性；自然条件较人工培养条件更有助于孢子产生耐热性；-不不同同培培养养基基对对所所形形成成的的芽芽孢孢耐耐热热性性影影响响很很大大，在在含含有有磷磷酸酸或或镁镁的的培培养养基基中中生生长长出出的的芽芽孢孢具具有有较较强强的的耐耐热热性性；在在含含有有碳水化合物和氨基酸的环境中培养芽孢的耐热性很强；碳水化合物和氨基酸的环境中培养芽孢的耐热性很强；-在高温下培养比在低温下形成的芽孢的耐热性要强；在高温下培养比在低温下形成的芽孢的耐热性要强；-菌龄与贮藏期也有一定影响。菌龄与贮藏期也有一定影响。28(4)(4)与加热介质有关因子与加热介质有关因子热处理时介质或食品成分的影响热处理时介质或食品成分的影响n原料酸度（原料酸度（pHpH值）值）-大大多多数数芽芽孢孢杆杆菌菌在在中中性性范范围围内内耐耐热热性性最最强强，pHpH低低于于5 5时时细细菌菌芽芽孢孢就就不不耐热；耐热；-在在加加工工一一些些蔬蔬菜菜和和汤汤类类时时常常常常添添加加酸酸，适适当当提提高高内内容容物物酸酸度度，以以降降低低杀杀菌菌温温度度和和时时间间，保存食品品质和风味。保存食品品质和风味。加热介质pH对芽孢耐热性的影响29肉肉毒毒杆杆菌菌在在pHpH4.54.5的的食食品品中中生生长长受受到到抑抑制制，也也不不会会产产生生毒毒素素，细细菌菌或或芽芽孢孢在在低低pHpH值值条条件件下下不不耐耐热热处处理理，因因而而在在低低酸酸性性食食品品中中加加酸酸（以以不不改改变变原原有风味为原则）以提高杀菌和保藏效果。有风味为原则）以提高杀菌和保藏效果。酸酸使使微微生生物物耐耐热热性性减减弱弱的的程程度度随随酸酸的的种种类类而而异异，一一般般乳乳酸酸对对微微生生物物的的抑抑制制作作用用最最强强，苹苹果果酸酸次次之之，柠檬酸稍弱。罐头中常使用的是柠檬酸。柠檬酸稍弱。罐头中常使用的是柠檬酸。30食食品品的的酸酸度度对对微微生生物物及及其其芽芽孢孢的的耐耐热热性性的的影影响响十十分分显显著著，所所以以食食品品酸酸度度与与微微生生物物耐耐热热性性这这一一关关系系在罐头杀菌的实际应用中具有相当重要的意义。在罐头杀菌的实际应用中具有相当重要的意义。使使罐罐头头食食品品填填充充液液酸酸化化，结结果果可可使使污污染染细细菌菌耐耐热热性降低。性降低。-如如果果添添加加酸酸的的百百分分比比相相同同，对对降降低低细细菌菌耐耐热热性的有效程度，其顺序为乳酸、柠檬酸和醋酸；性的有效程度，其顺序为乳酸、柠檬酸和醋酸；-如如果果以以pHpH值值为为标标准准，则则其其顺顺序序为为醋醋酸酸、乳乳酸酸、柠檬酸。柠檬酸。31食食品品化化学学成成份份如如罐罐头头内内容容物物中中的的糖糖、盐盐、蛋蛋白白质、脂肪等对微生物的耐热性有不同程度的影响质、脂肪等对微生物的耐热性有不同程度的影响n糖的影响糖的影响-高高浓浓度度的的糖糖液液对对受受热热处处理理的的细细菌菌的芽孢有保护作用的芽孢有保护作用-糖糖吸吸收收了了微微生生物物细细胞胞中中的的水水分分，导导致致细细胞胞内内原原生生质质脱脱水水，影影响响了了蛋蛋白白质质的的凝凝固固速速度度，从从而而增增强强了了细细胞胞的的耐耐热性热性糖对细菌耐热性的影响32n盐的影响盐的影响低低浓浓度度的的食食盐盐（2%2%4%4%）对对微微生生物物的的耐耐热热性性有有保保护护作作用；用；8%8%以以上上高高浓浓度度的的食食盐盐对对微微生生物物的的耐耐热热性性有有削削弱弱的的作作用；用；这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异。-低低浓浓度度食食盐盐的的渗渗透透作作用用吸吸收收了了微微生生物物细细胞胞中中的的部部分分水水分分，使蛋白质凝固困难从而增强了微生物的耐热性。使蛋白质凝固困难从而增强了微生物的耐热性。-高高浓浓度度食食盐盐的的高高渗渗透透压压造造成成微微生生物物细细胞胞中中蛋蛋白白质质大大量量脱脱水水变变性性导导致致微微生生物物死死亡亡；食食盐盐中中的的NaNa、K K、CaCa2 2和和MgMg2 2等等金金属属离离子子对对微微生生物物有有致致毒毒作作用用；食食盐盐还还能能降降低低食食品品中中的的水水分分活活度（度（Aw），使微生物可利用的水减少，新陈代谢减弱。），使微生物可利用的水减少，新陈代谢减弱。33食品中其它成分的影响食品中其它成分的影响n淀粉对芽孢没有直接影响淀粉对芽孢没有直接影响n蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性n脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用n如如果果食食品品中中加加入入少少量量的的杀杀菌菌剂剂和和抑抑制制剂剂也也能能大大大大减弱芽孢的耐热性减弱芽孢的耐热性n食食品品中中的的酶酶：在在罐罐头头杀杀菌菌过过程程中中，几几乎乎所所有有的的酶酶在在80809090的的高高温温下下，几几分分钟钟就就可可能能破破坏坏。近近年年来来采采用用的的高高温温短短时时杀杀菌菌和和无无菌菌装装罐罐等等新新措措施施，遇遇到到罐罐头头食食品品异异味味发发生生的的现现象象，检检验验没没有有细细菌菌的的存存在在，而而是是过过氧氧化化物物酶酶对对高高温温短短时时杀杀菌菌处处理理的的抵抵抗抗力力比比许许多多耐耐热热细细菌菌还还强强。因因此此，将将果果品品中中过过氧氧化化物酶的钝化作为酸性罐头食品杀菌的指标。物酶的钝化作为酸性罐头食品杀菌的指标。34(5)(5)加热后的再生条件加热后的再生条件杀菌后细菌芽孢所处的环境杀菌后细菌芽孢所处的环境n嗜嗜热热平平酸酸菌菌在在罐罐头头内内杀杀菌菌后后迅迅速速冷冷却却至至3737以以下下，并并在在室室温温下下贮贮藏藏，可可使使罐罐内内芽芽孢孢不不萌萌发发生生长长，甚甚至至于于自自行灭亡。行灭亡。n一一般般细细菌菌在在较较低低pHpH下下无无法法萌萌发发生生长长，肉肉毒毒杆杆菌菌在在pH4.6pH4.6以以下下不不能能发发育育。因因此此高高酸酸性性食食品品常常用用100100沸沸水水杀菌，因为不必考虑杀死肉毒杆菌问题。杀菌，因为不必考虑杀死肉毒杆菌问题。n水分活性对微生物的发育也有影响。水分活性对微生物的发育也有影响。-食食品品罐罐头头的的杀杀菌菌不不一一定定要要使使罐罐内内完完全全无无菌菌，除除要要严严格格控控制制肉肉毒毒杆杆菌菌的的生生长长以以防防其其产产生生毒毒素素外外，只只要要在在一一般般商商品品流流通通过过程程中中不不变变质质，而而且且罐罐头头腐腐败败率率在在经经济济上上合合算算范范围围以以内内就就可可以以说说达达到到杀杀菌菌目目的的。这这就就是是罐罐头头杀杀菌菌通通常常都都称称为为商商业业灭灭菌的原因所在。菌的原因所在。35(6)(6)热处理温度热处理温度n最低热致死温度最低热致死温度；提高温度可以减少致死时间。提高温度可以减少致死时间。n热热处处理理温温度度越越高高，杀杀死死一一定定量量腐腐败败菌菌芽芽孢孢所所需需要要的时间越短。的时间越短。n按按照照微微生生物物的的一一般般致致死死原原理理，微微生生物物在在高高于于其其生生长长温温度度区区域域最最大大值值的的热热环环境境中中，必必然然受受到到致致命命的的损损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。n实实验验证证明明：微微生生物物的的热热致致死死率率是是加加热热温温度度和和时时间间的函数。的函数。36不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线37热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响温度平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）温度平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）温度平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）1001200115701303105600120191351110196125738注意：n微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种因素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热性作比较时就应指出比较时所处的条件。n利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌程度时，测定对象菌耐热性所处的条件和环境应和该罐头食品所含成分基本一致。39n各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，而各种食品的酸度或pH值也各有差异。n根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，罐头食品按照pH不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性。n在罐头工业中，酸性食品和低酸性食品的分界线以pH4.6为界线。n工业生产的罐头食品中，其最后平衡pH值高于4.6及水分活度大于0.85即为低酸性食品。2 2热杀菌食品的热杀菌食品的pHpH分类分类40n水份活度Aw和pH对微生物的生长有决定性的影响，实验数据表明，Aw 0.85和pH4.6是一个分界点，如果某食品控制在Aw 0.85以下及pH4.6以下是属于较安全的食品，只需要低于100温度杀菌便可，如果汁罐头就是属于这种情形。n但科学家实验也证明上述两个制约因素中只要有一个达到，便可用100温度杀菌。水水分活度分活度Aw41n美国食品科学家把罐头食品分为三大类：酸性食品：指自然pH4.6的产品。酸化食品：指自然pH4.6，而经配料酸化，成品最终平衡成 pH0.85否是No.34.60.85否否No.44.60.85否是No.54.70.85否否No.64.70.85是否（上述资料来源：美国（上述资料来源：美国FDA的的INSTRUCTIONS FOR ESTABLISHMENT REGISTRATION AND PROCESS FILING FOR ACIDIFIED AND LOW ACID CANNED FOODS 指引小册子）指引小册子）43各种常见罐头食品的各种常见罐头食品的pHpH值值罐头食品pH值罐头食品pH值平均最低最高平均最低最高苹果3.43.23.7番茄汁4.34.14.4杏3.63.24.2芦笋（绿）5.55.45.6红酸樱桃3.53.33.8青刀豆5.45.25.7葡萄汁3.22.93.7黄豆猪肉5.65.06.0橙汁3.73.54.0蘑 菇5.85.85.9酸渍黄瓜3.93.54.3青豆6.25.96.5菠萝汁3.53.43.5马铃薯5.55.45.6番茄4.34.64.6菠菜5.45.15.944罐头食品按照酸度的分类罐头食品按照酸度的分类酸度级别pH值食品种类常见腐败菌热力杀菌要求低酸性5.0以上虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆、青刀豆、笋嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌高温杀菌105121中酸性4.65.0蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、沙司、无花果酸性3.74.6荔枝、龙眼、桃、樱桃、李、苹果、枇杷、梨、草莓、番茄、什锦水果、番茄酱、各类果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100以下介质中杀菌高酸性3.7以下菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁、酸渍食品等酵母、霉菌、酶45n肉毒杆菌有A、B、C、D、E、F六种类型，食品中常见的有A、B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐酸性较E型强。n肉毒杆菌在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达65%。n肉毒杆菌为抗热厌氧土壤菌，广泛分布于自然界中，主要来自土壤，故存在于食品原料中的可能性很大。罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性46n罐头内的缺氧条件又对肉毒杆菌的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破坏它的芽孢为最低的要求。npH值低于4.6时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它只有在pH大于4.6的食品中才能生长并有害于人体健康。n故肉毒杆菌能生长的最低pH值成为两类食品分界的标准线。Clostridium botulinum47n在低酸性食品中尚存在有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌的菌株，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验的对象菌如此确定的杀菌工艺条件显然将有进一步提高罐头杀菌的可靠性。n不过在低酸性食品中尚有存在抗热性更强的平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌工艺条件才会完全遭到破坏。n由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。48n食品严重污染时某些腐败菌如酪酸菌和凝结芽孢杆菌在pH低于3.7时仍能生长，因此pH3.7就成为这两类食品的分界线。n酸性食品中常见的腐败菌有巴氏固氮梭状芽孢杆菌等厌氧芽孢菌，其耐热性比低酸性食品中的腐败菌要差得多。n高酸性食品中出现的主要腐败菌为耐热性较低的耐酸性细菌、酵母和霉菌，但是热力杀菌时该类食品中的酶比腐败菌显示出更强的耐热性，所以酶的钝化为其加热的主要问题。例如酸黄瓜罐头杀菌就是这样。49n微生物耐热性通常用时间和温度来表示。n当食品中微生物菌群与高温接触时，虽然微生物营养细胞没有芽孢对温度的忍耐力强，但高温对微生物数量减少的影响都有一个相似的变化在一定的致死温度下，随着时间的增加，微生物数量以对数减少。3 3微生物耐热性参数微生物耐热性参数50n热力致死温度：古老概念，微生物死亡不仅仅与温度有关，已不再使用。n热力致死时间（Thermal Death Time）：热力温度保持恒定不变，将处于一定条件下的悬浮液或食品中某一菌种的细胞或芽孢全部杀死所必需的最短热处理时间。n细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示了不同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性。(1)(1)热力致死时间曲线（热力致死时间曲线（TDTTDT曲线）曲线）51n若以热处理温度为横坐标，以热处理时间为纵坐标（对数值），就得到一条直线，即热力致死时间曲线。n表明热力致死规律按指数递降进行。与微生物种类、数量和环境条件有关。nZ值的概念：直线横过一个对数循环所需要改变的温度数（）。nZ-1/k热力致死时间曲线热力致死时间曲线Z52n换句话说：Z值为热力致死时间按照1/10，或10倍变化时相应的加热温度变化（）。nZ值等于该曲线斜率的倒数。nZ值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。n热力致死时间曲线方程：lg(t1/t2)=(2-1)/Z t1=t2lg-1(2-1)/Z对于低酸性食品，以肉毒杆菌为对象菌，一般取Z=10对于酸性食品，采取100或以下杀菌，通常取Z=853nF0值值：通常用121（国外用250F或121.1）作为标准温度，该温度下的热力致死时间用符号F0来表示，并称为F0值。nF0值就是在121.1温度条件下杀死一定浓度的细菌所需要的时间F0值与原始菌数是相关的。-121.1时的热力致死时间(min)，即TDT121.1。-与微生物种类、数量和环境条件有关。54n理论杀菌强度F0：F0tlg-1(-121.1)/Zn任意杀菌温度的F值：F=F0lg-1(121.1-)/Zlg(t1/t2)=(2-1)/Z t1=t2lg-1(2-1)/Z55(2)(2)热力致死速率曲线（活菌残存数曲线）热力致死速率曲线（活菌残存数曲线）n微生物及其芽孢的热处理死亡数是按指数递减或按对数循环下降的。n若以纵坐标为物料单位值内微生物细胞数或芽孢数的对数值，以横坐标为热处理时间，可得到一直线热力致死速率曲线。nD值的概念：直线横过一个对数循环时所需要的时间（Decimal reduction time）。nD-1/k热力致死速率曲线D56n热力致死速率方程：t=D(lga-lgb）a-原始菌数；b-残留菌数nD值值：在一定的处理环境中和在一定的热力致死温度条件下某细菌数群中每杀死90%原有残存活菌数时所需要的时间。-在特定的环境中和特定的温度条件下，杀灭90%特定的微生物所需要的时间（min）。-热力致死速率曲线直线斜率的倒数。直线斜率实际反映了细菌的死亡速率。57nD值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。nD值大小和细菌耐热性的强度成正比。nD值随热处理温度、菌种、细菌活芽孢所处的环境和其它因素而异。n注意：D值不受原始菌数影响。58nD值可以根据热力致死速率图中直线横过一个对数循环所需的热处理时间求得。n也可以根据直线方程式求得，因为它为直线斜率的倒数，即：D=t/(lga-lgb)例：100热处理时，原始菌数为1104，热处理3分钟后残存的活菌数是1101，求该菌D值。3D=1.00 log1.0 104 log1.010即D 100 或D100=1.0059n热力指数递减时间（TRT）(3)(3)仿热力致死时间曲线仿热力致死时间曲线n为了计算杀菌时间时将细菌指数递减因素考虑在内，将D值概念进一步扩大，提出了热力指数递减时间（TRT）概念。nTRT定义：在任何特定热力致死温度条件下将细菌或芽孢数减少到某一程度如 10-n（即原来活菌数的1/10n）时所需要的热处理时间（分钟）。60nTRTn=nD 即曲线横过n个对数循环时所需要的热处理时间。nTRTn值与D值一样不受原始菌数的影响。nTRT值的应用为运用概率说明细菌死亡情况建立了基础。n如121温度杀菌时TRT12=12D，即经12D分钟杀菌后罐内致死率为D值的主要杀菌对象芽孢数将降低到10-12。61n仿热力致死时间曲线：纵坐标为D对数值，横坐标为加热温度，加热温度与其对应的D对数值呈直线关系。Z仿热力致死时间曲线仿热力致死时间曲线62n t1 2-1Log =若若2=121.1，则，则t2=F0 t2 Zn假定1温度下的D值已知，则，t1=nD则D、F、Z值之间的关系可以通过下式转换。nD 121-FLog =或或 D=10（121-）/Z F Z nnD D、F F、Z Z值之间的关系值之间的关系63n这样，已知温度下的D值，Z值，再针对罐头产品需要确定n值后，就可计算得到相应的F值。nF0或F是指瞬间加热到预订的杀菌温度，瞬间冷却到室温。64n将杀菌终点的确定与实际的原始菌数和要求的成品合格率相联系，用适当的残存率值代替“彻底杀灭”的概念，这使得杀菌终点（或程度）的选择更科学、更方便，同时强调了环境和管理对杀菌操作的重要性。n通过F0=nD，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立了D值、Z值和F0值之间的联系。(4)(4)F0=nD65n在实际杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数b足够小，达到某种可被社会（包括消费者和生产者）接受的安全“杀菌程度”，就可以认为达到了杀菌的目标。这种程度的杀菌操作，称为“商业杀菌”；经过商业杀菌的产品，即处于“商业无菌”状态。n商业无菌要求产品中的所有致病菌都已被杀灭，耐热性非致病菌的存活概率达到规定要求，并且在密封完好的条件下在正常的销售期内不生长繁殖。66瞬间加热和冷却条件下单位时间为D时的细菌死亡速率单位时间为D时的加热时间（分钟）单位容积残存活菌数0D1041D1032D1023D1014D1005D10-16D10-27D10-38D9D10-410-567n从5D以后，为负指数，既有1/101/10000活菌残存下来的可能。n细菌和芽孢按分数出现并不显示，这只是表明理论上很难将活菌完全消灭掉。n从概率的角度来考虑，如果100支试管中各有1ml悬浮液，每ml悬浮液中仅含有1个芽孢，经过5D处理后，残存菌数为10-1，即1/10活菌，也就是100支试管中可能有90支不再有活菌存在，而10支尚有活菌的可能。68nF0=nD121.1121.1n成品合格率1-允许腐败率nn值并非固定不变，要根据工厂和食品的原始菌数或着污染菌的重要程度而定。n比如在美国，对肉毒杆菌，要求n=12，对生芽梭状芽孢杆菌，n=5。69n酶的耐热性酶的耐热性n罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因酶活动而引起的变质问题。n过氧化物酶、果胶酯酶。n酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例牛乳巴氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和肺结合菌及其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。70思 考 题1 1影响微生物耐热性的因素有哪些？影响微生物耐热性的因素有哪些？2 2酸酸性性与与低低酸酸性性食食品品分分类类的的界界限限、依依据据及及其热力杀菌要求是什么？其热力杀菌要求是什么？71作 业2：1 1.用用热热力力致致死死时时间间曲曲线线图图及及其其方方程程说说明明Z值值和和F0值的含义？值的含义？2.2.用用热热力力致致死死速速率率曲曲线线图图及及其其方方程程说说明明D值值的的含含义义、F0=n nD的的意意义义和和D值值、Z值值和和F0值值之之间的联系？间的联系？72二、食品的传热二、食品的传热v研研究究微微生生物物耐耐热热性性时时，热热处处理理时时间间是是假假定定微微生生物物营营养养体体或或芽芽孢孢在在瞬瞬间间被被暴暴露露在在某某一一热热处处理理（致致死死）温度，经过某段时间后瞬间冷却。温度，经过某段时间后瞬间冷却。v实实际际上上很很难难做做到到这这点点，因因此此把把细细菌菌死死亡亡理理论论应应用用到到实实际际生生产产时时，还还需需要要考考虑虑罐罐内内热热传传递递方方式式和和速速度问题。度问题。v传传热热介介质质一一般般为为蒸蒸汽汽或或热热水水，传传热热时时热热穿穿过过容容器器然后进入食品。然后进入食品。73v对对流流型型：液液体体物物料料如如果果汁汁、蔬蔬菜菜汁汁，和和汁汁液液很很多多而固形物很少且块形很小的物料如汤类罐头；而固形物很少且块形很小的物料如汤类罐头；v传导型：传导型：固体物料如午餐肉、烤鹅等；固体物料如午餐肉、烤鹅等；v（先先）传传导导（后后）对对流流型型：受受热热熔熔化化的的物物料料，如如果酱等；果酱等；v（先先）对对流流（后后）传传导导型型：受受热热后后会会吸吸水水膨膨胀胀的的物料，如甜玉米等，含有丰富的淀粉质；物料，如甜玉米等，含有丰富的淀粉质；v诱诱发发对对流流型型：借借助助机机械械力力量量产产生生对对流流，如如对对于于八八宝宝粥粥等等粘粘稠稠性性产产品品使使用用回回转转式式杀杀菌菌器器，在在杀杀菌菌过过程中产生强制性对流。程中产生强制性对流。1 1传热方式传热方式74n一般表面热传递系数非常高，不是传热的限制因素。影响热穿透食品的一些主要因素如下：罐内食品的物理性质（产品的类型）罐藏容器的物理性质（类型、大小、形状）罐内食品的初温（杀菌锅初温）杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置罐头的杀菌温度2 2影响传热的因素影响传热的因素75(1)(1)罐内食品的物理性质罐内食品的物理性质n主要指食品形状、大小、浓度、粘度、密度等。主要指食品形状、大小、浓度、粘度、密度等。流流体体食食品品：如如果果汁汁或或带带小小颗颗粒粒的的流流体体食食品品，粘粘度度和和浓浓度不但，对流传热，加热较快。度不但，对流传热，加热较快。半半流流体体食食品品：如如番番茄茄酱酱、果果酱酱，浓浓度度大大，粘粘度度高高，流流动性差，主要靠传导传热，温度上升较慢。动性差，主要靠传导传热，温度上升较慢。固固体体食食品品：呈呈固固态态或或高高粘粘度度状状态态，靠靠传传导导传传热热，传传热热速度很慢，罐头中心温度上升很慢。速度很慢，罐头中心温度上升很慢。流流体体和和固固体体混混装装食食品品：如如糖糖水水水水果果、清清渍渍类类蔬蔬菜菜罐罐头头等等，条条形形、小小块块形形食食品品传传热热速速度度快快；层层片片装装食食品品的的传传热热比竖条装食品的慢。比竖条装食品的慢。76(2)(2)罐藏容器罐藏容器n主要考虑容器的材料、容积和几何尺寸。主要考虑容器的材料、容积和几何尺寸。容容器器的的类类型型：容容器器的的热热阻阻取取决决于于罐罐壁壁的的厚厚度度和和热热导导率率，/；金金属属罐罐比比玻玻璃璃罐罐传传热热快快，铝铝罐罐比比镀锡薄板罐镀锡薄板罐的的热阻小。热阻小。容容器器的的大大小小：取取决决于于罐罐头头单单位位容容积积所所占占有有的的罐罐外外表表面面积积（S/VS/V值值）及及罐罐壁壁至至中中心心的的距距离离；罐罐型型大大，S/VS/V值小，且罐表面至罐中心距离大，升温慢。值小，且罐表面至罐中心距离大，升温慢。容容器器的的形形状状：高高容容器器传传热热快快；容容积积相相同同，罐罐高高罐罐径径之比为之比为0.250.25时，加热时间最短。时，加热时间最短。77(3)(3)罐内食品的初温罐内食品的初温n杀杀菌菌锅锅和和物物料料的的初初温温与与杀杀菌菌温温度度之之间间的的温温差差越越小小，罐中心加热到杀菌温度所需要的时间越短。罐中心加热到杀菌温度所需要的时间越短。对流型的影响较小，对流型的影响较小，传导型影响极大传导型影响极大。杀杀菌菌前前应应提提高高罐罐内内食食品品初初温温，对对于于不不易易形形成成对对流流和和传热较慢的罐头尤为重要：传热较慢的罐头尤为重要：-如装罐时提高食品和汤汁的温度；如装罐时提高食品和汤汁的温度；-排气密封后及时杀菌。排气密封后及时杀菌。78(4)(4)杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置杀菌锅的形式和罐头在杀菌锅中的位置n立式杀菌锅传热介质流动较卧式杀菌锅相对均匀立式杀菌锅传热介质流动较卧式杀菌锅相对均匀。n远离蒸汽进口的罐头，传热较慢。远离蒸汽进口的罐头，传热较慢。n杀杀菌菌锅锅内内的的空空气气没没有有排排除除净净，存存在在空空气气袋袋，那那么么处于空气袋内的罐头，传热效果很差。处于空气袋内的罐头，传热效果很差。n回回转转式式杀杀菌菌比比静静置置式式杀杀菌菌效效果果好好，罐罐内内食食品品形形成成机械对流，从而提高传热性能，缩短杀菌时间。机械对流，从而提高传热性能，缩短杀菌时间。-回回转转时时的的搅搅拌拌作作用用是是由由于于罐罐内内顶顶隙隙空空间间在在罐罐头头中中发发生生位位移而实现的。只有转速适当时，才能起到搅拌作用。移而实现的。只有转速适当时，才能起到搅拌作用。79转转速速太太慢慢，不不论论罐罐头头转转到到什什么么位位置置，罐罐头头顶顶隙隙始始终终处处在在最最上上端端；转转速速太太快快，则则产产生生离离心心力力，罐罐头头顶顶隙隙始终处在最里边一端；始终处在最里边一端；均起不到搅拌作用均起不到搅拌作用。-小小颗颗粒粒食食品品，如如玉玉米米、青青豆豆等等，采采用用高高转转速速为为宜宜，转速快使颗粒能较快地移动，提高传热速度。，转速快使颗粒能较快地移动，提高传热速度。-大大块块食食品品的的转转速速宜宜慢慢，利利用用大大块块食食品品自自身身的的重重力在液体中起落，促进对流。力在液体中起落，促进对流。-对全固体食品无效对全固体食品无效。80(5)(5)罐头的杀菌温度罐头的杀菌温度n指杀菌时规定杀菌锅应达到并保持的温度。n杀菌温度越高，杀菌温度与罐内食品温度之差越小，热的穿透作用越强，食品温度上升越快，罐内温度到达时间就缩短。n如杀菌温度由116提高到121，罐内食品到达113所需的时间由300min缩短到220min。l此外，装罐方法、装罐量、顶隙大小、固形物与汁液比例、加热介质、排气情况、预处理等等因素均影响传热速度。81n指对罐头中心温度（冷点温度）的测定，冷点指罐头在杀菌冷却过程中，温度变化最缓慢的点。n罐头中心温度测定记录仪主要由热电偶和电位差计组成。-测温元件安装在冷点处。-升降温阶段：每30s记录一个温度。-温度平稳：1min或5min记录一个温度。3 3传热测定传热测定82n传导型食品罐头的冷点在罐的几何中心。n对流型食品罐头的冷点在罐中心轴上离罐底2-4cm处。罐越大，越靠上。83v传热测定的目的：传热测定的目的：l了了解解不不同同性性质质内内容容物物罐罐头头的的传传热热情情况况，即即杀杀菌菌过过程程中中温温度度随随时时间间变变化化的的曲曲线线，为为正正确确制制定定杀菌工艺条件奠定基础；杀菌工艺条件奠定基础；l比比较较杀杀菌菌锅锅内内不不同同位位置置的的升升温温情情况况，为为改改进进、维修设备和改进操作水平提供技术依据；维修设备和改进操作水平提供技术依据；l得得出出罐罐内内食食品品所所接接受受的的杀杀菌菌值值（Fp），判判断断罐头食品的杀菌效果。罐头食品的杀