第三章食品的热处理和杀菌.ppt

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1、第三章 食品的热处理与杀菌,PRINCIPLES OF THERMAL PROCESSING,食品的热处理,保藏热处理热烫巴氏杀菌高温灭菌,转化热处理-蒸煮-烘烤-油炸,保藏热处理,热烫（1）钝化酶 苹果 马铃薯,保藏热处理,热烫（2）除氧,生菜,保藏热处理巴氏杀菌法(Pasteurization）,在100以下的加热介质中的低温杀菌方法，以杀死致病菌营养细胞及无芽孢细菌，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。,保藏热处理,巴氏杀菌 温度75-95,例1：鲜奶63.5，30min;7276,15s;85,10s,例2：果冻85，20min;,保藏热处理,高温灭菌 温

2、度100，杀灭微生物及其孢子 例：超高温灭菌奶 135-141，3-4s,保藏热处理的主要目的,杀灭在食品正常保质期内可导致食品腐败变质的微生物 钝化食品中的酶,热杀菌处理的最高境界,Safety vs.Quality,热杀菌处理的最高境界,达到杀菌及钝化酶活性的要求 尽可能使食品的质量因素少发生变化-合理的杀菌工艺参数,保藏热处理的代表产品,罐头食品 金属罐 玻璃瓶 铝箔或复合塑料薄膜,罐头食品的特点,可直接食用或开袋即食 货架期很长 风味、色泽、质构、营养成分受到影响 带有加热后的蒸煮味,适合于加工需要加热烧熟的食品原料,一、微生物的耐热性（主要内容）,影响微生物耐热性的因素,菌株和菌种,

3、M的生理状态,初始活菌数,热处理温度和时间,培养温度,蛋白质,影响微生物耐热性的因素,pH值,水分活度,其他,IP/product development exchanges,Capability/service exchanges,脂肪,微生物的耐热性,盐类,糖类,微生物耐热性影响因素,污染微生物的种类和数量 热处理温度 罐内食品成分,1.微生物的种类,细菌的耐热性,霉菌和酵母菌的耐热性较低产芽孢细菌非芽孢细菌芽孢营养细胞嗜热微生物嗜温微生物嗜冷微生物,为什么细菌的芽孢比营养细胞更耐热？,蛋白质不同 不同种类的蛋白质具有不同的热凝固温度,水分含量及水分活度不同（1）芽孢中的水分含量较低（2）

4、芽孢中的水大部分为结合水,微生物的污染量,A,B,C,D,Log10 cfu/g,Time,图3-1 微生物的不同生长阶段,耐热性,2.热处理温度和时间,热处理温度越高则杀菌效果越好加热时间延长，有时并不能使杀菌效果提高。杀菌时保证足够高的温度比杀菌时间更重要。,图3-3 不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线,讨论1：有人说，在食品加工过程中，不需要进行卫生控制，反正最后会杀菌的，你认为这种说法对吗？为什么？,讨论2：当你去餐厅就餐时，很多餐厅都会 提供茶水给顾客涮洗餐具，你觉得这样做的目的是什么？能起到杀菌的作用吗？,糖 类,脂肪、蛋白质,脂肪的存在可以增强细菌的耐热性原因：形成凝结层，妨碍

5、水分的渗透又是热的不良导体蛋白质含量5%左右时，对微生物有保护作用，15%以上时，对耐热性没什么影响,糖类的影响与其种类和浓度有关低浓度的糖类影响不大，高浓度的糖类则增强微生物的耐热性,耐热性,3.罐内食品成分,盐 类,盐类对细菌耐热性的影响是可变的低浓度的食盐对微生物有保护作用，高浓度的食盐则有削弱作用,耐热性,3.罐内食品成分,水分,相同温度下湿热杀菌的效果要好过干热杀菌,pH值,耐热性,微生物的耐热性在中性或接近中性的环境中最强。pH 4.6 是酸性食品和低酸食品的分界限。有些食品开始是低酸食品，加工后成为酸性食品。,防腐剂、杀菌剂的存在会使微生物的耐热性降低,其 它,3.罐内食品成分,

6、pH值,图3-4 微生物生长随pH值的变化,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值不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性。,（二）热杀菌食品的pH分类,热杀菌食品的pH分类,罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性。,pH 4.6 酸性食品pH4.6 低酸性,肉毒杆菌,肉毒杆菌为嗜温厌氧细菌，广泛分布于自然界中，主要来自土壤。有A、B、C、D、E、F、G七种类型，食品中常见的有A、B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐热性较强。它们在生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达65%。,罐头内的缺氧条件又对它的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时以破坏它的芽孢为

7、最低要求。pH值4.6时肉毒杆菌的生长受到抑制，且在干燥的环境中无法生长。故肉毒杆菌能生长的低酸性食品被划定为pH值4.6、Aw0.85。,肉毒杆菌,肉毒杆菌生长和产生毒素时会伴随着产气，因此印制“罐盖中心部位凸起不可食用”可预防消费者误食。肉毒杆菌的应用除皱美容,低酸性转化为酸性食品？,水果蔬菜罐头,加酸,酸化食品,FDA对低酸性食品和酸化食品的判定,低酸性食品罐头类。所谓“低酸性罐头”是指 p值 4.6，水分活度 0.85 如：多数蔬菜、蘑菇、金枪鱼、椰汁等罐头食品。酸化食品类。酸化食品指在低酸性食品中加入酸或酸性食品，使其 p值 4.6，水分活度 0.85 如：水果罐头等,（三）微生物的

8、耐热性参数,1.热力致死温度 已不再使用,细菌：用温度和时间杀死你们，哈哈哈！,2.热力致死时间曲线（TDT曲线）Z值 F0值,热力致死时间曲线（thermal death time curve,TDT）,将一定环境中一定数量的某种微生物恰好全部杀灭所采用的杀菌温度和时间组合。以热杀菌温度为横坐标，以微生物全部杀灭的时间t为纵坐标，表示杀菌时间随温度的变化规律。温度每上升一个定值，所需要的杀菌时间减少10倍，将纵坐标按对数规律安排，热力致死时间曲线即为一条直线。,热力致死时间曲线,例：午餐肉杀菌温度与时间组合,130 保温0.129min 118 保温2.042min 125 保温0.400m

9、in 112 保温8.028min121 保温1.023min 100 保温128.84min,1,2,（1,t1),（2,t2),t1t2,2 1,令：,假如：t1=10t2，亦即杀菌时间缩短到原来的1/10,Z值,当热力致死时间减少1/10或增加10倍时所需提高或降低的温度值，一般用Z值表示。,1,2,（1,t1),（2,t2),关于Z值,Z值是温度差，单位是（）Z值是衡量温度变化时微生物死亡速率变化的一个尺度对于低酸食品中的微生物，一般取Z=10 对于酸性食品中的微生物，采取100 杀菌的，一般Z=8,（1）,例1,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

10、、10min处理，能否达到原定的杀菌目标？设Z=10,加强练习题,在某杀菌条件下，在121.1用2min恰好将对象菌全部杀灭；现改用105、82 min处理，能否达到原定的杀菌目标？设Z=10,F0,F0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、菌种及环境条件是相关的，F0值越大，细菌的耐热性越强。通常用121（国外用250F或121.1）作为标准温度，为了与实际杀菌强度区别，特别记为F0值。,标准温度0=121 时；与之对应的致死时间为F0,（2）,3.热力致死速率曲线,热力致死速率曲线,表示某一特定菌在特定的条件和特定的温度下，其总的数量随杀菌时间的延续所

11、发生的变化。,热力致死速率曲线,活菌残存数曲线/热力致死速率曲线,(t1,lga),(t2,lgb),ab,令：,（3）,D值：表示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,该实验的假设前提是：起始样品中微生物的细胞浓度为106个/ml,每加热1min有90%的细胞死亡，加热温度为121,理论上的微生物热致死实验,Survivor Curve,D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。D值大小和细菌耐热性的强度成正比。注意：D值不受原始菌数影响D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。D值的单位是min,D值,例：下列关于D值的说法，不正确

12、的是（）A D值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强；B D值大小和细菌耐热性的强度成正比;C 原始菌数越多，D值越大；D D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,例2,某对象菌，在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。,例3,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=?,某微生物在温度为T时的D值为D T,假设原始菌数为a,在杀菌温度T时，将该微生物

13、杀灭至原来的10-n需要多长时间？,杀菌终点的确定,将菌数降低到b=a10-n 为目标，采用某杀菌温度T，根据热力致死速率方程（3），所需杀菌时间tT 为：tT=DT(lga-lga10-n)tT=nDT,在实际杀菌操作中，若n足够大，则残存菌数足够小，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”，就可以认为达到杀菌目的。,要求食品中所有的致病菌都已被消灭，非致病菌存活率达到规定要求；并且在密封完好的条件下在正常的销售 期内不生长繁殖。,商业杀菌(commercial sterilization),罐头食品商业无菌标准,将菌数降低到b=a10-n 为目标，采用某杀菌温度121，

14、根据热力致死速率方程（3），所需杀菌时间t121 为：tT=DT(lga-lga10-n)t121=nD121,标准温度即0=121；,F0=nD121,F0=nD的意义在于用适当的残存率值代替“彻底杀灭”的概念，这使得杀菌终点的选择更科学、更方便、同时强调了环境和管理对杀菌操作的重要性。,（4）,（5）,tT=nDT,F0 值、Z值、D值之间的关系,关于F0=nD121,实例：牦牛肉罐头杀菌时间的确定 以嗜热脂肪芽孢杆菌为杀菌对象 D=4min,表2 37下保温10d后的残存菌数,产品微生物指标为：菌落总数30000 cfu/g，大肠菌群30 个/100g，致病菌不得检出。,表3 不同杀菌时

15、间后牦牛肉罐头的感官特性,已知蘑菇罐头对象菌D121=4 min，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？,例4,例5,某产品的净重454g，含有Z=10,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？（110）（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？（121.1）（3）此时（110）需要的杀菌时间为多少？,二、食品的传热（主要内容）,传热,将腌牛肉丁、罐装番茄汁、糖水梨罐头三种罐装食品同时放入杀菌锅内进行热处理时，请

16、你预见，首先实现完全均匀受热的是（），接下来是（），最后是（）。,（一）传热方式,传导对流辐射,罐头传热方式,（1）完全对流型：果汁，蔬菜汁（2）完全传导型：午餐肉、烤鹅（3）先传导后对流型：果酱、巧克力酱（4）先对流后传导型：甜玉米（5）诱发对流型：八宝粥,（二）影响传热的因素,罐内食品的物理性质（状态、大小、粘度等）初温杀菌锅（静止式、回转式）,（二）影响传热的因素,容器（包装材质、几何尺寸）（1）玻璃,优点：透明性好；可回收；缺点：重量较大；易碎；,（2）马口铁,（二）影响传热的因素,优点：比玻璃轻；不易碎；导热性比玻璃好；缺点：易硫化黑变,（二）影响传热的因素,（3）铝材,优点：重量轻

17、；质地软；不生锈；印刷性好缺点：价格较高,（三）传热测定冷点,传热曲线,罐内（通常是冷点）的温度随时间变化曲线,杀菌公式（P107）,1升温时间 2保持预定杀菌温度的时间 3冷却时间 t杀菌操作温度 p反压,杀菌公式,主要任务就是要确定2和t，最麻烦就是要确定2，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。,三、杀菌强度的计算及确定程序（重点）,1.比奇洛基本法,总杀菌值A,将传热曲线分为若干小段，每小段时间为ti；每小段温度不变，利用TDT曲线，可求出温度i 下所需的热力致死时间i;1/i为在温度i杀菌1min所取得的效果占全部杀菌效果的比值，称为致死率。

18、ti/i为该小段的杀菌效果占全部杀菌效果的比值,记为Ai；A=Ai（%）,2.鲍尔改良法,建立了“致死率值”的概念；时间间隔取相等值。,鲍尔改良法,比奇洛基本法,（1）致死率值,令F0=1min,令L=1/t,Li致死率值 含义：经温度i、1min杀菌处理，相当于121 时的杀菌时间 与比奇洛法中致死率的区别,实际杀菌时，冷点温度不断变化,查表,FZ121=1时，查表3-9；FZ100=1时，查表3-10；,（2）时间间隔,简化了计算过程；整个过程的杀菌强度（总致死值）：,实际杀菌强度F值,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Fp或F实表示。特

19、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。,安全杀菌强度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安或F0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理论杀菌强度（时间）（121）,判断杀菌是否合格、是否满足要求。若FP远大于F0，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。例如：某罐头F安=30 min，表示罐头要求在121杀菌30 min。,Fp F0 达到要求 Fp F0 未达到要求一般取Fp略大于F0,例6：,某罐头1

20、10杀菌10 min，115杀菌20 min，121杀菌30 min。工人实际杀菌操作时间等于60 min，实际杀菌强度是多少？Fp=,安全杀菌强度F0值的确定,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。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。,安全杀菌强度F0值,F安=D（lga-lgb）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

21、。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。,食品传热特性,热杀菌条件（，t）计算,可行性试验（感官、能耗）,微生物接种试验,保温试验,生产试验,保温试验,确定最终的杀菌条件,腐败,腐败,腐败菌分离,耐热性试验,腐败微生物的耐热特性值,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。,例7：,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

22、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%，要求估算425g蘑菇罐头在标准温度121下杀菌的安全F值。嗜热脂肪芽孢杆菌D121=4min,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),例题3-4（P100）,制定更为合理的杀菌公式,将FP和F0进行比较：若FP F0，则需要增加2；若FP稍大于 F0，正好合适；若远大于，需要

23、降低2；由于这种比较和反复的调整，就可找到合适的2。,四、热处理技术（方式重点）,（一）巴氏杀菌,（二）热烫,（三）商业杀菌,经过商业杀菌的产品俗称“罐头”；罐头的生产过程:,装罐,排气,密封,杀菌,冷却,检查,排气,密封前将罐内空气尽可能除去的处理措施。经排气后，罐内保持一定的真空度。,目的,1.降低杀菌时罐内压力，防止变形、裂罐、胀袋等,2.防止好氧性微生物的生长繁殖,3.减轻罐内壁的氧化腐蚀,4.防止和减轻营养素的破坏,检查,外观检查保温检查敲检真空度检查开罐检查,五、常见的罐头食品腐败变质的现象和原因（主要内容）,主要腐败变质现象,（1）胀罐（胖听），分为以下几种：假胀：装太满 氢胀：

24、酸度高 细菌性胀罐（2）平盖酸败（3）硫化黑变或硫臭腐败（4）霉变,罐藏食品腐败变质的原因,初期腐败：等待杀菌的时间过长 杀菌不足 杀菌后污染：俗称裂漏嗜热菌生长：幸运的是，嗜热菌不产生毒素,六、新型杀菌方法,针对传统热力学杀菌的缺点开展的研究；超高压的范围在100-1000MPa;采用中等温度配合杀菌，20-90，可以更好地保持食品品质;应用限制：机理虽有研究，还不够深入；设备控制性能有待提高；设备处理量小；,超高压杀菌,举例,番茄罐头：600MPa、20、15min达商业无菌要求；莴笋软罐头：500MPa、25、15min达商业无菌要求；,原理：热效应和非热效应 热效应：微波加热原理 非热效应：破坏微生物细胞膜/壁 损伤微生物的DNA,微波杀菌,举例,鱼丸的微波杀菌：850W、130S相当于98、60min；前者品质稍好于后者。,本章主要内容,微生物的耐热性食品的传热杀菌强度的计算及确定程序热处理方式罐头食品发生腐败变质的现象及原因,The endThank youfor your attention!,