食品工艺学食品罐藏工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 食品罐藏工艺,（,Canning Technology）,罐藏食品发展史,罐藏技术并非自然启发，乃是前人不断探索之结果,阿培尔的发明,黑暗中的进展,巴斯德的证明,理性的进步,1,与干藏和冻藏不同，罐藏方法并不是人们直接受到自然现象的启示而加以利用，而是人们不断地探索和总结在长期的社会实践中的经验而发明创造的。据一些古书的记载，早在千年以前，就有用密封和加热法保存食物的例子，但限于当时的条件，还只是零星的局部经验，并未很快地推广开来和形成规模生产。,现代意义上的罐藏食品，出现于18世纪末的法国。糖食业主尼古拉阿培尔（,Nicolas Appert）,为获得拿破仑政府征求军队食品保存方法的赏金，经过十年的努力，发明了用玻璃瓶密封并加热来长期保存食物的方法，西文“（罐头）杀菌”一词即源于此（,appertization）。,2,第一节 食品罐藏的基本过程,一：概述,食品的罐藏就是把食品置于罐（,can，tin）、,瓶（,bottle）,或袋（,sac，sachet）,中，密封后加热杀菌，借助容器防止外界微生物的入侵，达到在自然温度下长期存放的一种保藏方法。,3,罐藏食品俗称罐头，相应的容器称为空罐、罐头盒。,罐藏食品的生产过程,由预处理（包括拣选、清洗、去皮核、修整、预煮、漂洗、分级、切割、调味、抽空等工序）、装罐、排气、密封、杀菌、冷却和后处理（包括保温、擦罐、贴标、装箱、仓储、运输）等工序组成。,预处理的工序组合可根据产品和原料而有不同，但,排气、密封和杀菌为罐藏食品必需的和特有的工序,，因此也就是罐藏食品生产的基本工序。,4,罐头食品的一般工艺过程,预备原料和包装材料,获得可食用部分,洗涤,分级,检验,热烫,排气,密封,杀菌和冷却,检验,5,第二节装罐、排气与密封,一 装罐,1、容器的准备。主要是对选定容器的清洁处理。,2、装罐的工艺要求。,（1）装罐迅速，不要积压。,（2）保证净重和固形物含量。,（3）原料需合理搭配。,（4）保留适当顶隙。,6,3、装罐的方法,（1）人工装罐法：适用于需要合理搭配，有排列要求，经不起机械性摩擦和冲击的原料。简便易行，适应性广；但效率低，偏差大，操作面积大，卫生状况控制难。,（2）机械装罐法：适用于较均匀的原料（颗粒态、半固态、液态）。效率高，装量准确，连续性好，易于控制卫生条件，占地面积小；但适应性小。,7,二 排气,1、排气的目的。,（1）降低杀菌时罐内压力，防止变形、裂罐、胀袋等现象。,（2）防止好氧性微生物生长繁殖。,（3）减轻罐内壁的氧化腐蚀。,（4）防止和减轻营养素的破坏及色、香、味成分的不良变化,。,8,2、排气方法,（1）热灌装法：,工艺参数：排汽温度,A；,排汽时间,B；,密封温度,C。,（4）真空排气法,（,真空封罐机排气）在封罐的同时由真空泵排除空气，因而不需要预封机和排气箱等设备。,（2）加热排气法：,（3）蒸汽喷射排气法：,9,工艺参数：,P,W1,=（P,W,+P,1,蒸,）,P,2,蒸,P,W1,：,封罐后冷却下来时（温度为,t,2,）,所测罐头的真空度。,P,W,：,真空封罐机上真空室的真空度。,P,1,蒸,：罐头（温度为,t,1,）,在封罐机上真空室内封罐时，其顶隙内水蒸气压。,P,2,蒸,：封罐后冷却下来（温度为,t,2,）,时，其顶隙内水蒸气压。,10,一般,t,2,为室温，则,P,2,蒸,为一定值。,故,P,W1,与,P,W,、P,1,蒸,有关。,而,P,1,蒸,与,t,1,相关，所以,P,W1,与,P,W,、t,1,有关。,操作时，只有当,P,1,蒸,真空室的实际压力时才能封口，否则会产生暴溢现象。,真空室的实际压力=,P（,大气压）,P,W,水蒸气分压是随食品温度而变的，因此封罐时食品的温度与真空室的真空度是两个关键因素。,所以，真空封口的工艺计算可根据,P,W,和,t,1,两个参数计算。,11,例1：在标准大气压下真空封罐时，真空度为79.99,KPa ，,问食品温度最高应为多少才不会产生瞬间沸腾现象？（书,P134）,解：,算出真空室的实际压力,P,P=,大气压,P,W,=101.32 79.99=21 .33（,Kpa）,查表找出与21 .33,Kpa,相应的食品温度，定出食品所允许的最高温度。,例2：当真空封口的真空度为67,KPa,时，食品的密封温度应：,a：,低于72, b：,高于72, c：,等于72,12,3、影响罐内真空度的因素,（1）密封温度,（2）顶隙大小,（3）杀菌温度,（4）食品原料,（5）环境温度,（6）环境气压,13,三 密封,为保持高度密封状态，必须使罐身和罐盖的边缘紧密卷合，称为密封或封罐,1、预封。,将罐盖与罐筒边缘稍稍弯曲钩连，罐盖能自由转动但不能脱落。,14,预封的目的：使罐盖在排气或抽气过程中不致脱落。,留有排气通道，,防止表面层被蒸汽烫伤，,防止蒸汽冷凝水落入罐内，,保持顶隙处较高的温度，,便于使用高速封罐机。,预封一般用于需要热力排气的产品，并非所有产品所必需。如生产玻璃罐装食品时,不必进行预封。,15,2、封罐,为保持高度密封状态，必须使罐身和罐盖的边缘紧密卷合，称为密封或封罐,。,金属罐密封,金属罐的密封由二重卷边构成。罐身与罐盖或罐底由封口机进行卷封就形成二重卷边,二重卷边示意图,16,二重卷边,结构为：三层盖铁；两层身铁；内嵌密封胶。,二重卷边各部位的名称：（书,P141-142）,埋头度,卷边宽度,卷边厚度（书,P141-142）,17,18,二重卷边检验：,叠接率50%,紧密度50%,接缝盖沟（完整率） 50%,19,(2)、玻璃罐密封,卷封,：将罐盖紧压在玻璃罐口凸缘上，配合密封胶圈和罐内真空起到密封作用。,旋封,：有三、四、六旋盖。目前最常见的是四旋盖。封口时，每个盖的凸缘紧扣瓶口螺纹线，再配合密封胶圈和罐内真空，达到密封效果。,套封：,是,卷封,和,旋封,的结合形式。,(3)、软包装袋密封,主要采用热封合，有热冲击式封合，热压式封合等。,20,第三节 杀菌,食品的热加工与杀菌,热加工方法,1.,杀菌(,sterilization) ,將所有微生物及孢子，完全杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。要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，这时食品品质可能以劣变到无法食用。,2. 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。,21,食品的杀菌方法有多种，物理的如热处理、微波、辐射、过滤等，化学的如各种防腐剂和抑菌剂，生物的如各种微生物或能产生抗生素的微生物。虽然杀菌方法有多种多样，并且还在不断地发展，但,热处理杀菌,是食品工业最有效、最经济、最简便、因而也是使用最广泛的杀菌方法，同时也成为用其它杀菌方法时评价杀菌效果的基本参照。,22,热处理（,Thermal processing）,是采用加热的方式来改善食品品质、延长食品贮藏期的食品处理方法（技术）。,是食品加工与保藏中最重要的处理方法之一,23,一、概述,（一）热杀菌的概念,热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，,是最常用的延长食品保存期的加工保藏方法。,根据要杀灭微生物的种类的不同可分为：,商业杀菌（,Commercial,Sterilization,）,巴氏杀菌（,Pasteurisation,）,24,商业杀菌（,Commercial,Sterilization ),將病原菌、产毒菌及在食品上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，不过，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。,商业杀菌是一种较强烈的热处理形式，通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物，一般也能钝化酶，使杀菌后的食品达到较长的贮期。但它同样对食品营养成分和品质的破坏也较大。,杀菌后食品的无菌程度通常也并非达到完全无菌，只是杀菌后食品中不含致病菌，残存的处于休眠状态的非致病菌在正常的食品贮藏条件下不能生长繁殖，这种无菌程度被称为“商业无菌（,Commercially sterilization）”，,也就是说它是一种部分无菌（,Partically sterile）。,25,巴氏杀菌,(,Pasteurization),巴氏杀菌也称为低温长时杀菌法。相对于商业杀菌而言，,巴氏杀菌是一种较温和的热杀菌形式。,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。,26,（二）,热杀菌的主要目的,热杀菌的主要目的是杀灭在食品正常的保质期内可导致食品腐败变质的微生物。一般认为，达到杀菌要求的热处理强度足以钝化食品中的酶活性。同时，热处理当然也造成食品的色香味、质构及营养成分等质量因素的不良变化。因此，热杀菌处理的最高境界是既达到杀菌及钝化酶活性的要求，又尽可能使食品的质量因素少发生变化。,27,（三）热杀菌原理,按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。实验证明：,微生物的热致死率是加热温度和时间的函数。,28,（四）热杀菌的主要类型,杀菌的方法通常以压力、温时间、加热介质和设备以及杀菌和装罐密封的关系等来划分，以压力来划分可分为常压杀菌和加压杀菌；杀菌的加热介质可以是热水、水蒸气、水蒸汽和空气的混合物以及火焰等。,1. 湿热杀菌 是,热杀菌,中最主要的方式之一。它是以蒸气、热水为热介质，或直接用蒸汽喷射式加热的杀菌法。,29,3. 电热杀菌,亦称欧姆杀菌，它利用电极将电流通过物体，由于阻抗损失、介质损耗等的存在，最终使电能转化为热能，使食品内部产生热量而达到杀菌的目的。,2.,干热杀菌,采用火焰,灼烧或干热空气,进行,灭菌,的方法。,30,（五）食品湿热杀菌的主要类型和特点,低温长时杀菌法,高温短时杀菌法,超高温瞬时杀菌法,蒸汽喷射式加热灭菌法,二次灭菌法,31,二、罐头食品的杀菌,（一）罐头食品杀菌的目的和要求（书,P148,）,与医学、微生物学上的“灭菌”有区别。,工艺操作都是采用,商业无菌,的方式来进行热,处理保藏的。,很明显，这种效果只有在密封的容器内才能取得（防止杀菌后的食品再受污染。）将食品先密封于容器内再进行杀菌处理即是一般罐头的加工形式，而将经高温短时（,HTST）,或超高温瞬时（,UHT）,杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装，则是无菌包装。,32,确定商业杀菌的工艺需从两个因素考虑,高温对微生物数量的影响,达到预想的高温时，热量向食品中的传递（罐头,传热）,33,（二）高温对微生物菌群的影响,1：罐头食品中的微生物,事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现腐败菌也各有差异。,各种腐败菌的生活习性不同，故应该不同的杀菌工艺要求。,因此，弄清罐头腐败原因及其菌类是正确选择合理加热和杀菌工艺，避免贮运中罐头腐败变质的首要条件。,罐头食品中的微生物种类很多，但杀灭的对象主要是,致病菌和腐败菌。,34,致病菌,在致病菌中，是以,肉毒梭状芽孢杆菌为标准菌（对象菌）,。,原因：,腐败菌：,种类很多,35,36,微生物的耐热性,酵母和霉菌较不耐热，细菌较耐热。,有些细菌可以在不适宜生长的条件下形成非常耐热的芽孢。,低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。,细菌的营养细胞和芽孢之间的耐热性差异：蛋白质不同（热凝固温度不同）；水分含量及水分状态不同。,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,37,2：微生物耐热性的表示值（参数）,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)热力致死温度 (2)热力致死时间,(3)热力致死速率曲线,(4) D,值,(5),热力致死时间曲线,(6)Z,值 (7),F,0,值 (8),F,0,=nD,38,(1)热致死温度,表示将某特定容器内一定量食品中的微生物全部杀死所需要的最低温度,。,最古老的概念，现在仅在一般性场合使用，在作定量处理时已不使用。,(2)热致死时间 (,Thermal Death Time,TDT),在,某一恒定温度条件,下，加热使菌液细胞或芽孢以一定的比率（一般为99.9%）致死所需时间，称为热致死时间。（,min）,39,(3)热致死速率曲线（,Death Rate Curve）,大量的实验证明，如果有足够多的微生物，则这些微生物并不是同时死亡的，而是随着时间的推移，其死亡量逐步增加。,高温对微生物数量减少的影响都有一个相似的和可测的变化模型。 （图1）,40,图1,在所给定的加热条件下，随着加热时间的增加，微生物数量是按指数递减方式减少。,41,热力致死速率曲线,以加热（,恒温,）时间为横坐标，以微生物数量（,对数值,）为纵坐标，,画出一条不同时间微生物被破坏的速度曲线。,该曲线就是微生物的热致死速率曲线。,表示某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其残留活菌总数随杀菌时间的延续所发生的变化。,（图2、3）,该曲线为直线，说明细菌受热致死的速度基本上正比于受热体系中活菌的数量（对数死亡法则）。换句话说，在恒定的加热条件下，不论体系中残存的细菌数目有多少，在给定的时间里，被杀死的细菌的百分数是相同的。,42,图2,微生物的热力致死速率曲线,43,图3,44,设原始菌数为,a，,经过一段热处理时间,t,后，残存菌数为,b，,直线的斜率为,k，,则：,lg b lg a = k ( t 0 ),该直线的斜率就是该杀菌温度下的热致死率。图4,热力致死速率曲线与,菌种,有关，与,环境条件,有关，与,杀菌温度,有关。,45,图4,46,将一定数量的细菌悬浮液，在一定环境中，,一特定温度下,杀菌，使其中90%的活菌受热致死的时间（单位为分钟）称一个,D,值。（图5、6）,经时间，体系中存活的微生物数将减少一个对数周期。,（4） D,值,（,Decimal Reduction Time，DRT）,从,热致死速率曲线上可以引出,D,值的概念,。,47,图5,48,图6,49,要表示在某个温度下的,D,值，只需在,D,值下方表注加热温度的度数。如,D,250,D,121,0,F,与的换算关系：,0,F= 9/5, = 0.56,0,F,D,110,=5,D,值与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关。,影响,D,的因素：,50,热致死速率曲线方程：,lg b lg a = k ( t 0 ),t = - 1/k ( lg a lg b),令 1/,k = D，,则：,t = D(lg alg b),令,b = a 10,-1,，,则,D = t,D,值的含义：,D,与直线斜率的关系为倒数关系，直线斜率表示热致死率，因此,D,值反映了细菌死亡的速度。,D,值越大，细菌死亡速率愈慢，则该菌的耐热性越强。,51,(5).,热力致死时间曲线(,Thermal Death Time Curve,TDT)（,耐热曲线）,热力致死时间曲线以热杀菌温度,T,为横坐标，以,TDT,值,的对数值,（,微生物全部死亡时间,t,的对数值）为纵坐标，,在半对数坐标上作图,画出相应的曲线,就是,TDT,曲线。它是一条直线。,表示微生物的热力致死时间随热杀菌温度的变化规律。,图7,52,图7,53,lg t,2,- lg t,1,= k(T,2,- T,1,),lg t,1,- lg t,2,= -k(T,2,- T,1,),令,Z = -1/k,则得到热力致死时间曲线方程：,lgt,1,/t,2,=T,2,-T,1,/Z,该曲线可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度：,t,1,=t,2,lg,-1,T,2,-T,1,/Z,54,TDT,曲线与,环境条件,有关，与,微生物数量,有关，与,微生物的种类,有关。,TDT,曲线,具有两个特征值，即,Z,值和,F,值。,图8,55,图8,56,热力致死时间曲线方程：,lg（t,1,/t,2,）=T,2,-T,1,/Z,当,lg(t,1,/t,2,)=1,时，,Z=T,2,-T,1,因此，,Z,值是热力致死时间变化10倍所需要相应改变的温度数，单位为,（6）Z,值：,Z,值,：热力致死曲线穿过一个对数周期所升高的温度,（或,0,F ),，其值等于该曲线斜率的倒数。,57,热力致死曲线,58,Z,值是耐热常数,，反映了某种菌的耐热特性（不同微生物对温度的敏感程度），主要用于表示热致死效果。,Z,值与,微生物的种类,有关、与,环境因素,有关。,低酸性食品中的微生物，如肉毒杆菌等，,Z=10；,酸性食品中的微生物，,Z=8。,Z,值越大，,因温度上升而取得的杀菌效果就愈小。,一般说明微生物的耐热性越强。,59,Z,值常用于定量测定某种已知微生物菌群所需的热加工。,例：如果,Z,值为15时，要想使加热时间缩短1/10，只需将温度提高15,0,F,即可。或150.56=8.4 ,例：,在某杀菌条件下，在121.1用1,min,恰好将菌全部杀灭；现改用110、10,min,处理，问能否达到原定的杀菌目标？设,Z=10。,60,解,：,已知：,T,1,=110，t,1,=10 min，T,2,=121.1，t,2,=1 min，Z=10。,利用,TDT,曲线方程，将110、10,min,转化成121.1下的时间,t,2, ，,则,t,2, = 0.78 min t,2,说明未能全部杀灭细菌。,那么在110下需要多长时间才够呢？,仍利用上式，得,t,1, = 12.88 min,61,（7）,F,值,F,值又称杀菌值。指在,给定的杀菌温度下,，一定数量的具有特定,Z,值的微生物被杀死所需要的时间（,min）。,F,值表示的是特定热处理条件下的杀菌能力。,F,值可用于比较,Z,值相同的微生物的耐热性，但对,Z,值不同的微生物并不适用。故,F,值的完全表示法是：,F,Z,F,值、,TDT、 D,值比较：,62,（8）,F,0,值,F,0,值：单位为,min，,是采用121.1,（,250,）,杀菌温度时,，将一定数量,Z,值为10,（15,）,的,微生物杀死所需要的,时间。,因此，利用热力致死时间曲线，可将各种的杀菌温度-时间组合换算成121.1时的杀菌时间，从而可以方便地加以比较：,t,1,=t,2,lg,-1,T,2,-T,1,/Z,F,0,=tlg,-1,T （,）,-121.1/Z,63,F,0,=nD：,TDT,值（或,F,0,值）建立在“彻底杀灭”的概念基础上。 已知在热处理过程中微生物并非同时死亡，即当微生物的数量变化时，达到“彻底杀灭”这一目标所需的时间也就不同。因此，必须重新考虑杀菌终点的确定问题。,（9）,F,0,=nD：,64,设将菌数降低到,b =a 10,-n,为杀菌目标。,采用某一个杀菌温度,T，,根据热力致死速率曲线方程，所需理论杀菌时间：,t,T,= D lg a lg(a 10,-n,),即,t = n D,T,（TRT,n,T,值）。,在实际的杀菌操作中，若,n,足够大，则残存菌数,b,就足够小，达到某种可接受的安全“杀菌程度”，就可以认为达到了杀菌的目标。,65,TRT,值：加热减数时间（,Thermal Reduction Time，）,在任意规定的温度下，将对象菌减少到,某一程度,（,10,-n,）,时所需的加热时间（分钟）。,如果对象菌数减少到原菌数的90%，即为1个,D,值。故,TRT,值实际上是,D,值的扩大。,10,-n,中的,n,称为递减指数，表示为,TRT,n,=nD。,与,TDT,相比，,TRT,值不受原始菌数的影响，所以具有实际应用的优点，且可运用概率来说明微生物死亡情况。,66,若某罐食品中含微生物总数为万（10,6,）,，将,其在某一特定温度下加热并持续倍值的时间后，,罐中存活的微生物总数为。如果将罐此,食品同时放入杀菌锅，加热并持续倍值的时间，,则含菌总量为亿（10,8,）,的这些食品中残活菌数为。,从统计的观点来看，这个细菌应均匀分布在这个罐头中。平均每罐中应含有0.1个菌，这显然与实际不,符，可能的情况是，其中10罐中各含有1个菌，而其它,90罐是无菌的。（对致病菌和腐败菌而言，1个菌也不允,许存在。）,67,若杀菌目标固定（即,n,固定），杀菌温度与所需时间之间的关系同样符合,TDT,曲线方程。在,TDT,曲线上，将温度为121.1时所需的杀菌时间记为,F,0,，,因此，,F,0,= n D,121.1,由于,F,0,表示为,D,值的倍数，所以,F,0,似乎和,D,值一样，也是与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关，而与原始菌数无关。,但,F,0,中的,n,因素却与菌数有关，需根据实际原始菌数和要求的成品合格率（1腐败率）确定,n,值。,68,对于低酸性食品，因必须尽可能避免肉毒杆菌对消费者的危害，取,n = 12。,（,F,0,=12D,）,对于易被平酸菌腐败的罐头，因嗜热脂肪芽孢杆菌的,D,值高达3-4,min，,若仍取12,D，,则因加热时间过长，食品的感官品质不佳，所以一般取4-5,D，,最多为6,D。,（,F,0,=6D,）,需要比较肉毒杆菌的12,D,和嗜热菌的4-6,D,的值，取较大者作为杀菌目标,F,0,。,69,这种程度的杀菌操作，称为“商业灭菌”；接受过商业灭菌处理的产品，即处于“商业无菌”状态。,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可能生长繁殖。,70,F,0,= n D,的意义：,用适当的残存率值代替过去“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。,通过,F,0,= n D，,还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立起了,D,值、,Z,值和,F,0,值之间的联系。,71,热致死速率曲线方程：,t=D(lga-lgb),热致死时间曲线方程：,lgt,1,/t,2,=T,2,-T,1,/Z,F,0,=nD,lgD,1,/D,2,=T,2,-T,1,/Z,72,例：,某产品净重454,g，,含有,D,121.1,=0.6 min、 Z=10,的芽孢12只/,g；,若杀菌温度为110，要求效果为产品腐败率不超过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？,73,解,：,（1）,F,0,=D（lg a lg b）,=0.6(lg 5448 lg 0.001)=4.042 min,F,110,=F,0,lg,-1,(121.1 110)/10=52.1 min,（2）F,0,=0.6(lg a lg 0.01)=4.042 min,lg a = lg 0.01 + 4.042/0.6,a = 54480，,即芽孢含量为120个/,g。,此时，,F,0,=D(lg a lg b),=0.6(lg 54480 lg 0.001)=4.642 min,F,110,=4.642 lg,-1,(121.1 110)/10=59.8 min,74,（三）影响罐头加热杀菌的因素,1： 影响微生物耐热的因素,热加工的目的是确保产品安全性或获得理想的货架期，要达到这个目的，就需要在热处理中建立时间和温度的关系，这就必需应用微生物菌群的耐热参数，而微生物的耐热性受到很多因素的影响，只有对这些因素有所了解，才能制定出合适的热加工工艺条件。,75,无论是在微生物的营养细胞间，还是在营养细胞与芽孢间，其耐热性都有显著的差异，就是在耐热性很强的细胞芽孢间，其耐热性的变化幅度也相当大。微生物的这种耐热性是复杂的化学性、生理性以及形态方面的性质综合表现的结果。因此，微生物的耐热性首先受到其遗传性的影响，其次与它所处的环境条件也是分不开的。,加热前、加热时和加热后三个阶段对微生物耐热性的影响，最重要的是加热时的各种条件。在有的情况下，许多因素对大多数微生物都产生影响，但有时也有一定的局限性，仅限于对某些特殊的菌种或菌株产生影响,76,影响微生物热致死率的因素,菌种与菌株,原始活菌数,热处理前细菌芽孢的培育和经历,热处理时介质或食品成分的影响,77,（1）,污染菌的种类,微生物种类不同，其耐热的程度也不同，而且即使是同一菌种，其耐热性也因菌株而异。正处于生长繁殖期的营养体的耐热性比它的芽孢弱。,各菌种芽孢的耐热性也不相同，嗜热菌芽孢的耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢的耐热性最弱。,同一菌种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培养条件、贮存环境的不同而异。例如热处理后残存芽孢静静培养繁殖和再次形成芽孢后，新生芽孢的耐热性就较原来的强。,78,无芽孢的细菌，在6080几分钟就可以杀灭；,霉菌和酵母更不耐热，只有少数几种的耐热性稍强。,79,原始活菌数(初菌数）,腐败菌或芽孢全部死亡所需时间随原始菌数而异。原始菌数愈多，全部死亡所需要的时间愈长。原始菌数愈高，腐败菌全部死亡时间也随之而增长。 所以，食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。因此，食品杀菌时减少原始活菌数到最低程度极为重要。,（2）污染量,80,设原始菌数为,a，,经,t,时间后的残菌数为,b，,斜率（热致死率）为,k，,杀菌时间,t:,lna-lnb=kt lnb= lna-kt,b=a/e,kt,该式表明，当杀菌温度和杀菌时间一定时，对某一特定菌来说，,b,就取决于,a。,菌种、菌数与污染源有关 原料来源,原料新鲜度,加工处理过程的合理性,车间个人卫生,81,（3）,加热前微生物所经历的培养条件,加热前，影响微生物耐热性的主要因素是微生物细胞的遗传性、细胞组成成分、细胞形态以及细胞的培养时间等本身的内在因素和培养基的组成成分、培养温度、代谢产物等环境的外在因素。,82,（4）,热处理时介质或食品成分的影响,加热温度和加热时间是影响微生物致死的因素，此外，加热时环境情况（水分、食品成分、添加物等）、给养等也与其直接相关。,热处理时影响微生物耐热性的环境条件有：,pH,值和缓冲介质、离子环境、水分活性、其他介质成分,83,pH,与芽孢致死时间的关系,食品,pH,值,84,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,。,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。,85,酸度,pH,值,食品种类,常见腐败菌,杀菌要求,低酸性, 5.0,虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆,嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌,高温杀菌105121,中酸性,4.6,5.0,蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果,酸性,3.7,4.6,荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、草莓、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,0.85 常压杀菌(巴氏杀菌),4.6 0.85 常压杀菌(巴氏杀菌),4.6 0.85 高压杀菌,90,酸性食品中出现的腐败菌主要是耐热性较低的微生物,如：耐酸性细菌、酵母、霉菌等，一般以酵母作为主要杀菌对象。,酸性食品可采用常压杀菌。如沸水中杀菌,。,值得注意的是在常压杀菌的加热条件下，酶的耐热性反而比腐败菌更显现出来了，尤其是高酸性食品，在采用高温短时杀菌时，酶的钝化为其杀菌的主要问题。,91,但在某些低酸性食品中尚存在一些抗热性更强的菌（如耐酸热芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌等），这些菌的特点是耐热性比肉毒梭状芽孢杆菌强，不产气，不产毒素，所以其杀菌条件需更高，如果杀菌条件仅杀死肉毒梭状芽孢杆菌，而这些菌未被杀死，则仍会繁殖，造成罐头的腐败。这些菌称,平酸菌,。,番茄及番茄制品一类酸性食品，也常出现耐热性较强的平酸菌，因此应以该菌作为主要杀菌对象。,92, 加热方式的影响,芽孢对干热的抵抗能力比对湿热的强，如肉毒芽孢杆菌的干芽孢在干热的杀灭条件是120，120,min，,而在湿热下为121，410,min。,这种差异与芽孢在两种不同环境下的破坏机理有关：湿热下的蛋白质变性和干热下的氧化，由于氧化所需要的能量高于变性，故在相同的热处理条件下，湿热下的杀菌效果高于干热。,93,食品的化学成分：,脂肪：,脂肪能增强微生物的耐热性。 原因：脂肪与微生物细胞的蛋白质胶体接触，形成的凝结薄膜层妨碍了水分的渗入，使蛋白质凝固困难；脂肪是热的不良导体，阻碍了热的传入。 如大肠杆菌和沙门氏菌，在水中加热到60-65时即可死亡了，而在油中加热到100，需经30,min,才能死亡。,94,糖浓度很低时，对微生物耐热性影响较小；糖的浓度越高，越能增强微生物的耐热性。 70的温度下，大肠杆菌在10%的糖液中的致死时间比无糖时增加了5,min ,糖浓度为30%时，致死时间增加30,min。,机理：糖吸收了微生物细胞中的水分，导致细胞内原生质脱水，影响了蛋白质的凝固速度，增大了微生物耐热性。 糖浓度高到一定程度（60%左右）时，高渗透压环境能抑制微生物生长。,95,食品糖液浓度,糖与微生物耐热性的关系,96,食品盐液浓度,食盐的浓度在4%以下时,对微生物芽孢的耐热性有一定的保护作用,而浓度在8%以上时,则可削弱其耐热性。这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异。,97,食品其他成分,淀粉对微生物芽孢耐热性没有直接影响,蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性,脂肪和油能增强芽孢耐热性,如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性。,98,（四）热量向食品中的传递,冷点：加热或冷却最缓慢之点，通常都,在罐中心点。此处常称为冷点。,1. 罐头食品中常见的传热方式,99,热的传递方式： 传导,热能在相邻分子之间的传递,。,对流,受热成分因密度下降而产生,上升运动，热能在运动过程,中被传递给相邻成分。,辐射,罐头内食品的传热方式： 传导,对流,传导对流,对于罐藏食品而言，不存在辐射传热。,100,罐内容物传热方式类型：,（1）完全对流型：液体多、固形物少，流动性好的食品。如果汁，蔬菜汁等。,（2）完全传导型：内容物全部是固体物质。如午餐肉、烤鹅等。,（3）先传导后对流型：受热后流动性增加。如果酱、巧克力酱、蕃茄沙司等。,（4）先对流后传导型：受热后吸水膨胀。如甜玉米等淀粉含量高的食品。,（5）诱发对流型：借助机械力量产生对流。如八宝粥罐头使用回转式杀菌锅。,101,102,（五）,影响罐内食品传热速率的因素,罐内食品的物理性质：主要指食品的状态、块形大小、浓度、粘度等。,初温：指杀菌操作开始时，罐内食品冷点处的温度。,罐藏容器：主要指容器的材料、容积和几何尺寸。,杀菌锅：杀菌锅的类型、杀菌操作的方式。,103,1、传热测定,对罐头中心温度（冷点温度）变化情况的测定。,掌握内容物的传热情况，以便科学制订杀菌工艺。,比较杀菌锅内各部位升温情况，改进、维修设备及改进操作水平。,掌握内容物所接受的杀菌程度，判断杀菌效果。,测定方法： 计算法，误差很大。 最高温度计法，不能了解杀菌过程中的变化。 罐头温度测定计录仪。,测定时注意探头的位置。,（冷点）,104,2 传热曲线,传热曲线,将罐内食品某一点（通常是冷点）的温度随时间变化值用温-时曲线表示，该曲线称传热曲线。如后页图。,要注意的是，杀菌锅温度升高到了杀菌温度,T，,并不意味着罐内食品温度也达到了杀菌温度的要求，实际上食品尚处于加热升温阶段。对流传热型食品的温度在此阶段内常能迅速上升，甚至于到达杀菌温度。而导热型食品升温很慢，甚至于开始冷却时尚未能达到杀菌温度。,冷却时需要加反压,105,106,500,g,玻璃瓶装樱桃汁罐头的传热曲线,107,108,3 传热曲线的作用,根据传热曲线，可以很方便地进行杀菌过程的数据处理，并可通过公式法计算罐中心温度的变化和杀菌过程的杀菌强度,109,（六）罐头热杀菌的工艺条件,杀菌强度的计算,杀菌工艺,条件,的确定,110,1、杀菌强度的计算,热杀菌时间的推算,比奇洛（,Begelow,）,在,1920,年首先提出罐藏食品杀菌时间的计算方法（基本法）。随后，鲍尔（,Ball,）、,奥尔森（,Olsen,）,和舒尔茨（,Schultz,）,等人对比奇洛的方法进行了改进（鲍尔改良法）。鲍尔还推出了公式计算法。史蒂文斯（,Stevens,）,在鲍尔公式法的基础上又提出了方便实际应用的列图线法。,111,比奇洛法（,Begelow),鲍尔法（,Ball),奥尔森法（,Olsen),史蒂文斯法（,Stevens),舒尔茨法（,Schultz),F,值测定仪,112,2. 杀菌工艺条件的确定,(1),杀菌公式,杀菌操作过程中罐头食品的杀菌工艺条件主要由温度、时间、反压三个主要因素组成。在工厂中常用杀菌式表示对杀菌操作的工艺要求。,杀菌公式是实际杀菌过程中针对具体产品确定的操作参数。,113,升温时间恒温时间降温时间,- 反压,杀菌温度,114,杀菌公式的含义,t,1,-,升温时间，即杀菌锅内加热介质由环境温度升到规定的杀菌温度,T,所需的时间。,t,2,-,恒温时间，即杀菌锅内介质温度达到,T,后维持的时间。,t,3,-,冷却时间，即杀菌介质温度由,T,降低到出罐温度所需时间。,T -,规定的杀菌锅温度。,P -,反压，即加热杀菌或冷却过程中杀菌锅内需要施加的压力。,115,杀菌工艺条件温度和时间的选用,正确的杀菌工艺条件应恰好能将罐内细菌全部杀死和使酶钝化，保证贮藏安全，但同时又能保住食品原有的品质或恰好将食品煮熟而又不至于过度。,罐头食品合理的,F,值可以根据对象菌的耐热性、污染情况以及预期贮藏温度加以确定。,同样的,F,值可以有大量温度-时间组合而成的工艺条件可供选用。,原则上，尽可能选择高温短时杀菌工艺，但还要根据酶的残存活性和食品品质的变化作选择。,116,杀菌时罐内外压力的平衡,罐头食品杀菌时随着罐温升高，所装内容物的体积也随之而膨胀，而罐内的顶隙则相应缩小。罐内顶隙的气压也随之升高。,为了不使铁罐变形或玻璃罐跳盖，必须利用空气或杀菌锅内水所形成的补充压力以抵消罐内的空气压力，这种压力称为,反压力,。,117,杀菌公式的省略表示,如果杀菌过程中不用反压，则,P,可以省略。一般情况下，冷却速度越快越好，因而冷却时间也往往省略。所以，省略形式的杀菌公式通常表示为：,t,1,-t,2,/T,118,(2)、杀菌工艺参数的确定步骤,对于热力杀菌而言，温度和时间是最重要的工艺参数。,确定正确的杀菌工艺参数的步骤如下图所示,119,120,(3)杀菌,方式,常压水杀菌：采用立式开口杀菌锅(槽)，杀菌温度不超过100。用于酸性食品。,高压蒸汽杀菌：在密闭的杀菌锅里用高压蒸汽对低酸性食品进行杀菌。,高压水杀菌：在密闭的杀菌锅内用高温高压的水对玻璃瓶装、软袋装及扁平状金属罐装的低酸性食品进行杀菌。,其它杀菌：火焰杀菌，微波杀菌，电阻杀菌等。,121,（4）商业杀菌系统,间歇式或静止式杀菌锅。,连续式杀菌锅系统。,无笼杀菌锅。,连续回转式杀菌锅。,静水压杀菌器,122,间歇式杀菌锅,123,连续式杀菌设备,124,超高压杀菌设备,125,其他杀菌设备,远红外,126,小结,加热杀菌工艺条件制定的原则是： 在保证食品的安全性的基础上，尽可能地将加热程度控制在影响食品品质的最小限度内。,热杀菌条件的确定：就是确定科学合理地杀菌温度、时间。因此需要考虑的因素有,（1）污染食品的微生物种类、数量、习性。,（2）食品的物理化学性质,（3）包装食品的容器,（4）食品在加热过程中的传热特性,（5）酶的活性,127,正确合理地杀菌条件应该是，既能杀灭食品中致病菌和能在包装内的环境中生长、繁殖引起食品辨证的腐败菌，使酶失活，又能最大限度地保持食品原有的品质。,128,第四节,冷却,杀菌时间达到后，罐头应迅速冷却。,冷却方法：水池冷却，锅内常压冷却，锅内加压冷却，空气冷却。,高压杀菌一般都采用反压冷却。,冷却终点：罐温3840。避免嗜热菌的生长繁殖，防止高温下食品品质的下降，利用余热使罐表面水分蒸发，防止生锈。,129,高压蒸汽杀菌时，在冷却水进入杀菌锅的瞬间，因为罐内外压力的急剧变化，卷边处可能有瞬时的松动，微量的水进入罐内，造成裂漏腐败。,冷却用水必须经过消毒处理， 一般采用氯消毒。要求排水口处的水中游离氯含量在13,mg/kg，,则正常条件下的加氯量约为58,mg/kg,。,130,第五节 常见罐头败坏及检查,一、胀罐（胖罐、膀听）,分为 隐胀,硬胀,轻胀,形成原因,131,物理性 装量过多,排气不足,操作不当,化学性 氢胀,马口铁选择不当,细菌性 杀菌不足,容器裂漏再污染,132,二、 平盖酸坏,由平酸菌引起。罐头外观一般正常，而内容物已在细菌活动下发生变质，呈轻微或严重酸味。,三、其他,133,四,、检查,外观检查：封口正常，两端内凹。,保温检查：将罐头放置在微生物的最适生长温度以足够的时间，观察罐头有无胀罐和真空度下降等现象。,敲音检查：用小棒敲击罐头，根据声音的清、浊判断罐头是否发生质变。,真空度检查：用真空计抽检罐头的真空度。,开罐检查：重量检验，感官检验，微生物检验，化学检验。,134,思考题,罐头加工过程中排气操作的目的和方法？,罐头食品主要有哪些腐败变质现象？,3.罐头食品腐败变质的原因有哪些？,4.影响微生物耐热性的因素主要有哪些？,5,.,D,值、,Z,值、,F,值的概念是什么？分别表示什么意思？这三者如何互相计算？6.影响微生物耐热性的因素主要有哪些？,135,7.低酸性食品和酸性食品的分界线是什么？为什么？,8.杀菌工艺条件如何选择？,9. 反压力的概念，余氯量的概念？,.,136,