食品工艺学PPT课件（共28单元）热杀菌理论.ppt

食食 品品 工工 艺艺 学学Food Processing 第三章 食品的热处理和杀菌概述热杀菌理论热处理与产品质量热杀菌应用第二节 热杀菌理论微生物的耐热性食品的传热杀菌强度计算及评价一、微生物的耐热性影响微生物耐热性的因素对热杀菌食品的pH值分类表示微生物耐热性的参数1、影响微生物耐热性的因素污染微生物热处理温度罐内食品成分（1）污染微生物种类污染量a.种类菌种不同耐热程度不同：酵母和霉菌较不耐热，细菌较耐热同一菌种所处生长状态不同，耐热性也不同；处于生长繁殖状态的耐热菌比处于休眠期的芽孢的耐热性弱得多低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象b.污染量同一菌种单个细胞的耐热性基本一致，但微生物菌群的耐热性与一定容积中存在的微生物数量有关，数量越大，全部杀死所需时间越长，微生物菌群所表现的耐热性越强（次页表）因此，食品工厂的卫生状况直接影响到产品的质量，并且也是该厂产品质量是否合格的标准之一2）热处理温度超过微生物正常生长温度范围的高温环境，可以导致微生物的死亡提高温度可以减少致死时间3）罐内食品成分的影响pH脂肪糖蛋白质盐植物杀菌素a. pH值微生物在中性时的耐热性最强，pH偏离中性的程度越大，微生物耐热性越低，在相同条件下的死亡率越大。

如一种好气菌芽孢在pH4.6 的培养基中，在121经2 min就可致死，而在pH6.1时，同样温度则需要9 min才能致死b. 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c. 糖糖浓度很低时，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：糖吸收微生物细胞中水分，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d. 蛋白质蛋白质含量在5%左右时，对微生物有保护作用；含量到15%以上时，对耐热性没有影响例：将某种芽孢分别放在含有1-2%明胶及不含明胶的pH6.9的磷酸缓冲液中，含明胶溶液中的微生物耐热性比不加明胶的微生物耐热性增加2倍e. 盐类食品中无机盐种类很多，使用量相对较多的是食盐。

低浓度食盐（4%）时，微生物耐热性随浓度增长而明显降低低浓度盐可以使微生物细胞适量脱水而蛋白质难以凝固；高浓度的盐则可使微生物细胞大量脱水，蛋白质变性，导致微生物的死亡并且，高浓度盐造成的水分活度的下降也会强烈地抑制微生物的生长f. 植物杀菌素植物杀菌素是某些植物中含有的能抑制微生物生长或杀死微生物的成分常见含有植物杀菌素的原料：葱、蒜、辣椒、罗卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗卜、茴香等植物杀菌素的存在会削弱微生物的耐热性，并可降低原始菌量2、食品的pH值分类分类的目的：利用微生物在不同的酸度环境中耐热性的显著差异，对不同酸度的食品采用不同程度的热处理常见的分类方式：1、酸性4.6，低酸性4.6 2、高酸性4.6酸性食品与低酸性食品pH值划分的依据能产生致命毒素的肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性该菌特点：有A、B、C、D、E、F、G七种类型，C、D、G型不产生毒素，E、F型主要存在于海洋湖泊环境，A、B型广泛存在于土壤中罐藏食品中易污染的产毒素菌型为A、B、E其中E型不耐热，100即可死亡，A、B型较耐热pH4.8时，肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢受到抑制，不会生长繁殖（即不能产生毒素）为增强安全性，以4.6为界线。

当Aw0.85时，其芽孢也不能生长繁殖低酸性食品的条件：pH 4.6及Aw0.85低酸性食品必须采用高压杀菌酸性食品则可采用常压杀菌酸性食品与高酸性食品pH值划分的依据存在于酸性食品中较耐热的某些腐败菌，如酪酸菌、凝结芽孢杆菌，在 pH3.7时即不能生长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、霉菌，杀菌强度较低但此类杀菌条件有时难以将酶钝化，故酶的钝化也是确定这类食品杀菌参数的主要依据酸化食品某些低酸性食品物料，因为感官品质的需要，不宜进行高强度的加热，可以采取加入酸或酸性食品的办法，使产品的最终平衡pH4.6这类产品称为酸化食品酸化食品可按酸性食品进行杀菌处理例如，在以某些水果、蔬菜、水产品为原料的产品中，分别加入了柠檬酸、醋酸、番茄酱3、微生物耐热性的数学表示热力致死温度热力致死时间曲线F0值Z值热力致死速率曲线D值F0 = nD（1）热力致死温度过去：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现在：微生物生长温度的上限微生物在高于此温度的环境中会被杀灭2）热力致死时间曲线又称热力致死温时曲线，或TDT曲线热力致死时间曲线以热杀菌温度T为横坐标，以微生物全部死亡时间t（的对数值）为纵坐标，表示微生物的热力致死时间随热杀菌温度变化的规律。

TDT曲线图则得到热力致死时间曲线方程：lgt2-lgt1=k(T2-T1)lgt1-lgt2=-k(T2-T1)令Z=-1/kTDT曲线指示了杀菌完成与否的界限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该曲线还可用以比较不同的温度-时间组合的杀菌强度例例3.1 在某杀菌条件下，在116用5 min恰好将菌全部杀灭；若改用110、15 min处理，问能否达到原定的杀菌目标？设Z=10例3.1解 已知：T1=116，t1=5 min；T2=110，Z=10，求t2 利用TDT曲线方程，将116、5 min转化成110下的时间t2 ，则 说明110、15 min处理并不能全部杀灭细菌3）F0值 指杀菌温度为121.1时的热力致死时间，是公认的标准参照温度 利用热力致死时间曲线，可将各杀菌温度-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（图）：（4）Z值当 lg(t1/t2)=1 时，Z=T2-T1（图）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，一般说明微生物的耐热性越强5）热力致死速率曲线“全部杀灭”的表达不科学大量的实验证明，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（的对数值）为纵坐标，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：lgblga=k(t0)t=-1/k(lgalgb)令1/k=D，则：t=D(lgalgb)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6）D值令 b = a 10-1，则 D = t （图）表示在特定的环境中和特定的温度下杀灭90%特定的微生物所需要的时间D值与菌种有关、与环境条件有关、与杀菌温度有关D值越大，表示微生物的耐热性越强7）F0=nDTDT值（或F0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 = D lg a lg(a 10-n)即 t = n D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即符合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F0，因此，F0 = n D121.1由于F0值表示为D值的倍数，所以F0值似乎和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F0中的n因素却与菌数有关，需根据实际原始菌数和允许的腐败率确定n值对于低酸性食品，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12D，则因加热时间过长，食品的感官品质不佳，所以一般取4-5D，最多为6D。

需要比较肉毒杆菌的12D和嗜热菌的4-6D的值，取较大者作为杀菌目标F0F0 = 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F0 = 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F0值之间的联系t = D (lga - lgb)F0=nD仿热力致死曲线例例3.3 某产品净重454 g，含有D121.1=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？例3.3解（1）F0=D（lg a lg b） =0.6(lg 5448 lg 0.001)=4.042 min F110=F0 lg-1(121.1 110)/10=52.1 min（2）F0=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个个/g。

此时，F0=D(lg a lg b) =0.6(lg 54480 lg 0.001)=4.642 min F110=4.642 lg-1(121.1 110)/10=59.8 min课后作业 某产品净重567 g，含D118=4.7 min、 Z=10的芽孢10个/g如果杀菌温度为121.1，要求产品腐败率不超过1/1000求：F118，F0及D121.1 二、食品的传热传热方式影响传热的因素传热测定传热曲线1、传热方式热的传递方式罐内容物传热方式类型（1）热的传递方式传导、对流、辐射传导：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对于罐藏食品而言，不存在辐射传热（2）罐内容物传热方式类型a. 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b. 完全传导型：内容物全部是固体物质如午餐肉、烤鹅等c. 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d. 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e. 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2、影响罐内食品传热速率的因素罐内食品的物理性质初温罐藏容器杀菌锅（1）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。

液态食品以对流为主，粘度越小，对流所占比重越大半液态食品对流传导都占一定比例，视液体和固形物的比例而定固态食品无对流，完全传导在汤汁中的固形物体积越小传热越快，竖条排列比层片排列传热快2）初温指杀菌操作开始时，罐内食品的温度初温越高，达到或逼近杀菌温度所需时间越短，所需杀菌时间越短初温对对流型传热影响较小，对传导型传热影响很大3）罐藏容器主要指容器的材料、容积和几何尺寸在常用的包装材料中，金属热阻最低，玻璃次之，纸质材料最高。