食品加工與保藏食品熱處理和殺菌之三2023/4/191第1頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三Ⅲ.熱處理條件的選擇和確定食品熱處理條件的選擇和確定實質是熱處理溫度和時間的選擇和確定。應遵循下列基本原則：首先，熱處理應達到相應的目的。其次，應盡量減少熱處理造成的食品營養成分的破壞和損失。第三，熱處理過程不應產生有害物質，滿足食品衛生的要求。2023/4/192第2頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三加熱殺菌的理想效果迅速有效地滅活待處理物料中的有害微生物和酶，同時將加熱對物料的損傷及對食品品質的影響控制在最小限度內。同時還希望能耗較低，經濟合理。2023/4/193第3頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三需要考慮的因素污染食品的微生物的種類、數量、耐熱性。食品在加熱過程中的傳熱特性。影響罐頭食品傳熱的因素

。罐頭食品熱殺菌條件的確定過程：2023/4/194第4頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三食品中常見的腐敗微生物

乳和乳制品中：鏈球菌屬、乳桿菌屬、小桿菌屬、無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、芽孢桿菌屬。鮮肉中：無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、小球菌屬、枝霉屬。家禽中：無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、小球菌屬、青霉屬。2023/4/195第5頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三食品中常見的腐敗微生物

魚蝦和貝類中：無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、小球菌屬。蛋中：假單胞菌屬、芽枝霉屬、青霉屬、分枝孢屬。果蔬及其制品中：青霉屬、根霉屬、乳桿菌屬、無色桿菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、酵母屬、球擬酵母屬、葡萄孢屬、醋酸桿菌屬。2023/4/196第6頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三食品的熱傳遞熱傳遞的方式主要有：傳導對流輻射2023/4/197第7頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三熱傳導熱傳導中，傳熱的效率取決于食品和加熱介質間的溫度差及熱阻。2023/4/198第8頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三對流有自然對流和強制對流兩種。流體的溫度變化會導致其密度發生變化，流體就會發生自然對流。強制對流是指采用攪拌器或風扇對流體（液體和氣體）進行攪拌時所造成的流動。2023/4/199第9頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三熱輻射熱輻射是以熱引起的電磁波輻射。輻射過程中，物質的能量轉變為輻射能，只要溫度不變，發射的輻射能也不變。能被物體吸收而轉變為熱能的輻射主要為可見光和紅外線，這些射線被稱為熱射線，波長為0.4～40μm。2023/4/1910第10頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三影響罐頭食品傳熱的因素

表面傳熱系數；食品和容器的物理性質；加熱介質（蒸汽）的溫度和食品初始溫度之間的溫度差；容器的大小等。2023/4/1911第11頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三罐頭食品的冷點

冷點是在熱殺菌過程中用來代表罐頭容器內食品溫度變化的點。通常人們選罐內溫度變化最慢的點為冷點（coldpoint）溫度，加熱時該點的溫度最低（此時又稱最低加熱溫度點，slowestheatingpoint），冷卻時該點的溫度最高。2023/4/1912第12頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三罐頭食品的冷點

傳導傳熱方式的罐頭，由于傳熱的過程是從罐壁傳向罐頭的中心處，罐頭的冷點在罐內的幾何中心。對流傳熱的罐頭，由于罐內食品發生對流，熱的食品上升，冷的食品下降，罐頭的冷點將向下移，通常在罐內的中心軸上罐頭幾何中心之下的某一位置。2023/4/1913第13頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三測定污染食品的細菌之孢子的耐熱性（D值、Z值、TRT值等）測定欲使用的殺菌釜的熱分布測定罐頭的最冷點測定產品的熱穿透速率符合理論的殺菌條件計算（推算F0值）測試罐做保溫確認實驗（30～35℃，1～3個月）腐敗工廠產品做保溫確認實驗（30～35℃，1～3個月）正常正常確認殺菌條件腐敗2023/4/1914第14頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三殺菌值的計算（一）比奇洛基本推算法（二）改良基本法（三）公式計算法（四）列線圖法2023/4/1915第15頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三（一）比奇洛基本推算法根據罐頭食品傳熱情況（即罐頭食品溫度變化規律）和各溫度時微生物的熱力致死時間（TDT值），推算出預定殺菌溫度工藝條件下需要的加熱、保溫及冷卻時間的方法。為此，比奇洛首先提出了部分殺菌量的概念。2023/4/1916第16頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三部分殺菌量（partialsterility）若微生物在熱力致死溫度

T℃時的熱力致死時間（TDT值）為τmin，那么在T℃時加熱

tmin時所取得的殺菌量A=

t/τ為部分殺菌量，指的是在某一特定熱力致死溫度

T℃下加熱處理

tmin時完成的殺菌量。2023/4/1917第17頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三總殺菌量的計算若將殺菌過程分為n個溫度段，假設各溫度段的平均溫度為Ta℃,對應的熱力致死時間為τamin，處理時間為ta

min

，則各溫度段取得的部分殺菌量為Aa=

ta/τa；而總殺菌量為A=ΣAa=Σta/τa

2023/4/1918第18頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三例：總殺菌量的計算某目標菌在115℃時TDT值為20min，118℃時TDT值為10min，若該菌先在115℃處理8min，再在118℃處理6min，求兩次熱處理的累積殺菌量？解：A1=8/20=0.4,

A2=6/10=0.6,

A總=A1+A2=0.4+0.6=1.02023/4/1919第19頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三致死率及殺菌量的計算顯然，熱力致死時間τ的倒數1/τ可視為殺菌率(SterilizingRate)或致死率(LethalRate)，積分后得致死量，即殺菌量。2023/4/1920第20頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2023/4/1921第21頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三熱處理時間t熱處理溫度TT時的τ值1/τ部分殺菌量累積殺菌量2min98℃200min0.0051％1％3min104℃100min0.0103％4％5min110℃50min0.02010％14％4min113℃20min0.05020％34％6min115℃10min0.10060％94％5min110℃50min0.02010％104％2023/4/1922第22頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三（二）改良基本法比奇洛基本推算法不能用于比較不同殺菌條件的熱殺菌效果。為此，鮑爾引入了殺菌值（sterilizingvalue）或致死值（Leathality）的概念。2023/4/1923第23頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三致死值（Leathality）將各溫度下的殺菌率或致死率1/τ用標準溫度（通常為121.1℃）來表示，這樣就簡化了總殺菌量的計算公式，為利用一重積分來計算總殺菌量奠定了基礎，這也是改良基本法與比奇洛基本推算法的區別。2023/4/1924第24頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三熱力致死時間曲線和Z值注：上式中的F指121.1℃時的熱力致死時間。2023/4/1925第25頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三令F=1，即121.1℃時的熱力致死時間為1min2023/4/1926第26頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三殺菌值的計算上式中的F指的是殺菌值。由上式可知，只要知道熱處理溫度

T及目標微生物的Z值，就可以計算出致死率（即L值）；然后根據熱處理過程的溫度變化情況，就可以計算出不同熱處理過程所獲得的殺菌值F。2023/4/1927第27頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三殺菌值的計算教材p85，例題（微生物的D值、Z值，參考p76,表2-7；F值、L值，參考表2-15及表2-16；殺菌值的選擇參考p84內容）。注：表2-16表頭上的0.1、0.2、0.3……指的是溫度的非整數值。2023/4/1928第28頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三食品熱殺菌條件的確定方法

1.實罐試驗2.實罐接種殺菌試驗3.保溫貯藏試驗4.生產線上實罐試驗2023/4/1929第29頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三1.實罐試驗以滿足理論計算的殺菌值(F0)為目標，選擇幾種不同的殺菌溫度－時間組合進行試驗；再根據罐頭食品質量，生產能力等綜合因素選定殺菌條件的方法。目的是使熱殺菌既能達到殺菌安全的要求，又能維持其高質量，在經濟上也最合理。2023/4/1930第30頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2.實罐接種殺菌試驗為了確證實罐試驗所確定的（理論性）殺菌條件的合理性，還要進行實罐接種殺菌試驗；其方法是將常見導致罐頭腐敗的細菌或芽孢定量接種在罐頭內，在所選定的殺菌條件下進行殺菌，再保溫檢查其腐敗率。2023/4/1931第31頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三（1）試驗用微生物通常低酸性食品用耐熱性高于肉毒桿菌的梭狀芽孢桿菌PA3679芽孢。pH3.7以下酸性食品用巴氏固氮梭狀芽孢桿菌（Clostridiumpasteurianum）或凝結芽孢桿菌（Bacilluscoagulans）芽孢。高酸性食品則用乳酸菌，酵母作試驗對象菌。試驗用的微生物必須經標準的耐熱性試驗加以檢定。2023/4/1932第32頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三（2）實罐接種方法對流傳熱的產品可接種在罐內任何處。塊狀食品要盡可能接種在冷點位置或冷點與罐底之間。（3）試驗罐數（4）試驗分組（5）試驗記錄2023/4/1933第33頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三3.保溫貯藏試驗接種實罐試驗后的試樣要在恒溫下進行保溫試驗。培養溫度依據試驗菌的不同而不同。霉菌：21.1～26.7℃嗜溫菌和酵母：26.7～

32.2℃凝結芽孢桿菌：35.0～

43.2℃嗜熱菌：50.0～

57.2℃

2023/4/1934第34頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三4.生產線上實罐試驗接種實罐試驗和保溫試驗結果都正常的罐頭加熱殺菌條件，就可以進入生產線的實罐試驗作最后驗證。試樣量至少100罐以上，試驗時必須對相關內容進行測定并做好記錄。2023/4/1935第35頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三Ⅳ.殺菌工藝與設備殺菌工藝殺菌設備2023/4/1936第36頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三殺菌工藝巴氏殺菌與商業殺菌常壓殺菌與加壓殺菌高壓水煮殺菌空氣加壓蒸汽殺菌火焰殺菌熱裝罐密封殺菌預殺菌無菌灌裝2023/4/1937第37頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三殺菌設備一、低溫加熱殺菌裝置二、高溫加熱殺菌裝置三、超高溫殺菌裝置2023/4/1938第38頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三一、低溫加熱殺菌（裝置）（一）批量式低溫加熱殺菌裝置（二）連續式低溫加熱殺菌裝置2023/4/1939第39頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三二、高溫加熱殺菌（裝置）（一）間歇式高溫加熱殺菌裝置（二）連續式高溫加熱殺菌裝置2023/4/1940第40頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三（一）間歇式高溫殺菌裝置1.立式壓力殺菌釜2.臥式壓力殺菌釜3.用于玻璃容器的靜止壓力殺菌釜2023/4/1941第41頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三立式壓力殺菌釜臥式壓力殺菌釜2023/4/1942第42頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2023/4/1943第43頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2023/4/1944第44頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三（二）連續式高溫殺菌裝置1.螺旋式回轉加壓殺菌設備2.靜水壓式連續殺菌設備3.水封式連續殺菌設備4.刮板式回轉殺菌裝置2023/4/1945第45頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2023/4/1946第46頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2023/4/1947第47頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三三、超高溫殺菌習慣上把加熱溫度為135～150℃，加熱時間為2～8s，加熱后產品達到商業無菌要求的殺菌過程稱為超高溫殺菌（UHT殺菌）。UHT殺菌技術在液態奶的生產過程中應用最廣。2023/4/1948第48頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三超高溫殺菌技術的依據微生物對溫度的敏感程度比其它化學反應（如褐變、酶的鈍化、營養成分的損失）高（參見表2-11）。即是說微生物的Z值小于其它熱破壞反應的Z值，或說微生物的Q值大于其它熱破壞反應的Q值。2023/4/1949第49頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三超高溫殺菌技術的依據例如，溫度每上升10℃，枯草芽孢桿菌孢子的致死速率上升約30倍；但牛奶的褐變速率上升不到3倍。特別是當溫度高于135℃時，這種差別更顯著；如140℃時微生物死亡速率的提高比褐變反應速率的提高快2,000倍，在150℃時更是增長到5,000倍。2023/4/1950第50頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三2023/4/1951第51頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三超高溫殺菌技術的依據因此，利用超高溫殺菌處理原料奶，可以達到快速殺滅原料奶中的大部分有害微生物，同時很好地保持牛奶的營養和品質的目的。2023/4/1952第52頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三超高溫殺菌技術的分類按物料與加熱介質直接接觸與否，UHT殺菌可分為：直接（混合）式加熱法間接式加熱法2023/4/1953第53頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三直接混合式加熱法采用高熱、純凈的蒸汽直接與待殺菌物料混合接觸，進行熱交換，使物料瞬間被加熱到135～160℃。物料水分閃蒸過程中，易揮發的風味物質將隨之部分損失。常用于牛乳以及其它需脫去不良風味物料的殺菌，不適用于果汁的殺菌。2023/4/1954第54頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三直接（混合）式加熱法蒸汽噴射式超高溫殺菌蒸汽注入式超高溫殺菌歐姆加熱超高溫殺菌2023/4/1955第55頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三蒸汽噴射式超高溫殺菌利樂拉伐公司的真空瞬時加熱殺菌裝置英國APV公司的直接蒸汽噴射殺菌裝置美國徹里－伯勒爾公司的大氣－真空裝置2023/4/1956第56頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三利樂公司2023/4/1957第57頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三蒸汽噴射頭（圖）2023/4/1958第58頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三利樂公司2023/4/1959第59頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三利樂公司2023/4/1960第60頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三英國APV公司2023/4/1961第61頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三蒸汽注入式超高溫殺菌英國APV蒸汽注入式加熱殺菌裝置法國拉吉奧爾蒸汽注入式加熱殺菌裝置巴黎布雷爾－馬泰爾熱真空殺菌裝置2023/4/1962第62頁，共76頁，2023年，2月20日，星期三英國APV公司2023/4/1963第63頁，共76頁，2