殺菌的F值、D值、Z值

1、D 值是指在一定的處境和一定的熱力致死溫度條件下，某細(xì)菌數(shù)群中90的原有殘存活菌被殺死所需的時(shí)間 （min ）。 例如110熱處理某細(xì)菌，其數(shù)群中 90的原有殘存活菌被殺死所需的時(shí)間為 5 min ，則該細(xì)菌在110的耐熱性可用D110 =5 min 表示， D 值是細(xì)菌死亡率的倒數(shù)， D 越大死亡速度越慢，該菌的耐熱性越強(qiáng)，并且D 不受原始細(xì)菌總數(shù)的影響。但是受到熱處理溫度、菌種、細(xì)菌或芽孢懸置液的性質(zhì)影響，所以 D 值是指在一定的處境和一定的熱力致死溫度條件下才不變，并不代表全部殺菌時(shí)間。D值的計(jì)算：D=t/（bg a-bg b） t為熱處理時(shí)間a為細(xì)菌原菌數(shù)b為經(jīng)t熱處理時(shí)間后的菌數(shù)Z熱

2、力殺菌時(shí)對(duì)象菌的熱力致死時(shí)間曲線的斜率（min）,也即對(duì)溫度變化時(shí)熱力致死時(shí)間相應(yīng)變化或致死速率的估量， Z 是加熱溫度的變化值， 為熱力致死時(shí)間或致死率（D）按照1/10或10倍變化時(shí)相應(yīng)的加熱溫度變化。Z越大，因 溫度上升而取得的殺菌效果就越小例如：Z=10.0C的試驗(yàn)菌在121c中加熱5分 鐘全部死亡，可用F10121=5分鐘表示，如Z=10 C,殺菌溫度為121c通?？芍苯?用 F 值表示，其它值時(shí)應(yīng)標(biāo)出。低酸性食品按Z=10 肉毒桿菌計(jì)算；酸性食品在低于100殺菌時(shí)可按Z=8 計(jì)算。F在基準(zhǔn)溫度中殺死一定數(shù)量又t象菌所需要熱處理的時(shí)間（ min）,即該菌的 殺菌值。低酸性食品的基準(zhǔn)溫

3、度國外常用121.1C或2500F。通常在F值右側(cè)上下角分別注有Z值和它所依據(jù)的溫度，而F10121通常可用F0表示。F值可用來比 較 Z 值相同的細(xì)菌的耐熱性。F 與 D 的關(guān)系： F=nD， n 是不固定的，隨工廠條件、食品污染微生物的種類和程度變化，一般用 6D 殺死嗜熱性芽孢桿菌，用 12D 殺肉毒梭狀芽孢桿菌，來確 保食品安全。F 的計(jì)算 公式法公式法最初由 Ball 提出，后來經(jīng)美國制罐公司熱工學(xué)研究組簡(jiǎn)化后，用來計(jì)算簡(jiǎn)單型和轉(zhuǎn)折型傳熱曲線上殺菌時(shí)間和 F 值，簡(jiǎn)化雖會(huì)引起一些誤差但無明顯影響。現(xiàn)已列入美國食品藥物管理局有關(guān)規(guī)定， 在美國得到普遍應(yīng)用。 公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中

4、內(nèi)容物溫度的變化在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上所繪出的加熱曲線， 以及殺菌一結(jié)束， 冷卻水立即進(jìn)入殺菌鍋進(jìn)行冷卻的曲線才能進(jìn)行推算并找出答案。它的優(yōu)點(diǎn)是可以在殺菌溫度變更時(shí)算出殺菌時(shí)間，但其缺點(diǎn)是計(jì)算較繁，費(fèi)時(shí)，用公式法計(jì)算比較費(fèi)時(shí)，尤其是產(chǎn)品傳熱呈轉(zhuǎn)折型加熱曲線時(shí)， 還容易在計(jì)算中發(fā)生錯(cuò)誤， 又要求加熱曲線必須呈有規(guī)則的簡(jiǎn)單型加熱曲線或轉(zhuǎn)折型 加熱曲線，才能求得較正確的結(jié)果。1 標(biāo)繪加熱曲線計(jì)算時(shí)首先將罐內(nèi)冷點(diǎn)溫度變化數(shù)據(jù)與時(shí)間繪在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上，如果所得傳熱曲線呈一條直線時(shí)為簡(jiǎn)單加熱曲線，如呈二條直線，則為轉(zhuǎn)折型加熱曲一線，可求得傳熱速率X、fc,計(jì)fh （及f2）和滯后因子j、科，如為轉(zhuǎn)折型加熱曲線時(shí)

5、，還須繪制冷卻曲線，求得 算時(shí)需有Fi表、f/u： logg圖和r： logg圖。2殺菌值（Fo值）和殺菌時(shí)間計(jì)算各符號(hào)含義介紹：Z熱力殺菌時(shí)對(duì)象菌的熱力致死時(shí)間曲線的斜率（min）,也即對(duì)溫度變化時(shí)熱力致死時(shí)間相應(yīng)變化或致死速率的估量。低酸性食品按Z=10C肉毒桿菌計(jì)算；酸性食品在低于100 C殺菌時(shí)可按 Z=8 C計(jì)算。fh加熱曲線中直線部分的斜率，機(jī)橫一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需要的時(shí)間（min）。在轉(zhuǎn)折型加熱曲線中轉(zhuǎn)折點(diǎn)前第一條加熱曲線部分的斜率也為fh。f2加熱曲線中轉(zhuǎn)折點(diǎn)后第二條曲線的斜率（min）。j在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上加熱曲線呈直線前加熱時(shí)間的滯后因子，j RT I T-。RT IT IRT殺

6、菌或殺菌鍋溫度（C）。IT 罐頭食品初溫（C）,殺菌鍋進(jìn)蒸汽前容器內(nèi)裝食品的平均溫度。I T 假初溫，它處于橫坐標(biāo)上按58%升溫時(shí)間標(biāo)定的點(diǎn)引出的垂直線和加熱曲線直線部分延長線相交的交點(diǎn)上，該交點(diǎn)視為假起始點(diǎn)。如升溫時(shí)間為15min,它處于和15X0.58=8.7min 一點(diǎn)引出的垂直線的交點(diǎn)上。X 轉(zhuǎn)折型加熱曲線中第一條直線從42%升溫時(shí)間包括在內(nèi)的假起始點(diǎn)到它轉(zhuǎn)折點(diǎn)的加熱時(shí)間（min）。fc半對(duì)數(shù)冷卻曲線中直線部分的斜率（min）。Cw冷卻水溫度（C）。B理論加熱時(shí)間（min）,即42%升溫時(shí)間+殺菌時(shí)間。tp從殺菌鍋升溫到達(dá)殺菌溫度時(shí)開始直至蒸汽關(guān)閉和冷卻開始時(shí)止的間隔時(shí)間，它 為實(shí)際殺

7、菌時(shí)間（min）, tp=B 0.42X升溫時(shí)間（min）。CUT 升溫時(shí)間（Come-up time）,從殺菌鍋進(jìn)蒸汽一直到殺菌鍋升溫到殺菌溫度時(shí) 止的相隔時(shí)間（min）。I 初溫和殺菌鍋溫度差值（C）,即I=RT-ITog殺菌溫度和終止殺菌（停止進(jìn)汽）時(shí)罐內(nèi)食品測(cè)點(diǎn)溫度間的差值（C）。m+g 殺菌溫度和冷卻水溫度間的差值（C），即RT-Cw o m+g=100C時(shí)f/u： 10gg和r： logg相關(guān)圖對(duì) m+g=70110C也適用。F在基準(zhǔn)溫度中殺死一定數(shù)量對(duì)象菌所需要熱處理的時(shí)間（min）,即該菌的殺菌值。低酸性食品的基準(zhǔn)溫度常用121.1 C。Fi 在任何其他致死溫度時(shí)和121.1C

8、時(shí)熱處理一分鐘相當(dāng)?shù)臅r(shí)間（ min）。此即F121.1 1 時(shí) FiJlog X1； T）L iZU實(shí)際殺菌過程中罐內(nèi)測(cè)點(diǎn)上在各致死溫度時(shí)接受的熱致死量累積值以殺菌（鍋） 溫度所需殺菌時(shí)間表示之。測(cè)點(diǎn)上累積熱致死量應(yīng)和對(duì)象菌在基準(zhǔn)溫度時(shí)所需F值相等。即 U=FFir加熱殺菌時(shí)全部殺菌值（F）中加熱部分所占比例，在一定 Z和m+g條件下，r為 10g g或g的對(duì)應(yīng)值。to.i殺菌溫度和食品測(cè)點(diǎn)溫度間差值為0.1 C時(shí)，從“校正零點(diǎn)”或“假初溫”算起的加熱殺菌時(shí)間（min）。tu食品測(cè)定溫度瞬間到達(dá)g=0.1 C后繼續(xù)加熱殺菌時(shí)間（ min）,即B to.i=tu?，F(xiàn)用示例進(jìn)行計(jì)算。（1）簡(jiǎn)單型加

9、熱曲線凈重284克整清水馬蹄罐頭以1045/115C殺菌，罐頭內(nèi)容物初溫為 13C,罐頭冷卻用水溫16C ,求該產(chǎn)品的殺菌強(qiáng)度F0值？根據(jù)罐頭冷點(diǎn)溫度測(cè)定記錄標(biāo)繪加熱曲線（圖210）,其曲線呈一直線，屬于簡(jiǎn)單加熱曲線。由曲線求得 fh=6.0, j=0.9314。按照表2-13 “簡(jiǎn)單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺 菌致死值計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填寫：Z 10Cfh6.0minRT115CFi由W錄表 2-? 查得Z=10C時(shí)，RT=115C時(shí)的Fi值為4.074Cw 16 Cm+g RT Cw=115-16=99 CIT 13CI T 10X0.58=5.8min,由圖2-10加熱曲線的直線部分延

10、長線與 5.8min相交點(diǎn)的溫度 為20 CjI RTIT =115-20=95 C I RTIT=115-13=102 CjjI/I=95/102=0.9314log jI log95=1.9777B42%升溫時(shí)間+殺菌時(shí)間=0.42 X 10+45=49.2minB/fh49.2/6.0=8.2Log glogjI B/fh=1.9777 8.2=6.2222如果Log g 1或g0.1 C ,不要再逐項(xiàng)計(jì)算，可超越兩項(xiàng)后，從“to” 一項(xiàng)起再逐項(xiàng)計(jì)算。t0.1fhX （logjI+1）=6.0 X （1.9777+1）=6.0X2.9777=17.8662min歡迎下載13tuBto.i

11、=49.217.8552=31.3338minfh/U0.1從 f/u： log g 相關(guān)圖查得 log g= 1 時(shí)的 fh/U0.1 值為 0.7fhfh u 0.1Fi6.00.7 4.0742.1039”,31.3338/ 4.074=7.69F=fhfh U0.1Fi=2.1039+7.69=9.795min284克清水馬晅罐頭經(jīng)”.1。二45/.1.15C殺菌后的殺菌值.F.0 A為9.8mins.若認(rèn)為該產(chǎn)品的F0值過大并要求減為F0=6min,則要求多長的殺菌時(shí)間？如采用114c或121c殺菌時(shí)又需要多長時(shí)間？按表2-14 “簡(jiǎn)單加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌時(shí)間計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算

12、并填入該項(xiàng) 內(nèi)。F6minZ10Cfh6.0min,仍按圖2-10為依據(jù)j0.9314,仍按圖2-10為依據(jù)RT115CFi同前例4.074Cw 16Cm+g99 CIT 13CI 102Cjl 95 Clogjl 1.9777fh/u fh/ (FXFi) =6.0/ (6X4.074) =6.0/24.444=0.2455log g從 fh/u： log g 相關(guān)圖(圖 2-)上 fh/u=0.2455 時(shí)按 Z=10C 的曲線查得 log g 1,故仍按順序計(jì)算，故log jI log g 1.9777 (0.56) =2.5377BfhX (log jI -log g) =6X2.53

13、77=15.23mintpB (0.42X CUT)=15.23 (0.42X 10)=15.234.2=11.03 11min當(dāng)284克清水馬蹄罐頭殺菌溫度為121c時(shí)，則殺菌時(shí)間僅需11min即可，它比114c的36min縮短2倍多，比115c的30min縮短1.5倍多。這明顯地看出高溫短時(shí)殺菌的優(yōu)越 性。(2)轉(zhuǎn)折型加熱曲線2,950克清水竹筍罐頭白殺菌條件是15-40-10/116C,冷卻水溫為 20 C,罐頭殺菌前初溫為66 C,求其殺菌強(qiáng)度 Fo值？根據(jù)罐頭中心溫度測(cè)定記錄儀標(biāo)繪加熱曲線(圖 2-11),其曲線呈二條直線，屬于轉(zhuǎn)折 型加熱曲線，是對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱復(fù)合過程，殺菌前期是對(duì)

14、流加熱，而后期是傳導(dǎo)傳熱。多數(shù)的油浸類或清水類大塊罐頭屬于這種類型。由第一條直線求得fh值，第二條直線求得f2值，并自二條直線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間減去58%升溫時(shí)間求出 X值，而j值仍以第一條直線求得，冷卻曲線fc同樣以實(shí)測(cè)溫度一時(shí)間的記錄標(biāo)繪出圖2-12,并以橫跨一對(duì)數(shù)周期為冷卻速率fc值。然后按表2-15 “轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時(shí)的加熱殺菌致死值計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填 寫：Z 10 cfh24.4min (圖2-11中第一條直線的傳熱速率)f254min (圖2-11中第二條直線的傳熱速率)fc22min (圖 2-12)j0.68 (如圖 2-11 所示，I T =82 C , j=jI/I

15、=RT IT /RT 一IT=116-82/116-66=34/50=0.68min )X 17.5 min (X=26.28.7=17.5,參見圖 2-11)RT116CIT 66 cCw 20 cB42%升溫時(shí)間+殺菌時(shí)間=0.42 X 15+40=46.3minI RTIT=116-66=50 CjI 0.68 X 50=34 Clog jI log34=1.5315X/fh17.5/24.4=0.717log gbh0.8145, (log jI X/fh=1.53150.717=0.8145)m+g RT Cw=11620=96 Cfh/Ubh 16,(從r： log g相關(guān)圖查得l

16、og gbh=0.8145時(shí)按Z=10C曲線查得的fh/Ubh值為 16)rbh0.71 ,(從 f/u : log g 相關(guān)圖查得 log gbh=0.8145 時(shí)，按 m+g=100C 的曲線查得 r=0.71)(Bx)/f20.5333, (46.3 17.5) /54=28.8/54=0.5333)Log g 0.281, (log gbh(Bx)/f2=0.8145 0.5333=0.281)修正 log g0.3225，當(dāng) fzwfc時(shí)，按 10g g+ 0.07 (1 fc/f2)計(jì)算，則 0.281 + 0.07 (122/54) = 0.281 +0.07X 0.593=0.

17、281 + 0.0415=0.3225,由于修正后的 log g-1 ,故按次序計(jì)算 下去f2/u3.4,(從f/u： log g相關(guān)圖查得log g = 0.3225時(shí)，按Z=10C曲線查得f/u值，得出 f2/u=3.4)Fi3.236min,由附錄表 2-查彳# Z=10 C時(shí)，RT=116C時(shí)的 Fi 值為 3.236minFi4.91min, (fl54 4 91)f2 U Fi 3.4 3.236F20.41min, %( f2 fh)0?(5424/)0 41(fhUbh) Fi163.236FoFiF2=4.91 0.41=4.5 minFo .值一為 4_5min_ （如用二

18、般法求一F0.值.二結(jié)果為4：57min_, 土分接近）如考慮到Fo偏高，而采用F值為4min ,則需要多少殺菌時(shí)間？按表2- 16 “轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時(shí)的殺菌時(shí)間計(jì)算表”逐項(xiàng)計(jì)算并填寫:Fo4.0minZ至rbh各項(xiàng)與前計(jì)算F值相同。rbh(f2 fh)fh U bh0.71 (54 22.4)1.402,(16。71 31.6161.402)f2/U3.76,(FFif2%h_( f2_fh)fh-U bh一544 3.236 1.4023.76log g0.36,(從f/u: log g相關(guān)圖上按Z=10C曲線查得f/u為3.76時(shí)相應(yīng)的log g值， 得出 log g=0.36)修

19、正 log g 0.32,由于 fzwfc,按 log g 0.07( 1 fc/f2)計(jì)算，貝U 0.360.07(1 22/54) =0.36-0.07X 0.593=0.360.042= 0.32f2X (log gbh-log g)26.70min, (54X (0.81450.32) =54X 0.4945=26.70B44.2min, X+ f 2X (log gbh-log g)=17.5+26.7=44.2tp38min, B0.42X CUT=44.20.42X 15=37.9= 38如以F值為4.0min來殺菌2,950克清水竹筍罐頭，則需要?dú)⒕鷷r(shí)間38min,即用1538

20、 10/116C殺菌式(初溫 66 C,冷卻水溫 20C)。表2-13簡(jiǎn)單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌致死值計(jì)算表產(chǎn)品名稱pH罐 型日期F值計(jì)算項(xiàng)目ZfhJRTFi （從Fi表）Cwm+g =RT CwITI =RT ITJI =j X ILog jIB =t P+0.42CUTB/fhLog g =logjI B/fh若10g g 1時(shí)，超越到t0.1一項(xiàng)起計(jì)算fh/U （從 f/U ： log g 圖查）F = -fh- fh /UFit0.1 =fhX （log jI + 1）tu =B 10.1fh/U 0.1 （從 f/U ： log g 圖求 log g= 1 時(shí)的fh/U）fh

21、fh U0.1 Fitu/FifhF =h+tu/Fifh 1 U0.1F i表2-14簡(jiǎn)單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌時(shí)間計(jì)算表商品名稱pH罐 型日期B值計(jì)算項(xiàng)目FZfhjRTFi （查Fi表）Cwm+g (RT-Cw)ITj =RT-ITjl =j X ILog jIfh/U =f h/(FiX F)Log g （從 f/u ： log g 圖） （若log g-1時(shí) 超越到t0.1一項(xiàng)起計(jì)算）Log jI-log gB =f hX(logjI-log g)tp =B-0.42CUTt0.1 =fhX (log jI + 1)fh/U0.1(從 f/U :log g 圖， 求 log g=-1 時(shí)的 fh/U)fhtu =FXFih一 fh U0.1B =t 0.1+tutp=B-0.42 X CUT表2-15轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時(shí)的加熱殺菌致死值計(jì)算表商品名稱pH罐型日期F0值計(jì)算項(xiàng)目Zfhf2fcjxRTITCwBt p+0.42CUTI=RT-ITjI=j x ILog jIX/f hLog g bh=lOgjI-X/f hm+g=RT-Cwfh/U bh (從 f/u:log g 圖)rbh從 r:log g 圖(B-X)/f 210gg=logg bh (B x)/f2修正 log g(f2Wfc時(shí)) =log g+