第二節(jié)食品高新技術(shù)加工工藝超高溫殺菌(第一章)

1、1第二節(jié)第二節(jié) 超高溫殺菌超高溫殺菌 l 超高溫殺菌是達到這一理想效果的途徑之一。超高溫殺菌最早用于乳品工業(yè)牛奶的殺菌作業(yè)。大量實驗表明，微生物對高溫的敏感性遠(yuǎn)大于多數(shù)食品成分對高溫的敏感性。故超高溫殺菌能在很短時間內(nèi)有效地殺死微生物，并較好地保持食品應(yīng)有的品質(zhì)。因而目前廣泛用于乳品、飲料和發(fā)酵等行業(yè)。l通常的超高溫殺菌設(shè)備只適用于不含顆粒的物料或所含顆粒的粒度小于lcm的物料的加熱殺菌。2一、超高溫殺菌的基本原理一、超高溫殺菌的基本原理l超高溫殺菌(UHT)工藝和高溫短時間殺菌(HTST)工藝的最大差別是后者仍屬于巴氏殺菌范疇，而超高溫殺菌已經(jīng)達到商業(yè)無菌的要求。超高溫殺菌工藝最早在牛乳生產(chǎn)

2、中得到成功應(yīng)用。l關(guān)于超高溫(UHT)殺菌，尚沒有十分明確的定義。習(xí)慣上，把加熱溫度為135150，加熱時間為28s，加熱后產(chǎn)品達到商業(yè)無菌要求的殺菌過程稱為UHT殺菌。lUHT殺菌的理論基礎(chǔ)涉及兩個方面。一是微生物熱致死的基本原理；二是如何最大限度保持食品的原有風(fēng)味及品質(zhì)。3（一）（一）UHT殺菌的微生物致死理論依殺菌的微生物致死理論依據(jù)據(jù)l按照微生物的一般熱致死原理，當(dāng)微生物在高于其耐受溫度的熱環(huán)境中時，必然受到致命的傷害，且這種傷害隨著受熱時間的延長而加劇，直至死亡。微生物的熱致死率是加熱溫度和受熱時間的函數(shù)。4微生物的耐熱性微生物的耐熱性l 菌種和菌株l 熱處理前菌齡、培育條件、貯存環(huán)

3、境；l 熱處理時介質(zhì)或食品成分如酸度或pH；l 原始活菌數(shù)；l 熱處理溫度和時間，作為熱殺菌，這是主導(dǎo)的操作因素。 5UHT殺菌效果殺菌效果l通常，檢驗UHT殺菌效果(Sterizing Effect)可用某類微生物的芽孢作為試驗對象。l厭氧微生物PA3679的孢子具有極高的的熱力致死時間值（達35），這種孢子用來檢驗各種超高溫處理的效果無疑是很有說服力的。PA3679細(xì)菌孢子在150時的熱致死速率（殺死90%PA3679孢子數(shù)所需時間）為0.285s，處理后的孢子數(shù)減少到原先的1/1012，這無疑是極高的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，此時所需處理的全部時間是0.285123.4s，l 如果時間進一步延長到4s，

4、總孢子數(shù)就會減少到11014，因此，用超高溫工藝在135高溫處理34s時間就有可能得到極為優(yōu)質(zhì)的超高溫滅菌產(chǎn)品。6l超高溫工藝殺菌效率的定義是以殺菌前后孢子數(shù)的對數(shù)比來表示，以下式來表示為：l SElg(原始孢子數(shù)最終孢子數(shù)) 7（二）（二）UHT殺菌的品質(zhì)保證殺菌的品質(zhì)保證l大量實驗表明，采用UHT瞬時殺菌技術(shù)也可最大程度地保持食品的風(fēng)味及品質(zhì)。這主要是因為微生物對高溫的敏感程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于食品成分的物理化學(xué)變化對高溫的敏感程度。89l圖中實線為牛乳褐變的溫時下限，虛線為滅菌的溫時下限。從圖中可以看出，若選擇滅菌條件為110120，1.520min；則兩線之間間距甚近，說明生產(chǎn)工藝條件要有十分嚴(yán)

5、格的措施來維持，這在實際上很難辦到。而選擇UHT滅菌條件137145，25s時，兩線之間間距較遠(yuǎn)，說明產(chǎn)生褐變及其他缺陷的危險性較小，生產(chǎn)工藝條件較易控制。在這種殺菌條件下，產(chǎn)品的顏色、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)及營養(yǎng)等品質(zhì)沒有受到很大的損害。所以，該技術(shù)比常規(guī)殺菌方法能更好地保存食品的品質(zhì)及風(fēng)味 10二、超高溫殺菌的方法二、超高溫殺菌的方法 l超高溫殺菌處理一般有兩種方法，即直接加熱法和間接加熱法。l直接加熱法是用蒸汽直接加熱物料，接著是急劇冷卻，在閃蒸過程中將注入的蒸汽蒸發(fā)，恢復(fù)物料的原來組成。l間接加熱法是通過熱交換器間接加熱制品的過程。同樣，制品冷卻也可間接通過各種冷卻劑來實現(xiàn)。加熱介質(zhì)包括過熱蒸汽、

6、熱水和加壓熱水，而冷卻劑常見的是冷水或冰水。11（一）直接加熱法（一）直接加熱法l直接加熱法有噴射式和注入式兩種型式.l噴射式是把蒸汽噴射到物料流體里。l注入式則是把物料注入到熱蒸汽環(huán)境中。 121噴射式一蒸汽噴射入制品中噴射式一蒸汽噴射入制品中l(wèi)噴射式超高溫殺菌裝置有不同的結(jié)構(gòu)組成，如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等。噴射式的殺菌裝置有真空瞬時加熱殺菌裝置和直接噴射式殺菌器。13真空瞬時加熱殺菌的效果真空瞬時加熱殺菌的效果 l微生物的影響l高溫滅菌奶在37下培養(yǎng)10天以后的無菌率均達到100l對含枯草桿菌孢子和在牛乳

7、中最耐熱的嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子的牛奶在120140溫度范圍下處理后，將全部樣品在不同的溫度下培養(yǎng)7天，能夠檢出的最少孢子數(shù)為0.0004個mL。l在溫度為135、時間為4s時都能達到這個最低數(shù)值。l因此，一般情況下可認(rèn)為殺菌溫度135是非?？煽康?，而真空瞬時加熱殺菌法采用的處理溫度為140，其安全系數(shù)更大。14營養(yǎng)成分的影響營養(yǎng)成分的影響l超高溫殺菌處理前后牛乳pH值的變化卻不大。l真空瞬時加熱殺菌溫度和時間對于物料的穩(wěn)定性也有影響，就滅菌牛乳而言，77組試驗所得沉淀量平均在0.37和0.66LmL之間，平均約0.5LmL，這一數(shù)量的沉淀是微不足道的。l經(jīng)真空瞬時加熱殺菌的牛乳以19.6MPa

8、、60的均質(zhì)壓力和均質(zhì)溫度能夠使乳脂肪的穩(wěn)定于乳漿中。l在140下保持24s的超高溫殺菌牛乳的風(fēng)味較為理想，l在較低溫度(5和20)下，貯存期間的風(fēng)味變化不大。l真空瞬時加熱殺菌對維生素的分解作用不明顯，不大于一般高溫短時巴氏殺菌的效果。152注入式注入式制品注入蒸汽中制品注入蒸汽中l(wèi)與蒸汽噴射式不同，注入式是將物料注入到充滿過熱蒸汽的加熱器中，由蒸汽瞬間加熱到殺菌溫度而完成殺菌過程。冷卻方法與蒸汽噴射法相似，也是在真空罐中通過膨脹來實現(xiàn)的。 16（二）間接加熱法（二）間接加熱法1片式熱交換器l 間接加熱法可以采用比直接加熱法更高的溫度，使用更短時間的工藝來處理制品。該方法首先必須解決的是一般

9、片式熱交換器使用的密封墊圈不能承受如此高壓的問題。至1950年，APV公司成功推出了第一套間接加熱的超自動控制裝置。在APV裝置中經(jīng)136保溫2s的滅菌牛乳中無存活的細(xì)菌和耐熱孢子。 172環(huán)形管式加熱器環(huán)形管式加熱器l環(huán)形管式加熱器與其他超高溫殺菌器相比具有下列特點：l加熱器、冷卻器和保溫器均以無縫環(huán)形不銹鋼管制成，沒有密封圈和死角，可以承受特別高的壓力；l高壓泵是惟一的功率強大動力，能夠使物料通過預(yù)熱器、加熱器、交流換熱器、冷卻器，并最后輸送到灌裝器，因而減少了滅菌產(chǎn)品再染菌的可能性；l均質(zhì)機有五只閥，分為兩部分，在加熱器之前的壓力高達24.5MPa，加熱器之后的壓力在0.55MPa之間，以防止物料在高溫下沸騰；l強烈的湍流保證了制品的均勻處理和較長的運行周期。 183刮面式加熱器刮面式加熱器l如果待殺菌的物料黏度太大或流動太慢，或者容易在加熱器表面生成焦化膜，不