食品殺菌新技術(shù) (2)PPT

1、關(guān)于食品殺菌新技術(shù) (2)第一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月主要內(nèi)容超高溫殺菌 高壓殺菌歐姆殺菌第二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 超高溫殺菌一、基本原理超高溫殺菌是把加熱溫度為135-150、加熱時(shí)間為2-8s、加熱后產(chǎn)品達(dá)到商業(yè)無(wú)菌要求的殺菌過(guò)程叫做超高溫殺菌或者UHT殺菌。其基本原理包括微生物熱致死原理和如何最大限度地保持食品的原有風(fēng)味及品質(zhì)原理。因?yàn)槲⑸飳?duì)高溫的敏感性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多數(shù)食品成分對(duì)高溫的敏感性，故超高溫短時(shí)殺菌，能在很短時(shí)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)。第三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、UHT殺菌的微生物致死理論

2、依據(jù) (一)微生物的耐熱性微生物的耐熱性受到下列因素的影響1.菌種和菌株；2.菌齡、培育條件、貯存環(huán)境；3.熱處理的介質(zhì)、食品成分如酸度；4.原始活菌數(shù)；5.熱處理溫度和時(shí)間(主導(dǎo)因素)。(二)微生物的致死速率與D值微生物的熱致死率是加熱溫度和加熱時(shí)間的函數(shù)。第四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在一定環(huán)境和溫度下，微生物隨時(shí)間而死亡時(shí)的活菌殘存數(shù)是按指數(shù)遞減或按對(duì)數(shù)周期下降的。細(xì)菌任意時(shí)刻的致死速率可以用它殘存活菌數(shù)下降一個(gè)對(duì)數(shù)周期所需的時(shí)間來(lái)表示，這便是圖中D值的概念。D值是這一直線斜率絕對(duì)值的倒數(shù)，即：D值反映了細(xì)菌死亡的快慢。D值越大，細(xì)菌死亡的速度越慢，即細(xì)菌的耐熱性越強(qiáng)；反

3、之則死亡速度越快，耐熱性越強(qiáng)。D值隨其它影響微生物耐熱性的因素而異，只有在這些因素固定不變的條件下，才能穩(wěn)定不變。第五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月（三）微生物的熱力致死時(shí)間與Z值熱力致死時(shí)間(Thermal Death Time=TDT)表示熱力致死溫度保持不變的條件下，完全殺滅某菌種的細(xì)胞或芽孢所必需的最短熱處理時(shí)間。微生物熱力致死的時(shí)間隨致死溫度而異，兩者的關(guān)系曲線稱為熱力致死時(shí)間曲線，圖10-2表達(dá)了不同熱力致死溫度下細(xì)菌芽孢的相對(duì)耐熱性。 第七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Z值表達(dá)了熱致死時(shí)間縮短一個(gè)對(duì)數(shù)周期所要求

4、的熱處理溫度升高的度數(shù)，它在數(shù)值上等于熱力致死時(shí)間曲線的直線斜率絕對(duì)值的倒數(shù)。即：如果某種微生物在121時(shí)的TDT值為F，則該微生物在任何殺菌溫度下的TDT值可表示為第八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月熱力遞減致死時(shí)間是在任何特定熱力致死條件下將細(xì)菌或芽孢數(shù)減少到某一程度如10-n時(shí)所需要的熱處理時(shí)間。即：N值指的是活菌遞減的對(duì)數(shù)周期，也稱遞減指數(shù)（四）微生物的熱力遞減致死時(shí)間X：細(xì)胞殘存數(shù)；C：細(xì)胞原始總數(shù)；n：遞減指數(shù)第九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、UHT殺菌效果 通常，檢驗(yàn)UHT殺菌效果可用某類微生物的芽孢作為試驗(yàn)對(duì)象。例如，用PA3679 芽孢，這種芽孢具有

5、極高的Z值（Z=35）若某一UHT殺菌工藝要求F值為12D，處理之后的芽孢總數(shù)就要減少到經(jīng)過(guò)12個(gè)對(duì)數(shù)期后的值。若原料總的孢子總數(shù)為1000個(gè)/ml,則按圖中的十減九遞減時(shí)間曲線，如果150所選定的D值為0.285s(殺死90%孢子所需的時(shí)間)，那么全部熱處理時(shí)間就是0.28512=3.4s。所以把熱處理溫度150 和熱處理時(shí)間結(jié)合起來(lái)就會(huì)使原始總孢子數(shù)由1000個(gè)/ml減少到1個(gè)/109ml，即1個(gè)/106L，這無(wú)疑是一個(gè)很?chē)?yán)格的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。如果熱處理時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)到4s，就有可能達(dá)到1108L的UHT殺菌產(chǎn)品只有一個(gè)1個(gè)殘存孢子的水平。第十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，

6、PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四、UHT殺菌的品質(zhì)保證措施：控制溫度使褐變時(shí)間與殺菌時(shí)間的距離相距較大，即兩條線之間的間距第十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) UHT瞬時(shí)殺菌的基本過(guò)程及設(shè)備一、UHT殺菌的基本方法 間接式(間壁式)加熱法 直接混合式加熱法基本方法間接式加熱UHT過(guò)程是采用高壓蒸汽或高壓水為加熱介質(zhì)，熱量經(jīng)固體換熱壁傳遞給待加熱殺菌的物料。由于加熱介質(zhì)不直接與食品接觸，所以可較好地保持食品原有的風(fēng)味。直接式加熱法，一是注入式，即將高壓蒸汽柱射到待殺菌的物料中；二是噴射式，即將待殺菌物料噴射到蒸汽中。該法加

7、熱快、時(shí)間短，但蒸汽凈化程度要求高。第十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、UHT瞬時(shí)殺菌設(shè)備流程(一)直接混合式加熱UHT瞬時(shí)殺菌設(shè)備流程1.基本步驟根據(jù)被處理物料性質(zhì)的不同，UHT殺菌的工藝流程也不完全相同，但主要的關(guān)鍵步驟相同，即物料都由泵送至預(yù)熱器預(yù)熱，然后進(jìn)入直接蒸汽噴射殺菌器，殺菌后的物料經(jīng)閃蒸去除部分水分和降低溫度之后進(jìn)入下道工序。下面以消毒牛乳為例介紹一下直接混合式加熱UHT過(guò)程的若干典型裝置流程。下圖為APY-6000型滅菌乳生產(chǎn)殺菌裝置流程圖。 第十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月原料乳由輸送泵1送經(jīng)第

8、一預(yù)熱器2進(jìn)入第二預(yù)熱器 3，牛乳升溫至7580。然后在壓力下由泵4抽送，經(jīng)調(diào)節(jié)閥5送到直接蒸汽噴射殺菌器6。在該處，向牛乳噴入壓力為1MPa的蒸汽，牛乳瞬間升溫至150。在保溫管中保持這一溫度2、4s時(shí)間，然后進(jìn)入真空膨脹罐9中閃蒸，使牛乳溫度急劇冷卻到77左右。熱的蒸汽由水冷凝器18冷凝，真空泵21使真空罐始終保持一定的真空度。真空罐內(nèi)部汽化時(shí)，噴入牛乳的蒸汽也部分連同閃蒸的蒸汽一起從真空罐中排出，同時(shí)帶增可能存在于牛乳中的一些臭味。另外，從真空罐排出的熱蒸汽中的一部分進(jìn)入管式熱交換的第一預(yù)熱器2中用來(lái)預(yù)熱原料。第十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)

9、作于2022年6月UHT瞬時(shí)殺菌關(guān)鍵設(shè)備（一）板式換熱器第十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月UHT瞬時(shí)殺菌關(guān)鍵設(shè)備（二）直蒸汽殺菌器第二十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第二十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(二)間接加熱UHT瞬時(shí)殺菌設(shè)備流程間接式加熱UHT瞬時(shí)殺菌是通過(guò)間壁式換熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第二十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月間接式殺菌器UHT瞬時(shí)殺菌關(guān)鍵設(shè)備（三）第二十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 歐姆殺菌 一、歐姆殺菌的基本原理1、概念：歐姆殺菌是借助通入電流使食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量達(dá)到殺菌目的的一種殺菌方法。2、原理：所

10、用電流為50-60Hz的低頻交流電。根據(jù)Joule定律，在被加熱食品內(nèi)部的任一點(diǎn)，通入電流所產(chǎn)生的熱量為Q=K（gradV.gradV）式中：Q某點(diǎn)處的單位加熱功率，(W/m)K某點(diǎn)處的電導(dǎo)率(S/m)。 S電導(dǎo)單位西門(mén)子，它等于電阻歐姆的倒數(shù) gradV為任一點(diǎn)處的電位梯度，V/m第二十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、影響歐姆殺菌的因素(一)電導(dǎo)率與溫度食品是離子型電導(dǎo)體，其電導(dǎo)率一般隨溫度呈直線上升(圖11-2)，但與常規(guī)加熱相比，歐姆加熱中，電導(dǎo)率的上升發(fā)生在較低的溫度區(qū)域。第二十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月此外，食品的電導(dǎo)率還是頻率的函數(shù)；食品的各個(gè)方向

11、電導(dǎo)率是不同的，如胡蘿卜長(zhǎng)軸方向的電導(dǎo)率較高。第二十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(二)電場(chǎng)強(qiáng)度E、頻率f與歐姆加熱速率的關(guān)系轉(zhuǎn)換成熱量的能量式中，k轉(zhuǎn)換系數(shù),等于5.5610-13AS/V.cm 介電常數(shù)損失角E電場(chǎng)強(qiáng)度，V/cmF頻率，Hz表示介電損耗因子表示介電損耗因子第二十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(三)流體在加熱器中所處的位置與受熱程度的關(guān)系加熱器中心的溫度低，此處的物料常常加熱不足；加熱器管壁的溫度常常偏高，管壁處的常常加熱過(guò)度。(四)操作因子與歐姆加熱速率的關(guān)系外加電場(chǎng)的強(qiáng)度越大，物料的溫升也越高，加熱也就越快；當(dāng)兩電極的間距拉大時(shí)，加熱速率將減慢

12、；而物料的流率越大，其溫升也越小。溫升與各因素的關(guān)系如下：第二十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 ()式中V兩電極之間的電位差，V Ar加熱管的橫截面積，m2 r電導(dǎo)率，S/m L兩極間距離，即管段長(zhǎng)度，m M物料的流率，kg/s Cp物料的比熱容，J/(kg.) 第二十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 歐姆殺菌過(guò)程及設(shè)備 第三十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一、歐姆殺菌工藝操作(無(wú)菌工藝)1.裝置的預(yù)殺菌用電導(dǎo)率與待殺菌物料相接近的一定濃度的硫酸鈉溶液的循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)電流加熱使之達(dá)到一定溫度，通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥控制殺菌壓力，對(duì)歐姆加熱組件、保溫管和冷卻

13、管進(jìn)行殺菌。其它設(shè)備用傳統(tǒng)的蒸汽殺菌法。用電導(dǎo)率與產(chǎn)品相近的硫酸鈉的作為預(yù)殺菌溶液的目的是避免設(shè)備從預(yù)殺菌到產(chǎn)品殺菌期間電能的大幅度調(diào)整，以保持平穩(wěn)而有效地過(guò)度，且溫度波動(dòng)小。2.預(yù)殺菌液冷卻后排出，引入待殺菌物料。通過(guò)反壓閥利用無(wú)菌空氣和氣氮?dú)庹{(diào)節(jié)壓力。3.物料加熱殺菌，再依次進(jìn)入保溫管、冷卻管和貯罐，供無(wú)菌充填。4.生產(chǎn)結(jié)束后，切斷電源，先用清水清洗，再用80的2%的氫氧化溶液循環(huán)清洗30min。第三十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、歐姆殺菌的優(yōu)點(diǎn)1.可生產(chǎn)新鮮、大顆粒產(chǎn)品；2.不需任何熱交換表面；3.可連續(xù)操作；4.熱量在液體中產(chǎn)生，不需借助其液體的傳導(dǎo)或?qū)α鳎?.過(guò)程易

14、于控制，可立即終止或啟動(dòng)。第三十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 高壓殺菌一、高壓殺菌的基本原理高壓殺菌就是將食品物料以某種方式包裝以后，置于高壓(200MPa以上)裝置中加壓處理，使之達(dá)到商業(yè)滅菌的要求。食品高壓殺菌的基本原理就是壓力對(duì)食品微生物的致死作用。高壓導(dǎo)致微生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)反應(yīng)、基因機(jī)制以及細(xì)胞壁膜發(fā)生多方面的變化，從而影響微生物原有的生理活動(dòng)機(jī)能，甚至使原有功能破壞或發(fā)生不可逆的變化，引起微生物的致死。1.高壓對(duì)細(xì)胞形態(tài)的影響高壓能夠引起微生物特別是原蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)的停止，這可能與高壓引起的微生物結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。但大多數(shù)微生物在解除壓力后會(huì)返回到正常狀態(tài)開(kāi)始重新運(yùn)

15、動(dòng)。第三十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2.高壓對(duì)細(xì)胞生物化學(xué)反應(yīng)的影響高壓會(huì)使蛋白質(zhì)(酶)變性，從而使酶失活。而且當(dāng)高壓在100300MPa時(shí)，變性是可逆的，但當(dāng)高壓超過(guò)300MPa時(shí)，這種變性是不可逆的。變性隨壓力的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)而加強(qiáng)。酶的壓致失活的機(jī)制是：改變分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；活性部位上的構(gòu)象發(fā)生變化。3.高壓對(duì)微生物基因機(jī)制的影響核酸對(duì)剪切力的作用雖然敏感，但對(duì)流體靜壓力的耐受力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蛋白質(zhì)。當(dāng)施加的壓力高達(dá)1000MPa時(shí)，鮭魚(yú)精子和小牛胸腺的DNA天然結(jié)構(gòu)在2540下60min不發(fā)生變化。但盡管DNA在壓力下有這種穩(wěn)定性，而由酶催化的DNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄步驟卻因壓

16、力而中斷。4.高壓對(duì)細(xì)胞壁膜的影響在高壓作用下，細(xì)胞膜的雙層結(jié)構(gòu)的容積隨著每一磷脂分子橫切面積的縮小而收縮。加壓的細(xì)胞膜常常表現(xiàn)出通透性的變化。在核蛋白中，鉀和鈉的流出隨壓力升高超過(guò)40MPa而呈直線性下降。一般認(rèn)為，對(duì)于微生物，壓力引起損傷的前沿部位可能是細(xì)胞膜。 第三十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二、高壓對(duì)食品中營(yíng)養(yǎng)成分的影響1.高壓對(duì)蛋白質(zhì)的影響高壓使蛋白質(zhì)變性，可能是由于高壓使蛋白質(zhì)的原始結(jié)構(gòu)伸展，導(dǎo)致蛋白質(zhì)體積的改變。加壓使雞蛋的蛋白質(zhì)變性，加壓后的顏色與加壓前一樣鮮艷，而口感仍然是生雞蛋味，且維生素?zé)o損失。高壓對(duì)食品

17、中的酶的活性的影響是：壓力較低時(shí)，高壓可能會(huì)增加酶的活力，如切片的土豆、蘋(píng)果和洋梨，在壓力較低時(shí)，可激活組織中多酚氧化酶，導(dǎo)致褐變的發(fā)生。若加壓到400MPa以上時(shí)，則酶的活性逐漸喪失?？梢?jiàn)，與迅速加熱使酶失活一樣，加壓速率也應(yīng)提高，以達(dá)到快速鈍化酶的目的。使蛋白質(zhì)發(fā)生變性的壓力大小，依不同的物料及微生物特性而定，通常在100600MPa之間。2.高壓對(duì)淀粉及糖類的影響高壓可使淀粉改性。常溫下加壓到400600MPa，可使淀粉糊化而呈不透明的粘稠狀物，且吸水量也發(fā)生改變。原因是壓力使淀粉分子的長(zhǎng)鏈斷裂，分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(圖11-18)。用高壓處理蜂蜜，除微生物死亡以外，對(duì)糖幾乎無(wú)影響。第三十六

18、張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.高壓對(duì)油脂的影響油脂耐壓程度低，在常溫下加壓到100200MPa時(shí)，基本上變成固體，但解除壓力后，又恢復(fù)到原狀；高壓對(duì)油脂的氧化也有一定的作用。4.高壓對(duì)食品中其它成分的影響高壓對(duì)食品中的風(fēng)味物質(zhì)、維生素、色素及各種小分子物質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)基本上沒(méi)有影響。如：草莓果醬能保持原有的特殊風(fēng)味、色澤及營(yíng)養(yǎng)；高壓處理柑桔汁，不僅可以避免煮熟味的產(chǎn)生，而且可以抑制榨汁后苦味物質(zhì)的產(chǎn)生。第三十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月三、影響高壓殺菌的因素1.pH值對(duì)高壓殺菌的影響一方面壓力可以改變(降低)介質(zhì)的

19、pH值，且逐漸縮小微生物生長(zhǎng)的pH值范圍，另一方面，在食品容許的范圍內(nèi)，改變介質(zhì)的pH值，使微生物的生長(zhǎng)環(huán)境劣化，也會(huì)加速微生物的死亡速率，使高壓殺菌的時(shí)間縮短或降低所需壓力。2.溫度對(duì)高壓殺菌的影響在低溫或高溫下進(jìn)行高壓殺菌，對(duì)微生物的影響加劇。因?yàn)槲⑸飳?duì)溫度具有敏感性。因此，在溫度作用的協(xié)同下，高壓殺菌的效果可以大大提高。大多數(shù)微生物在低溫下的耐壓程度降低，主要是由于壓力使得低溫下細(xì)胞內(nèi)因冰晶析出耐破裂的程度加劇，所以，低溫對(duì)高壓殺菌有促進(jìn)作用。在同樣的壓力下，殺死等量的細(xì)菌，則溫度高的所需殺菌的時(shí)間短。因?yàn)樵谝欢ǖ臏囟认?，微生物中的蛋白質(zhì)、酶等成分均會(huì)發(fā)生一定程度的變性。因此，適當(dāng)提高溫度，對(duì)高壓殺菌也有促進(jìn)作用。第三十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第四十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3.微生物生長(zhǎng)階段(或生長(zhǎng)條件)對(duì)高壓殺菌的作用不同生長(zhǎng)階段的微生物對(duì)高壓的耐受性不同。在生長(zhǎng)周期尤其在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)早期的微生物對(duì)壓力更加敏感。如對(duì)大腸桿菌