食品的熱處理技術(shù)

關(guān)于食品的熱處理技術(shù)第二章食品的熱處理技術(shù)為了科學(xué)有效地運(yùn)用加熱殺菌技術(shù)，在掌握殺死對象---有害微生物的耐熱性的同時，還必須充分研究加熱對食品的影響。加熱殺菌的理想效應(yīng)應(yīng)該是：將加熱殺菌物料的損傷及對其品質(zhì)的影響控制在最小限度內(nèi)，迅速有效地殺死存在于其中的有害微生物，進(jìn)而選擇在食品工業(yè)生產(chǎn)中最適合于食品特性的熱交換方式及其裝置，并進(jìn)行嚴(yán)格操作，以確實(shí)達(dá)到殺菌的目的。加熱殺菌條件的確定需要考慮很多因素：①食品的物性如粘度、顆粒大小、固體與液體比例；②容器如幾何尺寸、壁厚；③污染食品的微生物種類、數(shù)量、習(xí)性；④食品在加熱過程中的傳熱特性等。第2頁,共50頁，2024年2月25日，星期天確定食品熱殺菌工藝條件的過程第3頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性表1.細(xì)菌繁殖的溫度范圍細(xì)菌類型

最

低

最

適

最

高

嗜熱菌

30～4550～7070～90嗜溫菌

中溫性菌

5～1530～4545～55低溫性菌

-5～525～3030～35嗜冷菌

-10～512～1515～25第4頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性一、影響微生物耐熱性的因素㈠菌種和菌株㈡加熱前微生物所經(jīng)歷的培養(yǎng)條件⑴菌齡與耐熱性的關(guān)系⑵培養(yǎng)溫度與耐熱性的關(guān)系⑶培養(yǎng)基組成與耐熱性的關(guān)系第5頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性一、影響微生物耐熱性的因素㈢加熱時的相關(guān)因素1.加熱方式的影響⑴微生物對濕熱的抗性⑵微生物對干熱的抗性2.熱處理溫度3.原始菌數(shù)4.水分5.pH6.碳水化合物7.脂類8.蛋白質(zhì)及其有關(guān)物質(zhì)9.無機(jī)鹽10.其他第6頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性一、影響微生物耐熱性的因素㈣加熱后的條件微生物受到外界影響后，在一定程度上表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。①發(fā)育誘導(dǎo)期延長；②營養(yǎng)要求擴(kuò)大；③適宜發(fā)育的pH范圍縮小；④繁殖溫度范圍縮小；⑤對抑制劑、選擇劑的敏感性增強(qiáng)；⑥細(xì)胞內(nèi)容物向外泄漏；⑦對放射線的敏感性增強(qiáng)；⑧酶活性下降；⑨rRNA分解。第7頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性二、微生物的耐熱性機(jī)制與營養(yǎng)細(xì)胞相比，細(xì)菌芽孢具有相當(dāng)強(qiáng)的耐熱性，并且對殺菌劑、放射線等的刺激也具有顯著的抗性。關(guān)于其機(jī)制，可歸納為以下幾點(diǎn)：⑴芽孢膜構(gòu)造對內(nèi)部的保護(hù)作用；⑵芽孢膜不具通透性；⑶酶類以穩(wěn)定的形態(tài)存在；⑷DNA處于穩(wěn)定狀態(tài)；⑸有皮質(zhì)層存在；⑹核處于脫水狀態(tài)。微生物的芽孢對加熱處理產(chǎn)生抗性反應(yīng)的機(jī)制可歸納為三點(diǎn)：⑴芽孢內(nèi)部具有防止熱滲透的構(gòu)造；⑵核具有抵御加熱傷害的構(gòu)造；⑶酶活性蛋白本身具有抵御加熱損傷的特性。第8頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性三、微生物耐熱性試驗(yàn)方法測試微生物耐熱性之目的：⑴對某一特定菌種中的特定菌株進(jìn)行耐熱性試驗(yàn)，如從腐敗食品中分離出來的菌株；⑵為篩選出耐熱性最強(qiáng)的菌株而在各種條件下探討多個菌種耐熱性強(qiáng)弱的試驗(yàn)；⑶利用某一特定的培養(yǎng)基如新產(chǎn)品，進(jìn)行已知菌株的耐熱性試驗(yàn)。耐熱性實(shí)驗(yàn)方法：TDT（thermaldeathtime）試管法、TDT罐法、容器法、燒瓶法、專用芽孢耐熱性測定儀（thermoresistometer）、開放型TDT試管法、毛細(xì)管法等。第9頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性四、微生物耐熱性參數(shù)1.加熱致死速率曲線或殘存活菌曲線微生物的死亡數(shù)是按指數(shù)遞減或?qū)?shù)循環(huán)下降（如圖）。

lga-lgblga-lgb-m=————或t=————-tm11D=—×（lg103-lg102）即D=—mm

則：t=D（lga-lgb）注：直線斜率為-m。第10頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性四、微生物耐熱性參數(shù)2.D值直線橫過一個對數(shù)周期時所需要的時間（min）D值，稱為指數(shù)遞減時間（decimalreductiontime）。

為直線斜率的倒數(shù)

1D=—m

第11頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性四、微生物耐熱性參數(shù)3.加熱致死時間曲線（TDT曲線）（thermaldeathtime）。加熱致死時間就是加熱致死溫度保持恒定不變，將處于一定條件下的孢子懸浮液或食品中某一菌種的細(xì)胞或芽孢數(shù)全部殺死所必需的最短熱處理時間（min）。一般以熱處理后接種培養(yǎng)時無菌生長作為確定加熱致死時間的標(biāo)準(zhǔn)。第12頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性四、微生物耐熱性參數(shù)4.加熱減數(shù)時間（TRT曲線）（thermalreductiontime）。加熱減數(shù)時間是在任一規(guī)定的溫度下，將對象菌數(shù)減少到某一程度（10-n）時所需的加熱時間（min）。

TRTn=nD第13頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性四、微生物耐熱性參數(shù)5.12D概念（12Dconcept）

12D概念系指在罐頭工業(yè)中加熱過程殺菌值的要求，意味著最低的加熱過程應(yīng)降低到最耐熱的肉毒梭狀芽孢桿菌的芽孢的存活概率僅為10-12。

F=12D6.F值和Z值

F值定義：就是在一定的加熱致死溫度（-121.1℃）下，殺死一定濃度的微生物所需要的加熱時間（min）。

Z值定義：加熱致死時間曲線或擬加熱致死時間曲線通過一個對數(shù)周期時所變化的溫度（℃）。

F值和Z值之間的關(guān)系為第14頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性五、酶的耐熱性罐藏食品加熱殺菌向高溫短時特別是超高溫瞬時殺菌方向發(fā)展，因此罐藏食品在貯藏過程中常出現(xiàn)因酶的活動而引起的變質(zhì)問題。酶為生物催化劑，酶反應(yīng)所需要的活化能比較低。含酶的物質(zhì)中，在一定范圍內(nèi)提高溫度，酶反應(yīng)的速度增加。其溫度系數(shù)（Q10）一般在1.4～2.0。但是超過了一定的溫度范圍后。溫度升高，酶反應(yīng)會下降。這是因?yàn)槊副旧碓谄涞鞍踪|(zhì)受熱遭到了破壞的緣故。一般情況下，溫度提高到80℃后，熱處理時間時間持續(xù)幾分鐘，幾乎所有的酶都會遭到不可逆的破壞。第15頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)微生物的耐熱性五、酶的耐熱性但在生產(chǎn)實(shí)踐中，酶也常會導(dǎo)致罐藏食品的腐敗，尤其針對于超高溫瞬時滅菌的食品較為明顯。如圖所示，嗜熱脂肪芽孢桿菌Z=10℃，Q10=10；青豆過氧化酶Z=26℃，Q10=2.5。從圖中可以看出，在高溫?zé)崽幚碇?，酶的鈍化成為首要問題。第16頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)食品的熱傳遞一、罐藏食品中的傳熱方式㈠傳熱方式⑴傳導(dǎo)⑵對流⑶傳導(dǎo)對流結(jié)合第17頁,共50頁，2024年2月25日，星期天一、罐藏食品中的傳熱方式㈡影響罐藏食品的傳熱因素⑴內(nèi)因：裝罐量、頂隙量、真空度、固形物量、糖液濃度、汁液與固形物的比例、粘稠度、熟化程度、加工方式、食品的組成與性狀、食品的填充方式、食品在加熱過程中的特性、加熱前食品的初溫及其在容器內(nèi)的分布等。⑵外因：容器的大小與形狀、容器在加熱過程中的旋轉(zhuǎn)、攪動，殺菌鍋內(nèi)的容器數(shù)量及容器所處的狀態(tài)，噴入殺菌鍋內(nèi)的蒸汽壓力與噴射位置，殺菌鍋內(nèi)的溫度分布，有無氣囊，升溫時間等。第18頁,共50頁，2024年2月25日，星期天一、罐藏食品中的傳熱方式㈡影響罐藏食品的傳熱因素1.食品的物理性質(zhì)：食品的大小、形狀、粘稠度、相對密度；2.食品的初溫：是裝入殺菌鍋后開始?xì)⒕暗臏囟龋?.容器：容器的厚度、熱導(dǎo)率；4.殺菌鍋的形式：靜止式、回轉(zhuǎn)式等；5.其他：第19頁,共50頁，2024年2月25日，星期天二、罐裝食品傳熱的測定

通過測定罐內(nèi)溫度的分布情況可以達(dá)到以下的目的：1.掌握罐藏食品的傳熱特性，保證殺菌溫度；2.建立相應(yīng)的加熱和冷卻條件；3.對殺菌效果作出評價；一般使用專用的罐頭溫度測定儀，在罐內(nèi)裝上熱電偶感應(yīng)元件，通過導(dǎo)線連接，并將其轉(zhuǎn)換成溫度信號，通過記錄儀可直接記錄罐內(nèi)溫度的變化，甚至于能在測定后直接計(jì)算出殺菌時的F0值，并進(jìn)行糾錯調(diào)整。第20頁,共50頁，2024年2月25日，星期天三、罐裝食品的傳熱曲線㈠傳熱曲線類型：傳熱曲線是將測得的罐內(nèi)冷點(diǎn)溫度的變化在半對數(shù)坐標(biāo)上做圖所得的曲線，即以實(shí)際溫度與加熱（冷卻）溫度之差的對數(shù)值為縱坐標(biāo)，以時間為橫坐標(biāo)所做的曲線。

1．簡單型加熱半對數(shù)曲線

2．簡單型冷卻半對數(shù)曲線

3．轉(zhuǎn)折型加熱半對數(shù)曲線第21頁,共50頁，2024年2月25日，星期天簡單型加熱曲線第22頁,共50頁，2024年2月25日，星期天簡單型冷卻曲線第23頁,共50頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)折型加熱曲線第24頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)殺菌強(qiáng)度和殺菌時間的計(jì)算及評價一、殺菌對象菌的選擇罐藏食品進(jìn)行最后熱處理時的對象主要是致病菌、產(chǎn)毒菌、腐敗菌。罐藏食品的商業(yè)無菌（commercialsterilizationofcannedfood）系指罐藏食品經(jīng)適度的熱處理以后，不含有致病的微生物，也不含有在通常溫度下能在其中繁殖的非致病性微生物。第25頁,共50頁，2024年2月25日，星期天酸度級別pH食品種類常見腐敗菌熱力殺菌要求低酸性pH＞4.6低酸性5.0以上蝦、蟹、貝類、禽類、火腿、牛肉、豬肉、羊肉、蘑菇、青豆、青刀豆、蘆筍嗜熱菌、嗜溫厭氧菌、嗜溫兼性厭氧菌高溫殺菌105～121.1℃中酸性4.6～5.0蔬菜肉類混合制品、湯類、沙司、無花果酸性pH≤4.6

酸性3.7～4.6龍眼、荔枝、桃、枇耙、蘋果、梨、草莓、番茄醬、果汁等非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介質(zhì)中殺菌高酸性3.7以下菠蘿、葡萄、檸檬、葡萄柚、醋栗汁、酸性果汁、酸泡菜、酸漬食品酵母、霉菌、酶罐藏食品按照酸度的分類第26頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)殺菌強(qiáng)度和殺菌時間的計(jì)算及評價二、殺菌強(qiáng)度1.殺菌強(qiáng)度的意義在一定的條件下進(jìn)行殺菌，其殺菌效果用F0表示，簡稱F值，或稱為殺菌值或殺菌強(qiáng)度。殺菌強(qiáng)度是通過測定罐頭中心溫度，再根據(jù)此結(jié)果按對象菌的Z值進(jìn)行一系列計(jì)算，得到的在該殺菌條件下的實(shí)際殺菌效果。2.殺菌強(qiáng)度F0值的計(jì)算

F0值定義為在參數(shù)溫度為121.1℃（華氏250°）總的累計(jì)死亡效應(yīng)（totalintegratedlethaleffect）。

F0

＝to×10（θ－121.1）/Z

式中θ—設(shè)定的保溫部分的殺菌溫度（℃）

to—設(shè)定的保溫時間（min）第27頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)殺菌強(qiáng)度和殺菌時間的計(jì)算及評價三、加熱殺菌時間的推算及評價1.比奇洛推算法

P1132.改進(jìn)殺菌時間推算法

P1153.數(shù)值計(jì)算法

P123

第28頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)食品的加熱殺菌及熱力殺菌裝置

在食品工業(yè)中，加熱殺菌是殺滅和抑制有害微生物的有效手段。食品加工所采用的熱處理辦法，可分為四種：即烹飪、熱燙、低溫加熱殺菌、高溫加熱殺菌。熱燙，或稱為殺青。其主要目的是鈍化食品原料中所含有的酶類，也就是使原料在熱水或蒸汽中經(jīng)過一定時間的處理，通過此處理還可將大量的微生物殺滅。低溫加熱殺菌和高溫加熱殺菌的主要目的是殺滅食品中含有的微生物，以提高食品的儲藏性。這類熱處理以直接火焰、蒸汽或熱水的形式對食品進(jìn)行直接或間接的加熱，也可通過紅外線、高頻電流等電熱的方式來加熱。第29頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)食品的加熱殺菌及熱力殺菌裝置一、低溫加熱殺菌1.批量式低溫加熱殺菌裝置2.連續(xù)式低溫加熱殺菌裝置3.高頻加熱殺菌裝置二、高溫加熱殺菌1.高溫殺菌裝置2.連續(xù)式高溫殺菌裝置三、超高溫殺菌1.UHT瞬間殺菌的基本過程2.UHT瞬間殺菌流程設(shè)備3.UHT加熱設(shè)備第30頁,共50頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共50頁，2024年2月25日