2.4殺菌與冷卻解析

§2.4殺菌與冷卻一、食品熱殺菌的概念和種類(lèi)二、罐藏食品微生物學(xué)三、影響罐頭熱殺菌的因素四、殺菌工藝條件的確定五、冷卻食品罐藏工藝罐頭食品殺菌的目的：達(dá)到商業(yè)無(wú)菌：殺死食品中所污染的致病菌、產(chǎn)毒菌、腐敗菌，并破壞食物中的酶，使食品耐藏二年以上而不變質(zhì)。盡可能保持食品原有色澤、風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)：殺菌除了實(shí)現(xiàn)商業(yè)無(wú)菌目的外，還必須注意盡可能保存食品品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，最好還能做到有利于改善食品品質(zhì)。食品罐藏工藝一、食品熱殺菌的概念和種類(lèi)（一）熱殺菌的概念熱殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式，是最常用的延長(zhǎng)食品保存期的加工保藏方法。食品罐藏工藝1.濕熱殺菌

是熱殺菌中最主要的方式之一。它是以蒸氣、熱水為熱介質(zhì)，或直接用蒸汽噴射式加熱的殺菌法。

（二）熱殺菌的主要類(lèi)型

低溫長(zhǎng)時(shí)殺菌法高溫短時(shí)殺菌法超高溫瞬時(shí)殺菌法蒸汽噴射式加熱滅菌法二次滅菌法食品罐藏工藝干熱殺菌

采用火焰灼燒或干熱空氣進(jìn)行滅菌的方法。3.電熱殺菌

亦稱(chēng)"歐姆殺菌"，它利用電極將電流通過(guò)物體，由于阻抗損失、介質(zhì)損耗等的存在，最終使電能轉(zhuǎn)化為熱能，使食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量而達(dá)到殺菌的目的。食品罐藏工藝二、罐藏食品微生物學(xué)罐頭食品的腐敗與腐敗菌1862年LouiaPasteur闡明食品腐敗的原因是微生物的作用；1895年Russcl研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)密封殺菌的青豆罐頭爆裂的原因是殘存的產(chǎn)氣菌活動(dòng)的結(jié)果。事實(shí)表明，罐頭食品種類(lèi)不同，罐頭內(nèi)出現(xiàn)腐敗微生物也各有差異，其耐熱性也可能不同。食品罐藏工藝食品腐?。‵oodSpoilage）:是指食品在微生物作用下，食品的感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)甚至衛(wèi)生安全品質(zhì)等發(fā)生不良變化，而喪失其可食性的現(xiàn)象。腐敗菌（Spoilagebacteria）:導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的各種微生物。食品罐藏工藝罐頭食品中微生物存活、生長(zhǎng)與下列因素有關(guān)：微生物自身特性：各種微生物都有適宜生長(zhǎng)條件；罐頭食品特性：食品種類(lèi)、化學(xué)組成、pH值；加工和貯藏條件：加工方式、熱處理溫度和時(shí)間。食品罐藏工藝1、食品pH值與腐敗菌的關(guān)系不同種類(lèi)的食品的酸度或pH值是不同的，而各種腐敗菌對(duì)酸性環(huán)境的適應(yīng)性不同，所以在各種食品中出現(xiàn)的腐敗菌也不同。食品中生長(zhǎng)的微生物種類(lèi)與食品pH值的有密切關(guān)系。食品罐藏工藝常見(jiàn)食品的pH值食品罐藏工藝根據(jù)腐敗菌對(duì)不同pH值的適應(yīng)情況及耐熱性，可按照pH值將罐頭食品分為四類(lèi)：低酸性食品：pH

＞5.0中酸性食品：pH4.6-5.0酸性食品：pH3.7-4.6高酸性食品：pH＜3.7在罐頭工業(yè)中酸性食品和低酸性食品的分界線(xiàn)以pH4.6為界線(xiàn)。食品罐藏工藝酸度pH值食品種類(lèi)常見(jiàn)腐敗菌殺菌要求低酸性>5.0蝦、蟹、貝類(lèi)、禽、牛肉、豬肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆嗜熱菌、嗜溫厭氧菌、嗜溫兼性厭氧菌高溫殺菌105~121℃中酸性4.6~5.0蔬菜肉類(lèi)混合制品、湯類(lèi)、面條、無(wú)花果酸性3.7~4.6荔枝、龍眼、櫻桃、蘋(píng)果、枇杷、草莓、番茄醬、各類(lèi)果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100℃以下介質(zhì)中殺菌高酸性<3.7菠蘿、杏、葡萄、檸檬、果醬、果凍、酸泡菜、檸檬汁等酵母、霉菌食品罐藏工藝脹罐（swellcan）：

也叫胖聽(tīng)，是指罐頭底蓋不像正常情況下呈平坦或內(nèi)凹狀，而出現(xiàn)外凸的現(xiàn)象。是罐頭食品最常見(jiàn)的腐敗變質(zhì)現(xiàn)象。2、罐頭常見(jiàn)腐敗變質(zhì)現(xiàn)象現(xiàn)象隱脹罐硬脹罐輕脹罐原因物理性脹罐如超重化學(xué)性脹罐如酸細(xì)菌性脹罐食品罐藏工藝平蓋酸壞（flatsours）

是指罐的外觀正常，而內(nèi)容物卻已在細(xì)菌活動(dòng)下發(fā)生腐敗，呈輕微或嚴(yán)重酸味的變質(zhì)現(xiàn)象。平酸菌：導(dǎo)致罐頭食品產(chǎn)生平蓋酸壞變質(zhì)的微生物。大多為兼性厭氧的嗜熱性腐敗菌；能將碳水化合物分解產(chǎn)生乳酸、甲酸、乙酸等有機(jī)酸，使食品酸敗，但不產(chǎn)生氣體；

食品罐藏工藝平蓋酸壞（flatsours）低酸性食品中常見(jiàn)的平酸菌：嗜熱脂肪芽孢桿菌，其耐熱性很強(qiáng)，最適生長(zhǎng)溫度49-55℃，最好可達(dá)65℃。酸性食品中常見(jiàn)的平酸菌：嗜熱酸芽孢桿菌，其耐酸性很強(qiáng)，最適生長(zhǎng)溫度45℃，最好生長(zhǎng)溫度54-60℃。是番茄及其制品中的重要腐敗菌。食品罐藏工藝黑變或硫臭腐?。⊿ulphidespoilage）

在致黑梭狀芽孢桿菌等活動(dòng)下，含硫蛋白質(zhì)被分解，并產(chǎn)生硫化氫。硫化氫氣體又與罐內(nèi)壁鐵質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成黑色化合物（FeS），沉積于罐內(nèi)壁或食品上，以致食品發(fā)黑并呈臭味。這類(lèi)腐敗的罐藏食品外觀一般正常，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)隱脹或輕脹。一般在正常殺菌條件下不會(huì)出現(xiàn)，只有殺菌嚴(yán)重不足時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。食品罐藏工藝發(fā)霉罐頭食品上出現(xiàn)霉菌生長(zhǎng)的現(xiàn)象，稱(chēng)發(fā)霉。

主要是青霉菌、曲霉菌等耐熱的霉菌。相對(duì)來(lái)講，這類(lèi)腐敗不太常見(jiàn)。只有容器裂漏或罐內(nèi)真空度過(guò)低時(shí)，才有可能在低水分和高濃度糖分的食品表面出現(xiàn)霉變。

罐頭不裂漏、真空度不過(guò)低即可避免。食品罐藏工藝造成罐頭食品腐敗變質(zhì)的主要原因

殺菌不足：原因:①原料污染；②新鮮度；③車(chē)間清潔衛(wèi)生情況；④生成技術(shù)管理；⑤殺菌操作技術(shù)；⑥殺菌工藝條件的合理性等。罐頭裂漏：原因:①卷邊結(jié)構(gòu)不良，重合率小于45%；②殺菌時(shí)鍋內(nèi)壓力和罐內(nèi)壓力平衡控制不當(dāng)，引起卷邊松動(dòng)等。殺菌前污染嚴(yán)重：原因:生產(chǎn)管理不當(dāng)；原料積壓等。食品罐藏工藝三、影響罐頭熱殺菌的因素1、微生物的耐熱性影響微生物耐熱性的因素有：①菌種與菌株；菌種不同，耐熱的程度不同，同一菌種芽孢的耐熱性也不同，例如熱處理后殘存芽孢經(jīng)培養(yǎng)繁殖和再次形成芽孢后，新生芽孢的耐熱性就較原來(lái)的芽孢強(qiáng)。嗜熱芽孢桿菌＞厭氧性菌＞需氧菌②原始活菌數(shù)；原始菌數(shù)愈多，所需全部死亡的時(shí)間愈長(zhǎng)。③熱處理前細(xì)菌芽孢的培育和經(jīng)歷；枯草桿菌在有磷酸或鎂的培養(yǎng)基下，耐熱性強(qiáng)。食品罐藏工藝2、食品成分影響因素有：①

H+對(duì)大多數(shù)芽孢桿菌來(lái)說(shuō)，在中性范圍內(nèi)耐熱性最強(qiáng)，pH值低于5時(shí)細(xì)菌芽孢就不耐熱,常壓殺菌即可。低酸性食品，需要用高壓殺菌。②糖類(lèi)濃度糖的濃度較高，殺死芽孢桿菌的時(shí)間也較長(zhǎng)。食品罐藏工藝pH與芽孢致死時(shí)間的關(guān)系糖與微生物耐熱性的關(guān)系熱處理時(shí)介質(zhì)或食品成分的影響食品罐藏工藝③食鹽濃度在4%以下時(shí),對(duì)微生物芽孢的耐熱性有一定的保護(hù)作用,而濃度在8%以上時(shí),則可增加殺菌作用。④蛋白質(zhì)如明膠、血清等能增強(qiáng)芽孢的耐熱性。⑤淀粉有間接影響。有些物料使微生物粘附在淀粉上，從而使微生物耐熱性增強(qiáng)。⑥脂肪和油能增強(qiáng)芽孢耐熱性。如在水中，大腸桿菌加熱到60～65℃，可將其殺死，而在油中要加熱到100℃需30min。食品罐藏工藝熱的傳遞方式：傳導(dǎo)：熱能在相鄰分子之間的傳遞。對(duì)流：受熱成分因密度下降而產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，熱能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被傳遞給相鄰成分。輻射罐頭內(nèi)食品的傳熱方式：傳導(dǎo)對(duì)流傳導(dǎo)對(duì)流對(duì)于罐藏食品而言，不存在輻射傳熱。3、罐頭傳熱方式的影響食品罐藏工藝影響罐內(nèi)食品傳熱速率的因素罐內(nèi)食品的物理性質(zhì)：主要指食品的狀態(tài)、塊形大小、濃度、粘度等。如為液體食品，可以通過(guò)對(duì)流傳導(dǎo)，傳熱速度隨液體濃度增加而減慢，因?yàn)闈舛仍黾樱鲃?dòng)減慢，對(duì)流傳熱速度也減慢。一般固體或高粘度食品在罐內(nèi)處于不流動(dòng)狀態(tài)，以傳導(dǎo)方式加熱，速度較緩慢。食品罐藏工藝4、食品殺菌前初溫

初溫：指殺菌操作開(kāi)始時(shí)，罐內(nèi)食品冷點(diǎn)處的溫度。傳導(dǎo)型罐頭食品加熱時(shí)初溫的影響極為顯著，從到達(dá)殺菌溫度的時(shí)間來(lái)看，初溫高的就比初溫低的罐頭所需的時(shí)間要短。如兩瓶玉米罐頭，同在121℃溫度中加熱，當(dāng)它們加熱到115.6℃時(shí)，初溫為21.1℃的罐頭需要的加熱時(shí)間為80min，而初溫為71.1℃則僅需40min，為前者之半。罐內(nèi)溫度變化最慢食品罐藏工藝5、罐藏容器：主要指容器的材料、容積和幾何尺寸。不同容器的導(dǎo)熱系數(shù)和罐壁厚度不同，因而對(duì)熱的傳熱性也不同，軟罐頭>鐵罐>玻璃罐。容器大小對(duì)傳熱速度和加熱殺菌時(shí)間也有影響，容器增大，加熱殺菌時(shí)間也將增加。食品罐藏工藝6、殺菌設(shè)備的型式罐頭食品在回轉(zhuǎn)式設(shè)備內(nèi)殺菌，是處于不斷旋轉(zhuǎn)狀態(tài)中，因而其傳熱速度比在靜置式殺菌設(shè)備內(nèi)殺菌時(shí)迅速，也比較均勻。7、原料污染程度肉毒桿菌NO.9芽孢數(shù)（ml）殺滅時(shí)間(min/100℃)720億230-2403280萬(wàn)105-110328個(gè)35-40食品罐藏工藝三、殺菌工藝條件的確定殺菌操作過(guò)程中罐頭食品的殺菌工藝條件主要由溫度、時(shí)間、反壓三個(gè)主要因素組成。在工廠(chǎng)中常用殺菌式表示對(duì)殺菌操作的工藝要求。殺菌公式是實(shí)際殺菌過(guò)程中針對(duì)具體產(chǎn)品確定的操作參數(shù)。

（一）殺菌公式食品罐藏工藝升溫時(shí)間—恒溫時(shí)間—降溫時(shí)間--------------------------------------------反壓殺菌溫度T--殺菌鍋溫度(℃)；t1--殺菌鍋加熱升溫時(shí)間（min）t2--殺菌鍋殺菌溫度保持不變時(shí)間（min）t3--冷卻降溫時(shí)間（min）P--加熱殺菌或冷卻時(shí)殺菌鍋內(nèi)使用的反壓壓力（MPa）

。食品罐藏工藝殺菌式表明罐頭食品殺菌操作過(guò)程中可以劃分為升溫、恒溫和降溫等三個(gè)階段。升溫階段就是將殺菌鍋溫度提高到殺菌式規(guī)定的殺菌溫度（T℃），同時(shí)要求將殺菌鍋內(nèi)空氣充分排除，保證恒溫殺菌時(shí)蒸汽壓和溫度充分一致的階段。為此升溫階段的溫度不宜過(guò)短，否則就達(dá)不到充分排氣的要求，殺菌鍋內(nèi)還會(huì)有氣體存在。食品罐藏工藝恒溫階段就是保持殺菌鍋溫度穩(wěn)定不變的階段，此時(shí)要注意的是殺菌鍋溫度升高到殺菌溫度時(shí)并不意味著罐內(nèi)食品溫度也達(dá)到了殺菌溫度的要求，實(shí)際上食品處于加熱升溫階段。對(duì)流傳熱型食品的溫度在此階段內(nèi)常能迅速上升，甚至于達(dá)到殺菌溫度，而導(dǎo)熱型食品升溫極為緩慢，甚至于加熱殺菌停止和開(kāi)始冷卻時(shí)尚未能上升到殺菌溫度。食品罐藏工藝降溫階段就是停止加熱殺菌并用冷卻介質(zhì)冷卻，同時(shí)也是殺菌鍋放氣降壓階段。就冷卻速度來(lái)說(shuō)，冷卻越迅速越好，但是要防止罐頭爆裂或變形。罐內(nèi)溫度下降緩慢，內(nèi)壓較高，外壓突然降低常會(huì)出現(xiàn)爆罐現(xiàn)象，因此冷卻時(shí)還需加壓（即反壓），如不加反壓則放氣速度就應(yīng)減慢，務(wù)必使殺菌鍋和罐內(nèi)相互間壓力差不致過(guò)大。為此，冷卻就需要一定時(shí)間。食品罐藏工藝殺菌時(shí)罐內(nèi)外壓力的平衡-反壓罐頭食品殺菌時(shí)隨著罐溫升高，所裝內(nèi)容物的體積也隨之而膨脹，而罐內(nèi)的頂隙則相應(yīng)縮小。罐內(nèi)頂隙的氣壓也隨之升高。為了不使鐵罐變形或玻璃罐跳蓋，必須利用空氣或殺菌鍋內(nèi)水所形成的補(bǔ)充壓力以抵消罐內(nèi)的空氣壓力，這種壓力稱(chēng)為反壓力。食品罐藏工藝殺菌工藝條件——溫度和時(shí)間的選用正確的殺菌工藝條件應(yīng)恰好能將罐內(nèi)細(xì)菌全部殺死和使酶鈍化，保證貯藏安全，但同時(shí)又能保住食品原有的品質(zhì)或恰好將食品煮熟而又不至于過(guò)度。原則上，盡可能選擇高溫短時(shí)殺菌工藝，但還要根據(jù)酶的殘存活性和食品品質(zhì)的變化作選擇。食品罐藏工藝常壓水殺菌：采用立式開(kāi)口殺菌鍋(槽)，殺菌溫度不超過(guò)100℃。用于酸性食品。高壓蒸汽殺菌：在密閉的殺菌鍋里用高壓蒸汽對(duì)低酸性食品進(jìn)行殺菌。高壓水殺菌：在密閉的殺菌鍋內(nèi)用高溫高壓的水對(duì)玻璃瓶裝、軟袋裝及扁平狀金屬罐裝的低酸性食品進(jìn)行殺菌。其它殺菌：火焰殺菌，微波殺菌，電阻殺菌等。（二）殺菌方式食品罐藏工藝商業(yè)殺菌系統(tǒng)間歇式或靜止式殺菌鍋。連續(xù)式殺菌鍋系統(tǒng)。無(wú)籠殺菌鍋。連續(xù)回轉(zhuǎn)式殺菌鍋。靜水壓殺菌器。食品罐藏工藝間歇式殺菌鍋食品罐藏工藝連續(xù)式殺菌設(shè)備食品罐藏工藝超高壓殺菌設(shè)備食品罐藏工藝其他殺菌設(shè)備遠(yuǎn)紅外食品罐藏工藝小結(jié)加熱殺菌工藝條件制定的原則是：在保證食品的安全性的基礎(chǔ)上，盡可能地將加熱程度控制在影響食品品質(zhì)的最小限度內(nèi)。正確合理地殺菌條件應(yīng)該是，既能殺滅食品中致病菌和能在包裝內(nèi)的環(huán)境中生長(zhǎng)、繁殖引起食品辨證的腐敗菌，使酶失活，又能最大限度地保持食品原有的品質(zhì)。食品罐藏工藝熱殺菌條件的確定：就是確定科學(xué)合理地殺菌溫度、時(shí)間。因此需要考慮的因素有（1）污染食品的微生物種類(lèi)、數(shù)量、習(xí)性（2）食品的物理化學(xué)性質(zhì)（3）包裝食品的容器（4）食品在加熱過(guò)程中的傳熱特性（5）酶的活性食品罐藏工藝殺菌時(shí)間達(dá)到后，罐頭應(yīng)迅速冷卻。冷卻方法：①水池冷卻，②鍋內(nèi)常壓冷卻，③鍋內(nèi)加壓冷卻，④空氣冷卻。高壓殺菌一般都采用反壓冷卻。冷卻終點(diǎn)：罐溫38-40℃。①避免嗜熱菌的生長(zhǎng)繁殖，②防止高溫下食品品質(zhì)的下降，③利用余熱使罐表面水分蒸發(fā)，防止生銹。四、冷卻食品罐藏工藝高壓蒸汽殺菌時(shí)，在冷卻水進(jìn)入殺菌鍋的瞬間，因?yàn)楣迌?nèi)外壓力的急劇變化，卷邊處可能有瞬時(shí)的松動(dòng)，微量的水進(jìn)入罐內(nèi)，造成裂漏腐敗。冷卻用水必須經(jīng)過(guò)消毒處理，一般采用氯消毒。要求排水口處的水中游離氯含量在1-3mg/kg，則正常條件下的加氯量約為5-8mg/kg。食品罐藏工藝五、罐頭的檢查、包裝和貯藏罐頭在殺菌冷卻后，必須經(jīng)過(guò)檢查，衡量其各種指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，是否符合商品要求，并確定成品質(zhì)量和等級(jí)。1.外觀檢查外觀檢查的重點(diǎn)是檢查二重卷邊狀態(tài)，觀察是否緊密結(jié)合。二重卷邊縫是否有漏氣的微孔，用肉眼是看不見(jiàn)的，可用溫水進(jìn)行檢查，一般是將罐頭放在80℃的溫水中浸1～2min，觀察水中有無(wú)氣泡上升。罐底蓋狀態(tài)的檢查，主要視其是否向內(nèi)凹入，正常罐頭是有一定真空度，因此罐底蓋應(yīng)該是向內(nèi)凹入的。食品罐藏工藝2.保溫檢查罐頭食品如因殺菌不充分或其它原因而有微生物殘存時(shí)，一遇到適宜的溫度，就會(huì)生長(zhǎng)繁殖而使罐頭食品變質(zhì)。除某些耐高溫細(xì)菌不產(chǎn)生氣體外，大多數(shù)腐敗菌都會(huì)產(chǎn)生氣體而使罐頭膨脹。根據(jù)這個(gè)原理，用保溫貯藏方法，給微生物創(chuàng)造生長(zhǎng)繁殖的最適溫度，放置一定時(shí)間，觀察罐頭底蓋是否膨脹，以鑒別罐頭質(zhì)量是否可靠，殺菌是否充分，這種方法稱(chēng)為罐頭的保溫檢查。肉類(lèi)及水產(chǎn)類(lèi)罐頭全部采用37±2℃保溫7晝夜的檢查法，要求保溫室內(nèi)上下四周的溫度均勻一致。食品罐藏工藝3.敲音檢查將保溫后的罐頭或貯藏后的罐頭排列成行，用敲音棒敲打罐頭底蓋，從其發(fā)出的聲音，來(lái)鑒別罐頭好壞。發(fā)音清脆的是正常罐頭，發(fā)音混濁的是膨脹罐頭。混濁罐產(chǎn)生的原因有：（1）排氣不充分，罐頭真空度低；