第二章 食品的热处理和杀菌
? 罐藏食品发展史
? 罐藏食品的腐败变质
? 微生物的耐热性
? 食品中的热传递
? 杀菌强度的计算与评价
? 罐藏工艺
罐藏食品发展史
? 罐藏技术并非自然启发,乃是前人不断
探索之结果
? 阿培尔的发明
? 黑暗中的进展
? 巴斯德的证明
? 理性的进步
第一节 罐藏食品的腐败变质
? 罐藏食品常见的质量问题
? 罐藏食品常见质量问题出现的原因
? 罐藏食品的 pH值分类
一、罐藏食品常见的质量问题
? 胀罐:罐的一端或两端向外凸起。
? 平盖酸败:内容物已经变质发酸,但外
观正常,没有胀罐现象。
? 硫化黑变:硫化物与罐内壁铁反应生成
黑色的硫化亚铁沉积在食品表面上。
? 发霉:罐内容物有霉菌菌丝体生长,严
重时内容物发粘、变味、变色、质地软
烂。
二、导致常见质量问题的主要因素
? 物理因素:装罐量、真空度。加强生产
管理,准确控制工艺参数。
? 化学因素:氢胀,硫化腐蚀。改进包装
材料的质量,改进涂料的质量及提高涂
布的质量。
? 微生物因素:导致产品腐败,是罐藏食
品最主要的质量问题。
罐藏食品微生物腐败的途径
? 初期腐败
? 杀菌后污染(裂漏)
? 杀菌不足
? 嗜热菌生长
1、初期腐败
? 现象:杀菌冷却后可呈轻度胀罐,内容
物有一定程度的腐败,培养不能检出活
菌体,镜检可见大量残余菌体。可引起
真空度下降,形成裂漏及容器严重变形。
? 原因:封口后等待杀菌时间过长,罐内
微生物生长繁殖。
? 相应措施:妥善安排生产节奏,封口后
及时杀菌;降低原料初始菌量。
2、杀菌后污染(裂漏)
? 现象:保存过程中,微生物生长,内容
物败坏。培养可见有大量杂菌生长,尤
其有不耐热微生物或需氧菌存在。
? 原因:杀菌后冷却过程中,因封口质量
不好及罐内外压力差,导致微生物进入
罐内。
? 相应措施:提高包装材料的隔绝性;提
高卷边重量;合理控制杀菌工艺和参数;
控制冷却用水的质量。
3、杀菌不足
? 现象:微生物生长,内容物腐败。培养
时菌种较单纯,且多耐热。
? 原因:杀菌工艺制订不合理;杀菌操作
不规范。细菌原始含量高。
? 相应措施:合理制订杀菌工艺;规范操
作;确保原料质量及生产过程和生产环
境的卫生管理。
4、嗜热菌生长
? 现象:内容物腐败,失去食用价值,但
无毒素产生。培养可检出嗜热菌。
? 原因:原辅料被嗜热菌污染;杀菌后未
及时冷却,导致嗜热菌生长繁殖。
? 相应措施:加强原辅料和生产环境卫生
管理;杀菌后及时冷却到 40℃ 以下;贮
运环境不超过 35℃ 。
三、食品的 pH值分类
? 分类的目的:利用微生物在不同的酸度环
境中耐热性的显著差异,对不同酸度的食
品采用不同程度的热处理。
? 常见的分类方式:
1、酸性 ≤4.6,低酸性 >4.6
2、高酸性 <3.7,酸性 3.7~4.6,低酸性
>4.6
酸性及低酸性食品 pH值划分的依据
? 当 PH≤4.8时,肉毒梭状芽孢杆菌的芽孢
受到抑制,不会生长繁殖(即不能产生
毒素)。为增强安全性,以 4.6为界线。
? 当 Aw≤0.85时,其芽孢也不能生长繁殖。
? 低酸性食品的条件,pH >4.6及 Aw>0.85
? 低酸性食品必须采用高压杀菌。酸性食
品和 Aw≤0.85的食品则可采用常压杀菌
(巴氏杀菌)。
酸性及高酸性食品 pH值划分依据
? 存在于酸性食品中较耐热的某些腐败菌,
如酪酸菌、凝结芽孢杆菌,在 pH3.7以上
时仍能生长。
? 高酸性食品中出现的主要腐败菌为耐热
性较低的耐酸性细菌、酵母、霉菌,杀
菌强度较低,但有时难以将酶钝化,故
酶的钝化也是确定这类食品杀菌参数的
主要依据。
酸化食品
? 某些低酸性食品物料,因为感官品质的需
要,不宜进行高强度的加热,可以采取加
入酸或酸性食品的办法,使产品的最终平
衡 pH在 4.6及以下,这类产品称为酸化食品。
? 酸化食品可按酸性食品进行杀菌处理。
不同类型的食品所需的杀菌条件
平衡后 pH 水分活度 杀菌方式
≤4.6 ≤0.85 常压杀菌 (巴氏杀菌 )
≤4.6 >0.85 常压杀菌 (巴氏杀菌 )
>4.6 ≤0.85 常压杀菌 (巴氏杀菌 )
>4.6 >0.85 高压杀菌
第二节、罐藏食品中微生物的耐热性
? 影响微生物耐热性的因素
? 表示微生物耐热性的参数
? 杀菌与酶的耐热性
微生物的耐热性
? 酵母和霉菌较不耐热,细菌较耐热。
? 有些细菌可以在不适宜生长的条件下形
成非常耐热的芽孢。
? 低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。
? 细菌的营养细胞和芽孢之间的耐热性差
异:蛋白质不同(热凝固温度不同);
水分含量及水分状态不同。
一、影响微生物耐热性的因素
? 热处理温度
? 罐内食品成分
? 污染微生物的种类及数量
1、热处理温度
? 超过微生物正常生长温度范围的高温环境,
可以导致微生物的死亡。
? 提高温度可以减少致死时间。
以枯草杆菌为对象的杀菌温度与致死时间
温度 (℃) 10 0 10 5 1 10 1 15 12 0 12 5
致死时间 ( m in ) 12 4 1 10 80 70 40 30
2、罐内食品成分的影响
? pH
? 脂肪
? 糖
? 蛋白质
? 盐
? 植物杀菌素
( 1) pH值
? 微生物在中性时的耐热性最强,pH偏离
中性的程度越大,微生物耐热性越低,
在相同条件下的死亡率越大。
? 如一好气菌芽孢在 pH4.6 的培养基中,
在 121℃ 经 2 min就可致死,而在 pH6.1时,
同样温度则需要 9 min才能致死。
肉毒杆菌芽孢在不同 pH下的致死时间
p H ó? ?? ?? ?? ?à ê±?? 1? ?μ
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
90 98.9 102 110 113 121 ?? ?è
( ?? )
L
g
??

ê±??
£¨m
i
n
)
PH3.5
PH4.5
PH5~7
( 2)脂肪
? 脂肪能增强微生物的耐热性。
? 原因:脂肪与微生物细胞的蛋白质胶体
接触,形成的凝结薄膜层妨碍了水分的
渗入,使蛋白质凝固困难;脂肪是热的
不良导体,阻碍了热的传入。
? 如大肠杆菌和沙门氏菌,在水中加热到
60-65℃ 时即可死亡了,而在油中加热到
100℃,需经 30 min才能死亡。
( 3)糖
? 糖浓度很低时,对微生物耐热性影响较小;
糖的浓度越高,越能增强微生物的耐热性。
? 70℃ 的温度下,大肠杆菌在 10%的糖液中的
致死时间比无糖时增加了 5min,糖浓度为 30%
时,致死时间增加 30min。
? 机理:糖吸收了微生物细胞中的水分,导
致细胞内原生质脱水,影响了蛋白质的凝
固速度,增大了微生物耐热性。
? 糖浓度高到一定程度( 60%左右)时,高
渗透压环境能抑制微生物生长。
( 4)蛋白质
? 蛋白质含量在 5%左右时,对微生物有保
护作用;含量到 15%以上时,对耐热性
没有影响。
? 例:将某种芽孢分别放在含有 1-2%明胶
及不含明胶的 pH6.9的磷酸缓冲液中,含
明胶溶液中的微生物耐热性比不加明胶
的微生物耐热性增加 2倍。
( 5)盐类
? 食品中无机盐种类很多,使用量相对较
多的是食盐。低浓度食盐( <4%)对微
生物有保护作用,高浓度( >4%)时,微
生物耐热性随浓度长高明显降低。
? 低浓度盐可以使微生物细胞适量脱水而
蛋白质难以凝固;高浓度的盐则可使微
生物细胞大量脱水,蛋白质变性,导致
微生物的死亡。并且,高浓度盐造成的
水分活度的下降也会强烈地抑制微生物
的生长。
青豆罐头 1 15 ℃杀菌处理后细菌残存率
食盐浓度 % 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0
细菌残存率 % 1 5, 0 3 7, 8 8 6, 7 7 3, 3 7 5, 6 7 8, 9 4 0, 0 1 3, 0
( 6)植物杀菌素
? 植物杀菌素是某些植物中含有的能抑制
微生物生长或杀死微生物的成分。
? 常见含有植物杀菌素的原料:葱、蒜、
辣椒、罗卜、芥末、丁香、芹菜、胡罗
卜、茴香等。
? 植物杀菌素的存在会削弱微生物的耐热
性,并可降低原始菌量。
3、污染菌的种类和数量
( 1)种类
? 菌种不同耐热程度不同;
? 同一菌种所处生长状态不同,耐热性也
不同,生长繁殖状态的耐热菌比它的芽
孢弱;
? 嗜热菌芽孢耐热性最强,厌氧菌芽孢次
之,需氧菌芽孢最弱;
? 热处理后的残存芽孢经培养繁殖,新生
芽孢的耐热性较原来强。
细菌芽孢的耐热性
( 10
6
芽孢 / 5 m l,肉羹培养基中)
致死时间 ( m i n )
细菌种类 10 0 ℃ 12 5 ℃
枯草杆菌 12 0 30
马铃薯杆菌 1 10 25
肉毒杆菌 A 30 0 12
肉毒杆菌 B 15 0 12
?无芽孢的细菌,在 60~80几分钟就可以杀灭;
?霉菌和酵母更不耐热,只有少数几种的耐热性稍强。
( 2)污染量
? 同一菌种单个细胞的耐热性基本一致,
但微生物菌群的耐热性与一定容积中存
在的微生物数量有关,数量越大,全部
杀死所需时间越长,微生物菌群所表现
的耐热性越强(次页表)。
? 因此,食品工厂的卫生状况直接影响到
产品的质量,并且也是该厂产品质量是
否合格的标准之一。
原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系
发生平盖酸败的百分率12 1 ℃时的
杀菌时间
( m in )
无糖 60 芽孢
/1 0 g 糖
25 0 0 芽孢
/1 0 g 糖
70
80
90
0
0
0
0
0
0
95, 8
75, 0
54, 2
二、微生物耐热性的表示
? 经过几代科学家的努力与探索,现在常用下
列一些数学曲线与数值来表示微生物与热杀
菌有关的耐热特性:
1、热力致死温度
2、热力致死时间曲线
3,Z值
4,F0值
5、热力致死速率曲线
6,D值
7,F0=nD
1、热力致死温度:
? 表示将某特定容器内一定量食品中的微
生物全部杀死所需要的最低温度。
? 最古老的概念,现在仅在一般性场合使
用,在作定量处理时已不使用。
2、热力致死时间曲线:
? 又称热力致死温时曲线,或 TDT曲线。
? 热力致死时间曲线以热杀菌温度 T为横坐
标,以微生物全部死亡时间 t(的对数值)
为纵坐标,表示微生物的热力致死时间
随热杀菌温度的变化规律。
lg t2 - lg t1 = k(T2 - T1)
lg t1 - lg t2 = -k(T2 - T1)
令 Z = -1/k
则得到热力致死时间曲线方程:
Z
TT
t
t 12
2
1lg ??
TDT曲线与环境条件有关,与微生物数量有
关,与微生物的种类有关。
该曲线可用以比较不同的温度 -时间组合的
杀菌强度:
Z
TT
tt 12121 lg
?
? ?
[例 3.1]
在某杀菌条件下,在 121.1℃ 用 1 min恰好将
菌全部杀灭;现改用 110℃, 10 min处理,
问能否达到原定的杀菌目标?设 Z=10℃ 。
[例 3.1解 ]
已知,T1=110℃, t1=10 min,T2=121.1℃,
t2=1 min,Z=10℃ 。
利用 TDT曲线方程, 将 110℃, 10 min转化
成 121.1℃ 下的时间 t2’,则
t2’ = 0.78 min < t2
说明未能全部杀灭细菌。那么在 110℃ 下需
要多长时间才够呢?仍利用上式,得
t1’ = 12.88 min
3,Z值:
? 当 lg(t1/t2)=1 时,Z=T2-T1
? 因此,Z值是热力致死时间变化 10倍所需要
相应改变的温度数,单位为 ℃ 。
? Z值与微生物的种类有关、与环境因素有关。
? 低酸性食品中的微生物,如肉毒杆菌等,
Z=10;酸性食品中的微生物,Z=8。
? Z值越大,一般说明微生物的耐热性越强。
4,F0值:
单位为 min,是采用 121.1℃ 杀菌温度时的热
力致死时间。
因此,利用热力致死时间曲线,可将各种
的杀菌温度 -时间组合换算成 121.1℃ 时的杀
菌时间,从而可以方便地加以比较:
Z
T
tF
1.1 2 1
lg 10
?
? ?
5、热力致死速率曲线:
?,全部杀灭”的表达不科学。
? 大量的实验证明,如果有足够多的微生物,
则这些微生物并不是同时死亡的,而是随
着时间的推移,其死亡量逐步增加。
? 热力致死速率曲线以加热(恒温)时间为
横坐标,以微生物数量(的对数值)为纵
坐标,表示某一种特定的菌在特定的条件
下和特定的温度下,其残留活菌总数随杀
菌时间的延续所发生的变化。
设原始菌数为 a,经过一段热处理时间 t后,
残存菌数为 b,直线的斜率为 k,则:
lg b – lg a = k ( t – 0 )
t = - 1/k ( lg a – lg b)
令 – 1/k = D,则:
t = D(lg a- lg b)
热力致死速率曲线与菌种有关,与环境条
件有关,与杀菌温度有关。
6,D值:
? 令 b = a 10-1,则 D = t
? 表示在特定的环境中和特定的温度下杀
灭 90%特定的微生物所需要的时间。
? D值与菌种有关、与环境条件有关、与杀
菌温度有关。
? D值越大,表示微生物的耐热性越强。
部分食品中常见腐败菌的 D 值
腐败菌 腐败特征 耐热性
嗜热脂肪芽孢杆菌 平盖酸败 D 121 =4,0- 5.0 m i n
嗜热解糖梭状芽孢杆菌 产酸产气 D 121 =3,0- 4.0 m i n


菌 致黑梭状芽孢杆菌 致黑硫臭 D
121
=2,0- 3.0 m i n
肉毒杆菌 A, B 产酸产气产毒 D 121 =6- 12 s ec
生芽孢梭状芽孢杆菌 ( P, A 369 7) 产酸产气 D 121 =6- 40 s ec








凝结芽孢杆菌 平盖酸败 D 121 =1- 4 s ec
巴氏固氮梭状芽孢杆菌 产酸产气 D 100 =6- 30 s ec
酪酸梭状芽孢杆菌 产酸产气 D 100 =6- 30 s ec







多粘芽孢杆菌 产酸产气 D 100 =6- 30 s ec
7,F0=nD:
? TDT值(或 F0值)建立在“彻底杀灭”
的概念基础上。
? 已知在热处理过程中微生物并非同时死
亡,即当微生物的数量变化时,达到
“彻底杀灭”这一目标所需的时间也就
不同。因此,必须重新考虑杀菌终点的
确定问题。
设将菌数降低到 b =a 10-n为杀菌目标。
采用某一个杀菌温度 T,根据热力致死速率曲
线方程,所需理论杀菌时间:
tT = D [lg a – lg(a 10-n)]
即 t = n DT( TRTn,T值)。
在实际的杀菌操作中,若 n足够大,则残存菌
数 b就足够小,达到某种可接受的安全“杀
菌程度”,就可以认为达到了杀菌的目标。
这种程度的杀菌操作,称为, 商业灭菌, ;
接受过商业灭菌处理的产品,即处于, 商
业无菌, 状态。
商业无菌要求产品中的所有致病菌都已被
杀灭,耐热性非致病菌的存活概率达到规
定要求,并且在密封完好的条件下在正常
的销售期内不可能生长繁殖。
若杀菌目标固定 ( 即 n固定 ), 杀菌温度与
所需时间之间的关系同样符合 TDT曲线方程 。
在 TDT曲线上, 将温度为 121.1℃ 时所需的杀
菌时间记为 F0,因此,
F0 = n D121.1℃
由于 F0表示为 D值的倍数,所以 F0似乎和 D值
一样,也是与菌种有关、与环境条件有关、
与杀菌温度有关,而与原始菌数无关。
但 F0中的 n因素却与菌数有关,需根据实际原
始菌数和要求的成品合格率( 1-腐败率)
确定 n值。
对于低酸性食品,因必须尽可能避免肉毒
杆菌对消费者的危害,取 n = 12。
对于易被平酸菌腐败的罐头,因嗜热脂肪
芽孢杆菌的 D值高达 3-4 min,若仍取 12D,
则因加热时间过长,食品的感官品质不佳,
所以一般取 4-5D,最多为 6D。
需要比较肉毒杆菌的 12D和嗜热菌的 4-6D
的值,取较大者作为杀菌目标 F0。
F0 = n D的意义:
? 用适当的残存率值代替过去“彻底杀灭”
的概念,这使得杀菌终点(或程度)的
选择更科学、更方便,同时强调了环境
和管理对杀菌操作的重要性。
? 通过 F0 = n D,还将热力致死速率曲线和
热力致死时间曲线联系在一起,建立起
了 D值,Z值和 F0值之间的联系。
t=D(lga-lgb)
F0=nD
Z
TT
t
t 12
2
1lg ??
Z
TT
D
D 12
2
1lg ??
[例 3.3]
某产品净重 454 g,含有 D121.1℃ =0.6 min、
Z=10℃ 的芽孢 12只 /g;若杀菌温度为 110℃,
要求效果为产品腐败率不超过 0.1%。 求:
( 1) 理论上需要多少杀菌时间?
( 2) 杀菌后若检验结果产品腐败率为 1%,
则实际原始菌数是多少? 此时需要的杀菌时
间为多少?
[例 3.3解 ]
( 1) F0=D( lg a – lg b)
=0.6× (lg 5448 – lg 0.001)=4.042 min
F110=F0 lg-1[(121.1 – 110)/10]=52.1 min
( 2) ∵ F0=0.6× (lg a – lg 0.01)=4.042 min
∴ lg a = lg 0.01 + 4.042/0.6
a = 54480,即芽孢含量为 120个 /g。
此时,F0=D(lg a – lg b)
=0.6× (lg 54480 – lg 0.001)=4.642 min
F110=4.642 lg-1[(121.1 – 110)/10]=59.8 min
三、超高温杀菌与酶的耐热性
? 酶也是引起食品品质变化的重要因素。
? 绝大多数酶在 80℃ 以上即被钝化,只有
部分酶比较耐热,如酸渍食品中的过氧
化物酶能经受 85 ℃ 的热处理。一般认为
经过杀菌处理,其中的酶也已经失活。
? 采用 121 ℃ 以上高温杀菌时,会出现杀
菌强度足够但酶没有被钝化的现象。
? 高酸性食品因所需杀菌强度低,有时也
存在酶钝化不完全的现象。
已知化学反应的温度系数 Q10=2~3,其中
包括酶促反应和酶的热钝化反应。
已知 D值是某一温度时微生物数量下降一个
对数周期所需的热处理时间,所以 1/D就是
该温度下单位时间内微生物的死亡数量,
即杀菌速率。热杀菌时的温度系数:
低酸性食品中的微生物,Z=10℃, Q10=10。
ZZ
TT
D
D
D
D
Q
10
lglg
/1
/1 1121
2
1
1
2
10
?? ?????
? 以青豆中最耐热的过氧化物酶和嗜热脂
肪芽孢杆菌为例:
对于钝化酶, Q10=2.5,即
由此求得过氧化物酶的 Z=26℃ 。
? 根据各自的 Z值和在某一温度下彻底杀灭
( 钝化 ) 的时间, 作出热力致死曲线,
并比较, 可见在温度超过一定值后, 酶
的钝化成为首要问题 。
5.210lg 110 ?? ?
Z
Q
第三节 食品的传热
? 传热方式
? 影响传热的因素
? 传热测定
? 传热曲线
一、传热方式
1、热的传递方式:传导、对流、辐射。
? 传导:热能在相邻分子之间的传递。
? 对流:受热成分因密度下降而产生上升
运动,热能在运动过程中被传递给相邻
成分。
? 对于罐藏食品而言,不存在辐射传热。
2、罐内容物传热方式类型:
( 1)完全对流型:液体多、固形物少,流
动性好的食品。如果汁,蔬菜汁等。
( 2)完全传导型:内容物全部是固体物质。
如午餐肉、烤鹅等。
( 3)先传导后对流型:受热后流动性增加。
如果酱、巧克力酱、蕃茄沙司等。
( 4)先对流后传导型:受热后吸水膨胀。
如甜玉米等淀粉含量高的食品。
( 5)诱发对流型:借助机械力量产生对流。
如八宝粥罐头使用回转式杀菌锅。
二、影响罐内食品传热速率的因素
? 罐内食品的物理性质:主要指食品的状
态、块形大小、浓度、粘度等。
? 初温:指杀菌操作开始时,罐内食品冷
点处的温度。
? 罐藏容器:主要指容器的材料、容积和
几何尺寸。
? 杀菌锅:杀菌锅的类型、杀菌操作的方
式。
三、传热测定
? 对罐头中心温度(冷点温度)变化情况的测定。
? 掌握内容物的传热情况,以便科学制订杀菌工艺。
? 比较杀菌锅内各部位升温情况,改进、维修设备及
改进操作水平。
? 掌握内容物所接受的杀菌程度,判断杀菌效果。
? 测定方法:
? 计算法,误差很大。
? 最高温度计法,不能了解杀菌过程中的变化。
? 罐头温度测定计录仪。
? 测定时注意探头的位置。(冷点)
四、传热曲线
1、传热曲线
? 将罐内食品某一点(通常是冷点)的温
度随时间变化值用温 -时曲线表示,该曲
线称传热曲线。如后页图。
500g玻璃瓶装樱桃汁罐头的传热曲线
2、传热曲线的表示方式
? 以冷点温度和杀菌时间作出的自然坐标
传热曲线不利于用数学方法处理数据。
? 大量研究证实,杀菌锅温度 Ts与罐内冷
点温度 Tm的差值的对数值与时间值呈直
线关系。
? 按照上述变化规律,以冷点温度 Tm为纵
坐标,以杀菌时间 t为横坐标,并向前翻
转 180度,作出传热曲线。












3、不同传热类型食品的传热曲线
? 用 1%,3.25%和 5%的膨润土悬浮液作试
验,分别得到对流型、先对流后传导型
和传导型的传热曲线(后页图)。
? 对流型曲线只有一种斜率,称简单型传
热曲线。
? 先对流后传导型曲线开始以对流型传热,
直线斜率大,后转变为传导型,直线斜
率小,称转折型传热曲线。
? 传导型曲线也是一种简单型传热曲线。
对流型 对流 -传导型 传导型
4、传热曲线的作用
? 根据简单型或转折型半对数坐标传热曲
线,可以很方便地进行杀菌过程的数据
处理,并可通过公式法计算罐中心温度
的变化和杀菌过程的杀菌强度。
第四节 杀菌强度的计算与评价
? 杀菌强度的计算
? 杀菌工艺的确定
一、杀菌强度的计算
? 比奇洛法( Begelow)
? 鲍尔法( Ball)
? 奥尔森法( Olsen)
? 史蒂文斯法( Stevens)
? 舒尔茨法( Schultz)
? F值测定仪
1、基本法(比奇洛法)
? 计算基础:杀菌过程中的 冷点传热曲线 和微
生物的 热力致死时间曲线 ( TDT)。
? 致死率:一定温度下单位时间(通常取 1分
钟)微生物的致死程度。设一定温度下的致
死时间为 τ,则致死率为 1/τ。可以理解为在
某温度下,杀菌时间 1分钟所取得的效果占
全部杀菌效果的比数。
? 部分致死值:一定温度下经过时间 t取得的
杀菌效果占全部杀灭效果的比数。用 A表示,
A=t/τ。
? 在不同的温度( T1,T2… )下经过不同
的杀菌时间( t1,t2… ),获得各自的部
分致死值 A1=t1/τ1,A2=t2/τ2…
? 整个杀菌过程的总致死值为所有的部分
致死值之和,A=A1+A2+…
? 若时间间隔取得足够小,则
??
t
dtA
0
1
?
用基本法计算杀菌强度及杀菌时间的例题:
① 温度时间组合:
传热曲线的变形
② 由 TDT曲线求得
对应温度的致死率
③ 以致死率为纵
坐标,时间为横
坐标,作致死值
曲线图。曲线包
围的面积即为总
致死值。
基本法(比奇洛法)的特点:
? 方法直观易懂,当杀菌温度间隔取得很
小时,计算结果与实际效果很接近。
? 不管传热情况是否符合一定模型,用此
法可以求得任何情况下的正确杀菌时间。
? 计算量和实验量较大,需要分别经实验
确定杀菌过程各温度下的 TDT值,再计
算出致死率。还需要准确测定冷点的传
热曲线。
2、鲍尔改良法
? 建立了致死率值(杀菌值)的概念
? 时间间隔采用等值
( 1)致死率值:
? 据 TDT方程 lg(t1/t2)=(T2-T1)/z
? lg(t/t121)=(121-T)/z,令,t121 =1 min
? t= lg-1 (121-T)/z
T---杀菌过程中的某一温度
t---温度 T时,达到与 121℃, 1 min相同的杀菌
效果所需要的时间
? 令 L= 1/t =lg-1(T - 121)/z
? L就是致死率值(或杀菌值)
致死率值 L的含义:
? 对 F0=1 min的微生物,经 T温度,1 min的杀
菌效果与该温度下全部杀灭效果的比值。
? 也可表达为经温度 T,1 min的杀菌处理,相
当于温度 121℃ 时的杀菌时间。
? 该致死率值与比奇洛法中的致死率含义不同。
比奇洛法中的致死率是完整意义上的致死率;
而鲍尔改良法中的致死率值只是与 121℃ 经
1 min杀菌产生的杀菌效果的比较值。
? 实际杀菌过程中,冷点温度随时间不断
变化,于是,Li=lg-1(Ti-121)/z
? 微生物 Z值确定后,即可预先计算各温度
下的致死率值。大多数专业书上都有这
类表格。称作,F121z=1时,各温度下的
致死率表”。
? 对于酸性食品,通常采用常压杀菌,也
就相应将各个温度下的杀菌效果换算成
100℃ 下的杀菌效果。故也有 F100z=1时,
各温度下的致死率表。
( 2)时间间隔
? 比奇洛法中时间间隔的取值依据传热曲线的
形状,传热曲线平缓的地方间隔取值大,传
热曲线斜率大的地方,时间取值小,否则计
算误差会增大。
? 鲍尔改良法的时间间隔等值化,简化了计算
过程(若间隔取得太大,也同样会影响到计
算结果的准确性)。
? 整个杀菌过程的杀菌强度(总致死值):
Fp = ∑(Li △ t)= △ t.∑Li
Fp值与 F0值的关系:
? F0值:杀灭对象菌所需要的理论时间。
? Fp值:实际杀菌过程的杀菌强度换算成
标准温度下的时间。
? 判断杀菌强度是否达到要求,需要比较
F0与 Fp的大小。
? 要求,Fp ≥ F0
? 一般取 Fp略大于 F0。
用鲍尔改良法计算杀菌强度及杀菌时间的例题:
? 某低酸性食品罐头作杀菌试验,杀菌对象菌 D=4min,
原始菌数为 100个 /罐,要求腐败率为万分之一。用
杀菌公式 10-25-反压冷却 /121,传热数据如下表,
试评价该杀菌公式。
时间 /min 温度 / ℃ 致死率值 ( L i) 时间 / m in 温度 / ℃ 致死率值 ( L i)
0 50 \ 27 121 0,977 5
3 80 \ 30 121 0,977 5
6 104 0,019 5 33 121 0,977 5
9 1 18, 5 0,549 5 36 120, 5 0,871 1
12 120 0,776 4 39 1 15 0,245 5
15 120, 5 0,871 1 42 109 0,061 7
18 120, 7 0,912 4 45 101 0,009 8
21 120, 7 0,912 4 48 85 \
24 121 0,977 5 \
[解 ]:
? F0=D(lga-lgb)=4× (lg100-lg10-4)=24(min)
? Fp = △ t.∑Li = 3× 9.1394=27.41(min)
? Fp> F0
? 但杀菌强度过大。可在 121℃ 缩短 3min,
如将上表中第 33分钟数据取消,则
? Fp = △ t.∑Li = 3× 8.1619=24.48(min)
? Fp 略大于 F0,满足杀菌要求。因此杀菌
公式应改为,10-22-反压冷却 /121℃ 。
二、杀菌工艺的确定
? 杀菌公式
? 杀菌工艺参数的确定步骤
1、杀菌公式
p
T
ttt
321
??
? 杀菌公式是实际杀菌过程中针对具体产品
确定的操作参数。
? 杀菌公式规定了杀菌过程中的时间、温度、
压力。完整的杀菌公式为:
杀菌公式的含义
? t1--升温时间,即杀菌锅内加热介质由环境
温度升到规定的杀菌温度 T所需的时间。
? t2 --恒温时间,即杀菌锅内介质温度达到 T
后维持的时间。
? t3 --冷却时间,即杀菌介质温度由 T降低到
出罐温度所需时间。
? T --规定的杀菌锅温度。
? P --反压,即加热杀菌或冷却过程中杀菌
锅内需要施加的压力。
杀菌公式的省略表示
? 如果杀菌过程中不用反压,则 P可以省略。
一般情况下,冷却速度越快越好,因而
冷却时间也往往省略。所以,省略形式
的杀菌公式通常表示为:
t1-t2/T
2、确定杀菌工艺参数的步骤
? 对于热力杀菌而言,温度和时间是最重
要的工艺参数。确定正确的杀菌工艺参
数的步骤如下图所示。
微生物耐热特性 食品传热特性
↑ ↓ ↓
耐热性试验 杀菌条件 ( 温度和时间 ) 的计算
↑ ↓
腐败菌分离 实罐试验 ( 感官品质和经济性 )
↑ ↓
腐败 确证性接种试验 ( 和保温试验 )

腐败 生产线试验 ( 和保温试验 )

确定杀菌条件
第五节 罐藏工艺
? 装罐
? 排气
? 密封
? 杀菌
? 冷却
? 检查
一、装罐
? 容器的准备
? 装罐的工艺要求
? 装罐的方法
? 预封
二、排气
? 密封前将罐内空气尽可能除去的处理措
施。经排气密封后,罐内的真空度一般
可达到 200-400 mm-Hg。
? 排气的目的
? 排气的方法
? 影响罐内真空度的因素
1、排气的目的
( 1)降低杀菌时罐内压力,防止变形、裂
罐、胀袋等现象。但真空度也不能太高,
否是大型罐易产生瘪罐现象。
( 2)防止好氧性微生物生长繁殖。
( 3)减轻罐内壁的氧化腐蚀。
( 4)防止和减轻营养素的破坏及色、香、
味成分的不良变化。
2、排气方法
? 热灌装法
? 加热排气法
? 喷蒸汽排气法
? 真空排气法
( 1)热灌装法
? 将加热至一定温度的液态或半液态食品趁热
装罐并立即密封。或先装固态食品于罐内,
再加入热的汤汁并立即密封。密封前罐内中
心温度一般控制在 80℃ 左右。
? 特别适合于流体食品,也适合块状但汤汁含
量高的食品。装罐和排气在一道工序中完成。
? 因密封后温度较高,易造成食品的不良变化,
因此要注意立刻进入杀菌工序。
( 2)加热排气法
? 预封后的罐头在排气箱内经一定温度和时间
的加热,使罐中心温度达到 80 ℃ 左右,立刻
密封。
? 排气箱一般采用水或蒸汽加热,排气温度控
制在 90-100 ℃ 。加热时间视原料特点而定,
块形物含量高,或内容物中气体含量高的,
排气时间长。
? 特别适合组织中气体含量高的食品。
? 密封后应立即进入杀菌工序。
( 3)蒸汽喷射排气法
? 在专用的封口机内设置蒸汽喷射装置,
临封口时喷向罐顶隙处的蒸汽驱除了空
气,密封后蒸汽冷凝形成真空。
? 该法适合于原料组织内空气含量很低的
食品。
? 需要有较大的顶隙,一般为 8 mm左右,
否则形成的真空度低。
热力排气法形成真空的机理:
? 利用饱和蒸汽压随温度的变化,是形成
真空的主要原因。
? 内容物体积随温度的变化,也是形成真
空的原因之一。
? 例:设封口时温度为 85 ℃,销售时温度
为 25 ℃,问罐内真空度约为多少?
? 解:查得 25 ℃ 和 85 ℃ 时的饱和蒸汽压分
别是 23.8 mm-Hg和 433.6 mm-Hg,
真空度约为 433.6-23.8=409.8 mm-Hg
( 4)真空排气法
? 也称真空封口法。利用机械产生局部的
真空环境,并在这个环境中完成封口。
? 该法的适用范围很广,尤其适用于固体
物料。但对于原料组织中气体含量较高
的食品,该法效果较差,需要辅之以其
它措施,如补充加热。
? 罐内必须有顶隙。
影响真空封口罐内真空度的因素:
? 设密封室的真空度为 W1,残存压力为 P1,
测量时真空度为 W2,残存压力为 P2,则
? W1+P1=W2+P2 W2=W1+P1-P2
? 因为 P=P蒸 +P空 故
? W2=W1+(P蒸 1- P蒸 2) +( P空 1-P空 2)
? 罐内残存空气的压差极小,忽略不计。
? 因此 W2=W1+P蒸 1-P蒸 2
? 上式显示:密封室真空度越高,封口时
食品温度越高,测量时温度越低,测得
的真空度越高。
? 但封口时温度不能无限制增高,需要控
制封口温度下的饱和蒸汽压不大于密封
室的残存压力。否则产生瞬时沸腾。
? 即,P蒸 ≤P余,
∵ P余 =B-W,∴ P蒸 ≤B-W( B:大气压)
或,P蒸 +W≤B
真空排气时的补充加热
? 密封室的真空度不足。
? 有真空膨胀现象的物料。
? 组织内部的气体在真空封口时急剧释
放,造成体积膨胀,甚至将部分液体
物料排出罐外。
? 有真空吸收现象的物料。
? 因组织内部的气体释出,封口后经
20~30 min,罐内真空度有显著下降。
3、影响罐内真空度的因素
( 1)密封温度
( 2)顶隙大小
( 3)杀菌温度
( 4)食品原料
( 5)环境温度
( 6)环境气压
三、密封
1、金属罐密封
? 金属罐的密封由
二重卷边构成,
如图所示。
? 叠接率:身盖钩叠接的程度。生产中要求不
低于 50%。
OL%=(BH+CH+1.1tc-W)/(W-2.6tc-1.1tb)
? 紧密度:盖钩上平伏部分占整个盖钩宽度的
比例。一般要求大于 50%。
? 接缝盖钩完整率:接缝处盖钩宽度占正常盖
钩宽度的比例,一般要求大于 50%。因为接
缝处卷边由 7层铁皮组成,厚度增大,导致盖
钩嵌入减小,形成下垂的缺口,此处盖钩宽
度比正常小。 (电阻焊罐无此项要求)
2、玻璃罐密封
? 卷封:将罐盖紧压在玻璃罐口凸缘上,
配合密封胶圈和罐内真空起到密封作用。
? 旋封:有三、四、六旋盖。目前最常见
的是四旋盖。封口时,每个盖的凸缘紧
扣瓶口螺纹线,再配合密封胶圈和罐内
真空,达到密封效果。
3、软包装袋密封
? 主要采用热封合,有热冲击式封合,热
压式封合等。
四、杀菌
? 常压水杀菌:采用立式开口杀菌锅 (槽 ),
杀菌温度不超过 100℃ 。用于酸性食品。
? 高压蒸汽杀菌:在密闭的杀菌锅里用高
压蒸汽对低酸性食品进行杀菌。
? 高压水杀菌:在密闭的杀菌锅内用高温
高压的水对玻璃瓶装、软袋装及扁平状
金属罐装的低酸性食品进行杀菌。
? 其它杀菌:火焰杀菌,微波杀菌,电阻
杀菌等。
五、冷却
? 杀菌时间达到后,罐头应迅速冷却。
? 冷却方法:①水池冷却,②锅内常压冷
却,③锅内加压冷却,④空气冷却。高
压杀菌一般都采用反压冷却。
? 冷却终点:罐温 38~40℃ 。①避免嗜热菌
的生长繁殖,②防止高温下食品品质的
下降,③利用余热使罐表面水分蒸发,
防止生锈。
? 高压蒸汽杀菌时,在冷却水进入杀菌锅
的瞬间,因为罐内外压力的急剧变化,
卷边处可能有瞬时的松动,微量的水进
入罐内,造成裂漏腐败。
? 冷却用水必须经过消毒处理,一般采用
氯消毒。要求排水口处的水中游离氯含
量在 1~3 mg/kg,则正常条件下的加氯量
约为 5~8 mg/kg 。
六、检查
? 外观检查:封口正常,两端内凹。
? 保温检查:将罐头放置在微生物的最适生
长温度以足够的时间,观察罐头有无胀罐
和真空度下降等现象。
? 敲音检查:用小棒敲击罐头,根据声音的
清、浊判断罐头是否发生质变。
? 真空度检查:用真空计抽检罐头的真空度。
? 开罐检查:重量检验,感官检验,微生物
检验,化学检验。