殺菌的F值、D值、Z值

D值是指在一定的處境和一定的熱力致死溫度條件下，某細菌數(shù)群中90％的原有殘存活菌被殺死所需的時間〔min)。例如110℃熱處理某細菌，其數(shù)群中90％的原有殘存活菌被殺死所需的時間為5min，那么該細菌在110℃的耐熱性可用D110℃=5min表示，D值是細菌死亡率的倒數(shù)，D越大死亡速度越慢，該菌的耐熱性越強，并且D不受原始細菌總數(shù)的影響。但是受到熱處理溫度、菌種、細菌或芽孢懸置液的性質(zhì)影響，所以D值是指在一定的處境和一定的熱力致死溫度條件下才不變，并不代表全部殺菌時間。D值的計算：D=t/(㏒a-㏒b)t為熱處理時間a為細菌原菌數(shù)b為經(jīng)t熱處理時間后的菌數(shù)Z——熱力殺菌時對象菌的熱力致死時間曲線的斜率〔min〕，也即對溫度變化時熱力致死時間相應(yīng)變化或致死速率的估量，Z是加熱溫度的變化值，為熱力致死時間或致死率〔D〕按照1/10或10倍變化時相應(yīng)的加熱溫度變化。Z越大，因溫度上升而取得的殺菌效果就越小例如：Z=10.0℃的試驗菌在121℃中加熱5分鐘全部死亡，可用F10121=5分鐘表示，如Z=10℃，殺菌溫度為121℃通?？芍苯佑肍值表示，其它值時應(yīng)標出。低酸性食品按Z=10℃肉毒桿菌計算；酸性食品在低于100℃殺菌時可按Z=8℃計算。F——在基準溫度中殺死一定數(shù)量對象菌所需要熱處理的時間〔min〕，即該菌的殺菌值。低酸性食品的基準溫度國外常用121.1℃或2500F。通常在F值右側(cè)上下角分別注有Z值和它所依據(jù)的溫度，而F10121通?？捎肍0表示。F值可用來比擬Z值相同的細菌的耐熱性。F與D的關(guān)系：F=nD，n是不固定的，隨工廠條件、食品污染微生物的種類和程度變化，一般用6D殺死嗜熱性芽孢桿菌，用12D殺肉毒梭狀芽孢桿菌，來確保食品平安。F的計算公式法公式法最初由Ball提出，后來經(jīng)美國制罐公司熱工學(xué)研究組簡化后，用來計算簡單型和轉(zhuǎn)折型傳熱曲線上殺菌時間和F值，簡化雖會引起一些誤差但無明顯影響?，F(xiàn)已列入美國食品藥物管理局有關(guān)規(guī)定，在美國得到普遍應(yīng)用。公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中內(nèi)容物溫度的變化在半對數(shù)坐標紙上所繪出的加熱曲線，以及殺菌一結(jié)束，冷卻水立即進入殺菌鍋進行冷卻的曲線才能進行推算并找出答案。它的優(yōu)點是可以在殺菌溫度變更時算出殺菌時間，但其缺點是計算較繁，費時，用公式法計算比擬費時，尤其是產(chǎn)品傳熱呈轉(zhuǎn)折型加熱曲線時，還容易在計算中發(fā)生錯誤，又要求加熱曲線必須呈有規(guī)那么的簡單型加熱曲線或轉(zhuǎn)折型加熱曲線，才能求得較正確的結(jié)果。1標繪加熱曲線計算時首先將罐內(nèi)冷點溫度變化數(shù)據(jù)與時間繪在半對數(shù)坐標紙上，如果所得傳熱曲線呈一條直線時為簡單加熱曲線，如呈二條直線，那么為轉(zhuǎn)折型加熱曲一線，可求得傳熱速率fh〔及f2〕和滯后因子j、μ，如為轉(zhuǎn)折型加熱曲線時，還須繪制冷卻曲線，求得X、fc，計算時需有Fi表、f／u：logｇ圖和r：logｇ圖。2殺菌值〔F0值〕和殺菌時間計算各符號含義介紹：Z——熱力殺菌時對象菌的熱力致死時間曲線的斜率〔min〕，也即對溫度變化時熱力致死時間相應(yīng)變化或致死速率的估量。低酸性食品按Z=10℃肉毒桿菌計算；酸性食品在低于100℃殺菌時可按Z=8℃計算。fh——加熱曲線中直線局部的斜率，機橫跨一個對數(shù)周期所需要的時間〔min〕。在轉(zhuǎn)折型加熱曲線中轉(zhuǎn)折點前第一條加熱曲線局部的斜率也為fh。f2——加熱曲線中轉(zhuǎn)折點后第二條曲線的斜率〔min〕。j——在半對數(shù)坐標紙上加熱曲線呈直線前加熱時間的滯后因子，。RT——殺菌或殺菌鍋溫度〔℃〕。IT——罐頭食品初溫〔℃〕，殺菌鍋進蒸汽前容器內(nèi)裝食品的平均溫度?！俪鯗?，它處于橫坐標上按58%升溫時間標定的點引出的垂直線和加熱曲線直線局部延長線相交的交點上，該交點視為假起始點。如升溫時間為15min，它處于和15=8.7min一點引出的垂直線的交點上。X——轉(zhuǎn)折型加熱曲線中第一條直線從42%升溫時間包括在內(nèi)的假起始點到它轉(zhuǎn)折點的加熱時間〔min〕。fc——半對數(shù)冷卻曲線中直線局部的斜率〔min〕。Cw——冷卻水溫度〔℃〕。B——理論加熱時間〔min〕，即42%升溫時間+殺菌時間。tp——從殺菌鍋升溫到達殺菌溫度時開始直至蒸汽關(guān)閉和冷卻開始時止的間隔時間，它為實際殺菌時間〔min〕，tp=B—0.42——升溫時間〔Come-uptime〕，從殺菌鍋進蒸汽一直到殺菌鍋升溫到殺菌溫度時止的相隔時間〔min〕。I——初溫和殺菌鍋溫度差值〔℃〕，即I=RT—IT。g——殺菌溫度和終止殺菌〔停止進汽〕時罐內(nèi)食品測點溫度間的差值〔℃〕。m+g——殺菌溫度和冷卻水溫度間的差值〔℃〕，即RT—Cw。m+g=100℃時f／u：logｇ和r：logｇ相關(guān)圖對m+g=70~110℃也適用。F——在基準溫度中殺死一定數(shù)量對象菌所需要熱處理的時間〔min〕，即該菌的殺菌值。低酸性食品的基準溫度常用121.1℃。Fi——在任何其他致死溫度時和121.1℃時熱處理一分鐘相當?shù)臅r間〔min〕。此即U——實際殺菌過程中罐內(nèi)測點上在各致死溫度時接受的熱致死量累積值以殺菌〔鍋〕溫度所需殺菌時間表示之。測點上累積熱致死量應(yīng)和對象菌在基準溫度時所需F值相等。即U=FFir——加熱殺菌時全部殺菌值〔F〕中加熱局部所占比例，在一定Z和m+g條件下，r為logg或g的對應(yīng)值。t0.1——殺菌溫度和食品測點溫度間差值為0.1℃時，從“校正零點”或“假初溫”算起的加熱殺菌時間〔min〕。tu——食品測定溫度瞬間到達g=0.1℃后繼續(xù)加熱殺菌時間〔min〕，即B—t0.1=tu?，F(xiàn)用例如進行計算?！?〕簡單型加熱曲線凈重284克整清水馬蹄罐頭以10—45/115℃殺菌，罐頭內(nèi)容物初溫為13℃，罐頭冷卻用水溫16℃，求該產(chǎn)品的殺菌強度F0值？根據(jù)罐頭冷點溫度測定記錄標繪加熱曲線〔圖2—10〕，其曲線呈一直線，屬于簡單加熱曲線。由曲線求得fh=6.0，j=0.9314。按照表2-13“簡單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌致死值計算表”逐項計算并填寫：Z——10℃fh——6.0minRT——115℃Fi——由附錄表2-?查得Z=10℃時，RT=115℃時的Fi值為4.074Cw——16℃m+g——RT—Cw=115—16=99℃IT——13℃——10℃jI——RT—=115—20=95℃I——RT—IT=115—13=102℃j——jI/I=95/102=0.9314logjI——log95=1.9777B——42%升溫時間+殺菌時間=0.42B/fh——49.2/6.0=8.2Logg——logjI—B/fh=1.9777—8.2=—6.2222如果Logg<—1或g<0.1℃，不要再逐項計算，可超越兩項后，從“t0.1”一項起再逐項計算。t0.1——fh℃殺菌后的殺菌值〔F0〕為9.8min。假設(shè)認為該產(chǎn)品的F0值過大并要求減為F0=6min，那么要求多長的殺菌時間？如采用114℃或121℃殺菌時又需要多長時間？按表2-14“簡單加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌時間計算表”逐項計算并填入該項內(nèi)。F——6minZ——10℃fh——6.0min，仍按圖2-10為依據(jù)j——0.9314，仍按圖2-10為依據(jù)RT——115℃Fi——同前例4.074Cw——16℃m+g——99℃IT——13℃I——102℃jI——95℃logjI——1.9777fh/u——fh/〔FFi〕=6.0/〔6℃的曲線查得logg<-1。此時，不要再逐項計算下去，超越到“t0.1”一項起，再逐項計算下去。t0.1——fhtu——〔F℃，罐頭用冷卻水溫為16℃，殺菌溫度為115℃時，升溫時間仍用10min，那么殺菌時間用30min即可，即殺菌式為10—30/115℃。當以114℃為殺菌溫度時，所需的殺菌時間計算根本上同上所述，按標2-14“殺菌時間計算表”逐項計算與填寫，所不同的是：Fi——由Fi表查得Z=10℃時，RT=114℃的Fi值為5.129minfh/u——fh/〔FFi〕=6.0／〔6tu——〔F℃，罐頭用冷卻水溫為16℃，殺菌溫度為114℃時，升溫時間仍用10min，那么殺菌時間用36min即可，即殺菌式為10—36/114℃。當以121℃為殺菌溫度時，所需的殺菌時間計算根本上同上所述，按標2-14“殺菌時間計算表”逐項計算與填寫，所不同的是：RT——121℃Fi——由Fi表查得Z=10℃時，RT=121℃的Fi值為1.023minfh/u——fh/〔FFi〕=6.0/〔6℃的曲線查得logg=—0.56。由于logjI—logg——1.9777logjI—logg殺菌溫度為121℃時，那么殺菌時間僅需11min即可，它比114℃的36min縮短2倍多，比115℃的30min縮短1.5倍多。這明顯地看出高溫短時殺菌的優(yōu)越性。〔2〕轉(zhuǎn)折型加熱曲線2,950克清水竹筍罐頭的殺菌條件是15—40—10/116℃，冷卻水溫為20℃，罐頭殺菌前初溫為66℃，求其殺菌強度F0值？根據(jù)罐頭中心溫度測定記錄儀標繪加熱曲線〔圖2-11〕，其曲線呈二條直線，屬于轉(zhuǎn)折型加熱曲線，是對流和傳導(dǎo)傳熱復(fù)合過程，殺菌前期是對流加熱，而后期是傳導(dǎo)傳熱。多數(shù)的油浸類或清水類大塊罐頭屬于這種類型。由第一條直線求得fh值，第二條直線求得f2值，并自二條直線的交點所對應(yīng)的時間減去58%升溫時間求出X值，而j值仍以第一條直線求得，冷卻曲線fc同樣以實測溫度—時間的記錄標繪出圖2-12，并以橫跨一對數(shù)周期為冷卻速率fc值。然后按表2-15“轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時的加熱殺菌致死值計算表”逐項計算并填寫：Z——10℃fh——24.4min〔圖2-11中第一條直線的傳熱速率〕f2——54min〔圖2-11中第二條直線的傳熱速率〕fc——22min〔圖2-12〕j——0.68〔如圖2-11所示，=82℃，j=jI/I=RT—/RT—IT=116-82/116-66=34/50=0.68min〕X——17.5min〔X=26.2—8.7=17.5,參見圖2-11〕RT——116℃IT——66℃Cw——20℃B——42%升溫時間+殺菌時間=0.42I——RT—IT=116—66=50℃jI——0.68℃logjI——log34=1.5315X/fh——17.5/24.4=0.717loggbh——0.8145,(logjI—X/fh=1.5315—0.717=0.8145)m+g——RT—Cw=116—20=96℃fh/Ubh——16，〔℃曲線查得rbh——0.71，(℃的曲線查得r=0.71)(B—x)/f2——0.5333，〔46.3—17.5〕/54=28.8/54=0.5333)Logg——0.281，(loggbh—(B—x)/f2=0.8145—0.5333=0.281)修正logg——0.3225,[當f2≠fc時，按logg＋0.07〔1—fc/f2〕計算，那么0.281＋0.07〔1—22/54〕=0.281＋0.07℃曲線查得f/u值，得出f2/u=3.4)Fi——3.236min,由附錄表2-查得Z=10℃時，RT=116℃時的Fi值為3.236minF1——4.91min,F2——0.41min,F0——F1—F2=4.91—0.41=4.5minF0值為4.5min?！踩缬靡话惴ㄇ驠0值，結(jié)果為4.57min,十分接近〕如考慮到F0偏高，而采用F值為4min，那么需要多少殺菌時間？按表2-16“轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時的殺菌時間計算表”逐項計算并填寫：F0——4.0minZ至rbh各項與前計算F值相同。——1.402，℃曲線查得f/u為3.76時相應(yīng)的logg值，得出logg=0.36)修正logg——0.32,[由于f2≠fc，按logg—0.07〔1—fc/f2〕計算，那么0.36—0.07〔1—22/54〕=0.36—0.07f2f2℃殺菌式〔初溫66℃，冷卻水溫20℃〕。表2-13簡單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌致死值計算表產(chǎn)品名稱pH罐型日期F值計算工程ZfhJRTFi〔從Fi表〕Cwm+g[=RT—Cw]ITI[=RT—IT]JI[=jLogjIB[=tp+0.42CUT]B/fhLogg[=logjI—B/fh]假設(shè)logg<—1時，超越到t0.1一項起計算fh/U〔從f/u：logg圖查〕F[=]t0.1[=fhtu[=B—t0.1]fh/U0.1(從f/u：logg圖求logg=—1時的fh/U)tu/FiF[=+tu/Fi]表2-14簡單型加熱殺菌熱傳導(dǎo)曲線的加熱殺菌時間計算表商品名稱pH罐型日期B值計算工程FZfhjRTFi〔查Fi表〕Cwm+g〔RT-Cw〕ITj[=RT-IT]jI[=jLogjIfh/U[=fh/(FiLogg〔從f/u：logg圖〕〔假設(shè)logg<-1時超越到t0.1一項起計算〕LogjI-loggB[=fhtp[=B-0.42CUT]t0.1[=fhfh/U0.1(從f/U：logg圖，求logg=-1時的fh/U)tu[=FB[=t0.1+tu]tp[=B-0.42表2-15轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導(dǎo)時的加熱殺菌致死值計算表商品名稱pH罐型日期F0值計算工程Zfhf2fcjxRTITCwB[tp+0.42CUT]I[=RT-IT]jI[=jLogjIx/fhLoggbh[=logjI-x/fh]m+g[=RT-Cw]fh/Ubh〔從f/u:logg圖〕rbh[從r:logg圖](B-X)/f2logg[=loggbh—(B—x)/f2]修正logg