食品的熱處理技術(shù)

1、食品技術(shù)原理,主講教師： 生物科學(xué)與工程學(xué)院 牟德華教授 dh_,第二章 食品的熱處理技術(shù),為了科學(xué)有效地運用加熱殺菌技術(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，并進行嚴格操作，以確實達到殺菌的目的。 加熱殺菌條件的確定需要考慮很多因素： 食品的物性如粘度、顆粒大小、固體與液體比例； 容器如幾何尺寸、壁厚； 污染食品的微生物種類、數(shù)量、習(xí)性； 食品在加熱過程中的傳熱特性等。,確定

2、食品熱殺菌工藝條件的過程,第一節(jié) 微生物的耐熱性,表1 . 細菌繁殖的溫度范圍,第一節(jié) 微生物的耐熱性,一、影響微生物耐熱性的因素 菌種和菌株 加熱前微生物所經(jīng)歷的培養(yǎng)條件 菌齡與耐熱性的關(guān)系 培養(yǎng)溫度與耐熱性的關(guān)系 培養(yǎng)基組成與耐熱性的關(guān)系,第一節(jié) 微生物的耐熱性,一、影響微生物耐熱性的因素 加熱時的相關(guān)因素 1. 加熱方式的影響 微生物對濕熱的抗性 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. pH 6. 碳水化合物 7. 脂類 8. 蛋白質(zhì)及其有關(guān)物質(zhì) 9. 無機鹽 10. 其他,第一節(jié) 微生物的耐熱性,一、影響微生物耐熱性的因素 加熱后的條件 微生物受到外界影

3、響后，在一定程度上表現(xiàn)出不同的反應(yīng)。 發(fā)育誘導(dǎo)期延長； 營養(yǎng)要求擴大； 適宜發(fā)育的pH范圍縮??； 繁殖溫度范圍縮小； 對抑制劑、選擇劑的敏感性增強； 細胞內(nèi)容物向外泄漏； 對放射線的敏感性增強； 酶活性下降； rRNA分解。,第一節(jié) 微生物的耐熱性,二、微生物的耐熱性機制 與營養(yǎng)細胞相比，細菌芽孢具有相當強的耐熱性，并且對殺菌劑、放射線等的刺激也具有顯著的抗性。關(guān)于其機制，可歸納為以下幾點： 芽孢膜構(gòu)造對內(nèi)部的保護作用； 芽孢膜不具通透性； 酶類以穩(wěn)定的形態(tài)存在； DNA處于穩(wěn)定狀態(tài)； 有皮質(zhì)層存在； 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)的機制可歸納為三點： 芽孢內(nèi)部具有防止熱

4、滲透的構(gòu)造； 核具有抵御加熱傷害的構(gòu)造； 酶活性蛋白本身具有抵御加熱損傷的特性。,第一節(jié) 微生物的耐熱性,三、微生物耐熱性試驗方法 測試微生物耐熱性之目的： 對某一特定菌種中的特定菌株進行耐熱性試驗，如從腐敗食品中分離出來的菌株； 為篩選出耐熱性最強的菌株而在各種條件下探討多個菌種耐熱性強弱的試驗； 利用某一特定的培養(yǎng)基如新產(chǎn)品，進行已知菌株的耐熱性試驗。 耐熱性實驗方法： TDT（thermal death time）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、毛細管法等。,第一節(jié) 微生物的耐熱性,四、微生物耐熱性參數(shù)

5、 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-lgb lga-lgb -m= 或 t = -t m 1 1 D= （lg103-lg102） 即 D= m m 則： t=D（lga-lgb） 注：直線斜率為-m。,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（decimal reduction time）。 為直線斜率的倒數(shù) 1 D= m,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） （thermal death time）

6、。 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準。,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） （thermal reduction time）。 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,第一節(jié) 微生物的耐熱性,四、微生物耐熱性參數(shù) 5. 12D概念（12D concept） 12D概念系指在罐頭工業(yè)中加熱過程殺菌值的要求，

7、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=12D 6. 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)（Q1

8、0）一般在1.42.0。但是超過了一定的溫度范圍后。溫度升高，酶反應(yīng)會下降。這是因為酶本身在其蛋白質(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。,第一節(jié) 微生物的耐熱性,五、酶的耐熱性 但在生產(chǎn)實踐中，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)崽幚碇校傅拟g化成為首要問題。,第二節(jié) 食品的熱傳遞,一、罐藏食品中的傳熱方式 傳熱方式 傳導(dǎo) 對流 傳導(dǎo)對流結(jié)合,一、罐藏食品中的傳熱方式,影響罐

9、藏食品的傳熱因素 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。 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。,一、罐藏食品中的傳熱方式,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殺菌前的溫度； 3. 容器：容器的厚度、熱導(dǎo)率； 4. 殺菌鍋的形式：靜

10、止式、回轉(zhuǎn)式等； 5. 其他：,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算出殺菌時的F0值，并進行糾錯調(diào)整。,三、罐裝食品的傳熱曲線,傳熱曲線類型： 傳熱曲線是將測得的罐內(nèi)冷點溫度的變化在半對數(shù)坐標上做圖所得的曲線，即以實際溫度與加熱（冷卻）溫度之差的對數(shù)值為縱坐標，以時間為橫坐標所做的曲線。 1簡單型加熱半

11、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,簡單型加熱曲線,簡單型冷卻曲線,轉(zhuǎn)折型加熱曲線,第三節(jié) 殺菌強度和殺菌時間的計算及評價,一、殺菌對象菌的選擇 罐藏食品進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（commercial sterilization of canned food）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。,罐藏食品按照酸度的分類,第三節(jié) 殺菌強度和殺菌時間的計算及評價,二、殺菌強度 1. 殺菌強度的意義 在一定的條件下進行殺菌，其殺菌效果用F0表示，簡稱F值，或稱為殺菌值

12、或殺菌強度。 殺菌強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值進行一系列計算，得到的在該殺菌條件下的實際殺菌效果。 2. 殺菌強度F0值的計算 F0值定義為在參數(shù)溫度為121.1（華氏250）總的累計死亡效應(yīng)（total integrated lethal effect）。 F0 to10（121.1）/ Z 式中 設(shè)定的保溫部分的殺菌溫度（） to 設(shè)定的保溫時間（min）,第三節(jié) 殺菌強度和殺菌時間的計算及評價,三、加熱殺菌時間的推算及評價 1. 比奇洛推算法 P113 2. 改進殺菌時間推算法 P115 3. 數(shù)值計算法 P123,第四節(jié) 食品的加熱殺菌及熱力殺菌裝置,在食品工

13、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,復(fù)習(xí)題: 1.影響微生物耐熱性的因素; 2.微生物的耐熱機制; 3.