食品的熱處理和殺菌

1、第三章食品的熱處理和殺菌,1、食品熱處理（ heat treatment ）的定義通過向食品傳遞熱能，提高食品溫度的方法進(jìn)行加工處理，賦予食品一些新的特性以及風(fēng)味的方法。,概述,2、食品熱處理的主要目的：降低無益生物物質(zhì)的活性產(chǎn)品物理特性的變化,——保藏?zé)崽幚?——轉(zhuǎn)化熱處理,注意：熱處理過程中都會造成營養(yǎng)成分的損失,3、幾個需要掌握的定義殺菌(sterilization) —— 將所有微生物及孢子完全殺滅的加熱處理方法，

2、稱為殺菌或絕對無菌法。由于部分食品的傳熱和殺菌來說，可能需要幾個小時甚至更長時間才能達(dá)到完全無菌，這時食品品質(zhì)可能已劣變到無法食用。,商業(yè)殺菌法(commercial sterilization) —— 將病原菌、產(chǎn)毒菌及在食品上造成食品腐敗的微生物殺死，罐頭內(nèi)允許殘留有微生物或芽孢，在一定的保質(zhì)期內(nèi)，不引起食品腐敗變質(zhì)，這種加熱處理方法稱為商業(yè)滅菌法。,商業(yè)無菌的要求：產(chǎn)品中的所有致病菌都被殺滅耐熱性非致病菌的存活率達(dá)到

3、規(guī)定要求在密閉完好的條件下在正常的銷售期內(nèi)不生長繁殖,巴氏殺菌法（Pasteurization）—— 在100℃以下的加熱介質(zhì)中的低溫殺菌方法。巴氏殺菌的目的是殺死病原菌及無芽孢細(xì)菌，但由于殺菌條件比較溫和無法完全殺滅腐敗菌，因此巴氏殺菌產(chǎn)品沒有在常溫下保存期限的要求。,熱燙（Blanching）—— 生鮮的食品原料迅速以熱水或蒸氣加熱處理的方式，稱為熱燙。其目的主要為抑制或破壞食品中酶以及減少微生物數(shù)量。,表3-1

4、常用的熱處理過程及效果,食品的罐藏：將食品包裝在容器中密封后，用高溫處理，使食品在室溫下長期貯藏的方法。罐頭食品：用密封容器包裝并經(jīng)高溫殺菌的食品。軟罐頭：由耐高溫塑料袋密封經(jīng)高溫殺菌的食品稱為軟罐頭。,罐頭食品的特點(diǎn)：安全性方便性,我國罐頭行業(yè)情況,第一節(jié)熱處理原理,食品的殺菌方法：物理方法：熱處理、微波、輻射、過濾化學(xué)方法：防腐劑、抑菌劑生物方法：微生物或產(chǎn)抗生素的微生物,熱處理殺菌是食品工業(yè)最有效、最經(jīng)濟(jì)、最簡便

5、，也是使用最廣泛的殺菌方法。,熱殺菌的最高境界是即達(dá)到殺菌及鈍化酶活性要求，又盡可能減少食品質(zhì)量變化。,1、微生物的耐熱性影響微生物耐熱性的因素污染微生物的種類和數(shù)量不同種類微生物耐熱性不同培養(yǎng)條件不同耐熱性不同熱殺菌是以芽孢為殺菌對象。,熱處理溫度熱處理溫度越高，殺死一定量腐敗菌芽孢所需要的時間越短。,不同溫度時炭疽菌芽孢的活菌殘存數(shù)曲線,罐內(nèi)食品成分pH：中性時耐熱性最強(qiáng)，pH低于5時細(xì)菌芽孢就不耐

6、熱，此時耐熱性的強(qiáng)弱受其它因素控制。因此人們在加工一些蔬菜和湯類時常常添加酸，適當(dāng)提高內(nèi)容物酸度，以降低殺菌溫度和時間，保存食品品質(zhì)和風(fēng)味。,pH對芽孢耐熱性的影響,脂肪：脂肪含量高則細(xì)菌耐熱性強(qiáng)。因?yàn)槭称分械闹竞偷鞍踪|(zhì)的接觸會在微生物表面形成凝結(jié)層。凝結(jié)層既妨礙水分的滲透，又是熱的不良導(dǎo)體，所以增加了微生物的耐熱性。,糖類：糖濃度高則微生物難以殺死。低濃度糖液對耐熱性影響小。高濃度的糖液可對微生物細(xì)胞起脫水作用，因此降

7、低了蛋白質(zhì)的凝固速度，提高微生物的耐熱性。但又因強(qiáng)烈的脫水作用（Aw變?。┒种莆⑸锏纳L。,糖對細(xì)菌耐熱性的影響,蛋白質(zhì)：食品中蛋白質(zhì)含量在5%附近時，對微生物有保護(hù)作用。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)含量高于15%時，則對食品的耐熱性沒有什么影響。鹽：低濃度的食鹽對微生物有保護(hù)作用；高濃度食鹽則對微生物的抵抗力有削弱作用。由于低濃度食鹽使細(xì)胞適量脫水而蛋白質(zhì)難以凝固；高濃度的鹽則使微生物大量脫水，強(qiáng)烈抑制微生物生長，甚至蛋白質(zhì)變性，微生物死亡

8、。,,植物殺菌素：一些植物的汁液以及它們分泌的揮發(fā)性物質(zhì)對微生物有抑制或殺滅作用，這類物質(zhì)被稱為植物殺菌素。如蔥、姜、蒜、辣椒、番茄、芥末、丁香、胡椒等。含有這些原料可以降低殺菌前罐中的微生物數(shù)量，削弱其耐熱性。,,2、熱殺菌食品的pH分類較高的酸度可以殺滅多種嗜熱菌或嗜熱微生物，而較酸環(huán)境中能存活的微生物往往不耐熱。根據(jù)肉毒梭狀芽孢桿菌的生長習(xí)性，將食品分成酸性食品（pH≤4.6）和低酸性食品（pH＞4.6）兩類。

9、,,pH4.6作為分界線的原因：肉毒梭狀芽孢桿菌在pH ≤4.8時就不會生長（也不會產(chǎn)生毒素），在pH ≤4.6時其芽孢受到強(qiáng)烈的抑制，因此pH4.6被確定為低酸性食品和酸性食品的分界線。,,酸性食品（acid foods）：指自然pH4.6的產(chǎn)品酸化食品（acidified foods）：指自然pH> 4.6，而經(jīng)配料酸化，成品最終平衡成 pH<4.6的產(chǎn)品,常見罐頭食品的pH值,3、微生物耐熱性參數(shù)熱力致死

10、溫度一個非常古老的概念，由于其不夠準(zhǔn)確，目前已經(jīng)不再使用。,熱力致死時間曲線（thermal death time curve，簡稱TDT曲線）表示將在一定環(huán)境中一定數(shù)量的某種微生物恰好全部殺滅所采用的殺菌溫度和時間組合。,實(shí)際應(yīng)用中，更多的則是其的變換形式：,F0值：采用121.1℃殺菌溫度時的熱力致死時間，單位為min，即TDT121.1。為了比較方便，公認(rèn)121.1 ℃（250 ℉ ）為標(biāo)準(zhǔn)殺菌溫度，記為F

11、 0。F0值越大，細(xì)菌的耐熱性越強(qiáng)。,熱力致死時間曲線（TDT曲線）,Z,Z值：致死溫時曲線（TDT曲線）斜率絕對值的倒數(shù)。,實(shí)際含義：TDT曲線穿過一個對數(shù)循環(huán)所需要改變的溫度數(shù)（℃），即殺菌時間變化10倍所需要改變的溫度。,熱力致死速率曲線或稱為殘存活菌曲線（ survivor curve ）表示某一種特定的菌在特定條件下和特定的溫度下，其總的數(shù)量隨殺菌時間的延續(xù)所發(fā)生的變化。,熱力致死速率曲線方程：,熱力致死速率曲

12、線,D,D值（Decimal reduction time）：,又稱對數(shù)遞減時間，指在一定的處理環(huán)境中和在一定的熱力致死溫度條件下某細(xì)菌數(shù)群中每殺死90%原有殘存活菌數(shù)時所需要的時間。,D值越大，細(xì)菌的死亡速率越慢，即該菌的耐熱性越強(qiáng)。因此D值大小和細(xì)菌耐熱性的強(qiáng)度成正比。注意：D值不受原始菌數(shù)影響。D值隨熱處理溫度、菌種、細(xì)菌活芽孢所處的環(huán)境和其它因素而異。,D值的計算方法：,加熱減數(shù)時間曲線（Thermal Reduction

13、 Time，簡稱TRT曲線）或稱為仿熱力致死曲線在任意規(guī)定的溫度下，將對象菌數(shù)減少到某一程度(1/10n)所需要的加熱殺菌時間，單位min。,整個方程表示的即為仿熱力致死曲線：,使用F0=nD的意義：由于TRTn不像F值那樣受到原始細(xì)菌數(shù)量的影響。同時將熱力致死速率曲線和熱力致死時間曲線聯(lián)系在了一起，使得D值、Z值和F值之間建立了相應(yīng)的換算關(guān)系。,思考題：1、低酸性食品和酸性食品的分界線是什么？為什么？2、

14、影響微生物耐熱性的因素主要有哪些？它們的影響機(jī)理各是什么？3、D值、Z值、F0值的概念各是什么？分別表示什么意思？,二、食品的傳熱前述的所有參數(shù)（尤其是F0值）都是一種理論殺菌時間，沒有考慮到升溫和降溫過程。在實(shí)際產(chǎn)品殺菌過程中必須考慮到罐內(nèi)容物的傳熱問題。,1、傳熱方式熱傳遞的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射。對于罐裝食品來說，由于罐壁的阻礙，可以認(rèn)為不存在熱輻射的傳熱形式，只存在熱傳導(dǎo)以及熱對流兩種

15、方式。,根據(jù)內(nèi)容物的特性，傳熱形式分為：完全對流型完全傳導(dǎo)型（先）傳導(dǎo)（后）對流型（先）對流（后）傳導(dǎo)型誘發(fā)對流型,2、影響傳熱的因素罐內(nèi)食品的物理性質(zhì)指食品的狀態(tài)、塊形大小、濃度、黏度等，而這幾個物理性質(zhì)往往又具有一定的相關(guān)性。一般來說，液態(tài)、濃度低、黏度低、小塊的食品傳熱速率較快,初溫（initial temperature, IT）指殺菌開始時，罐內(nèi)食品物料的溫度。初溫越高，罐內(nèi)達(dá)到殺菌

16、操作溫度的時間越短。對流傳熱與傳導(dǎo)傳熱影響不同。,容器對于殺菌操作的傳熱主要考慮容器的材質(zhì)、容積和幾何尺寸。材質(zhì)：絕熱系數(shù)、罐壁厚度影響容積：容積大，加熱時間長幾何尺寸：高徑比（H/D）,殺菌鍋靜置的殺菌鍋內(nèi)的溫度可能不均勻，而回轉(zhuǎn)式殺菌鍋則溫度分布均勻。對于黏稠、帶湯的食品，罐頭的不斷運(yùn)動對內(nèi)容物有攪動作用，可以強(qiáng)化傳熱效果。對于全固體食品則沒有攪動強(qiáng)化傳熱效果。,3、傳熱測定指罐

17、頭中心溫度（或冷點(diǎn)溫度）的測定。冷點(diǎn)：罐頭殺菌冷卻過程中，溫度變化最緩慢的點(diǎn)。,傳導(dǎo)型食品罐頭的冷點(diǎn)在罐的幾何中心特點(diǎn)：傳熱速度較慢,傳導(dǎo)加熱型冷點(diǎn)位置,對流型食品罐頭的冷點(diǎn)在罐中心軸上，離罐底2~4cm處。特點(diǎn)：傳熱速度快,對流加熱型冷點(diǎn)位置,傳熱測定的目的：了解殺菌過程中溫度隨時間變化曲線，為正確制定殺菌工藝條件奠定基礎(chǔ)比較殺菌鍋內(nèi)不同位置的升溫情況，為改進(jìn)、維修設(shè)備和改進(jìn)操作水平提供技術(shù)依據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)分析

18、和處理可以判斷罐頭食品的殺菌效果,4、傳熱曲線將罐頭食品中的冷點(diǎn)溫度隨時間的變化值用溫度-時間來表示的曲線。,簡單加熱曲線：單純的導(dǎo)熱和單純的對流換熱所對應(yīng)的加熱曲線,轉(zhuǎn)折加熱曲線：即混合型傳熱所對應(yīng)的加熱曲線,第二節(jié)熱處理技術(shù),一、商業(yè)殺菌1、食品罐藏的基本工序罐藏食品的生產(chǎn)過程主要為：,排氣密封前將罐內(nèi)空氣盡可能除去的處理措施，罐內(nèi)真空度一般為(2.666~5.332) ×104Pa。排氣方

19、法熱灌裝法加熱排氣法蒸汽噴射排氣法真空排氣法,排氣目的：阻止需氧菌及霉菌的發(fā)育生長防止或減輕因加熱殺菌時空氣膨脹而使容器變形或破損，特別是卷邊受到壓力后，易影響其密封性?？刂苹驕p輕罐藏食品貯藏中出現(xiàn)的罐內(nèi)壁腐蝕避免或減輕食品色香味的變化避免維生素和其他營養(yǎng)素遭到破壞有助于避免將假脹罐誤認(rèn)為腐敗變質(zhì)性脹罐,密封金屬罐密封：封口機(jī)械的作用下罐蓋和罐身的邊沿分別形成罐蓋鉤和罐身鉤，并相互鉤合和貼緊，此結(jié)構(gòu)成為“二重卷邊

20、”。,二重卷邊的原理是利用兩個溝槽形狀不同的滾輪，分先后兩次對罐體和罐蓋卷緣進(jìn)行卷封。為使封口結(jié)合部密封性良好，一般可通過在蓋內(nèi)壁卷緣內(nèi)涂覆膠液（橡膠或樹脂等），以增加其密封可靠度。,玻璃瓶罐密封：卷封旋封：目前主要密封形式。套封,復(fù)合薄膜袋密封：按材料分為：不透明蒸煮袋（含鋁箔）和透明蒸煮袋（無鋁箔）按殺菌溫度分為：普通蒸煮袋（耐100~121℃）、高溫蒸煮袋（ 121~135℃ ）和超高溫蒸煮袋（13

21、5~150 ℃ ）。,殺菌方式：常壓水殺菌：殺菌溫度≤100 ℃，用于酸性食品高壓蒸汽殺菌：殺菌溫度108~121 ℃，用于低酸性食品高壓水殺菌：壓力一般維持在（2.03~2.53）×104Pa，主要用于低酸性食品的殺菌。,冷卻方法：水池冷卻鍋內(nèi)常壓冷卻鍋內(nèi)加壓冷卻空氣冷卻冷卻終點(diǎn)：罐溫38~40 ℃。,后處理經(jīng)過一系列檢查后才能成為合格產(chǎn)品，進(jìn)入貼標(biāo)、裝箱、入庫和銷售流通。檢查主要分為：外觀檢查

22、保溫檢查敲檢真空度檢查開罐檢查,2、罐藏食品發(fā)生腐敗變質(zhì)的現(xiàn)象及原因罐頭食品貯運(yùn)過程中常會出現(xiàn)脹罐、平蓋酸壞、硫化黑變和發(fā)霉等腐敗變質(zhì)的現(xiàn)象。,脹罐（胖聽）分類：假脹氫脹細(xì)菌性脹罐,平蓋酸敗殘存的微生物在生長過程中只產(chǎn)酸，不產(chǎn)氣。,硫化黑變在細(xì)菌的活動下，含硫蛋白質(zhì)分解并產(chǎn)生唯一的H2S氣體，與罐內(nèi)壁鐵發(fā)生反應(yīng)生成黑色硫化物，沉積于罐內(nèi)壁或食品上，以致食品發(fā)黑并呈臭味。,霉變一般不常見

23、。只有在容器破損或罐內(nèi)真空度過低時才有可能在低水分及高濃度糖分的食品表面生長。,造成罐藏食品腐敗變質(zhì)的主要原因初期腐敗殺菌不足殺菌后污染嗜熱菌生長,思考題1、罐頭食品主要有哪些腐敗變質(zhì)現(xiàn)象？罐頭食品腐敗變質(zhì)的原因有哪些？,3、商業(yè)殺菌系統(tǒng)間歇式殺菌鍋間歇式殺菌系統(tǒng)又分為立式和臥式殺菌鍋兩種。右圖即為立式殺菌鍋。,臥式殺菌鍋,連續(xù)式殺菌鍋,二、巴氏殺菌（Pasteurisation）,路易·巴斯德,一些關(guān)

24、于牛奶的名詞：生鮮牛奶（raw milk）再制奶（recombined milk）還原奶（reconstituted milk）混合奶（mixed milk）風(fēng)味奶（flavored milk）營養(yǎng)強(qiáng)化奶（fortified milk）含乳飲料（milk beverage）,巴氏殺菌是一種溫和的熱處理過程，主要應(yīng)用于液體食品。巴氏殺菌的目的：殺滅致病菌營養(yǎng)細(xì)胞鈍化酶類物質(zhì),巴氏殺菌分類：低溫維持法（LTLT

25、）：63℃保持30min高溫短時滅菌（HTST）：71.5 ℃保持15s此外我們再介紹一種：超高溫瞬時滅菌（UHT）：132 ℃保持2~3s,UHT滅菌產(chǎn)品,幾種殺菌效果的比較,巴氏殺菌系統(tǒng)：LTLT殺菌系統(tǒng),HTST殺菌系統(tǒng),UHT殺菌系統(tǒng),三、熱燙熱燙也是一種溫和強(qiáng)度的熱處理，應(yīng)用于水果和蔬菜等固體食品原料。,,熱燙的目的鈍化食品中的酶保持果蔬色澤起到軟化組織的作用驅(qū)除果蔬細(xì)胞間的空氣清潔、減少微生物數(shù)

26、量,1、熱燙系統(tǒng)對各種食品的熱燙通常采用兩種加熱介質(zhì)：蒸汽和熱水。,回轉(zhuǎn)式熱燙系統(tǒng)設(shè)備簡單，易維護(hù)控溫不精確，易污染,隧道式熱燙系統(tǒng),隧道式熱水熱燙系統(tǒng),隧道式蒸汽熱燙機(jī)的兩種典型形式,組合式熱燙系統(tǒng),瀑布式淋水熱燙冷卻系統(tǒng),三個階段方法與目的預(yù)熱階段：采用蒸汽，目的是迅速提升溫度熱燙階段：采用熱水噴淋，保證熱水與物料的穩(wěn)定接觸，使熱傳遞達(dá)到最大冷卻階段：使用冷卻水噴淋，快速降溫,單體快速熱燙（

27、Individual Quick Blanching，IQB）IQB的三個階段：快速加熱、絕熱保溫、快速冷卻。,IQB的優(yōu)點(diǎn)：時間短產(chǎn)品均勻性好產(chǎn)品質(zhì)量高降低能耗,IQB的缺點(diǎn)：傳熱系數(shù)受影響占地面積較大對設(shè)備要求高,電磁波熱燙：微波熱燙高頻波熱燙紅外線熱燙“中國式”熱燙：使用熱油進(jìn)行熱燙。,2、熱燙處理過程的確定熱燙處理工藝條件的確定：利用熱力致死時間曲線方程進(jìn)行計算。一般使用過氧化

28、氫酶作為熱燙計算的基準(zhǔn)，主要是由于過氧化氫酶的耐熱性較強(qiáng)。,,例：過氧化氫酶的D121=3min，Z=37.2 ℃，通常使用F=4D=12min的處理強(qiáng)度，但熱燙最高限制溫度為100 ℃，求所需的熱處理時間？,影響熱燙過程熱傳遞的因素：熱燙過程中，最大的困難是固體食品物料的加熱和冷卻特性，主要取決于物料的熱力學(xué)特性（最重要的是熱傳導(dǎo)率）。加熱介質(zhì)的溫度。較高的溫度可以提高升溫速率，但是熱燙系統(tǒng)的限制是最高100℃。,可以

29、調(diào)節(jié)的熱燙因素：產(chǎn)品物料的大小物料的形狀對流傳熱系數(shù)注意：上述因素同樣影響產(chǎn)品冷卻階段的降溫速度！,第三節(jié)熱處理與產(chǎn)品質(zhì)量,一、商業(yè)殺菌與產(chǎn)品質(zhì)量除了部分以性質(zhì)轉(zhuǎn)化為目的的熱處理以外，一般認(rèn)為任何熱處理都會降低食品的營養(yǎng)價值以及其他的質(zhì)量特性。,1、色澤：產(chǎn)品的顏色取決于天然色素或外加色素的狀態(tài)和穩(wěn)定性以及加工和貯藏過程中的變色反應(yīng)。天然色素都是熱敏性的，其色度會因?yàn)闊崽幚磉^程而減弱；人工色素穩(wěn)定性

30、則明顯強(qiáng)于天然色素。,葉綠素,穩(wěn)定性差，光、酸、堿、氧等都會使其失去Mg2+形成脫鎂葉綠素，呈現(xiàn)褐色。葉綠素銅鈉穩(wěn)定性要高很多。,類胡蘿卜素橙色的光合色素對光、熱不穩(wěn)定，易被空氣氧化為無生理活性的物質(zhì)。,花青素屬類黃酮化合物。也是植物花瓣中的主要呈色物質(zhì)，可由葉綠素轉(zhuǎn)化而來。具有良好的光、熱和pH穩(wěn)定性。,2、風(fēng)味：熱處理對于風(fēng)味的影響一般是負(fù)面的。改變的主要是香氣成分。,3、質(zhì)構(gòu)和黏度：商業(yè)殺

31、菌過程中也會影響到食品的質(zhì)構(gòu)和黏度。主要是加熱使得細(xì)胞壓力和細(xì)胞間黏結(jié)作用喪失從而使制品脆度喪失和變軟。黏度的改變主要和淀粉、糖類有關(guān)。,二、巴氏殺菌與產(chǎn)品質(zhì)量一般認(rèn)為巴氏殺菌對食品質(zhì)量特性的影響比商業(yè)殺菌之類的高強(qiáng)度熱處理要小。一般需要注意一下幾個方面：對芳香風(fēng)味物質(zhì)的影響對熱敏性維生素的影響,三、熱燙與產(chǎn)品質(zhì)量熱燙處理對產(chǎn)品主要有以下影響：芳香物質(zhì)的損失呈味物質(zhì)的損失大多數(shù)色素色澤的降低