丛海花——食品热处理与杀菌

1、丛海花食品工程实验室办公室地址: 综合实验楼320E-mail: Tel: 1第一章 食品的热处理与杀菌2引言 1.1 食品热处理的种类和特点 1.2 食品加热的作用 1.3 罐藏食品加工的工业现状第一节 热加工原理 2.1 食品PH值与腐败菌的关系 2.2 罐藏食品腐败变质的现象和原因 2.3 微生物的耐热性 2.4 酶的耐热性 2.5 热加工对食品品质的影响 2.6 加热时间的推算 2.7 罐藏食品的一般工艺流程第二节 巴氏杀菌和热烫第三节 商业杀菌影响细菌耐热性的因素难点：微生物的耐热性相关值确定水产罐头食品杀菌规程3引言1.1 食品热处理的种类和特点4（一）根据热处理的目的分类热处理产

2、品工艺参数预期变化不良变化保藏处理热烫蔬菜、水果蒸汽或热水加热到90-100钝化酶，除氧，减菌，减少生苦味，改变质构营养损失，流失，色泽变化巴氏杀菌乳、啤酒、果汁、肉、蛋、面包、即食食品加热到75-95杀灭致病菌色泽变化，营养变化，感官变化杀菌乳、肉制品、水果、蔬菜加热到100杀灭微生物及其孢子色泽变化，营养变化，感官变化热处理产品工艺参数预期变化不良变化转化处理蒸煮蔬菜肉鱼蒸汽或热水加热到90-100钝化酶，改变质构，蛋白质变性，淀粉糊化营养损失，水分损失焙烤肉鱼干空气或湿空气加热到215改变色泽，形成外壳，蛋白质变性，杀菌，降低水分营养损失，有诱变性物质面包形成外壳，淀粉糊化，结构和体积变

3、化，水分减少，色泽变化油炸肉鱼土豆油中加热到150-180形成外壳，色泽变化，蛋白质变性，淀粉糊化营养素损失6工业烹饪热烫热挤压杀菌等7（二）根据加工方法和工序分类8工业烹饪(Industrial cooking)的种类和特点种类有水烧煮无水烧煮煮焖烘炸烤加热介质温度/气压 105/Pa 水1001蒸汽1001热空气1001油1001热辐射10019热烫(Blanching or Scalding)热烫，又称烫漂、杀青、预煮。热烫的作用主要是：（1）破坏或钝化食品中的酶类；（2）有一定的杀菌和洗涤作用；（3）排除食品组织中的气体，使食品装罐后形成良好的真空度及减少氧化作用；（4）软化食品组织，

4、方便食品往容器中装填；（5）有预热作用，有利于装罐后缩短杀菌时间。10热挤压（Hot extrusion)热挤压是指食品物料在螺杆的挤压下被压缩并形成熔融状态，然后在卸料端通过模具出口被挤出的过程中还被加热。热挤压也被称为挤压蒸煮（Extrusion cooking）。挤压是结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程。 特点：挤压食品多样化；操作成本较低；在短时间内完成多种单元操作，生产效率较高；便于生产过程的自动控制和连续生产。11热杀菌 热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理方式。根据要杀灭微生物的种类和程度的不同可分为： 巴氏杀菌(Pasteurisation) 超高温杀菌（

5、UHT） 商业杀菌（Sterilization)。1. 杀菌(sterilization) 將所有微生物及孢子，完全杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。由于有些罐头食品内容物传热速度相当慢，可能需要几个小时甚至更长时间才能达到完全无菌，这时食品品质可能以劣变到无法食用。 2. 商業杀菌法(commercial sterilzation) 將病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐敗的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽孢，不过，在常溫无冷藏狀況的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质，这种加热处理方法称为商业灭菌法。3.巴氏杀菌法(Pasteurization) 在100以下的

6、加热介质中的低温杀菌方法，以杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。 热杀菌 12131.2 食品热处理的作用 正面作用杀死微生物，主要是致病菌和其他有害微生物；钝化酶；破坏食品中不需要或有害的成分或因子；改善食品的品质与特性；提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等。14 负面作用食品中营养成分，特别热敏性成分有一定损失；食品的品质和特性产生不良的变化；消耗能量。加热对食品品质的影响 生物变化质地、颜色和形状改变以及水分蒸发物理变化维生素：氧化反应脂类：分解和酯化反应碳水化合物：糊化和美拉德反应蛋白质：变性发生胶凝和美拉德反应化学变化生物活性

7、丧失，生理结构变化15例1：肉在煮制过程中的变化温度()理化变化/感官表现3050蛋白质凝固变化4050保水性急剧下降6070热变形基本结束80结缔组织水解,胶原明胶,肉变软90肌纤维收缩,蛋白质凝固硬化,浸出物析出100大分子部分水解,肌纤维断裂保持沸腾继续水解,肉煮烂16例2：冷冻调理食品的加热前处理加热条件不但会影响产品的味道、口感、外观等重要品质，同时在冷冻调理食品的卫生保证与品质保鲜管理方面也是至关重要的环节。按照该类产品的“最佳推荐工艺”(GMP)、“危害因素分析与关键点控制(HACCP)和该类产品标准所设定的加热条件，必须能够彻底地实现杀菌。从卫生管理角度看，加热的品温越高越好，

8、但加热过度会使脂肪和肉汁流出，出品率下降，风味变劣等。一般要求产品中心品温70-80。象汉堡包等焙烤类产品，在管理烤箱加热温度、时间的同时，还要看烤后的色泽、形状及产品中心温度，这类食品一般要求中心温度在70以上。烧麦等蒸制品的加热，要按照 设备与工艺要求保持规定的蒸气压、蒸煮装置的温度；入口、中心与出口处均应当保持在规定的温度指标范围内；蒸制时间还要依据蒸制后的形状和温度来加以确认。产品冷却后再进行冷冻。 17例3.油炸食品的品质有影响的因素对油炸食品的品质有影响的因素有油的质量、油炸温度、炸制时间、以及即时清除油中的渣滓以保证油脂的品质的设备性能。油炸机的结构要求必须能避免油质劣化、对燃气

9、量的调整方便，使其充分燃烧，利用率高。油炸装 置有直接加热式、中间热源式等不同的型式，各有其不同的优缺点。改善这些缺点的办法是：将油槽和加热部分分离，用泵将油打到过滤糟，经过过滤 后，用热交换器加热再将油返回油槽，称为油循环加热式装置。另外，因用燃汽和蒸汽加热，其热效率不够高，且设备庞大，国外已经出现了用微波进行加热的高效率新型设备。 18热处理（罐藏食品杀菌）的重要性罐藏食品保存食品的历史罐藏工艺的重要性安全性无需防腐剂方便性 常温贮藏流通192021221.3 罐头食品工业的现状图 日本的罐头（包括金属罐、玻璃罐、蒸煮袋）的生产、进口和出口的数量推移 23图 日本各类罐头的生产数量表 24

10、国内罐头工业的主要问题农残 出口产品对原来已经设置了残留限制标准的农药提高了限制标准，降低了允许残留的上限。对那些没有具体规定限制数量的农药，允许残留的上限统一为0.01PPM。添加剂超标 添加“合成甜味剂、防腐剂”超标 ；二氧化硫超标 ；违规使用合成色素；我国水果罐头出口大量采用OEM方式，量大价低，产品附加值不高，缺乏自主品牌，加上行业无序竞争，原材料成本上涨，罐头产品的利润空间非常狭小。 25第一节 热加工原理罐头食品的腐败及腐败菌凡能导致罐头食品腐败变质的各种微生物都称为腐败菌。曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在725只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在的罐头各占20%、

11、10%、8%、和3%。大多数罐头中出现的细菌为需氧性芽孢菌，曾偶尔在果蔬罐头中发现霉菌孢子，却未发现酵母菌。但这些罐头并未出现有腐败变质的现象。这主要是罐内缺氧环境抑制了它们生长繁殖的结果。若将这些罐头通气后培养，不久罐头就出现腐败变质现象。26事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现腐败菌也各有差异。各种腐败菌的生活习性不同，故应该有不同的杀菌工艺要求。因此，弄清罐头腐败原因及其菌类是正确选择合理加热和杀菌工艺，避免贮运中罐头腐败变质的首要条件。272.1 食品pH值与腐败菌的关系各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，而各种食品的酸度或pH值也各有差异。根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性，

12、罐头食品按照pH不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界线以pH4.6为界线。28水份活度aw和酸碱值pH对微生物的生长有决定性的影响，实验数据表明，aw 0.85和pH4.6是一个分界点；如果某食品控制在aw 0.85以下及pH4.6以下是属于较安全的食品，只需要低于100温度杀菌便可，如果汁罐头就是属于这种情形；但科学家实验也证明上述两个制约因素中只要有一个达到，便可用100温度杀菌。 29美国FDA 判定标准美国食品科学家按分类规则把罐头食品分为三大类：酸性食品：指自然pH4.6的产品。酸化食品：指自然pH4.6，而经配料酸化，成品最终平衡成 p

13、H0.85否是No.34.60.85否否No.44.60.85否是No.54.70.85否否No.64.70.85是否低酸和酸化食品判定表 （上述资料来源：美国FDA的INSTRUCTIONS FOR ESTABLISHMENT REGISTRATION AND PROCESS FILING FOR ACIDIFIED AND LOW ACID CANNED FOODS 指引小册子） 各种常见罐头食品的pH值罐头食品pH值罐头食品pH值平均最低最高平均最低最高苹果3.43.23.7番茄汁4.34.14.4杏3.63.24.2芦笋（绿）5.55.45.6红酸樱桃3.53.33.8青刀豆5.45.

14、25.7葡萄汁3.22.93.7黄豆猪肉5.65.06.0橙汁3.73.54.0蘑 菇5.85.85.9酸渍黄瓜3.93.54.3青豆6.25.96.5菠萝汁3.53.43.5马铃薯5.55.45.6番茄4.34.64.6菠菜5.45.15.9表 罐头食品按照酸度的分类酸度级别pH值食品种类常见腐败菌热力杀菌要求低酸性5.0以上虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆、青刀豆、笋嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌高温杀菌105121中酸性4.65.0蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、沙司、无花果酸性3.74.6荔枝、龙眼、桃、樱桃、李、苹果、枇杷、梨、草莓、番茄、什锦水果、番茄酱、各类

15、果汁非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌沸水或100以下介质中杀菌高酸性3.7以下菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁、酸渍食品等酵母、霉菌、酶罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性。肉毒杆菌有A、B、C、D、E、F六种类型，食品中常见的有A、B、E三种。其中A、B类型芽孢的耐酸性较E型强。它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达65%。肉毒杆菌为抗热厌氧土壤菌，广泛分布于自然界中，主要来自土壤，故存在于原料中的可能性很大。罐头内的缺氧条件又对它的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破坏它的芽孢为最低的要求。pH值低于4.6时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它只有在pH大于4

16、.6的食品中才能生长并有害于人体健康。故肉毒杆菌能生长的最低pH值成为两类食品分界的标准线。Clostridium botulinum34在低酸性食品中尚存在有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如P.A.3679生芽梭状芽孢杆菌的菌株，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验的对象菌。如此确定的杀菌工艺条件显然将有进一步提高罐头杀菌的可靠性。不过在低酸性食品中尚有存在抗热性更强的平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌工艺条件才会完全遭到破坏。另外，由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。特征菌35食品严重污染时某些腐败菌如酪酸菌和凝结芽孢杆菌在

17、pH低于3.7时仍能生长，因此pH3.7就成为这两类食品的分界线。酸性食品中常见的腐败菌有巴氏固氮梭状芽孢杆菌等厌氧芽孢菌，其耐热性比低酸性食品中的腐败菌要差得多。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、酵母和霉菌，但是热力杀菌时该类食品中的酶比腐败菌显示出更强的耐热性，所以酶的钝化为其加热的主要问题。例如酸黄瓜罐头杀菌就是这样。362.2 常见的罐头食品腐败变质的现象和原因罐头食品贮运过程中常会出现胀罐、平盖酸坏、黑变和发霉等腐败变质的现象。此外还有中毒事故。（1）胀罐原因微生物生长繁殖细菌性胀罐食品装量过多引起假胀罐内真空度不够引起假胀罐内食品酸度太高,腐蚀罐内壁产生氢气,引

18、起氢胀出现细菌性胀罐的原因杀菌不足罐头裂漏37低酸性食品胀罐时常见的腐败菌大多数属于性厌氧嗜热芽孢杆专菌，如嗜热解糖梭状芽孢杆菌，它最适生长温度为55，温度低于32生长很缓慢，因此只要温度不高，就不会迅速繁殖，但一旦处于高温条件下，就会导致罐头腐败变质。厌氧嗜温芽孢菌，如肉毒杆菌、生芽梭状芽孢杆菌等。酸性食品胀罐时常见的有专性厌氧嗜温芽孢杆菌如巴氏固氮芽孢杆菌、酪酸梭状芽孢杆菌等解糖菌，常见于梨、菠萝、番茄罐头中。高酸性食品胀罐时常见的有小球菌以及乳杆菌、明串珠菌等非芽孢菌。38（2）平盖酸坏外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味，pH可能可以下降到0.1-0.3导致平盖酸坏的微生物称为平酸菌

19、，平酸菌常因受到酸的抑制而自然消失，即使采用分离培养也不一定能分离出来。平酸菌在自然界中分布很广。糖、面粉及香辛料是常见的平酸菌污染源。低酸性食品中常见的平酸菌为嗜热脂肪芽孢杆菌酸性食品中常见的平酸菌为凝结芽孢杆菌，它是番茄制品中重要的腐败变质菌。39（3）黑变或硫臭腐败在细菌的活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的H2S气体，与罐内壁铁发生反应生成黑色硫化物，沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味原因是致黑梭状芽孢杆菌的作用，只有在杀菌严重不足时才会出现。40（4）发霉一般不常见。只有在容器裂漏或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长41（5）产毒如肉毒杆菌、金黄色葡萄球

20、菌等从耐热性看，只有肉毒杆菌耐热性较强，其余均不耐热。因此，为了避免中毒，食品杀菌时必须以肉毒杆菌作为杀菌对象加以考虑42罐头腐败变质的原因（1）罐头裂漏（2）杀菌不足原料污染情况新鲜度车间清洁卫生状况生产技术管理杀菌操作技术要求杀菌工艺合理性等（3）杀菌前污染严重432.3 微生物的耐热性微生物对热的敏感性常受各种因素的影响，如种类、数量、环境条件等鉴定微生物的死亡，常以它是否失去了繁殖与变异能力为标准。44 影响微生物耐热性的因素（1）菌种与菌株菌种不同、耐热性不同同一菌种，菌株不同，耐热性也不同正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱各种芽孢中，嗜热菌芽孢耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧

21、菌芽孢最弱。同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异45（2）热处理前细菌芽孢的培育和经历生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐败菌及其芽孢所处的生长环境对他们的耐热性有一定影响在含有磷酸或镁的培养基种生长出的芽孢具有较强的耐热性；在含有碳水化合物和氨基酸的环境中培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低温下喂养形成的芽孢的耐热性要强菌龄与贮藏期也有一定影响46（3）热处理时介质或食品成分的影响酸度对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最强，pH低于5时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱受其它因素控制因此人们在加工一些蔬菜和汤类时常常添加酸，适当提高内容物酸度，以降低

22、杀菌温度和时间，保存食品品质和风味。98.9121.1110图 加热介质pH对芽孢耐热性的影响47糖高浓度的糖液对受热处理的细菌的芽孢有保护作用图 糖对细菌耐热性的影响48盐的影响通常食盐的浓度在4%以下时,对芽孢的耐热性有一定的保护作用,而8%以上浓度时,则可削弱其耐热性.这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异.食品中其它成分的影响淀粉对芽孢没有直接影响蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性49（4）热处理温度热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越短。图 不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数

23、曲线50 热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响（5）原始活菌数腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长。因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。52 原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系121时的杀菌时间（分钟）玉米菌数平盖酸坏的百分率无糖60个平酸菌/10克食糖2500个平酸菌/10克糖700095.8800075900054.2注意微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种因素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热性作比较时就应指出比较时所处的条件。利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌程度时，测定对象菌耐热性所处的条件和环境应和该罐

24、头食品所含成分基本一致。54杀菌动力学（1）热力致死速率曲线或活菌残存数曲线 加热时间与微生物芽孢致死率的关系加热时间/min10401D103102103D2D4D5D 图 热力致死速率曲线单位值芽孢数/个 指数递减时间（D值） ：直线横过一个对数循环所需的热处理时间 （min）。表示在一定的环境和热力致死温度下，杀死某细菌群原有残存活菌数的90%所需加热时间。热处理温度55例：某一食品100热处理时，原始菌数为1104，热处理3分钟后残存的活菌数是1101，求该菌D值。 3D 100 = = 1.00min log1.0 104 log1.0101热处理温度（2）D值（Decimal re

25、duction time）56D值越大，微生物的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。因此D值大小和微生物耐热性的强度成正比。注意：D值不受原始菌数影响D值随热处理温度、菌种、微生物所处的环境和其它因素而异。D值是一个时间概念！（2）D值（Decimal reduction time）57表 瞬间加热和冷却条件下单位时间为D时的细菌死亡速率单位时间为D时的加热时间（分钟）单位容积残存活菌数0D1041D1032D1023D1014D1005D10-16D10-27D10-38D10-4从表中可以看出，从5D以后，为负指数，也就是说有1/101/10000活菌残存下来的可能。细菌和芽孢按分数出现，实

26、际上，这应该从概率的角度来考虑，对大批量生产就有了价值，如果生产10000只罐头，是百分之一的可能性，就有100只可能出现问题。58（3）热力指数递减时间（TRT） 为了计算杀菌时间时将细菌指数递减因素考虑在内，将D值概念进一步扩大，提出了热力指数递减时间（TRT）概念。 热力指数递减时间（TRT值） ：在任何特定热力致死温度下，杀死某细菌或芽孢数减少到原有残存活菌数的1/10n所需加热时间（min）。 递减指数59TRTn=nD 即曲线横过n个对数循环时所需要的热处理时间。TRTn值与D值一样不受原始菌数的影响。TRT值的应用为运用概率说明细菌死亡情况建立了基础。如121温度杀菌时TRT12

27、=12D，即经12D分钟杀菌后罐内致死率为D值的微生物芽孢数将降低到原始菌数的10-12倍。（3）热力指数递减时间（TRT） 60（4）热力致死时间曲线（TDT曲线）图 热力致死时间曲线104.599110115.5121.1126.6温度，40030020010015007001000403020105F加热致死时间，minArhenius 法则 121.1F热力致死时间曲线（TDT）标准温度121.161思考：热致死时间是不是一个固定值？Z值的概念：直线横过一个对数循环所需要改变的温度数（）。换句话说：Z值为热力致死时间按照1/10，或10倍变化时相应的加热温度变化（ ）。D值：直线横过一

28、个对数循环所需的热处理时间 （min）。Z值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。Z值是一个温度概念！（5）Z值62（6）仿热力致死时间曲线D 值、F值和Z值三者间关系图 仿热力致死时间曲线t1t2121.1温度208010814060100642D值 zD2D1D2= TRTn=nDFDFZ121.163这样，已知T温度下的D值，Z值，再针对罐头产品需要确定n值后，就可计算得到相应的F值。n值并非固定不变，要根据工厂和食品的原始菌数或着污染菌的重要程度而定。比如在美国，对肉毒杆菌，要求n=12，对生芽梭状芽孢杆菌，n=5。642.4 酶的耐热性罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方

29、向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因酶活动而引起的变质问题。过氧化物酶、果胶酯酶酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例牛乳巴氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和肺结核菌及其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。652.5 热加工对食品品质的影响 植物来源的包装食品热加工和产品贮存时的物理-化学变化决定了产品的质量一般在贮存时发生的质量变化相对于热加工来说比较小。热加工对食品品质的影响取决于热加工的时间和温度，以及食品的组成和性质以及其所处的环境。66（1）质构在植物材料的热处理过程中有两种类型的质构破坏半透膜的破坏细胞间结构的破坏并导致细

30、胞分离上述两种效应导致细胞压力和细胞间黏结作用丧失从而使制品脆度丧失和变软其他变化包括蛋白质变性导致由于蛋白质变性引起的溶解性、弹性和柔性，从而导致沉淀、凝胶、持水性下降等一些问题淀粉糊化在蔬菜和水果中，软化可能是由于果胶的水解、淀粉的糊化、半纤维素的部分溶解以及细胞压力的丧失67为了提高罐藏产品的硬度，可以在热烫液中或盐水或糖浆中加入钙盐，以形成不溶性的果胶钙盐不同的水果可以采用不同的盐：Ca（OH）2用于樱桃CaCl2用于番茄乳酸钙用于苹果这是由于不同产品中果胶脱甲酯化程度不同。68（2）颜色产品的颜色取决于天然色素或外加色素的状态和稳定性以及加工和贮藏过程中的变色反应。在水果和蔬菜中叶绿

31、素脱镁胡萝卜素将异构化，颜色变浅（从5，6环氧化变成5，8环氧化）花青素将降解成灰色的色素69花青素事实上对热相当稳定的色素，但它可以参加很多反应，如与抗坏血酸、糖的降解产物羟甲基呋喃、一些酚类等，另外还会与金属形成复合物使产品变色如使红色水果变蓝、梨变粉红黄酮类色素如芸香苷（芦笋中）可与铁形成黑色。类胡萝卜素大多是脂溶性的，而且是不饱和化合物，通常容易氧化而导致变色和变味。70除了色素的氧化、降解，Maillard反应也会导致加工和贮藏过程产品的变色。一些浅色水果、番茄、蘑菇、牛奶等对热非常敏感。抗坏血酸常用来作为抗氧化剂，对一些产品也非常有效但抗坏血酸本身也会降解生成有色物质。71（3）风

32、味通常加热不改变基本的风味如甜、酸、苦、咸风味变化的一个重要来源是脂肪氧化特别是豆类、谷物Millard反应也会改变一些风味在水分含量30%左右时最容易发生Maillard反应，并且受高pH值以及磷酸盐和柠檬酸盐等缓冲液的促进。加热过程也会使一些风味物质挥发或改变72（4）营养素737475动物来源的包装食品（1）颜色肌红蛋白转化成高铁肌红蛋白，从粉红色变成红褐色Maillard反应和Caramelization反应也会改变颜色腌制过程会改变颜色肉由于加热引起的颜色损失可以通过外加色素校正，比如红曲米色素、高粱红、胭脂红、辣椒红等76（2）质构蛋白质凝聚持水性下降导致肌肉收缩和变硬变软是由于胶

33、原的水解、溶解产生了明胶，以及脂肪的融化和分散磷酸盐的添加可以增加一些制品的结合水能力，使制品嫩度提高，减少皱缩。77（3）营养素氨基酸损失可能达到10-20%赖氨酸由于强加热可能加剧损失，但很少超过25%维生素主要是硫胺素损失50-70%，泛酸20-35%，但维生素损失的变动很大，取决于容器中的氧气、预处理方法（是否去皮、切片）或热烫78热加工对营养成分和营养价值的影响工业上用于食品的加热方法，包括烹调、热烫、巴氏杀菌和商业杀菌。要定量或者预言在以上操作过程中营养成分受热破坏的程度，是很困难的，但是，对于加工过程中具有特定目的的其它工业操作，能够设计出最大限度保存营养素的加工方法。对此，定量

34、地说明加热对营养素的影响是很有必要地。79加热的理想效果概括如下：食品特性的改善，如和边、组织变化、美化口味；杀死微生物；灭酶；改善营养素的可利用率；破坏不合需要的食品成分如禽类蛋白中的抗生物素蛋白豆科植物中的胰蛋白酶抑制素80不希望的影响蛋白质受热变性这种变化一般会提高蛋白酶对它的消化率，在有还原糖存在时，蛋白质经美拉德反应而降解，碱性氨基酸反应更强烈，赖氨酸和苏氨酸对热最不稳定。碳水化合物一般不考虑其最佳保存率问题，倒是降解反应的产物更加重要和值得研究。还原糖会产生焦糖化反应。脂肪：一般也考虑其高温下的营养素，但其降解产物则受到密切的注意。维生素：也许是研究得最广泛得营养素，在食品通常所处

35、的条件下，维生素C、B、D和泛酸对热最不稳定。脂溶性维生素一般比水溶性维生素对热较为稳定，但有氧气存在时，在高温下易降解。矿物质：一般热烫过程会损失痕量的矿物质81对于加工过程，除了考虑热本身对产品中营养素的破坏外，还要考虑其它因素如沥滤损失、氧化降解、对产品的损伤等。82例1：不同热处理对蔬菜中营养素的影响方法营养素损失%水烫法维生素C16-58维生素B230-50维生素B116-34烟酸32-37蒸汽热烫维生素C16-26维生素B621对罐头和其它加工食品的研究，很大部分几种在维生素C和B1的保存率上，因为这两种维生素在罐藏加工中最不稳定。或者可以认为能把维生素C和B1完好保存下来的加工方

36、法一样能完好保存其它营养素。柑橘汁橙汁：98%99%葡萄柚汁：97%84例2：番茄汁维生素C的损失，是在有氧气存在下受热而破坏的，在罐头加工过程中，除去氧气即可防止损失。以下是最大限度保存番茄汁中的维生素C的建议渣汁前将番茄用蒸汽短时处理冷榨提汁渣汁以后的处理过程要尽可能排除空气汁要尽快加热到所需的最高温度除非已经排除空气以及在存放过程中不同空气接触，番茄汁应尽可能存放在低温处不要适用铜质设备避免不必要的泵送，简化罐头加工流程缩短从打浆到装罐之间的时间85有研究证明：在8.88-94.4温度范围内维生素C的氧化速率随温度的提高而升高，但温度继续提高，氧化速率突然降低，升到沸点时，氧化速率降到零

37、。冷榨可以更多保存维生素C，但热榨可钝化果胶酶，使汁更粘稠，贮藏过程不易分层，消费者更易接受。目前都用80或更高温度和快速加热的热榨法生产番茄汁。86拓展：贮藏的影响10-18贮藏2年的罐头，营养素的保存率都在80%以上27对维生素C和B2会产生不利影响高温会改变产品的性质，酸性食品比非酸性食品更明显贮藏过程维生素C以缓慢的速度发生无氧破坏含大量维生素B1的肉类制品需要低温贮藏872.6 带容器的食品热加工时间的推算 罐头食品杀菌时间受到下列因素的影响：食品中可能存在的微生物或酶的耐热性食品的污染情况加热或杀菌的条件食品的pH罐头容器的大小食品的物理状态食品预期贮存条件 因此，要确定热加工时间

38、必须知道微生物或酶的耐热性以及热传递速率。88 热传递速率传热介质一般为蒸汽或热水，传热时热穿过容器然后进入食品。一般表面热传递系数非常高，不是传热的限制因素。影响热穿透食品的一些主要因素如下：（1）产品的类型流体或带小颗粒的流体食品对流传热固体（肉、鱼等）传导 当然即使是流体食品由于粘度、比重、组成成分的不同而有差别。89（2）容器的大小比如：铁罐头和蒸煮袋（3）容器是否被搅动比如：旋转杀菌比常规杀菌有效，特别对一些粘稠或半固体的食品（如茄汁黄豆）（4）杀菌锅和物料的初温（5）容器的形状：高容器快（6）容器的类型：金属罐比玻璃罐、塑料罐传热快90传热速率的测定利用热电偶测定食品冷点的温度91

39、罐头食品的传热曲线92加热时间的推算加热时间的推算主要有两种方法，分别由Ball和Olson，以及 Stumbo发展的。罐藏杀菌公式932.7 罐头食品的一般工艺过程预备原料和包装材料获得可食用部分洗涤分级检验热烫排气密封杀菌和冷却检验94排气目的阻止需氧菌及霉菌的发育生长防止或减轻因加热杀菌时空气膨胀而使容器变形或破损，特别是卷边受到压力后，易影响其密封性。控制或减轻罐藏食品贮藏中出现的罐内壁腐蚀避免或减轻食品色香味的变化避免维生素和其他营养素遭到破坏有助于避免将假胀罐误认为腐败变质性胀罐95方法加热排气：冷装罐，在预定的排气温度中（用蒸汽或热水加热的排气箱）加热使罐内中心温度达到70-90

40、（也有资料认为需要达到80-95）排气温度、排气时间、密封温度是确定密封后真空度的主要因素。对于空气含量低的食品来说，主要是排除顶隙内的空气，密封温度是关键性因素对于空气含量高的食品来说，除了要达到预期密封温度外，还应合理地延长排气时间。96热灌装：一般将食品加热到70-75（有资料认为应达到85 ）然后立即装罐密封真空排气真空封罐时真空密封室内的真空度和饿食品温度是控制罐内真空度的主要因素蒸汽喷射法97封口罐身与罐盖或罐底由封口机进行卷封就形成二重卷边。98 杀菌工艺条件的确定杀菌操作过程中罐头食品的杀菌工艺条件主要由温度、时间、反压三个主要因素组成。在工厂中常用杀菌式表示对杀菌操作的工艺要

41、求。升温时间恒温时间降温时间 t1-t2-t3反压 （ P） 杀菌温度 T99要注意的是，杀菌锅温度升高到了杀菌温度T，并不意味着罐内食品温度也达到了杀菌温度的要求，实际上食品尚处于加热升温阶段。对流传热型食品的温度在此阶段内常能迅速上升，甚至于到达杀菌温度。而导热型食品升温很慢，甚至于开始冷却时尚未能达到杀菌温度。冷却时需要加反压100温度和时间的选用正确的杀菌工艺条件应恰好能将罐内细菌全部杀死和使酶钝化，保证贮藏安全，但同时又能保住食品原有的品质或恰好将食品煮熟而又不至于过度。罐头食品合理的F值可以根据对象菌的耐热性、污染情况以及预期贮藏温度加以确定。同样的F值可以有大量温度-时间组合而成

42、的工艺条件可供选用。原则上，尽可能选择高温短时杀菌工艺，但还要根据酶的残存活性和食品品质的变化作选择。101102杀菌时罐内外压力的平衡罐头食品杀菌时随着罐温升高，所装内容物的体积也随之而膨胀，而罐内的顶隙则相应缩小。罐内顶隙的气压也随之升高。为了不使铁罐变形或玻璃罐跳盖，必须利用空气或杀菌锅内水所形成的补充压力以抵消罐内的空气压力，这种压力称为反压力。103例 微波辅助杀菌系统104冷却部分预热部分微波加热部分保温部分传送带传送带上的样品1048-oz PrintPak 包装袋 （装满模拟食品： 84 127 16 mm）微波杀菌功率设置：4对加热源分别为7.5 / 7.5 / 4.7 /

43、4.7 kW预处理时间: 30 min样品移动速率: 106.68 cm/min 水温设置: 预处理，微波加热和恒温阶段分别为 72 /124 /123C 系统压力: 0.23MPa水流速率: 预处理，微波加热，恒温阶段以及冷却阶段分别为69 / 51 / 72 / 61 L/min冷却时间: 5 min105106实验步骤确立冷点位置Fo 与颜色变化的关系计算机图像分析法分析杀菌后的热型不同杀菌参数处理后冷点位置的比较106微波加热和恒温阶段热水温度系统压力微波功率F0值107微波辅助加热过程的建模仿真108计算机模拟微波杀菌过程 109数据处理使用有限时域差分法，所用辅助软件为Quickw

44、ave version 7.5 （64-bit）建立与微波辅助杀菌加热阶段相同尺寸的几何模型，并赋予各部分以相应的介电特性和热特性参数，电磁场采用理想壁面边界条件，激励源采用TE10模式正弦波。模拟条件（以其中一组样品为例）：复水干海参：真空包装84 127 16mm介电特性误差：10%（见第一章实验结果）微波功率设置：四对微波加热装置，分别为7.5 / 7.5 / 4.7 / 4.7 kW传送带速率：88.90cm/min循环水与食品间的对流换热系数：220W/(m2K)水温：121，假设水、壁面与环境之间无热量交换初始水温：70实验条件下水与模拟食品表面的换热作用更强，减小了食品边缘处的温

45、度梯度，而经过导热传导到模拟食品中部的热量较少，升温较慢，形成冷点。另外，温度测量、包装、物性参数、迭代计算误差109微波辅助杀菌与传统热源杀菌方式比较110样品准备：每袋样品为150g海参，真空度为2.5 (-0.085 MPa)。热水杀菌袋装复水干海参杀菌条件：传送带速度: 93.98 cm/min预热阶段、升温阶段以及恒温阶段的温度控制分别为：51/124/123C；杀菌系统压力：0.18 MPa预热时间：20min降温时间：5min热水杀菌所需要的加热处理时间为17 min,与微波加热的2.38 min相比较110新的微波辅助杀菌实验装置的设计试验装置设计方案谐振腔温度场分析谐振腔设计

46、调速系统设计装置试验结构分析热应力分析密封分析密封试验张紧机构设计传动轮动力学研究动密封结构设计磁场分布鱼糜杀菌试验温度分布111总体结构输入电源电源和保护系统磁控管环形器水负载微波发生装置水循环系统微波单模谐振腔电机传动装置混合系统控制系统操作界面波导循环水食物样品皮带介质耦合窗2450MHz微波BJ22波导微波谐振腔112关键技术不同谐振腔高度下食品中的温度分布高度为75mm时有更加均匀的温度分布。食品沿X方向运动，重点关注食品在Y和Z方向上的温度变化。食品中心截面温度沿Y方向存在一定变化梯度，对称面附近温度较高，可达425K，而沿Y方向靠近样品壁面处的温度稍低，约为405K，但是温度变化

47、不超过5%。食品沿Z方向出现局部温度过高的现象。65mm 75mm 85mmYXYZ113关键技术箱体厚度为75mm时谐振腔中电磁场分布114微波谐振腔设计谐振腔水压试验在常温和121C两种情况下对谐振腔进行水压试验，检查谐振腔体无漏水和明显形，谐振腔具有良好的机械性能和密封性能。新的微波辅助杀菌系统115第二节 巴氏杀菌和热烫116 加热程度的确定热处理程度的确定根据目标产品中对象菌的耐热性而定。比如牛奶巴氏杀菌就是基于C.Burnetii的D60，以及n=12（12个对数循环）液态鸡蛋杀菌就是基于S.Seftenberg的D60，n=9117如何检查热处理效应采用微生物检测方法测试病原菌，

48、这个方法直接但昂贵而且费时研究发现可以利用酶，比如牛乳中的碱性磷酸酶与牛乳中的病原菌有类似的D值，测试酶活力相对简单得多。液态鸡蛋可以采用-淀粉酶活力。118事实上，除了一些特殊的产品（如啤酒），一些采用传统的低温长时间巴氏杀菌的产品如牛奶、果汁等，目前都纷纷转用高温短时间加工工艺。高温短时的加热条件有利于产品营养、感官品质特别是维生素、风味和色泽的保持。119设备包装产品的巴氏杀菌固态食品和一些液态食品（如啤酒、果汁）是包装好后进行巴氏消毒的。采用玻璃罐的，要注意容器爆裂。加热时，容器与水的温度不能超过20，冷却时温差不超过10。采用金属罐或塑料罐，不论采用热水还是蒸汽作为加热介质，破裂的危

49、险都不大。120设备形式类似热烫设备，比如隧道式的，加热介质可以是蒸汽可以是热水，分多个区域，带热量回收装置的。121未包装的液体产品的巴氏杀菌一些低黏度的液体产品（如牛奶、乳制品、果汁、液态鸡蛋等）通常使用连续式的设备如：板式热交换器一些产品（如果汁）需要在加热前脱气，以防止氧化，通常可以采用真空脱气。122123124125126127128热烫通常用语在热杀菌、干燥和冷冻之间对一些蔬菜或水果灭酶，同时也能起到软化组织、清洁、减少微生物数量的作用。只有少量的蔬菜（如洋葱、绿胡椒）不需要热烫。不热烫或热烫不足会对品质造成很大损害。多酚氧化酶、脂肪氧化酶、叶绿素酶通常可以采用蔬菜中比较耐热的酶

50、如过氧化氢酶、过氧化物酶。影响热烫时间的因素包括：水果或蔬菜的类型食品的体积大小热烫温度加热方法热烫129热烫方法采用饱和蒸汽加热，带饱和湿度的冷空气冷却采用饱和蒸汽加热，冷却水喷雾冷却采用饱和蒸汽加热，流动水冷却采用热水加热，带饱和湿度的冷空气冷却采用热水加热，冷却水喷雾冷却采用热水加热，流动水冷却130 蒸汽热烫蒸汽热烫操作最主要的问题是：能量消耗的有效性物料被加热的均匀性131提高加热有效性的方法设备有效性目的在设备进出口分别采用水喷淋19%为了冷却逃逸的蒸汽食品进出热烫设备时采用旋转阀27%降低蒸汽损失采用Venturi阀重新利用蒸汽31%蒸汽再利用快速单体热烫86-91%降低加热时间

51、关于加热均匀性传统的常用的热烫设备中，食品铺多层，加热时均匀性总是比较差，当中间的食品达到加热要求时，表层的物料就被加热过度。单体快速热烫（Individual quick blanching，IQB）可以解决这个问题。IQB加热时采用两个阶段，先是铺成很薄的一层（单层）使快速达到预定加热温度，然后将物料堆成厚层保温以使酶失活（比如25S升温，50S保温），而常规热烫一般需要3min。很快，均匀性又好，还省蒸汽。一般IQB每热烫1kg小颗粒物料（如豌豆、切片的胡萝卜等）需要0.5kg蒸汽，常规热烫则需要6-7kg蒸汽。也可以采用批式流化床热烫机解决均匀性，但该设备还没大规模商业化使用。133热

52、水热烫各种热水热烫设备基本都是将物料置于70-100热水中，一段时间后进行冷却设备有转鼓式的、刮板式的、隧道式的，等等，也有仿造IQB蒸汽式的设备，热效率很高。134微波漂烫漂烫是水果蔬菜工业化加工中重要的一道工序。目的：使造成颜色、风味和质地变化的酶系统失活如过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶、果胶酶等。益处：清洁化生产；释放类胡萝卜素使其更易提取及生物利用。处理速度快，不需要额外的水分，维生素以及其他水溶性营养物流失少，没有或者很少有废水产生。135 微波漂烫未来发展趋势非热效应、促热效应、特殊效应 微波穿透食品并能通过和水中偶极子摩擦生热； 非热效应是没有温度显著升高的灭活效果； 亚细胞

53、粒子的方向在微波作用下像珍珠链连起来；功能因子和高营养价值组分的特性 缩短加热时间 最低限度破坏食品品质开发微波漂烫专用系统136热烫对蔬菜的影响成熟度越高，保存的维生素越多蒸汽热烫能减少水溶性物质的沥滤损失热烫时间的影响比温度要大得多热烫设备影响也很大（主要是是否与氧气或水接触带式高，回转式低）杀菌时，只是罐内存在氧气时才受加热的影响，氧气消耗后，维生素C的进一步破坏很慢。137第三节 商业杀菌包装食品的商业杀菌批式连续式138139140超高温杀菌（UHT）灌装在容器中后杀菌，一个主要的问题是热穿透速率比较低。目前有一些方法用于提高热传递速率，比如：采用更薄的罐材料采用旋转杀菌方法升高杀菌

54、温度但不可行，因为带来对罐材料要求更高，设备要求更高等问题采用罐装前杀菌然后无菌罐装就能很好解决这个问题，UHT指采用132-143温度对未包装的流体食品短时杀菌。UHT操作不需要考虑容器大小问题UHT唯一的问题是设备成本比较高，而且比较复杂。141142143UHT操作能很好地用于液态和带小颗粒的流体食品，但对于含大块固体的流体食品，存在很多问题：若要将大块物料中心的酶杀死，那么表面会过度受热必须要采用搅动方法以提高传热速率并保持温度均匀，但这样会导致食品外观破坏至今仍缺乏相应的能包装含大块物料的流体的罐装和容器如果设备是管式的，无法进行保温。144UHT设备特点：在132以上操作热交换面积

55、大利用泵压力以抵抗热交换器中的高压热交换表面需要不断清洁以保证高的热交换速率，以免表面结焦UHT设备分类直接系统（蒸汽喷射和蒸汽灌注）非直接系统（板式热交换器、管式热交换器和刮板式热交换器）其他系统（微波、介电等）145直接系统的优点是最快的加热和冷却方法之一，适合于热敏性物料可以去除风味物质直接系统的缺点只适合于低黏度物料操作相对较难控制在设备的低压区域较难保证无菌能量回收低于50%，而间接系统可以高达90%灵活性差146间接系统1. 板式缺点由于板垫圈的限制，操作压力有限制（700kPa）由于压力低，流速较慢（1.5-2m/s）低流速可能导致物料沉积在加热板上，清洗频率高由于垫圈易受到高温

56、和碱液的腐蚀，需要经常更换适合于低粘度物料优点相对便宜节约空间和水能量效率高（约90%可以回收）生产能力容易调节，只要变动板数即可易于检查1472. 列管式优点少密封圈，易于清洗和保持无菌环境可以在较高操作压力下操作（7000-10000kPa），因此可以得到较高流速（6m/s）由于高流速，传热更均匀而且很少沉积缺点很难检查是否有沉积要求物料黏度低（小于1.5NS/m2）如果设备出现问题，整个设备需要更换，而不象板式，只需要换板生产能力不易调节1483. 刮板式适合于高黏度的或带颗粒的物料生产品种灵活常用于水果沙司等149150151152软包装食品高温杀菌的产品肉类烹调品 ： 咖喱、炖肉、牛

57、肉丁调料汁、酱汁： 通心粉汁、烹调用调味汁、酱汁、调味汁汤类： 西式汤、中国汤、日本汤、其他的汤饭类 ： 白饭、红饭、五目饭、粥、杂煮饭饭类的汁： 锅饭的汁、五目寿司的汁、炒饭的汁、松茸米饭的汁盖浇饭的汁： 牛肉饭的汁、鸡蛋饭的汁，中华盖浇饭的汁蔬菜类 ： 关东煮、海带卷煮、筑前煮、烧麦、牛肉土豆煮水产烹调品： 鲅鱼味噌煮、调味沙丁鱼、鲑鱼切片、杂色蛤、文蛤农产加工品： 嫩玉米棒、餐后甜食类： 洋羹、布丁、咖啡果冻、年糕小豆粥小吃类 ： 去壳栗子、去皮毛豆、蚕豆类、豌豆类 巴氏杀菌(冷藏)煮豆类 ： 糖浸的金时豆、黑豆、昆布豆水果甜食： 果肉果冻、杏仁豆腐蛋制品 ： 鸡蛋豆腐、茶碗蒸蛋 153

58、例：软包装食品的杀菌理论和实际1. 安全性的考虑和Fo值 法律规定的对象菌是肉毒（Clostridium Botulinum）菌（A型芽孢菌） 为了达到生菌数12个以下的杀菌效果，日本食品卫生法要求1204分钟相当的杀菌强度。 日本食品卫生法中规定的实验方法是：在351条件下，连续14天的恒温试验和细菌实验法。 1542. 软包装食品处理系统 热水喷淋式能够处理的制品的范围广 满水式杀菌时可自由调整压力，可处理的制品的种类和喷淋式同样广泛。特别是，因水的浮力作用，商品不会受到多余的力、尤其适合像火腿肠之类的因为自重而变形的制品。另外，有必要进行回转作业时，制品和回转装置浸没在水中，制品品质面（

59、容器的物理损伤）、装置面（回转装置的耐久性）等比较适合。 蒸汽式但由于蒸汽的凝缩而容易发生压力变化。蒸汽式在压力调整方面限制多，对于软包装材料、特别是含气状态的蒸煮袋和成型容器包装的包装食品是不适合的。压力调整比较粗糙（不精确），故适用于处理罐装填效率高的罐头食品。咖啡等饮料罐装的食品杀菌多采用于蒸汽方式。 155喷淋板式热交换器156ot Water Spray品嘴spray nozzle托盘品托盘嘴1573. 软包装食品杀菌用的包装材料和包装设备形態类型构成内容食品蒸煮袋透明通常ONy/CPP、PET/ONy/CPP汉堡、米饭透明阻氧ONy/PVDC或者EVOH/CPPONy/SiO蒸着P

60、ET/CPP咖喱、煮炖、使用调味汁铝箔阻氧PET/Al箔/CPPPET/Al箔/特殊PE咖喱、煮炖容器拉伸 阻氧盖 PET/PVDC或者EVOH/CPP底 CPP/PVDC或者EVOH/CNy食肉加工品、水产加工品托盒 阻氧盖 PET/PVDC或EVOH/CPP底 CPP/PVDCEVOH/CPP米飯、煮炖容器阻氧盖 镀铝 PET/CPP容器 CPP/ 钢箔/CPP布丁、果冻、色拉、食肉加工品、水产加工品圆筒状透明阻氧PVDC单体肉类火腿、香肠、魚肉火腿、香肠现在使用的软包装食品的包装材料 ONy：拉长尼龙、CPP：未拉长聚丙烯、PET：聚酯、 PVDC：聚偏氯乙烯纤维EVOH：乙烯醋酸乙烯树