《微生物与杀菌原理》PPT课件.ppt

微生物与杀菌原理,品保中心 黄仁皇 2007/11/22,微生物简介,微生物的分类 原生动物 : 不会存在于食物中，主要存在于经由动物所传染 霉菌(mold) : 主要存在于酸性食物、墙与环境中 酵母菌(yeast) : 主要存在酸性食物与蔗糖中 细菌(bacteria) ：存在于食物与环境中 藻类(algae) : 真核生物 病毒(virus) :存在于活体,各种食品微生物的大小,真菌 霉菌 : 2 -10 um 酵母菌 : 5-10 um 细菌 球菌: 0.1-0.2 um 杆菌 : 0.5-1.5 um 原生动物 : 2.0-200 um 藻类 : 1.0 um-几公尺,微生物大小的对照比较,生长曲线,生长速率 延迟期(Lag phase) 对数期(Exponential phase) 静止期(Stationary phase) 死亡期(Death phase) 不同培养条件速率不同 可由测定OD值得知 可由显微镜直接测测数器),微生物的生长,水活性(Aw, water activity) Aw= 相对湿度/100 Aw= 同温下食物蒸汽压与纯水蒸汽压之比,微生物温度需求,微生物生长温度统计,食品微生物的危害,产品杀菌原理,杀菌定义,灭菌(sterilization)与商业杀菌(commercial sterilization) 商业杀菌 利用加热杀菌的方式使食品达到无任何显着的对公共卫生危害之活细菌及其孢子存在以及在通常非冷藏之贮藏及运销条件下，使无任何微生物能在食品中繁殖 灭菌 将容器内所有的微生物及其孢子杀死，不会因为贮藏与运销条件而繁殖,杀菌的种类,热杀菌 湿热杀菌：大部分的食品杀菌 乾热杀菌：大部用在器具 化学性杀菌 氯类：次氯酸钠NaOCl、二氧化氯ClO2 过醋酸/过乙酸(PAA, Peracetic acid) 臭氧(O3) 过氧化氢(H2O2) 物理性杀菌 UV,产品商业杀菌方式,应用于可连续输送的流体食品，让产品可达到常温保存与流通的目的 通常使用热交换器(heat exchanger)来进行连续式之管流中杀菌程序(continuous in-flow sterilization process) 低酸性食品(中性食品)(pH4.6)：目标的微生物为具有公共危险性的肉毒杆菌(Clostridium botulinum)使用135150温度范围之UHT进行杀菌 酸性食品(pH4.6)：目标微生物为较不耐热之霉菌(mold)或酵母菌(yeast)等食品腐败菌；杀菌使用90110温度范围之HTST,热交换杀菌机造型,管式热交换机/管式杀菌机(tubular heat exchanger) 板式热交换机/板式杀菌机(plate type heat exchanger),杀菌程序的重要管制点,产品之实际杀菌值(杀菌处理之有效性) F0值是否达到产品杀菌目的 已杀菌产品再次污染的可能性 开机灭菌阶段与无菌维持 杀菌设备内（含防护/防呆措施） 杀菌后之输送管路 无菌桶（罐） 洗瓶/充填机 充填环境 无菌水 充填包材 包材输送环境,流体性质,流体分成 层流(laminar flow) 紊流(turbulent flow) 雷诺系数(Reynolds number) vD NRE= :流体密度 v:流体流速(L/H) D:管径(m) :流体黏度(cps) NRE 10,000为紊流,vmax= 2 x vavg,vmax= 1.25x vavg,产品杀菌条件评估方式,产品为了达到商业杀菌要求 肉毒杆菌、嗜中温菌、嗜高温菌三种产孢腐败菌作为杀菌的指针菌 低酸性食品的杀菌值(F0)至少须大于3.0 (US FDA)，较务实的方式会再加上一些安全系数，通常以F0值 4.0为原则 连续流体之杀菌，产品在保持管中已达设置之温度，其杀菌程序为一恒温状态下温度与时间之乘积，故杀菌值的计算比较简单，如下： (T-Tr)/z F0=10 x t T: 杀菌实际温度() Tr: 杀菌标准参考温度(121.11 /250 ) z: 10 肉毒杆菌为指针菌 t: 杀菌保持时间(sec),计算杀菌值注意事项,注意各个项目的单位问题 流速需要以最大流速来计算（管控生产时的最大流速是非常重要的） 保持管丈量 自杀菌机加热段出口至保持管末端温度计位置 保持管应有1/48的往上倾斜角度（美国联邦法规21CFR113)以避免空气袋（air pocket)而影响热交换 平行或往上的保持管才算，往下的不能计算长度 杀菌温度以温度设定的下限为杀菌温度，不能以中心温度计算 下限135,16秒 F0=6.53 下限133,16秒 F0=4.12 管径是指管的内径（不含管材厚度）,防止已杀菌产品再污染1,开机前的灭菌动作 UHT（杀菌条件的建立）与管路（空杀最冷点概念） 125135,30分钟 (当时实际温度低於设定温度实需重新计时） 无菌段以後的管路的密闭性 无菌段以後的气动阀保护（蒸气障121/无菌薄膜） 无菌桶（罐）灭菌动作 蒸气灭菌（温度/时间）（121/30分钟） 无菌空气取得 （蒸气121/30分钟;0.2m过滤器）,开机前的灭菌动作 充填机与充填环境 洗瓶机(视系统状况）（121） 充填机灭菌 （121/30分钟） TP充填室(H2O2 360,40min) 充填环境灭菌（视系统而定）（PAA, 15002000ppm）（0.2 m过滤空气层流） 无菌水杀菌（130 30min） 物料的杀菌 输送设备（PAA /H2O2/无菌空气） 物料本身杀菌（PET:PAA / TP: H2O2) 人 操作间/缓冲间(HEPA 100等级/正压）,防止已杀菌产品再污染2,防止已杀菌产品再污染3,无菌状态的维持 UHT确保杀菌值 温度设定（T保护与T临界设定)、已杀菌段内压未杀菌段内压、保持管末端温度掌控 无菌段管路的无菌维持 管路正压、管路末端保护、 充填机 机台本身 充填环境/正压房 正压报警功能 空气洁净度/落菌/浮游菌 物料,管路示意图,设备灭菌阶段管路示意图,灭菌温度感测,灭菌温度感测,生产阶段管路示意图,正压保持,生产阶段温度T保护不足时管路图,温度低於T保护,正压保持,温度低於T临界管路示意图,温度低於T临界,正压保持,管路末端蒸气障温度不足警报示意图,蒸气障温度不足警报,化学性杀菌-氯,特性 可杀死格兰氏阳性菌(G(+)及阴性菌(G(-) 、病毒及孢子 优点 反应快速 对营养细胞之杀菌没有选择性 价格便宜 缺点 对热与有机物不稳定 会腐蚀不锈钢及其他金属 水中含铁则会导致铁化物的沉淀 杀菌影响因子 pH (pH 57最有效) 有效氯厚度 温度(不可高于50以上；每增加10杀菌效果增加6065%) 有机物(降低效果),化学性杀菌-氯,应用 用于水处理 抽出后可帮助水中的铁形成铁化物而沉淀(降低水中铁含量) 处理后加入(约0.20.5ppm有效氯),降低水中的菌数 用于设备 于清洁后使用约200ppm有效氯约510分钟，然后以清水冲乾净 地板 1,0002,000ppm 冷却水 约510ppm有效氯，出口应测得高于0.2ppm有效氯 泡鞋池 200ppm有效氯,化学性杀菌-过乙酸(PAA),特性 无色，具有臭味与灼伤性的液体 强氧化剂 加热至110以上会爆炸 15%过乙酸加上消毒剂(如H2O2)，水与醋酸可在运送过程中无爆炸之虞，且具有消毒效果 最适pH：57 稳定性 在醋酸与氧存在时候会快速分解 在水中的稳定性可保持约14小时 浓度越高消耗率越慢，使用时需新鲜配制,化学性杀菌-过乙酸(PAA),应用 对于一些不耐热的东西是很好的消毒剂(如PE, 铁氟龙(Teflon),聚苯乙烯(PS, polystyrene) 没洗乾净的设备不具杀菌/消毒效果 相对湿度高时，气态状的过乙酸具有极佳的消毒效果(冷杀菌)(无菌室/无菌充填机表面) 会使设备腐蚀，使用厚度不可过高(市售产品有些会添加防腐剂),化学性杀菌-臭氧,原理 O3(g) O3(aq) O3(aq) 氧化剂(包括OH- + O2) 氧化剂+微生物 杀菌 杀菌关键因素 臭氧厚度(C) 接触时间(t) 目标菌种类 绿脓杆菌(Pseudomonas aeuginosa)(水中致病菌),杀菌值计算(Chick-Watson law,1901) -ln (N/N0) C.t值= :特定的致死系数 C：臭氧厚度(mg/L, ppm) t：微生物暴露在臭氧的时间(min) N：最终菌数 0：最初菌数,化学性杀菌-过氧化氢,特性 氧化剂 过氧化氢易放出初生态氧，可用来杀菌、消毒、漂白 应用 产品的包材/充填机内充填杀菌 浓度/温度/时间,物理性杀菌-紫外线,紫外线UV (180380nm) 短波长紫外线(远紫外线/杀菌紫外线)(germicidal UV/ UV-C) 波长180280nm，其中以波长260nm的杀菌力最强 穿透力最弱 中波长紫外线(中紫外线/红斑紫外线)(erythemal UV/ UV-B) 波长280320nm 具高穿透力且能严重灼伤眼睛与皮肤 高波长紫外线(近紫外线)(UV-A) 波长320380nm,紫外线(UV)杀菌原理,原理 对非孢子形成菌或繁殖体(营养细胞)之影响(Watson et al., 1987) DNA上胸嘧啶(thymine)结合成双体(thymine dimer)而在细胞复制时造成错误而死亡 对细菌孢子之影响(依藤 均,1992) DNA上胸嘧啶(thymine)产生自由基(free radical)，两个自由基结合产生5-thyminyl-5,6-dihydrothymine (TDHT)破坏孢子的萌芽而死亡 影响杀菌的因子 波长，菌种，修复系统，温度，湿度，包材，灯种