课件：第二章食品热处理和保藏.ppt

第二章 食品热处理和保藏,本章内容,第一节 食品加工与保藏的热处理 第二节 食品热处理反应的基本规律 第三节 热杀菌的典型应用食品罐藏,第一节 食品加工与保藏的热处理,一、食品热处理的作用,热处理（Thermal processing）是食品加工与保藏中用于改善食品品质、延长食品贮藏期的最重要的处理方法之一。 热处理对微生物的作用 热处理对酶的作用 热处理对食品成分的作用,二、食品热处理的类型和特点,（一）工业烹饪 工业烹饪一般作为食品加工的一种前处理过程，通常是为了提高食品的感官质量而采取的一种处理手段。烹饪通常有煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤等。 烹饪能杀灭部分微生物，破坏酶，改善食品的色、香、味和质感，提高食品的可消化性，并破坏食品中的不良成分（包括一些毒工素等），提高食品的安全性，也可使食品的耐贮性提高。,二、食品热处理的类型和特点,（二）热烫 热烫。又称烫漂、杀青、预煮，热烫的作用主要是破坏或钝化食品中导致食品质量变化的酶类，防止或减少食品在加工和保藏中由酶引起的食品色、香、味的劣化和营养成分的损失。 导致蔬菜和水果在加工和保藏过程中质量降低的两类主要是氧化酶类和水解酶类，对于果蔬的干藏和冷冻保藏，热烫的主要目的是破坏或钝化酶的活性。,二、食品热处理的类型和特点,（三）热挤压 挤压是将食品物料放入挤压机中，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被挤出的过程。它能够减少食品中的微生物数量和钝化酶，但产品的保藏主要是靠其较低的水分活性和其他条件。 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。,二、食品热处理的类型和特点,（四）热杀菌（重要概念，需理解并掌握） 根据要杀灭微生物的种类的不同可分为巴氏杀菌（Pasteurisation）和商业杀菌（Sterilization）。 巴氏杀菌：一种较温和的热杀菌形式，处理温度通常在100以下。巴氏杀菌可使食品中的酶失活，并破坏食品中热敏性的微生物和致病菌。巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分（如pH值）和包装情况。对低酸性食品（pH4.6），其主要目的是杀灭致病菌，而对于酸性食品，还包括杀灭腐败菌和钝化酶。 商业杀菌：一般又简称为杀菌，是一种较强烈的热处理形式，通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物，杀菌后的食品符合货架期的要求。 商业无菌：杀菌后食品通常也并非达到完全无菌，只是杀菌后食品中不含致病菌，残存的处于休眠状态的非致病菌在正常的食品贮藏条件下不能生长繁殖，这种无菌程度被称为“商业无菌”。 无菌包装：将食品先密封于容器内再进行杀菌处理是通常罐头的加工形式，而将经超高温瞬时（UHT）杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装，则是无菌包装。,三、食品热处理使用的能源和加热方式,食品热处理主要能源种类：电，气（天然气或液化气），液体燃料（燃油等），固体燃料（如煤、木、炭等）。 直接方式：加热介质（如燃料燃烧的热气等）与食品直接接触的加热过程。 间接加热方式：是将燃料燃烧所产生的热能通过换热器或其他中间介质如空气）加热食品，从而将食品与燃料分开。,第二节 食品热处理反应的基本规律,一、加热对微生物的影响,（一）微生物和食品的腐败变质 食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。 细菌、霉菌和酵母都可能引起食品的变质，其中细菌是引起食品腐败变质的主要微生物。 细菌中耐热性强的是芽孢菌(需氧性、厌氧性的和兼性厌氧)。 罐头食品平盖酸败：需氧和兼性厌氧芽孢菌。 罐头杀菌的主要对象菌：厌氧芽孢菌中的肉毒梭状芽孢杆菌。,一、加热对微生物的影响,（二）微生物的生长温度和微生物的耐热性 当温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生长就会受到抑制。 当温度高到足以使微生物体内的蛋白质发生变性时，细胞内蛋白质受热凝固而失去新陈代谢的能力微生物即会出现死亡现象。 1.微生物的种类 微生物的菌种不同，耐热的程度也不同。各种芽孢菌的耐热性也不相同，一般厌氧菌芽孢菌耐热性较需氧菌芽孢菌强。嗜热菌的芽孢耐热性最强。 2.微生物生长和细胞（芽孢）形成的环境条件 温度、离子环境、非脂类有机化合物、脂类和微生物的菌龄。 3.热处理时的环境条件 热处理时影响微生物耐热性的环境条件： pH值、离子环境、水分活性、其他介质成分。 食品的pH值是选择杀菌温度的最重要的参考依据之一。 （1）低酸性食品（pH5.3）；（2）中酸性食品（pH为4.5-5.3）； （3）酸性食品（pH为3.7-4.5）；（4）高酸性食品（pH值在3.7）。 杀菌经验总结：pH4.6为分界线，大于4.6为低酸性食品，采用高压高温杀菌121，果蔬类食品由于热敏性强，115左右。小于4.6为酸性食品。采用100杀菌，酸度大的可选择巴氏杀菌（8090）。,二、加热对酶的影响,（一）酶和食品的质量 酶也会导致食品在加工和贮藏过程中的质量下降，主要反映在食品的感官和营养方面的质量降低。 对食品影响较大的酶：氧化酶类和水解酶类，包括过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶、抗坏血酸氧化酶等。 （二）酶的最适温度和热稳定性 酶的活性和稳定性与温度之间有密切的关系。在较低的温度范围内，随着温度的升高，酶活性也增加。大多数酶在3040的范围内显示最大的活性，而高于此范围的温度将使酶失活。 影响酶的耐热性的因素主要有两大类：一是酶的种类和来源；另一是热处理的条件。 pH、水分含量、加热速率等热处理的条件参数也会影响酶的热失活。pH直接影响酶的耐热性。一般食品的水分含量愈低，其中的酶对热的耐性愈高。 采用高温短时的方法进行食品热处理时，应注意酶活力的再生。,三、加热对食品营养成分和感官品质的影响,有益影响 破坏食品中不需要的成分，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。 不良影响 蛋白质:蛋白质的变性使蛋白质（氨基酸）易于和还原糖发生美拉德反应而造成损失。 维生素：食品中的维生素C、维生素B1、维生素D和泛酸对热最不稳定。,四、食品热处理的反应动力学,1热力致死速率曲线 微生物及其芽孢的耐热性研究表明，微生物的死亡速率是以指数递减或以对数级下降的，本规律也适用于食品中的酶。图4-1是微生物加热致死速度曲线或称活菌残存数曲线，纵坐标表示每1mL中的芽孢数，横坐标表示加热时间（min） 。 D值（decimal reduction time）：D值是表示在规定的温度下杀死90%的细菌及其芽孢所需要的时间。 在加热致死速度曲线图上D值表示在纵坐标上细菌减少数为一个对数循环时，所对应的横坐标上的加热时间，它是直线斜率K值的倒数，表示微生物的抗热能力，不同种类微生物的D值是不相同的。D值不受原始菌数的影响。 D值可按下式计算：,图4-1 加热致死速度曲线,(1),例：已知蘑菇罐头对象菌D121=4 min，欲在121下把对象菌杀灭99.9%，问需多长杀菌时间？如果使活菌数减少为原来的0.01%，问需多长杀菌时间？,四、食品热处理的反应动力学,2.加热致死时间曲线 图4-2是加热致死时间曲线（Thermal death time curveTDT曲线）。纵坐标表示加热致死时间（min），横坐标表示加热杀菌温度（）。 Z值：热致死曲线中，时间降低一个对数周期，或缩短90%的加热时间，所需要升高的温度。Z值也表示微生物的抗热能力，Z值越大，微生物耐热性越强，不同种类微生物的Z值不同。 图4-2加热致死时间曲线中，细菌的致死时间，与加热杀菌温度之间的关系可根据Arrhenius法则表示如下： (2) 式中：T0为标准温度；T为杀菌温度；te为在温度T0下的致死时间；te为在温度T下的致死时间，Z是lg（te/te)=1时的值，即一个对数循环所相应的温度差。,图4-2加热致死时间曲线,四、食品热处理的反应动力学,3.标准温度下的杀菌时间 一般标准温度采用121.1，这时的值称为F 值，故式（2）可用下式表示： F值：在恒定的加热标准温度下，杀灭一定数量的细菌营养体或芽孢所需要的时间。通常是表示标准温度为121.1或l00时的致死时间。 非标准温度时的F值，则必须在F的右下角注明温度，如F116=3.96min，即表示温度为116时的F值为3.96min。 达到同样的杀菌强度，非标准温度和标准温度的换算： F=F标10121-t/Z ，或者F标=F10t-121/Z ，其中10t-121/Z称为换算系数。 例题：对象菌Z=10，F121=10 min，求 F131 = ？ min， F141 = ？ min， F111 =？ min， F101= ？ min。,（3）,四、食品热处理的反应动力学,4.D值、Z值、F值之间的关系 以纵坐标为D的常用对数值，横坐标为加热杀菌温度T，作D与T关系曲线（图4-3），这条曲线称为拟加热致死时间曲线（phantom-TDT）。图4-3中T1的D值为D1，T2的D值为D2，于是可以得到D值与Z值的关系： 根据D=t/(lga-lgb)，若t=tn,lga-lgb =n的话，则nD =tn。 又根据 可见在121.1时求得的D值乘以n就求得值，即 F=nD 在美国用“6D”值来杀死嗜热芽孢菌，用“12D”值来杀死肉毒杆菌，以确定食品的安全性，这时F值称为安全杀菌强度。,图4-3 拟加热致死时间曲线,D值/min,五、热杀菌条件的确定,1.食品热杀菌值 罐头食品在热杀菌过程中，杀菌效率通常通过罐头杀菌F值的计算来确定，因此F值也被用作表示食品加热杀菌效果的指标。罐头杀菌值又称杀菌致死值、杀菌强度，包括安全杀菌F值和实际杀菌条件下的F值两个内容。 安全杀菌F值与实际杀菌F0值 安全杀菌F值也称为标准值，它被作为判别某一杀菌条件合理性的标准值。 实际杀菌条件下的值是指在某一杀菌条件下的总的杀菌效果，简称实际杀菌值，常用 F0值表示，以区别于安全杀菌值F 。 F0值 F值，说明该杀菌条件不合理，杀菌不足或杀菌强度不够； F0值等于或略大于F值，说明该杀菌条件合理，达到了商业灭菌的要求； F0值远大于F值，说明杀菌过度，使食品遭受了不必要的热损伤。,五、热杀菌条件的确定,2.安全杀菌值F值的计算 罐头食品的安全杀菌值随其原料的种类、来源不同及加工方法、加工卫生条件的不同而异。进行安全杀菌值的计算，必须弄清食品在杀菌前的污染情况，然后从检验出的微生物中选择一种耐热性最强的腐败菌或致病菌作为该罐头的杀灭对象，这一对象菌的耐热性就是计算安全杀菌值的依据之一。 （1）杀菌对象的选择 应选择耐热性强、不易杀灭，罐头中经常出现、危害最大的微生物或者耐热性强的酶。 pH4.6的低酸性食品，以肉毒梭状芽孢杆菌为主要杀菌对象，对于某些常出现耐热性更强的嗜热腐败菌或平酸菌的低酸性罐头食品则应以该菌为对象菌。 pH4.6的酸性食品，则常以一般细菌(如酵母)作为主要杀菌对象，但某些酸性食品如番茄及番茄制品中也常出现耐热性较强的平酸菌如凝结芽孢杆菌，此时应以该菌作为杀菌对象。 （2）杀菌温度的选择 pH 4.6，一般121杀菌，极少数低于115杀菌。 pH 4.6，一般100杀菌，极少数低于85杀菌。 实践中可用pH计检测，根据生活经验也可以粗略地估计。,五、热杀菌条件的确定,（3）安全杀菌值F的计算 经过微生物检测，选定了罐头杀菌的对象菌，知道了罐头食品中所污染的对象菌的菌数及对象菌的耐热性参数D值，就可按下式计算安全杀菌值： 式中：FT在恒定的加热杀菌温度（通常取标准温度121.1）下杀灭一定浓度的对象菌所需要的加热杀菌时间，min； DT在恒定的热杀菌温度下，使90%的对象菌死灭所需要的加热杀菌时间，min； na杀菌前对象菌的菌数（或每罐的菌数）； nb杀菌后残存的活菌数（或罐头的允许变败率）。,五、热杀菌条件的确定,例题：某厂生产425g蘑菇罐头，通过微生物检测，选择以嗜热脂肪芽孢杆菌为对象菌，并设内容物在杀菌前含嗜热脂肪芽孢杆菌数不超过2个/g。经过121杀菌，保温储藏后，允许败坏率为万分之五以下，问此条件下罐头的安全杀菌值F值为多少？,五、热杀菌条件的确定,3.实际杀菌F0值的计算 （1）实际杀菌F0值与杀菌安全值F值的换算 实际杀菌F0值实质上是把不同温度下的杀菌时间折算成121（或其它标准杀菌温度）的杀菌时间，相当于121 （或其它标准杀菌温度）的杀菌时间或杀菌效果，用F0表示。 特别注意：它不是指工人实际操作所花时间，它是一个理论上折算相当于标准杀菌温度下的杀菌时间。 例：某罐头110杀菌10 min，115杀菌20 min，121杀菌10 min。工人实际杀菌操作时间等于50 min，实际杀菌F0相当于121 杀菌多长时间？ F0=10L1+15L2+10L3=？ L= 10121-t/Z 或表示为,五、热杀菌条件的确定,（2）实际杀菌过程杀菌规程 杀菌过程中的三项因素：杀菌温度、杀菌时间、反压力 杀菌规程： 或 式中：T要达到的杀菌温度（） t1使罐头升温到杀菌温度所需的时间（min）； t2保持恒定的杀菌温度所需的时间（min）； t3罐头降温冷却所需要的时间（min）； p反压冷却时杀菌锅内应采用的反压力（Pa）。 举例：椰子汁：5 min16 min5 min /121,五、热杀菌条件的确定,（3）实际杀菌过程中F0值的计算 当加热时间的间隔充分短时，某一时间的罐头中心温度几乎是固定值。因此，在一个无限小的时间间隔内，就有一个微小的杀菌效率值，整个杀菌过程的总杀菌效率的F0值可按下式计算：,或,例 蘑菇罐头F=24.92 min，则下列哪个杀菌公式能满足杀菌要求？,第三节 热杀菌的典型应用食品罐藏,一、罐藏概述,罐藏食品：简称罐头，是新鲜原料经过预处理，装罐及加罐液，排气，密封，杀菌和冷却等工序加工制成的产品。 罐藏：将经过一定处理的食品原料装入包装容器中，经杀菌和灭酶，密封后使包装容器内处于商业无菌状态，罐内与外界环境隔绝而不被微生物再污染，从而使食品在室温下长期保存。 罐藏的优点：经久耐藏，食用方便，安全卫生，市场调节等作用。,二、罐头食品的传热方式,1、罐装食品的中传热方式 传热方式：传导、对流、对流传导 冷点：在罐头杀菌工艺中，罐头内吸收和释放热量最缓慢之点，称之为冷点。 2、罐头冷点温度 导热型罐藏食品的冷点测定：几何中心或微偏上方； 对流传热型罐藏食品的冷点测定：在中心轴上离罐底罐高10%15%的罐内中心线上； 导热对流结合型罐藏食品冷点的测定：处于对流传热和导热两冷点之间，由两者比值决定，一般取离罐底高约25%的罐内中心线点为测定点。,三、罐藏容器,罐藏容器类型：金属罐、玻璃罐和软包装（蒸煮袋） 材料的质量要求：安全无毒；具有良好的密封性，防止外界微生物的污染；具有良好的耐高温、高压和耐腐蚀性能；适合运输，适合工业化生产。,三、罐藏容器,金属罐 优点：密封性好，杀菌时传热性好，耐高温、耐压、适合搬运。 缺点：罐身不透明，一次性使用，常和内容物发生作用。,镀锡薄钢板的构造 1 钢基 2 合金层 3 锡层 4 氧化膜 5 油膜,三、罐藏容器,玻璃罐 优点：性质稳定，与内容物不起化学反应，具有透明度，空罐可回收重复利用。 缺点：杀菌时传热性差，不能受骤热和骤冷的变化，重量大，易碎，运输不便，内容物易受光照影响。,三、