3++食品罐藏原理.ppt

3食品罐藏原理 微生物的种类和数量 热处理温度 幻灯片4食品成分 幻灯片5 3 1高温对微生物的影响 3 1 1微生物的耐热性 3 1 2影响微生物耐热性的因素 细菌 霉菌 酵母菌 同种微生物 芽孢 营养细胞 嗜热菌芽孢 厌氧菌芽孢 需氧菌芽孢 经过热处理后残存的芽孢再形成的芽孢 原芽孢 A 微生物的种类 微生物的初始数量越多 杀灭全部微生物所需时间越长 所需温度越高 微生物的耐热性越强 幻灯片1 B 微生物的数量 污染的微生物的初始数量不同 要将全部微生物杀灭所需加热条件不同 一般当温度高于60 时就对微生物有致死作用 热处理温度越高 微生物致死所需时间越短 相反 热处理温度越低 微生物致死所需时间越长 常见的加热处理方法有 高温短时 低温长时 超高温瞬时 幻灯片1 热处理温度 食品成分水酸 pH 蛋白质脂肪糖盐植物杀菌素 游离水含量越高 即食品的水分活度越高 微生物受热后越容易死亡 微生物的耐热性越低 A水分 微生物芽孢与营养细胞的水分含量相差虽然不大 但是芽孢的游离水含量低于营养细胞 故耐热性较强 湿热条件下较低的温度就能杀死微生物 而干热条件下则需要140 180 维持数小时才能达到湿热条件下的杀菌效果 B酸度 中性附近微生物细胞及芽孢的耐热性最强 即相同的加热温度所需加热致死时间最长 或相同的加热时间所需加热致死温度最高 pH增大或减小 微生物的耐热性降低 而且在酸性侧的影响大于碱性侧 pH相同 但酸的种类不同时 微生物的耐热性也不同 乳酸 苹果酸 柠檬酸 醋酸 C糖 在一定范围内 糖的浓度越高 杀死微生物芽孢所需时间越长 糖的浓度相同 种类不同 对微生物的保护作用不同 蔗糖 葡萄糖 山梨糖醇 果糖 甘油 保护作用增大 D盐 低浓度的食盐随浓度增加 微生物的耐热性增强 盐浓度为1 0 2 5 时 芽孢的耐热性最强 食盐高于4 0 时 随浓度增加 微生物的耐热性减弱 E油脂 油脂对芽孢有一定的保护作用 原因是脂肪的存在使传热速率下降 水分渗入困难 微生物难以死亡 耐热性增强 G植物杀菌素 F蛋白质 蛋白质的存在使微生物的耐热性增强 植物杀菌素的存在使微生物的耐热性减弱 3 2微生物耐热性的表示方法 3 2 1热力致死速率曲线与D值 将微生物细胞或芽孢制成悬浮液 在一定温度下进行加热 每隔一定时间抽样测定残存的细胞或芽孢数 以横坐标表示一定温度下的加热时间 纵坐标 对数坐标 表示单位值内的微生物细胞或芽孢数 在半对数坐标上作图 所得曲线即为热力致死速率曲线 0 a B b 结果表明 加热致死速率曲线是一条直线 设某食品的初始活菌数a 杀菌结束时残存的活菌数为b 直线的斜率为m 加热时间为 1 m lga lgb D值 Decimalreductiontime 在一定的环境中和在一定的热力致死温度条件下杀死某细菌群原有活菌数的90 所需要的时间 或热力致死速率曲线横过一个对数循环所需的时间 当 lga lgb 1时D 1 m D lga lgb 或D lga lgb 热处理时间 分 a 细菌初始数b 分钟加热处理后的残存活菌数 D值能够反映微生物的耐热性强弱 D值越大 微生物的数量减少90 需要的时间越长 微生物的耐热性越强 反之 D值越小 微生物的数量减少90 需要的时间越短 微生物的耐热性越弱 C D值与微生物的原始菌数无关 影响D值的因素 A 微生物的种类和菌种 B 温度 不同微生物的耐热性强弱可以用相同温度下的D值大小进行比较 不同温度下的D值不能直接反映微生物的耐热性强弱 例 已知某细菌的初始活菌数为1 104 在110 下处理3min后残存的活菌数为1 10 求其D值 解 D110 lga lgb 3 lg 1 104 lg 1 10 3 4 1 1 0 min 热力致死时间 ThermalDeathTime 热力致死温度保持恒定 将处于一定条件下的食品中的某种细菌或芽孢全部杀死的最短时间 min 3 2 2热力致死时间曲线 热力致死时间与微生物的种类有关 与加热致死温度有关 将一定浓度的微生物细胞或芽孢制成悬浮液 在不同温度下进行加热 分别测定微生物细胞或芽孢全部死亡需要的最短加热时间即热力致死时间 以热力致死时间为纵坐标 对数坐标 加热温度为横坐标 在半对数坐标上作图 所得曲线即为热力致死时间曲线 结果表明 加热致死时间曲线是一条直线 lg lg T T 1 Z 当lg lg 1时 Z T T C D T lg T lg 在直线上任取两点C T lg 和D T lg 设直线的斜率为1 Z 则 Z值 指热力致死时间曲线横过一个对数循环所对应的温度差 Z值能够反映微生物的耐热性强弱 Z值越大 加热温度变化对微生物致死速度的影响越小 反之 Z值越小 加热温度的变化对微生物致死速度的影响越大 Z值与微生物的种类 菌种有关 对于低酸性罐头食品 在121 杀菌 取对象菌的Z 10 酸性罐头食品 用80 90 或沸水杀菌 取对象菌的Z 8 设在标准加热温度121 下的热力致死时间用F表示 代入上式 F T 121 lg F 121 T Z 3 2 3F值 F值 在一定温度下杀死一定浓度的细菌或芽孢所需要的热力致死时间 F值能够反映微生物的耐热性强弱 F值越大 杀死一定浓度的细菌或芽孢所需要的热力致死时间越长 微生物的耐热性越强 反之 F值越小 杀死一定浓度的细菌或芽孢所需要的热力致死时间越短 微生物的耐热性越弱 F与温度和微生物的种类有关 用FzT表示 标准温度下特定微生物的热力致死时间用F表示 3 2 4热力指数递减时间 TRTn 在某一特定的热力致死温度下将细菌或芽孢数减少到某一程度所需的加热处理时间 以TRTn表示 n称为递减指数 TRTn D lg10n lg100 nDTRTn为热力致死速率曲线横过几个对数循环所需热处理时间 是D的扩大倍数 与D一样 TRTn不受原始含菌量的影响 但受微生物的种类 菌种 加热温度等因素的影响 在半对数坐标系中 以D值为纵坐标 加热温度为横坐标作图 得到的曲线称为仿热力致死时间曲线 这是一条直线 在直线上任取两点 T1 lgD1 T2 lgD2 则有lgD2 lgD1 T1 T2 Zlg D2 D1 T1 T2 Z D2 D110 T1 T2 Z 当lgD2 lgD1 1时 Z T1 T2 Z值 仿热力致死时间曲线横过一个对数循环所对应的温度变化 3 2 5D与F的关系 根据TRTn概念 对于 D lga lgb 有 n TRTn D lga lgb nD 代入热力致死时间曲线方程lg F 121 T Z得 当T 121 时 F nD F nD 10 121 T Z lg n F lg nD F 121 T Z 在稳定加热条件下 若已知微生物在标准温度下的D值和Z值 可计算任意温度下所需的杀菌时间 例 已知肉毒杆菌在121 时的D值为0 26min Z值为10 若要把芽孢数从107减少到105 求在115 下所需的加热时间 根据 D lga lgb 121 D lga lgb 0 26 7 5 0 52 min 115 0 52 10 121 115 10 0 52 3 98 2 0 min 由D2 D110 T1 T2 Z得 D115 D12110 T1 T2 Z 0 26 10 121 115 10 1 0min 115 nD115 2 0min 3 3高温对酶的活性的影响 温度升高对酶的影响表现为两个方面 酶的活性增大 一般Q10 2 3 酶催化的化学反应速度加快 酶失活的速度增加 在临界温度范围内Q10 100 远远大于酶的活性增大的Q10 当温度达到某个温度值时 酶失活的速度将超过催化速度 这个温度就是酶作用的最适宜温度 与微生物一样 也可以作出酶的热失活速率曲线 时间曲线 用D值 Z值 F值表示酶的耐热性 过氧化物酶的Z值大于细菌芽孢的Z值 说明温度升高对酶的活性的损害比对细菌芽孢的损害更轻 或杀死细菌芽孢的效果高于钝化酶的效果 酶的耐热性与酶的种类 来源 所处环境条件 热处理温度等因素有关 4 1罐头的传热方式 传导传热对流传热对流导热结合型传热 有先对流后传导或先传导后对流 其他传热方式 诱导型对流 4罐头的传热 传导型 依靠分子间的相互碰撞 导致热量从高能量分子 高温处 向邻近的低能量分子 低温处 依次传递的传热方式称为导热 罐头加热时热量从罐内壁向罐头几何中心传递 冷却时 热量从罐头几何中心向罐内壁传递 罐内各点温度不同 每点的温度随加热和冷却时间的变化而变化 罐内传热最慢的一点即温度最低点被称为冷点 传导型罐头的冷点在罐头的几何中心 固态或粘稠度高的罐头食品的传热方式一般为传导型 导热传热型罐头食品的传热速度较慢 对流型 依靠流体的流动进行热量传递的方式 即依靠流体各部位发生相对位移产生的热交换称为对流传热 加热时与罐壁接触的液态食品受热后迅速膨胀 密度减小而上浮 内部温度较低的食品密度较大下沉 导致食品在罐内循环流动 产生热交换 对流传热型食品在加热或冷却过程中 罐内传热速度很快 各点温度比较接近 温差很小 加热升温或冷却降温过程需要的时间较短 对流传热型罐头食品加热时的冷点在罐中心轴线离罐底12 7 19 4mm处 果汁 汤类等低粘度液态罐头食品的传热方式一般为对流型 对流传热型罐头食品的传热速度较快 对流 传导型 两种传热方式同时存在 如一些果块较大的水果罐头 糖水桃子罐头等 加热时的热传递属这一类 液体部分为对流传热 固体部分为传导传热 对流导热结合型罐头的传热速度 冷点位置介于对流型和传导型罐头之间 4 2罐头食品的传热曲线 纵坐标为罐头中心温度的对数值 横坐标为加热时间得出的曲线 有简单加热曲线和转折加热曲线之分 4 2 1简单加热曲线罐头中心温度与加热时间之间的关系在半对数坐标纸上是一条直线 称为简单加热曲线 罐头中心温度 加热杀菌温度 加热时间 min 简单加热曲线 fh1 fh 直线的斜率越大 直线越陡峭 表示传热速度越快 直线斜率越小 直线越平坦 则传热速度越慢 纯粹对流和纯粹导热传热型罐头食品的传热曲线属于这种类型 一般来说 对流传热型罐头食品的传热曲线斜率值大于导热传热型罐头食品的传热曲线斜率 4 2 2转折加热曲线 转折半对数加热曲线 罐头中心温度与加热时间之间的关系在半对数坐标纸上是由两条斜率不同的直线组成 两条直线有一个交点称为转折点 称为转折加热曲线 两条直线的斜率不同 说明食品在加热过程中的传热方式和传热速度发生了改变 对流导热结合型罐头食品的传热曲线就属于这种类型 罐头中心温度 加热时间 min 转折加热曲线 fh2 fh1 4 3影响罐头食品传热的因素 食品的物理性质 装罐量 罐内顶隙 固液比等 罐藏容器的材料和性质 罐头食品的初温 罐头的大小 在杀菌锅内的位置 排列方式 杀菌釜的形式 食品的种类不同 其比热 导热系数 比重 粘度不同 传热速度不同 食品的形态不同 传热速度相差显著 流体食品 以对流方式传热 升温快 罐内温差小 杀菌效果好 半流体食品 主要以导热方式传热 升温速度较慢 罐内温差较大 杀菌效果较差 固体食品 完全导热传热 升温缓慢 杀菌效果差 流体和固体混装食品 对流导热结合型传热 罐藏容器的材料和性质对传热的影响 A 容器的性质和壁厚 容器传热的热阻R R 传热速度 对流传热型罐头食品传热速度的影响较大 对导热传热型罐头食品传热速度的影响较小 R铁 R玻 B 容器的大小和尺寸 A 8 3HD D2 a 若D一定 H增大 V增大 增大 b 若H一定 D增大 V增大 增大 c 若V一定 当H D 0 25时 最小 传热速度最快 初温对罐头升温的影响 对纯粹对流传热的食品升温时间影响不大 对纯粹导热传热或对流导热结合型传热的食品升温时间影响较大 对于静止式杀菌锅 罐头离蒸气喷嘴越近 传热速度越快 罐头离蒸汽喷嘴越远 传热速度越慢 若杀菌锅内的空气未排除干净 处于残留空气包围的罐头 传热速度较慢 罐头在回转式杀菌设备的传热速度大于在静止式杀菌设备的传热速度 3kg装茄汁玉米罐头静止杀菌和回转式