杀菌公式中F值计算

1、（二）公式法公式法最初由Ball提出，后来经美国制罐公司热工学研究组简化后，用来计算简单型和转折型传热曲线上杀菌时间和F值，简化虽会引起一些误差但无明显影响。现已列入美国食品药物管理局有关规定，在美国得到普遍应用。公式法是根据罐头在杀菌过程中内容物温度的变化在半对数坐标纸上所绘出的加热曲线,以及杀菌一结束，冷却水立即进入杀菌锅进行冷却的曲线才能进行推算并找出答案。它的优点是可以在杀菌温度变更时算出杀菌时 间，但其缺点是计算较繁，费时，用公式法计算比较费时，尤其是产品传热呈转折型加热曲线时，还容易在计算中发生错误，又要求加热曲线必须呈有规则的简单型加热曲线或转折型 加热曲线，才能求得较正确的结果

2、。1标绘加热曲线计算时首先将罐内冷点温度变化数据与时间绘在半对数坐标纸上，如果所得传热曲线 呈一条直线时为简单加热曲线，如呈二条直线，则为转折型加热曲一线，可求得传热速率X、 fc,计fh （及f2）和滞后因子j、卩，如为转折型加热曲线时，还须绘制冷却曲线，求得 算时需有 F表、f/u： log g图和r: log g图。2杀菌值（F0值）和杀菌时间计算各符号含义介绍：Z热力杀菌时对象菌的热力致死时间曲线的斜率（min）,也即对温度变化时热力致死时间相应变化或致死速率的估量。低酸性食品按Z=10 C肉毒杆菌计算；酸性食品在低于min ）。在转折100 C杀菌时可按 Z=8 C计算。fh加热曲线

3、中直线部分的斜率，机横跨一个对数周期所需要的时间（型加热曲线中转折点前第一条加热曲线部分的斜率也为fh。f2加热曲线中转折点后第二条曲线的斜率（ min ）。在半对数坐标纸上加热曲线呈直线前加热时间的滞后因子,RT - I TRT ITjI。IRT杀菌或杀菌锅温度（C）。IT 罐头食品初温（C），杀菌锅进蒸汽前容器内装食品的平均温度。IT假初温，它处于横坐标上按58%升温时间标定的点引出的垂直线和加热曲线15min，它处于和15直线部分延长线相交的交点上，该交点视为假起始点。如升温时间为X 0.58=8.7min 点引出的垂直线的交点上。X转折型加热曲线中第一条直线从42%升温时间包括在内的假

4、起始点到它转折点的加热时间（min ）。fc半对数冷却曲线中直线部分的斜率（ min ）。Cw 冷却水温度（C）。B理论加热时间（min）,即42%升温时间+杀菌时间。tp从杀菌锅升温到达杀菌温度时开始直至蒸汽关闭和冷却开始时止的间隔时间，它为头际杀菌时间（min）, tp=B 0.42X升温时间（min）。CUT升温时间（Come-up time）,从杀菌锅进蒸汽一直到杀菌锅升温到杀菌温度时 止的相隔时间（min）oI初温和杀菌锅温度差值（C），即I=RT ITOg杀菌温度和终止杀菌（停止进汽）时罐内食品测点温度间的差值（C）m+g杀菌温度和冷却水温度间的差值（C），即RT Cw O m+g

5、=100 C时f/u: logg和r： log g相关图对 m+g=70110 C也适用。F在基准温度中杀死一定数量对象菌所需要热处理的时间（min）,即该菌的杀菌值。低酸性食品的基准温度常用121.1 CoFi 在任何其他致死温度时和121.1C时热处理一分钟相当的时间（ min ）此即F121.1 =1时 Fi Jog（121 Z-T）L iZU实际杀菌过程中罐内测点上在各致死温度时接受的热致死量累积值以杀菌（锅）温度所需杀菌时间表示之。测点上累积热致死量应和对象菌在基准温度时所需F值相等。即 U=FFir加热杀菌时全部杀菌值（F）中加热部分所占比例，在一定Z和m+g条件下，r为log g

6、或g的对应值。t0.1杀菌温度和食品测点温度间差值为0.1 C时，从“校正零点”或“假初温”算起的加热杀菌时间（min ）otu食品测定温度瞬间到达g=0.1 C后继续加热杀菌时间（ min）,即B t0.i=tuo现用示例进行计算。（1）简单型加热曲线净重284克整清水马蹄罐头以1045/115C杀菌，罐头内容物初温为13C，罐头冷却用水温16C，求该产品的杀菌强度Fo值?根据罐头冷点温度测定记录标绘加热曲线（图210）,其曲线呈一直线，属于简单加热曲线。由曲线求得 fh=6.0, j=0.9314 o按照表2-13 “简单型加热杀菌热传导曲线的加热杀 菌致死值计算表”逐项计算并填写：Z 1

7、0Cfh6.0minRT115CFi由附录表 2-? 查得Z=10 C时，RT=115C时的Fi值为4.074Cw 16 Cm+g RT Cw=115 16=99 CIT 13CiT 10X 0.58=5.8min,由图2-10加热曲线的直线部分延长线与 5.8min相交点的温度为20CjI RT I T=115 20=95 CI RT IT=115 13=102 Cjjl/l=95/102=0.9314log jI log95=1.9777B42%升温时间+杀菌时间=0.42 X 10+45=49.2minB/fh49.2/6.0=8.2Log g logjI B/fh=1.9777 8.2

8、=6.2222如果Log g 1或g0.1 C，不要再逐项计算，可超越两项后，从“t0.1 ” 一项起再逐项 计算。t0.1fhX (logjl+1)=6.0 X (1.9777+1)=6.0X 2.9777=17.8662mintuB10.1=49.217.8552=31.3338minfh/u0.1从 f/u: log g 相关图查得 log g= 1 时的 fh/u0.1 值为 0.7I hfju 0存 F一60=2.10390.7X4.07431.3338/ 4.074=7.69F F= fh/U。存 Fi +=2.1039+7.69=9.795minfh284克漬水马蹄罐头经亠Q45

9、/115C杀菌后的杀菌值Fo)为若认为该产品的Fo值过大并要求减为Fo=6min，则要求多长的杀菌时间？如采用 114C或121 C杀菌时又需要多长时间?按表2-14 “简单加热杀菌热传导曲线的加热杀菌时间计算表”逐项计算并填入该项内。F-6minZ-10Cfh-6.0min，仍按图2-10为依据j0.9314，仍按图2-10为依据RT115CFi -同前例4.074Cw16Cm+g99 CIT 113CmorjI 95 ClogjI 1.9777fh/u fh/ ( FX Fi) =6.0/ (6 X 4.074) =6.0/24.444=0.2455log g从 fh/u: log g 相

10、关图（图 2- ） 上 fh/u=0.2455 时按 Z=10C的曲线查得 log g 1，故仍按顺序计算，故log jl log g 1.9777( 0.56) =2.5377BfhX( log jI log g) =6X 2.5377=15.23mintpB (0.42 X CUT)=15.23 (0.42X 10)=15.23 4.2=11.03 11min当284克清水马蹄罐头杀菌温度为121 C时，则杀菌时间仅需11min即可，它比114C的36min缩短2倍多，比115 C的30min缩短1.5倍多。这明显地看出高温短时杀菌的优越性。（2）转折型加热曲线2,950克清水竹笋罐头的杀

11、菌条件是1540 10/116C，冷却水温为20C，罐头杀菌前初温为66C，求其杀菌强度 Fo值?根据罐头中心温度测定记录仪标绘加热曲线（图2-11）,其曲线呈二条直线，属于转折型加热曲线，是对流和传导传热复合过程，杀菌前期是对流加热,而后期是传导传热。多数的油浸类或清水类大块罐头属于这种类型。由第一条直线求得fh值，第二条直线求得 f2值,并自二条直线的交点所对应的时间减去58%升温时间求出 X值，而j值仍以第一条直线求得，冷却曲线fc同样以实测温度一时间的记录标绘出图2-12，并以横跨一对数周期为冷却速率fc值。然后按表2- 15 “转折型加热曲线热传导时的加热杀菌致死值计算表”逐项计算并

12、填写:Z 10Cfh 24.4min （图2-11中第一条直线的传热速率）f2 54min （图2-11中第二条直线的传热速率）fc22min (图 2-12)j0.68(女0 图 2-11 所示，1=82 C , j=jl/l=RT|T /RTIT=116-82/116-66=34/50=0.68min )X 17.5 min (X=26.2 8.7=17.5,参见图 2-11)RT116CIT 66CCw 20 CB42%升温时间+杀菌时间=0.42 X 15+40=46.3minI RT IT=116 66=50 CjI 0.68 X 50=34Clog jIIog34=1.5315X/

13、fh17.5/24.4=0.717log gbh0.8145, (log jI X/fh=1.5315 0.717=0.8145)m+g RT Cw=116 20=96 Cfh/Ubh 16,（从r： log g相关图查得log gbh=0.8145时按Z=10 C曲线查得的fh/Ubh值为rbh0.71，(从 f/u :log g 相关图查得 log gbh=0.8145 时，按 m+g=100C 的曲线查得 r=0.71)(B x)/f20.5333 , (46.3 17.5) /54=28.8/54=0.5333)Log g 0.281, (log gbh(B x)/f 2=0.8145

14、 0.5333=0.281)修正 log g 0.3225,当 f2*fc时，按 log g+ 0.07 (1 fc/f2)计算，则 0.281 + 0.07 (1 22/54) = 0.281 + 0.07X 0.593=0.281 + 0.0415=0.3225,由于修正后的 log g-1 ,故按次序计算 下去f2/u3.4,（从f/u： log g相关图查得log g = 0.3225时，按Z=10C曲线查得f/u值，得出f2/u=3.4)Fi 3.236mi n,F14.91mi n,由附录表2-查得Z=10 C时，RT=116 C时的Fi值为3.236min f254F20.41m

15、i n,(2=4.91)f2/U X Fi3.4X3.236rbhf2-fh)0.71 x(54 -24.4)=0.41 (fh U bh ) X Fi16 X3.236F0Fl F2=4.91 0.41=4.5 minE0值为 4.5min。（如用一般法求 F0值，结果为 4.57min ,十分接近）如考虑到F0偏高，而采用F值为4min ,则需要多少杀菌时间?按表2- 16 “转折型加热曲线热传导时的杀菌时间计算表”逐项计算并填写:F04.0minZ至rbh各项与前计算F值相同。rbh X ( f2 - fh)Ifh U bh1.402, (0.7-(5：-22-40.77.1.402)5

16、4f2/u 3.76,亠F 4rbh；(f2 -fh) = 4X3.236 +1.402 二 3.76ifh Ubhlog g 0.36, （从 f/u: log g相关图上按Z=10C曲线查得f/u为3.76时相应的log g值,得出 log g=0.36)修正 log g 0.32,由于 仁,按 log g 0.07( 1 f)计算，则 0.36 0.07( 1 22/54) =0.36 0.07X 0.593=0.36 0.042= 0.32f2X (log gbh log g)26.70min, (54X( 0.81450.32) =54X 0.4945=26.70B44.2min,

17、X+ f 2X (log gbh log g)=17.5+26.7=44.2tp38min, B 0.42X CUT=44.2 0.42 X 15=37.9 38如以F_值为一4.Qmin来杀菌 2,950克清水竹笋罐头，_则需要杀菌时间&8min,即用.1538 10/116C杀菌式-（初温一 66C,冷却水温 20C）。表2-13简单型加热杀菌热传导曲线的加热杀菌致死值计算表pH产品名称F值计算项目ZfhJRTFi （从Fi表）Cwm+g =RT CwITI =RT ITJI =j X ILog jiB =t P+0.42CUTB/fhLog g =logjl B/fh若log g 1时，

18、超越到to.1 一 项起计算fh/U （从 f/u : log g 图查）F = hfh ,U X Fit0.1 =fhX （log jI+1）tu =B tofh/U 0.1 （从 f/u : log g 图求 log g= 1 时的 fh/U）fhfh u0.1 X F itu/FiF -. h+tu/Fifh比存Fi日期罐 型表2-14简单型加热杀菌热传导曲线的加热杀菌时间计算表pH _日期商品名称罐 型B值计算项目FZfhjRTFi （查Fi表）Cwm+g ( RT-Cw)ITj =RT-ITjI =j X ILog jIfh/U =f h/(FiX F)Log g （从 f/u: l

19、og g 图）（若log g-1时 超越到to.1一项起计算）Log jI-log gB =f hX (logjI-log g)tp =B-0.42CUTt0.1 =fhX (log jl+1)fh/U0.1(从 f/U :log g 图， 求 log g=-1 时的 fh/U)tu =F X F一fh一 fh U0.1B =t 0.1+tutp=B-0.42 X CUT商品名称 罐型表2-15转折型加热曲线热传导时的加热杀菌致死值计算表 pH日期F0值计算项目Zfhf2fcjxRTITCwBt P+0.42CUTl=RT-ITjl=j X ILog jIX/fhLog gbh=logjl-X

20、f hm+g=RT-Cwfh/U bh (从 f/u:log g 图)rbh从 r:log g 图(B-X)/f 2logg=logg bh (B x) /f 2修正 log g(f2* fc时) =log g+0.07(1-fc/f 2)(若修正的log g-1时超越到t0.1 一项起计算)f2/U(从 f/U:log g 图)Fi（从Fi表）F1 _f2(f2 /u ) X FiF2rbh X( f2 fh)(fh /U bh ) X FiF0FF1-F2t0.1=x+f 2(log gbh+1)tu=B-t 0.1tu/Fif2/U0.1 (从 f/U:log g 图， 求 log g=-1 时的 f/U )F3=f2(f2,U 0.1)X FiFoF3-F2+tu/Fi商品名称 罐型表2-16转折型加热曲线热传导时的加热杀菌时间计算表 pH日期B和tp值计算项目Zfhf2fcjxRTITCwl=RT ITjl =j X Ilog jIX/fhLog