3++食品罐藏原理

1、13 食品罐藏原理食品罐藏原理 微生物的种类和数量；微生物的种类和数量； 热处理温度；幻灯片热处理温度；幻灯片 4 食品成分；食品成分； 幻灯片幻灯片 53.1高温对微生物的影响高温对微生物的影响3.1.1微生物的耐热性微生物的耐热性3.1.2影响微生物耐热性的因素影响微生物耐热性的因素2 细菌霉菌酵母菌；细菌霉菌酵母菌； 同种微生物：芽孢营养细胞；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；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经过热处理后残存的芽孢再形成的芽孢 原芽孢。原芽孢。A.微生物的种类微生物的种类 3 微生物的初始数量越多，杀灭全部微生

2、物所需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；时间越长、所需温度越高，微生物的耐热性越强；幻灯片幻灯片 1B. 微生物的数量微生物的数量 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；杀灭所需加热条件不同；4 一般当温度高于一般当温度高于60时就对微生物有致死作用，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。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：常见的加热处

3、理方法有： 高温短时、低温长时、超高温瞬时。高温短时、低温长时、超高温瞬时。幻灯片幻灯片 1热处理温度热处理温度5食品成分食品成分l 水水l 酸（酸（pH）l 蛋白质蛋白质l 脂肪脂肪l 糖糖l 盐盐l 植物杀菌素植物杀菌素6 游离水含量越高，即食品的水分活度越高，微生物游离水含量越高，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；受热后越容易死亡，微生物的耐热性越低；A 水分水分 微生物芽孢与营养细胞的水分含量相差虽然不大，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；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

4、下湿热条件下较较低的温度就能杀死微生物，而干热条低的温度就能杀死微生物，而干热条件下则需要件下则需要140180、维持数小时才能达到湿热条件、维持数小时才能达到湿热条件下的杀菌效果。下的杀菌效果。7B 酸度酸度 中性附近微生物细胞及芽孢的耐热性最强，中性附近微生物细胞及芽孢的耐热性最强， 即相同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；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；性侧的影响大于碱性侧； pH相同，但酸的种类不同时

5、，微生物的耐热性也相同，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；不同：乳酸苹果酸柠檬酸、醋酸；8C 糖糖 在一定范围内，糖的浓度越高，杀死微生物芽孢在一定范围内，糖的浓度越高，杀死微生物芽孢所需时间越长；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糖的浓度相同、种类不同，对微生物的保护作用不同；不同； 蔗糖葡萄糖山梨糖醇果糖甘油蔗糖葡萄糖山梨糖醇果糖甘油 保护作用增大保护作用增大9D 盐盐低浓度的食盐随浓度增加，微生物的耐热性增强；低浓度的食盐随浓度增加，微生物的耐热性增强； 盐浓度为盐浓度为1.0%2.5%时，芽孢的耐热性最强；时，芽孢的耐热性最强；食盐

6、高于食盐高于4.0%时，随浓度增加，微生物的耐热性减弱。时，随浓度增加，微生物的耐热性减弱。E 油脂油脂 油脂对芽孢有一定的保护作用；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。难，微生物难以死亡、耐热性增强。10G 植物杀菌素植物杀菌素F 蛋白质蛋白质 蛋白质的存在使微生物的耐热性增强。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。植物杀菌素的存在使微生物的耐热性减弱。113.2微生物耐热性的表示方法微生物耐热性的表示方法3.2.1热力致死速率曲线与热力致死速率曲

7、线与D值值 将微生物细胞或芽孢制成悬浮液，在一定温度下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，（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在半对数坐标上作图，所得曲线即为热力致死速率曲线。线。1213(0，a)B(，b)14 结果表明：结果表明： 加热致死速率曲线是一条直线。加热致死速率曲线是一条直线。 设某食品的初始活菌

8、数设某食品的初始活菌数a，杀菌结束时残存的活菌，杀菌结束时残存的活菌数为数为b，直线的斜率为，直线的斜率为m，加热时间为，加热时间为 =1/m（lgalgb）15D D值值(Decimal reduction time)(Decimal reduction time) 在一定的环境中和在一定的热力致死温度条件下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杀死某细菌群原有活菌数的90%所需要的时间，或热所需要的时间，或热力致死速率曲线横过一个对数循环所需的时间。力致死速率曲线横过一个对数循环所需的时间。当（当（lgalgb）=1时时 D=1/m =D（lgalgb） 或或D

9、= / （lgalgb） ：热处理时间：热处理时间(分分)a：细菌初始数：细菌初始数b：分钟加热处理后分钟加热处理后 的残存活菌数的残存活菌数16 D值能够反映微生物的耐热性强弱，值能够反映微生物的耐热性强弱， D值越大，值越大，微生物的数量减少微生物的数量减少90需要的时间越长，微生物的耐需要的时间越长，微生物的耐热性越强；热性越强； 反之，反之，D值越小，微生物的数量减少值越小，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。需要的时间越短，微生物的耐热性越弱。17C.D值与微生物的原始菌数无关。值与微生物的原始菌数无关。影响影响D值的因素：值的因素：A.微生物的种类和菌种；微生物

10、的种类和菌种；B.温度；温度；18 不同微生物的耐热性强弱可以用相同温度下的不同微生物的耐热性强弱可以用相同温度下的D D值大小进行比较，值大小进行比较，不同温度下的不同温度下的D D值不能直接反映微值不能直接反映微生物的耐热性强弱。生物的耐热性强弱。19例例.已知某细菌的初始活菌数为已知某细菌的初始活菌数为1104，在，在110下处下处理理3min后残存的活菌数为后残存的活菌数为110，求其，求其D值。值。解：解：D110=/（lgalgb） =3/lg（1104）lg（110） =3/41 =1.0（min）20热力致死时间热力致死时间(Thermal Death Time):(Therm

11、al Death Time): 热力致死温度保持恒定，将处于一定条件下的食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（品中的某种细菌或芽孢全部杀死的最短时间（min)min)。3.2.2热力致死时间曲线热力致死时间曲线 热力致死时间与微生物的种类有关，与加热致死热力致死时间与微生物的种类有关，与加热致死温度有关。温度有关。21 将一定浓度的微生物细胞或芽孢制成悬浮液，在不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。亡需要的最短

12、加热时间即热力致死时间。以以热力致死时热力致死时间间为纵坐标（对数坐标），加热温度为横坐标，在半对为纵坐标（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。数坐标上作图，所得曲线即为热力致死时间曲线。结果表明：结果表明： 加热致死时间曲线是一条直线。加热致死时间曲线是一条直线。22（lglg ）/（T T ） = -（1/ Z）当当lglg =1时，时， Z= T TCD（T、lg）（T、lg）在直线上任取两点在直线上任取两点 C（T、lg）和）和 D（T 、lg ），），设直线的斜率为设直线的斜率为1/Z，则：，则：23Z值：指热力致死时间曲线横过一个对数循环

13、所对应值：指热力致死时间曲线横过一个对数循环所对应的温度差的温度差 。 Z值能够反映微生物的耐热性强弱，值能够反映微生物的耐热性强弱， Z值越大，加值越大，加热温度变化对微生物致死速度的影响越小；反之，热温度变化对微生物致死速度的影响越小；反之，Z值值越小，加热温度的变化对微生物致死速度的影响越大。越小，加热温度的变化对微生物致死速度的影响越大。 Z值值与微生物的种类、菌种有关。与微生物的种类、菌种有关。24 对于低酸性罐头食品，在对于低酸性罐头食品，在121杀菌，取对象菌的杀菌，取对象菌的Z=10；酸性罐头食品，用；酸性罐头食品，用8090或沸水杀菌，取或沸水杀菌，取对象菌的对象菌的Z=8。

14、 设在标准加热温度设在标准加热温度121下的热力致死时间用下的热力致死时间用F表表示，代入上式示，代入上式 =F ，T =121 lg/ F=（121T）/ Z253.2.3F值值F值：在一定温度下杀死一定浓度的细菌或芽孢所需值：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。要的热力致死时间。 F值能够反映微生物的耐热性强弱，值能够反映微生物的耐热性强弱， F值越大，值越大，杀死杀死一定浓度的细菌或芽孢所需要的热力致死时间一定浓度的细菌或芽孢所需要的热力致死时间越长，微越长，微生物的耐热性越强；反之，生物的耐热性越强；反之，F值越小，值越小，杀死一定浓度的杀死一定浓度的细菌或芽孢所

15、需要的热力致死时间细菌或芽孢所需要的热力致死时间越短，微生物的耐热越短，微生物的耐热性越弱。性越弱。26 F与温度和微生物的种类有关，用与温度和微生物的种类有关，用FzT表示，标准表示，标准温度下特定微生物的热力致死时间用温度下特定微生物的热力致死时间用F表示。表示。3.2.4热力指数递减时间（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，以减少到某一程度所需的加热处理时间，以TRTn表表示，示，n称为递减指数。称为递减指数。27TRTn= D（lg10nlg100）= n D TRTn为热力致死

16、速率曲线横过几个对数循环所为热力致死速率曲线横过几个对数循环所需热处理时间，是需热处理时间，是D的扩大倍数。的扩大倍数。 与与D一样，一样，TRTn不受原始含菌量的影响，但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受微生物的种类、菌种、加热温度等因素的影响。响。28 在半对数坐标系中，以在半对数坐标系中，以D值为纵坐标，加热温度值为纵坐标，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，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。这是一条直线。 在直线上任取两点（在直线上任取两点（T1，lgD1）、（）、（T2，lgD2），），则有则有lgD

17、2lgD1=（T1T2）/ Z lg（D2/D1 ）=（T1T2）/ Z D2 2D1 10（T1 T2）/ Z29当当lgD2lgD1=1时，时，Z= T1T2Z值：仿热力致死时间曲线横过一个对数循环所对应值：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。的温度变化。3.2.5D与与F的关系的关系根据根据TRTn概念，对于概念，对于=D（lgalgb）有）有n= TRTn=D（lgalgb）= n D30代入热力致死时间曲线方程代入热力致死时间曲线方程 lg/ F=（121T）/ Z得得 当当T=121时，时，F= n DF= n D10（121T）/ Zlgn/ F=lg （n D/

18、 F）=（121T）/ Z31 在稳定加热条件下，若已知微生物在标准温度下在稳定加热条件下，若已知微生物在标准温度下的的D D值和值和Z Z值，可计算任意温度下所需的杀菌时间。值，可计算任意温度下所需的杀菌时间。例：已知肉毒杆菌在例：已知肉毒杆菌在121时的时的D值为值为0.26min， Z值值为为10。若要把芽孢数从。若要把芽孢数从107减少到减少到105，求在，求在115下所需的加热时间。下所需的加热时间。32根据：根据： D lg alg b121 D(lga lgb) 0.26(7 5) 0.52(min) 115 0.5210（121-115）/ 10 0.523.98 2.0 (m

19、in)33由由D2D1 10（T1 T2）/ Z得得D115D121 10（T1 T2）/ Z 0.2610（121-115）/ 10 1.0min 115 n D115 2.0min343.3高温对酶的活性的影响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，酶的活性温度升高对酶的影响表现为两个方面，酶的活性增大，一般增大，一般Q10=23，酶催化的化学反应速度加快；，酶催化的化学反应速度加快；酶失活的速度增加，在临界温度范围内酶失活的速度增加，在临界温度范围内Q10100，远远大于酶的活性增大的远远大于酶的活性增大的Q10，当温度达到某个温度，当温度达到某个温度值时，酶失活的速度将

20、超过催化速度，这个温度就是值时，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。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、与微生物一样，也可以作出酶的热失活速率曲线、时间曲线，用时间曲线，用D值、值、Z值、值、F值表示酶的耐热性。值表示酶的耐热性。35 过氧化物酶的过氧化物酶的Z值大于细菌芽孢的值大于细菌芽孢的Z值，说值，说明温度升高对酶的活性的损害比对细菌芽孢的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损害更轻，或杀死细菌芽孢的效果高于钝化酶的效果。的效果。 酶的耐热性与酶的种类、来源、所处环境酶的耐热性与酶的种类、来

21、源、所处环境条件、热处理温度等因素有关。条件、热处理温度等因素有关。364.1罐头的传热方式罐头的传热方式 传导传热传导传热 对流传热对流传热 对流导热结合型传热对流导热结合型传热 （有先对流后传导或（有先对流后传导或 先传导后对流）先传导后对流） 其他传热方式（诱导型对流）其他传热方式（诱导型对流）4 罐头的传热罐头的传热37传导型传导型 依靠分子间的相互碰撞，导致热量从高能量分子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（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。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

22、递；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点温度不同，每点的温度随加热和冷却时间的变化而变化。变化。38 罐内传热最慢的一点即温度最低点被称为冷点；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。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固态或粘稠度高的罐头食品的传热方式一般为传导型。型。 导热传热型罐头食品的导热传热型罐头食品的传热速度较慢。传热速度较慢。39对流型对流型 依靠流体的流动

23、进行热量传递的方式，即依靠流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。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，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，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。导致食品在罐内循环流动，产生热交换。40 对流传热型食品在加热或冷却过程中，罐内传热速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，加热升温或冷度很快，各点温度比较接近，温差很小，加热升

24、温或冷却降温过程需要的时间较短。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对流传热型罐头食品加热时的冷点在罐中心轴线离在罐中心轴线离罐底罐底12.719.4mm处。处。 果汁、汤类等低粘度液态罐头食品的传热方式一般果汁、汤类等低粘度液态罐头食品的传热方式一般为对流型。为对流型。 对流传热型罐头食品的传热速度较快。对流传热型罐头食品的传热速度较快。4142对流对流-传导型：传导型：两种传热方式同时存在。两种传热方式同时存在。 如一些果块较大的水果罐头如一些果块较大的水果罐头(糖水桃子罐头等糖水桃子罐头等)加热加热时的热传递属这一类，液体部分为对流传热，固体部分时的热传递属这一类，

25、液体部分为对流传热，固体部分为传导传热。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。对流型和传导型罐头之间。434.24.2罐头食品的传热曲线罐头食品的传热曲线 纵坐标为罐头中心温度的对数值，横坐标为加纵坐标为罐头中心温度的对数值，横坐标为加热时间热时间得出的曲线得出的曲线，有简单加热曲线和转折加热曲，有简单加热曲线和转折加热曲线之分。线之分。4.2.1简单加热曲线简单加热曲线 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，称为简单加热曲线标纸上是一条直线，称为

26、简单加热曲线 。44罐罐头头中中心心温温度度/加加热热杀杀菌菌温温度度/加热时间加热时间/min简单加热曲线简单加热曲线fh1fh45 直线的斜率越大，直线越陡峭，表示传热速度越快；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。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。于这种类型。 一般来说，一般来说，对流传热型罐头食品的传热曲线斜率值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。大于导热传热型罐头食品的传热曲线斜率。464.

27、2.2转折加热曲线（转折半对数加热曲线）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。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。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。对流导热结合型罐头食品的传热曲线就属于这种类型。47罐罐头头中中心心温温度度/

28、加热时间加热时间/min转折加热曲线转折加热曲线fh2fh1484.3影响罐头食品传热的因素影响罐头食品传热的因素食品的物理性质：食品的物理性质： 装罐量、罐内顶隙、固液比等；装罐量、罐内顶隙、固液比等；罐藏容器的材料和性质；罐藏容器的材料和性质；罐头食品的初温；罐头食品的初温；罐头的大小、在杀菌锅内的位置、排列方式罐头的大小、在杀菌锅内的位置、排列方式杀菌釜的形式杀菌釜的形式49 食品的种类不同，其比热、导热系数、比重、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；粘度不同，传热速度不同； 食品的形态不同，传热速度相差显著食品的形态不同，传热速度相差显著: 流体食品，以对流

29、方式传热，升温快，罐内温差小，杀流体食品，以对流方式传热，升温快，罐内温差小，杀 菌效果好；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；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；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流体和固体混装食品，对流导热结合型传热50罐藏容器的材料和性质对传热的影响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的性质和壁厚 容器传热的热阻容器传热的热阻R=/，R，传热速度，传热速度，对流，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。头食品传热速度的影响较小