杀菌的F值、D值、Z值

1、.D 值是指在一定的处境和一定的热力致死温度条件下，某细菌数群中 90的原有残存活菌被杀死所需的时间 （min )。例如 110热处理某细菌， 其数群中 90的原有残存活菌被杀死所需的时间为 5 min ，则该细菌在 110的耐热性可用 D110=5 min 表示， D 值是细菌死亡率的倒数， D 越大死亡速度越慢，该菌的耐热性越强，并且 D 不受原始细菌总数的影响。但是受到热处理温度、菌种、细菌或芽孢悬置液的性质影响，所以 D 值是指在一定的处境和一定的热力致死温度条件下才不变，并不代表全部杀菌时间。D 值的计算：D=t/( a- b) t 为热处理时间 a 为细菌原菌数 b 为经 t 热处

2、理时间后的菌数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， Z 是加热温度的变化值， 为热力致死时间或致死率（ D）按照 1/10 或 10 倍变化时相应的加热温度变化。 Z 越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小例如： Z=10.0的试验菌在 121中加热 5 分10，杀菌温度为通常可直接钟全部死亡，可用 F 121= 分钟表示，如5Z=10121用 F 值表示，其它值时应标出。低酸性食品按Z=10肉毒杆菌计算；酸性食品在低于 100杀菌时可按 Z=8计算。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

3、杀菌值。低酸性食品的基准温度国外常用121.1或 2500F。通常在 F 值右侧上10表示。F 值可用来比下角分别注有 Z 值和它所依据的温度， 而 F 121 通常可用 F0较 Z 值相同的细菌的耐热性。F 与 D 的关系： F=nD，n 是不固定的，随工厂条件、食品污染微生物的种类和程度变化，一般用 6D 杀死嗜热性芽孢杆菌，用 12D 杀肉毒梭状芽孢杆菌，来确保食品安全。F 的计算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

4、。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。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.f h（及 f2）和滞后因子j、，如为转折

5、型加热曲线时，还须绘制冷却曲线，求得X 、 fc，计算时需有Fi 表、 f u： log图和 r：log 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 肉毒杆菌计算；酸性食品在低于100杀菌时可按Z=8 计算。fh加热曲线中直线部分的斜率，机横跨一个对数周期所需要的时间（min ）。在转折型加热曲线中转折点前第一条加热曲线部分的斜率也为f h。f2加热曲线中转折点后第二条曲线的斜率（min ）。j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，jRT

6、I TjI 。RTITIRT杀菌或杀菌锅温度（） 。IT 罐头食品初温（） ，杀菌锅进蒸汽前容器内装食品的平均温度。I T 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15min ，它处于和150.58=8.7min 一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（） 。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

7、闭和冷却开始时止的间隔时间，它为实际杀菌时间（min）， tp=B 0.42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 ）。I初温和杀菌锅温度差值（），即 I=RT IT 。g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（）。m+g杀菌温度和冷却水温度间的差值（），即 RT Cw 。m+g=100 时 f u： log和 r： log 相关图对m+g=70110 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。Fi在

8、任何其他致死温度时和121.1时热处理一分钟相当的时间（min ）。此即F121 .1时Fi1log1121 .1T1L i()Z.U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=FF ir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 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时，从“校正零点”或“假初温”算起的加热杀菌时间（min）。tu食品测定温度瞬间到达g=0.1后继续加热杀菌时间（min），即 B t0.1=

9、tu。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10 45/115杀菌，罐头内容物初温为13，罐头冷却用水温 16，求该产品的杀菌强度F0 值？根据罐头冷点温度测定记录标绘加热曲线（图2 10），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 。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 10fh 6.0minRT 115Fi由附录表2-?查得 Z=10时， RT=115时的 Fi 值为 4.074Cw 16m+g RT Cw=115 16=99IT 13I T 100.58=5.8min，由图

10、2-10 加热曲线的直线部分延长线与5.8min 相交点的温度为 20jI RT I T =11520=95 I RT IT=115 13=102 j jI/I=95/102=0.9314log jI log95=1.9777B 42%升温时间 +杀菌时间 =0.42 10+45=49.2minB/f h 49.2/6.0=8.2Log g logjI B/f h=1.9777 8.2= 6.2222如果 Log g 1 或 g0.1，不要再逐项计算，可超越两项后，从“t0.1 ”一项起再逐项计算。t0.1 f h (logjI+1)=6.0 (1.9777+1)=6.02.9777=17.8

11、662min.tu Bt 0.1=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 0.7f h6.02.1039f h U 0.1 Fi0.74.074tu Fi 31.33384.074=7.69F F=fh+tu=2.1039+7.69=9.795minf h U 0.1FiFi284 克清水马蹄罐头经1045/115杀菌后的杀菌值（F0）为 9.8min 。若认为该产品的F0 值过大并要求减为F0=6min ，则要求多长的杀菌时间？如采用114或 121杀菌时又需要多长时间？按表2-14“简单加热杀菌

12、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 10fh 6.0min ，仍按图2-10 为依据j 0.9314，仍按图 2-10 为依据RT 115Fi同前例4.074Cw 16m+g 99IT 13I 102jI 95logjI 1.9777fh/u fh/ （ F Fi） =6.0/（ 6 4.074）=6.0/24.444=0.2455log g从 f h/u：log g 相关图（图 2- ）上 fh/u=0.2455 时按 Z=10的曲线查得log g 1，故仍按顺序计算，故log jI log g 1.9777（ 0.56）=2.5377B fh（ log j

13、I log g） =62.5377=15.23mintp B (0.42CUT)=15.23 (0.4210)=15.23 4.2=11.0311min当 284 克清水马蹄罐头杀菌温度为 121时， 则杀菌时间仅需 11min 即可，它比 114的 36min 缩短 2 倍多，比 115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菌条件是15 40 10/116，冷却水温为20，罐头杀菌前初温为 66，求其杀菌强度F0 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，

14、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f h 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”逐项计算并填写：Z 10fh 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）fc 22min （图 2-12）j 0.68

15、 （ 如 图2-11所 示 ，I T=82 ， j=jI/I=RTI T/RT IT=116-82/116-66=34/50=0.68min ）X 17.5 min （ X=26.2 8.7=17.5, 参见图 2-11）RT 116IT 66Cw 20B 42%升温时间 +杀菌时间 =0.42 15+40=46.3minI RT IT=116 66=50 jI 0.6850=34log jI log34=1.5315X/f h 17.5/24.4=0.717log gbh 0.8145, (log jI X/f h=1.5315 0.717=0.8145)m+g RT Cw=116 20=9

16、6fh/U bh 16，（从 r：log g 相关图查得 log gbh=0.8145 时按 Z=10曲线查得的fh/Ubh值为16）rbh 0.71，(从 f/u：log g 相关图查得 log gbh=0.8145 时，按 m+g=100的曲线查得r=0.71)(B x)/f 2 0.5333，（ 46.317.5） /54=28.8/54=0.5333)Log g 0.281， (log g bh(B x)/f 2=0.8145 0.5333=0.281)修正 log g 0.3225, 当 f 2 f c 时，按 log g 0.07（1 f c/f 2）计算，则0.281 0.07（

17、 122/54）= 0.281 0.07 0.593=0.2810.0415=0.3225，由于修正后的 log g-1，故按次序计算下去 2相关图查得 log g0.3225 时，按 Z=10曲线查得 f/u 值，得出f /u 3.4, ( 从 f/u： log g2f /u=3.4)Fi 3.236min,由附录表2-查得 Z=10 时， RT=116时的 Fi 值为 3.236minF1 4.91min,f 254(4 .91)f 2 UFi 3.4 3 .236.F 0.41min,rbh( f 2f h )0 .71(5424 .4 )0. 412( f hU bh )Fi163 .

18、236F F F =4.91 0.41=4.5 min012F 值为 4.5min 。（如用一般法求F 值，结果为4.57min , 十分接近）00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：F0 4.0minZ 至 rbh 各项与前计算F 值相同。rbh ( f 2 f h ) 1. 402， (0.71(5422.4) 0.71 31.61.402)fh U bh1616f2543.76f2/u 3.76， ( f2f h )4 3.236 1.402rbhF Fifh U bhlog g

19、0.36, (从 f/u： log g相关图上按 Z=10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 f 2cc 2） f ，按 log g 0.07（ 1 f /f ）计算，则 0.36 0.07（ 1 22/54= 0.36 0.07 0.593=0.360.042 0.32f 2 (log gbh log g) 26.70min，（54（ 0.81450.32）=54 0.4945=26.70 B 44.2min, X+ f 2(log gbh log g)=17.5+26.7=44.2tp 38min, B

20、0.42 CUT=44.20.4215=37.938如以 F 值为 4.0min 来杀菌 2,950 克清水竹笋罐头， 则需要杀菌时间38min，即用 153810/116杀菌式（初温66，冷却水温20）。.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产品名称pH罐型日期F 值计算项目Zf hJRTFi（从 Fi 表）Cwm+g =RT CwITI =RT ITJI =j ILog jIB =t p+0.42CUTB/f hLog g =logjI B/f h 若 log g 1 时，超越到t0.1 一项起计算f h/U （从 f/u ： log g 图查）fhF =fh UF

21、it0.1 =f h (log jI+1)tu =B t 0.1f h/U 0.1 (从 f/u ： log g 图求 log g= 1 时的f h/U)f hfh u0.1Fitu/FiF =fh+t u/Fiu0. 1 Fifh.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商品名称pH罐型日期B 值计算项目FZf hjRTFi（查 Fi 表）Cwm+g（ RT-Cw）ITj =RT-IT jI =j I Log jIf h/U =f h/(F i F)Log g（从 f/u：log g 图）（若 log g-1 时 超越到 t 0.1一项起计算）Log jI-log gB =f

22、 h(logjI-log g)tp =B-0.42CUTt0.1 =f h (log jI+1)f h/U 0.1(从 f/U ：log g 图，求 log g=-1 时的 fh/U)tu =F Fifhfh U 0. 1B =t 0.1+tutp=B-0.42 CUT.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商品名称pH罐型日期0F 值计算项目Zf hf 2f cjxRTITCwBt p+0.42CUTI=RT-ITjI=jILog jIx/f hLog g bh=logjI-x/f hm+g=RT-Cwhbh图）f /U（从 f/u:log grbh 从 r:log g 图 (B-X)/f 2logg=logg bh (B x) /f 2修正 log g(f 2 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）f /U