04食品工艺学导论——食品罐藏原理.ppt

1、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

2、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140180、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

3、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

4、。,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（lgalgb）,D值(Deci

5、mal reduction time) 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（lgalgb）=1时 D=1/m =D（lgalgb） 或D= / （lgalgb）, ：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；,

6、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1104，在110下处 理3min后残存的活菌数为110，求其D值。,解：D110=/（lgalgb） =3/lg（1104）lg（110） =3/41 =1.0（min）,热力致死时间(Thermal Death Time): 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

7、，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。,（lglg）/（T T） = -（1/ Z） 当lglg=1时， Z= TT,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，

8、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8090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=（121T）/ 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

9、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（lg10nlg100）= n D TRTn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（T

10、1，lgD1）、（T2，lgD2）， 则有lgD2lgD1=（T1T2）/ Z lg（D2/D1 ）=（T1T2）/ Z,D2D1 10（T1 T2）/ Z,当lgD2lgD1=1时，Z= T1T2,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（lgalgb）有 n= TRTn=D（lgalgb）= n D,代入热力致死时间曲线方程 lg/ F=（121T）/ Z得,当T=121时，F= n D,F= n D10（121T）/ Z,lgn/ F=lg （n D/ F）=（121T）/ Z,在稳定加热条件下，若已知微生物在标准温

11、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 lg alg b,121 D(lga lgb) 0.26(7 5) 0.52(min) 115 0.5210（121-115）/ 10 0.523.98 2.0 (min),由D2D1 10（T1 T2）/ Z得,D115D121 10（T1 T2）/ Z 0.2610（121-115）/ 10 1.0min, 115 n D115 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

12、两个方面，酶的活性 增大，一般Q10=23，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Q10100， 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 （

13、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

14、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12.719.4mm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

15、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

16、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

17、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杀菌的比较,杀菌温度 杀菌方