第三章食品的热加工.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 食品的热加工与杀菌,引言,一、热加工方法,1.,杀菌,(sterilization),將所有微生物及孢子，完全杀灭的加热处理方法，称为杀菌或绝对无菌法。要由于有些罐头食品内容物传热速度相当慢，可能需要几个小时甚至更长时间才能达到完全无菌，这时食品品质可能以劣变到无法食用。,2.,商業杀菌法,(commercial sterilzation),將病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐敗的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽孢，不过，在常溫无冷藏狀況的商业贮运过程中，在一定的保质期内，不引起食品腐败变质，这种加热处理方法称为商业灭菌法。,3.,巴氏杀菌法,(Pasteurization),在,100,以下的加热介质中的低温杀菌方法，以杀死病原菌及无芽孢细菌，但无法完全杀灭腐败菌，因此巴氏杀菌产品没有在常温下保存期限的要求。,4.,热烫,(Blanching),生鲜的食品原料迅速以热水或蒸气加热处理的方式，称为热烫。其目的主要为抑制或破坏食品中酶以及减少微生物数量。,二、,罐藏食品杀菌的重要性,罐藏食品保存食品的历史,罐藏工艺的重要性,安全性,无需防腐剂,方便性,常温贮藏流通,三、罐头食品工业的现状,3.1,日本罐头食品工业的现状和发展趋势,日本是主要的罐头生产国，同时还是主要罐头消费国和进口国。他山之石可以攻玉，日本的饮食习惯与中国的东部沿海地区有部分类似之处，从日本这个国家罐头生产、进口、出口、消费以及生产技术的变迁，可以为我国的罐头食品发展提供一些借鉴意义。,3.1.1,日本主要罐头产品的生产状况,图,1,日本的罐头（包括金属罐、玻璃罐、蒸煮袋）的生产、进口和出口的数量推移,SYTU,种类,1996,1998,2000,2002,2004,2005,小型金属罐,水产,147415,150709,152154,122570,121,281,117,773,水果,83812,67690,62245,47266,40368,38,523,蔬菜,74866,75865,75303,68609,61918,59,648,果酱,1744,1477,1593,959,2205,861,肉类,15918,14146,13951,10209,8574,8,730,调理食品,128049,117866,93734,83119,65897,59,932,饮料,5069730,4641863,4327770,3871289,3571942,3,438,902,小型罐总计,5521534,5069623,7426750,4204561,3872185,3,724,369,饮料除外小型罐总计,451804,427760,398980,332732,300243,285,466,大罐,笋,4478,4676,3221,3024,2839,2713,番茄,6278,6528,5039,3986,4101,2817,果酱,13020,12961,10885,9890,10065,7201,其他,41828,37649,37575,31801,26431,24420,大罐总计,65601,61814,56990,48701,43436,36611,玻璃瓶,海带,7484,8140,8152,7300,5914,6535,果酱,30300,31499,30580,30306,29362,30106,其他,55044,45256,41329,43005,43161,43729,瓶罐总计,92823,84895,80061,80611,78437,80370,软罐头,213000,222596,265329,280321,300431,304154,表,1,日本罐头生产量的变化（重量：吨）,图,2,日本各类罐头的生产数量表,根据日本国内的总生产量和进口量，可以计算出日本国民大约每人每年消费,39,罐（每罐按照,250g,计算）。,果汁、咖啡、茶饮料等罐头饮料的生产量，,2004,年,357,万吨左右，约为,10,年前的,70%,，人均消费,164,罐（每罐按照,205g,折算）。,美国，罐头的人均年消费,90,公斤，日本,40,公斤，一个普通英国家庭在一周内通常吃,15,个罐头，而我国每年人均不到,1,公斤。,3.1.2,日本主要罐头产品的进口状况,2005,年，日本的罐头进口量为,838166,吨，是,2004,年的,103.4%,。,剔除价格上涨因素，大部分进口商品的价格有所上升，同时，进口品的价格仍然比日本国产品具有价格优势。,主要的进口增加的品种有鲣鱼、桃子、蜜橘、番茄、牛肉、肉类沙司等。,日本进口最大量的还是水果和蔬菜，特别是蔬菜，日本国内蔬菜罐头整个市场的供应量中有,80%,是进口的，主要来自于中国、东南亚各国。,表,2 2000,年日本进口罐头的总量,产品名称,2000,占罐头食品进口总量,水果罐头,342811,45,6,蔬菜罐头,335543,44,7,肉食罐头,38073,5,l,水产罐头,25541,3,4,果酱罐头,9381,1,2,2000,年进口的水果罐头总计,246,653,000,，主要类别区分如下：,1,）桃,.,65,759,000,（中国,43%,、南非,29%,、希腊,17%,、澳大利亚,6%,、其他,5%,）,2,）菠萝,.,41,137,000,（泰国,50%,、菲律宾,25%,、印尼,17%,、马来西亚,7%,、其他,1%,）,3,）什锦水果,17,504,000,（南非,36%,、泰国,23%,、其他,41%,）,4,）樱桃,.,13,328,000,（智利,38%,、中国,31%,、其他,31%,）,5,）梨,.,9,196,000.,（澳大利亚,48%,、南非,39%,、其他,13%,）,6,）杏,.,3,859,000.,（南非,76%,、其他,24%,）,2000,年进口的蔬菜罐头总计,254,612,000,，主要类别区分如下：,1,）竹笋,.,123,250,000,（中国,95%,、,台湾,2%,、泰国,2%,、其他,1%,）,2,）玉蜀黍,.,69,924,000.,（美国,84%,、其他,16%,）,3,）法国蘑菇,.,18,008,000.,（中国,80%,、其他,20%,）,4,）其他菌类,.,13,609,000.,（中国,98%,、其他,2%,）,5,）芦笋,.,10,220,000.,（中国,98%,、其他,2%,）,6,）嫩玉米穗,.,4,787,000.,（泰国,99%,、其他,1%,）,7,）蔬菜汤,.,4,253,000.,（美国,59%,、其他,41%,）,2000,年进口的水产罐头总计,99,632,000,，主要类别区分如下：,1,）蟹,.,2,527,000.,（俄罗斯,78%,、其他,22%,）,2,）鲍鱼,.,23,360,000.,（澳大利亚,98%,、其他,2%,）,3,）大马哈鱼,.,1,917,000.,（加拿大,36%,、美国,23%,、中国,18%,、俄罗斯,17%,、其他,6%,）,4,）沙丁鱼,.,2,010,000.,（挪威,72%,、英国,10%,、其他,18%,）,5,）鲣鱼,.,5,444,000.,（印度尼西亚,74%,、其他,26%,）,6,）金枪鱼,.,59,851,000.,（泰国,60%,、印度尼西亚,30%,、其他,10%,）,3.2,、国内罐头食品工业的现状和发展趋势,3.2.1,国内主要食品罐头生产和出口状况,年份,2001,2002,2003,2004,2005,总产量,173.7,223.17,256.2,313.37,360.06,出口量,100,160,73,178.64,205.24,出口额,12,23,亿美元,13.63,亿美元,表,4,国内各类罐头的产量和出口量（万吨）,3.2.2,国内罐头工业的主要问题,农残,日本政府还对原来已经设置了残留限制标准的农药提高了限制标准，降低了允许残留的上限。对那些没有具体规定限制数量的农药，允许残留的上限统一为,0.01PPM,。月份，福建省对日本出口农产品万美元，比去年同期大幅下降,.,。月份，福建省自日本退运进口的农产品达到,.,万美元，已经大大超过月的,.,万美元退运货值。退运农产品主要集中在烤鳗、蔬菜和罐头类产品上。,添加剂超标,添加“合成甜味剂、防腐剂”超标；,二氧化硫超标；,违规使用合成色素；,我国水果罐头出口大量采用,OEM,方式，量大价低，产品附加值不高，缺乏自主品牌，加上行业无序竞争，原材料成本上涨，罐头产品的利润空间非常狭小。,第一节,热加工原理,一、,罐头食品的腐败及腐败菌,凡能导致罐头食品腐败变质的各种微生物都称为腐败菌。,曾有人对日本市场销售的罐头食品进行过普查，在,725,只肉、鱼、蔬菜和水果罐头中发现有活菌存在的罐头各占,20%,、,10%,、,8%,、和,3%,。大多数罐头中出现的细菌为需氧性芽孢菌，曾偶尔在果蔬罐头中发现霉菌孢子，却未发现酵母菌。但这些罐头并未出现有腐败变质的现象。,这主要是罐内缺氧环境抑制了它们生长繁殖的结果。若将这些罐头通气后培养，不久罐头就出现腐败变质现象。,商业无菌,若正常加工和杀菌的罐头，若在贮藏运输中发生变质时，就应该找出腐败的根源，采取根除措施。,事实表明，罐头食品种类不同，罐头内出现腐败菌也各有差异。,各种腐败菌的生活习性不同，故应该不同的杀菌工艺要求。,因此，弄清罐头腐败原因及其菌类是正确选择合理加热和杀菌工艺，避免贮运中罐头腐败变质的首要条件。,1.,食品,pH,值与腐败菌的关系,各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，而各种食品的酸度或,pH,值也各有差异。,根据腐败菌对不同,pH,值的适应情况及其耐热性，罐头食品按照,pH,不同常分为四类：低酸性、中酸性、酸性和高酸性,在罐头工业中酸性食品和低酸性食品的分界线以,pH4.6,为界线。,任何工业生产的罐头食品中其,最后平衡,pH,值高于,4.6,即为低酸性食品。,水份活度,aw,和酸碱值,pH,对微生物的生长有决定性的影响，实验数据表明，,aw 0.85,和,pH4.6,是一个分界点，如果某食品控制在,aw 0.85,以下及,pH4.6,以下是属于较安全的食品，只需要低于,100,温度杀菌便可，如果汁罐头就是属于这种情形。但科学家实验也证明上述两个制约因素中,只要有一个达到，便可用,100,温度杀菌,。,美国,FDA,判定标准,美国食品科学家按分类规则把罐头食品分为三大类：,酸性食品：指自然,pH4.6,的产品。,酸化食品：指自然,pH4.6,，而经配料酸化，成品最终平衡成,pH0.85,否,是,No.3,4.6,0.85,否,否,No.4,4.6,0.85,否,是,No.5,4.7,0.85,否,否,No.6,4.7,0.85,是,否,（上述资料来源：美国,FDA,的,INSTRUCTIONS FOR ESTABLISHMENT REGISTRATION AND PROCESS FILING FOR ACIDIFIED AND LOW ACID CANNED FOODS,指引小册子）,表,低酸和酸化食品判定表,表,3-1,各种常见罐头食品的,pH,值,罐头食品,pH,值,罐头食品,pH,值,平均,最低,最高,平均,最低,最高,苹果,3.4,3.2,3.7,番茄汁,4.3,4.1,4.4,杏,3.6,3.2,4.2,芦笋（绿）,5.5,5.4,5.6,红酸樱桃,3.5,3.3,3.8,青刀豆,5.4,5.2,5.7,葡萄汁,3.2,2.9,3.7,黄豆猪肉,5.6,5.0,6.0,橙汁,3.7,3.5,4.0,蘑,菇,5.8,5.8,5.9,酸渍黄瓜,3.9,3.5,4.3,青豆,6.2,5.9,6.5,菠萝汁,3.5,3.4,3.5,马铃薯,5.5,5.4,5.6,番茄,4.3,4.6,4.6,菠菜,5.4,5.1,5.9,表,3-2,罐头食品按照酸度的分类,酸度,级别,pH,值,食品种类,常 见,腐 败 菌,热 力,杀菌要求,低酸性,5.0,以上,虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆、青刀豆、笋,嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌,高温杀菌,105121,中酸性,4.65.0,蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、沙司、无花果,酸性,3.74.6,荔枝、龙眼、桃、樱桃、李、苹果、枇杷、梨、草莓、番茄、什锦水果、番茄酱、各类果汁,非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌,沸水或,100,以下介质中杀菌,高酸性,3.7,以下,菠萝、杏、葡萄、柠檬、果酱、果冻、酸泡菜、柠檬汁、酸渍食品等,酵母、霉菌、酶,Clostridium botulinum,罐头食品的这种分类主要取决于肉毒杆菌的生长习性。,肉毒杆菌有,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,六种类型，食品中常见的有,A,、,B,、,E,三种。其中,A,、,B,类型芽孢的耐酸性较,E,型强。,它们在适宜条件下生长时能产生致命的外毒素，对人的致死率可达,65%,。,肉毒杆菌为抗热厌氧土壤菌，广泛分布于自然界中，主要来自土壤，故存在于原料中的可能性很大。,罐头内的缺氧条件又对它的生长和产毒颇为适宜，因此罐头杀菌时破坏它的芽孢为最低的要求。,pH,值低于,4.6,时肉毒杆菌的生长就受到抑制，它只有在,pH,大于,4.6,的食品中才能生长并有害于人体健康。,故肉毒杆菌能生长的最低,pH,值成为两类食品分界的标准线。,在低酸性食品中尚存在有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如,P.A.3679,生芽梭状芽孢杆菌的菌株，它并不产生毒素，常被选为低酸性食品罐头杀菌时供试验的对象菌。,如此确定的杀菌工艺条件显然将有进一步提高罐头杀菌的可靠性。,不过在低酸性食品中尚有存在抗热性更强的平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌工艺条件才会完全遭到破坏。,另外，由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸性食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。,食品严重污染时某些腐败菌如酪酸菌和凝结芽孢杆菌在,pH,低于,3.7,时仍能生长，因此,pH3.7,就成为这两类食品的分界线。,酸性食品中常见的腐败菌有巴氏固氮梭状芽孢杆菌等厌氧芽孢菌，其耐热性比低酸性食品中的腐败菌要差得多。,高酸性食品中出现的主要腐败菌为耐热性较低的耐酸性细菌、酵母和霉菌，但是热力杀菌时该类食品中的酶比腐败菌显示出更强的耐热性，所以酶的钝化为其加热的主要问题。例如酸黄瓜罐头杀菌就是这样。,食品中常见腐败菌见表,P386-390,2.,常见的罐头食品腐败变质的现象和原因,罐头食品贮运过程中常会出现胀罐、平盖酸坏、黑变和发霉等腐败变质的现象。此外还有中毒事故。,（,1,）,胀罐,原因,微生物生长繁殖,细菌性胀罐,食品装量过多引起假胀,罐内真空度不够引起假胀,罐内食品酸度太高,腐蚀罐内壁产生氢气,引起氢胀,出现细菌性胀罐的原因,杀菌不足,罐头裂漏,低酸性食品胀罐时常见的腐败菌大多数属于,专性厌氧嗜热芽孢杆菌，如嗜热解糖梭状芽孢杆菌，它最适生长温度为,55,，温度低于,32,生长很缓慢，因此只要温度不高，就不会迅速繁殖，但一旦处于高温条件下，就会导致罐头腐败变质。,厌氧嗜温芽孢菌，如肉毒杆菌、生芽梭状芽孢杆菌等。,酸性食品胀罐时常见的有专性厌氧嗜温芽孢杆菌如巴氏固氮芽孢杆菌、酪酸梭状芽孢杆菌等解糖菌，常见于梨、菠萝、番茄罐头中。,高酸性食品胀罐时常见的有小球菌以及乳杆菌、明串珠菌等非芽孢菌。,（,2,）平盖酸坏,外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味，,pH,可能可以下降到,0.1-0.3,导致平盖酸坏的微生物称为平酸菌，平酸菌常因受到酸的抑制而自然消失，即使采用分离培养也不一定能分离出来。,平酸菌在自然界中分布很广。糖、面粉及香辛料是常见的平酸菌污染源。,低酸性食品中常见的平酸菌为嗜热脂肪芽孢杆菌,酸性食品中常见的平酸菌为凝结芽孢杆菌，它是番茄制品中重要的腐败变质菌。,（,3,）黑变或硫臭腐败,在细菌的活动下，含硫蛋白质分解并产生唯一的,H,2,S,气体，与罐内壁铁发生反应生成黑色硫化物，沉积于罐内壁或食品上，以致食品发黑并呈臭味,原因是致黑梭状芽孢杆菌的作用，只有在杀菌严重不足时才会出现。,（,4,）发霉,一般不常见。只有在容器裂漏或罐内真空度过低时才有可能在低水分及高浓度糖分的食品表面生长,（,5,）产毒,如肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌等,从耐热性看，只有肉毒杆菌耐热性较强，其余均不耐热。,因此，为了避免中毒，食品杀菌时必须以肉毒杆菌作为杀菌对象加以考虑,罐头腐败变质的原因,（,1,）罐头裂漏,（,2,）杀菌不足,原料污染情况,新鲜度,车间清洁卫生状况,生产技术管理,杀菌操作技术要求,杀菌工艺合理性等,（,3,）杀菌前污染严重,思考题,低酸性食品和酸性食品的分界线是什么？为什么？,罐头食品主要有哪些腐败变质现象？罐头食品腐败变质的原因有哪些？,二、微生物的耐热性,微生物对热的敏感性常受各种因素的影响，如种类、数量、环境条件等,鉴定微生物的死亡，常以它是否失去了繁殖与变异能力为标准。,1.,影响微生物耐热性的因素,（,1,）菌种与菌株,菌种不同、耐热性不同,同一菌种，菌株不同，耐热性也不同,正处于生长繁殖的细菌的耐热性比它的芽孢弱,各种芽孢中，嗜热菌芽孢耐热性最强，厌氧菌芽孢次之，需氧菌芽孢最弱。,同一种芽孢的耐热性也会因热处理前菌龄、培育条件、贮存环境的不同而异,（,2,）热处理前细菌芽孢的培育和经历,生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐败菌及其芽孢所处的生长环境对他们的耐热性有一定影响,在含有磷酸或镁的培养基种生长出的芽孢具有较强的耐热性；在含有碳水化合物和氨基酸的环境中培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低温下喂养形成的芽孢的耐热性要强,菌龄与贮藏期也有一定影响,（,3,）热处理时介质或食品成分的影响,酸度,对大多数芽孢杆菌来说，在中性范围内耐热性最强，,pH,低于,5,时细菌芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱受其它因素控制,因此人们在加工一些蔬菜和汤类时常常添加酸，适当提高内容物酸度，以降低杀菌温度和时间，保存食品品质和风味。,98.9,121.1,110,图,3-1,加热介质,pH,对芽孢耐热性的影响,糖,高浓度的糖液对受热处理的细菌的芽孢有保护作用,图,3-2,糖对细菌耐热性的影响,盐的影响,通常食盐的浓度在,4%,以下时,对芽孢的耐热性有一定的保护作用,而,8%,以上浓度时,则可削弱其耐热性,.,这种削弱和保护的程度常随腐败菌的种类而异,.,食品中其它成分的影响,淀粉对芽孢没有直接影响,蛋白质如明胶、血清等能增强芽孢的耐热性,脂肪和油能增强细菌芽孢耐热性的作用,如果食品中加入少量的杀菌剂和抑制剂也能大大减弱芽孢的耐热性,（,4,）热处理温度,热处理温度越高，杀死一定量腐败菌芽孢所需要的时间越短。,图,3-3,不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线,表,3-3,热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响,温度,平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）,温度,平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）,温度,平酸菌芽孢全部死亡所需时间（分）,100,1200,115,70,130,3,105,600,120,19,135,1,110,196,125,7,（,5,）原始活菌数,腐败菌或芽孢全部死亡所需要的时间随原始菌数而异，原始菌数越多，全部死亡所需要的时间越长。,因此罐头食品杀菌前被污染的菌数和杀菌效果有直接的关系。,表,3-4,原始菌数和玉米罐头杀菌效果的关系,121,时的杀菌时间（分钟）,玉米菌数平盖酸坏的百分率,无糖,60,个平酸菌,/10,克食糖,2500,个平酸菌,/10,克糖,70,0,0,95.8,80,0,0,75,90,0,0,54.2,注意,微生物在热力作用下的死亡特性既然是各种因素综合影响的结果，那么，对腐败菌耐热性作比较时就应指出比较时所处的条件。,利用某对象菌耐热性作为确定某罐头食品的杀菌程度时，测定对象菌耐热性所处的条件和环境应和该罐头食品所含成分基本一致。,2.,有关细菌耐热性的特性,（,1,）热力致死速率曲线或活菌残存数曲线,微生物及其芽孢的热处理死亡数是按指数递减或按对数循环下降的。,若以纵坐标为物料单位值内细胞数或芽孢数的对数值，以横坐标为热处理时间，克得到一直线,热力致死速率曲线或活菌残存数曲线,图,3-4,热力致死速率曲线,D,D,D,D,D,D,（,2,）,D,值,图,3-4,表明，直线横过一个对数循环时所需要的时间（分钟）就是,D,值（,Decimal reduction time,）。也就是直线斜率的倒数。直线斜率实际反映了细菌的死亡速率。,D,值的定义就是在一定的处理环境中和在一定的热力致死温度条件下某细菌数群中每杀死,90%,原有残存活菌数时所需要的时间。,D,值越大，细菌的死亡速率越慢，即该菌的耐热性越强。,因此,D,值大小和细菌耐热性的强度成正比。,注意：,D,值不受原始菌数影响,D,值随热处理温度、菌种、细菌活芽孢所处的环境和其它因素而异。,表,3-5,瞬间加热和冷却条件下单位时间为,D,时的细菌死亡速率,单位时间为,D,时的加热时间,（分钟）,单位容积残存活菌数,0D,10,4,1D,10,3,2D,10,2,3D,10,1,4D,10,0,5D,10,-1,6D,10,-2,7D,10,-3,8D,10,-4,从表,3-5,可以看出，从,5D,以后，为负指数，也就是说有,1/101/10000,活菌残存下来的可能。,细菌和芽孢按分数出现并不显示，这只是表明理论上很难将活菌完全消灭掉。,实际上，这应该从概率的角度来考虑，如果,100,支试管中各有,1ml,悬浮液，每,ml,悬浮液中仅含有,1,个芽孢，经过,5D,处理后，残存菌数为,10,-1,，即,1/10,活,10100,，也就是,100,支试管中可能有,90,支不再有活菌存在，而,10,支尚有活菌的可能。,D,值可以根据图,3-4,中直线横过一个对数循环所需的热处理时间求得。当然也可以根据直线方程式求得，因为它为直线斜率的倒数，即：,t,D=,log a log b,例：,100,热处理时，原始菌数为,1,10,4,，热处理,3,分钟后残存的活菌数是,1,10,1,，求该菌,D,值。,3,D=1.00,log1.0,10,4,log1.0,10,即,D,100,或,D,110,=1.00,（,3,）热力致死时间曲线（,TDT,曲线）,Thermal Death Time,：热力温度保持恒定不变，将处于一定条件下的悬浮液或食品中某一菌种的细胞或芽孢全部杀死所必需的最短热处理时间。,图,3-5,热力致死时间曲线,Z,细菌的热力致死时间随致死温度而异。它表示了不同热力致死温度时细菌芽孢的相对耐热性。,与热力致死速率曲线一样，若以热处理温度为横坐标，以热处理时间为纵坐标（对数值），就得到一条直线，即热力。,表明热力致死规律同样按指数递降进行。,Z,值的概念：直线横过一个对数循环所需要改变的温度数（）。,换句话说：,Z,值为热力致死时间按照,1/10,，或,10,倍变化时相应的加热温度变化（,）。,Z,值越大，因温度上升而取得的杀菌效果就越小。,通常用,121,（国外用,250F,或,121.1,）作为标准温度，该温度下的热力致死时间用符号,F,来表示，并称为,F,值。,F,值的定义就是在,121.1,温度条件下杀死,一定浓度,的细菌所需要的时间,F,值与原始菌数是相关的。,t1 T2-T1,Log =,若,T2=121.1,，则,t2=F,t2 Z,（,4,）热力指数递减时间（,TRT,）,为了计算杀菌时间时将细菌指数递减因素考虑在内，将,D,值概念进一步扩大，提出了热力指数递减时间（,TRT,）概念。,TRT,定义就是在任何特定热力致死温度条件下将细菌或芽孢数减少到某一程度如,10,-n,（即原来活菌数的,1/10,n,）时所需要的热处理时间（分钟）。,TRT,n,=nD,即曲线横过,n,个对数循环时所需要的热处理时间。,TRTn,值与,D,值一样不受原始菌数的影响。,TRT,值的应用为运用概率说明细菌死亡情况建立了基础。,如,121,温度杀菌时,TRT,12,=12D,，即经,12D,分钟杀菌后罐内致死率为,D,值的主要杀菌对象,芽孢数将降低到,10,-12,。,（,5,）仿热力致死时间曲线,纵坐标为,D,对数值，横坐标为加热温度，加热温度与其对应的,D,对数值呈直线关系。,Z,图,仿热力致死时间曲线,t1 T2-T1,Log =,若,T2=121.1,，则,t2=F,t2 Z,假定,T1,温度下的,D,值已知，则，,t1=nD,则,D,、,F,、,Z,值之间的关系可以通过下式转换。,nD 121-T F,Log =,或,D=,10,（,121-T,）,/Z,F Z n,这样，已知,T,温度下的,D,值，,Z,值，再针对罐头产品需要确定,n,值后，就可计算得到相应的,F,值。,n,值并非固定不变，要根据工厂和食品的原始菌数或着污染菌的重要程度而定。,比如在美国，对肉毒杆菌，要求,n=12,，对生芽梭状芽孢杆菌，,n=5,。,三、酶的耐热性,罐头食品热力杀菌向高温短时，特别是超高温瞬时方向发展后，罐头食品贮藏过程中常出现了因酶活动而引起的变质问题。,过氧化物酶、果胶酯酶,酶钝化程度有时也被用做食品杀菌的测定指标，例牛乳巴氏杀菌的效果可以根据磷酸酶活力测定的结果判定。这是因为牛乳中磷酸酶热处理时的钝化程度和废结合菌及其他病原菌热处理时的死亡程度相互一致。,思考题,影响微生物耐热性的因素主要有哪些？,D,值、,Z,值、,F,值的概念是什么？分别表示什么意思？这三者如何互相计算？,四、热加工对食品品质的影响,1.,植物来源的包装制品,热加工和产品贮存时的物理,-,化学变化决定了产品的质量,一般在贮存时发生的质量变化相对于热加工来说比较小。,热加工对食品品质的影响取决于热加工的时间和温度，以及食品的组成和性质以及其所处的环境。,（,1,）质构,在植物材料的热处理过程中有两种类型的质构破坏,半透膜的破坏,细胞间结构的破坏并导致细胞分离,上述两种效应导致细胞压力和细胞间黏结作用丧失从而使制品脆度丧失和变软,其他变化包括,蛋白质变性,导致由于蛋白质变性引起的溶解性、弹性和柔性，从而导致沉淀、凝胶、持水性下降等一些问题,淀粉糊化,在蔬菜和水果中，软化可能是由于果胶的水解、淀粉的糊化、半纤维素的部分溶解以及细胞压力的丧失,为了提高罐藏产品的硬度，可以在热烫液中或盐水或糖浆中加入钙盐，以形成不溶性的果胶钙盐,不同的水果可以采用不同的盐：,Ca,（,OH,）,2,用于樱桃,CaCl,2,用于番茄,乳酸钙用于苹果,这是由于不同产品中果胶脱甲酯化程度不同。,（,2,）颜色,产品的颜色取决于天然色素或外加色素的状态和稳定性以及加工和贮藏过程中的变色反应。,在水果和蔬菜中,叶绿素脱镁,胡萝卜素将异构化，颜色变浅（从,5,，,6,环氧化变成,5,，,8,环氧化）,花青素将降解成灰色的色素,花青素事实上对热相当稳定的色素，但它可以参加很多反应，如与抗坏血酸、糖的降解产物羟甲基呋喃、一些酚类等，另外还会与金属形成复合物使产品变色如使红色水果变蓝、梨变粉红,黄酮类色素如芸香苷（芦笋中）可与铁形成黑色。,类胡萝卜素大多是脂溶性的，而且是不饱和化合物，通常容易氧化而导致变色和变味。,除了色素的氧化、降解，,Maillard,反应也会导致加工和贮藏过程产品的变色。,一些浅色水果、番茄、蘑菇、牛奶等对热非常敏感。,抗坏血酸常用来作为抗氧化剂，对一些产品也非常有效,但抗坏血酸本身也会降解生成有色物质。,（,3,）风味,通常加热不改变基本的风味如甜、酸、苦、咸,风味变化的一个重要来源是脂肪氧化,特别是豆类、谷物,Millard,反应也会改变一些风味,在水分含量,30%,左右时最容易发生,Maillard,反应，并且受高,pH,值以及磷酸盐和柠檬酸盐等缓冲液的促进。,加热过程也会使一些风味物质挥发或改变,（,4,）营养素,加热过程营养素的损失,2.,动物来源的包装食品,（,1,）颜色,肌红蛋白转化成高铁肌红蛋白，从粉红色变成红褐色,Maillard,反应和,Caramelization,反应也会改变颜色,腌制过程会改变颜色,肉由于加热引起的颜色损失可以通过外加色素校正，比如红曲米色素、高粱红、胭脂红、辣椒红等,（,2,）质构,蛋白质凝聚持水性下降导致肌肉收缩和变硬,变软是由于胶原的水解、溶解产生了明胶，以及脂肪的融化和分散,磷酸盐的添加可以增加一些制品的结合水能力，使制品嫩度提高，减少皱缩。,（,3,）营养素,氨基酸损失可能达到,10-20%,赖氨酸由于强加热可能加剧损失，但很少超过,25%,维生素主要是硫胺素损失,50-70%,，泛酸,20-35%,，但维生素损失的变动很大，取决于容器中的氧气、预处理方法（是否去皮、切片）或热烫,热加工对营养成分和营养价值的影响,工业上用于食品的加热方法，包括烹调、热烫、巴氏杀菌和商业杀菌。,要定量或者预言在以上操作过程中营养成分受热破坏的程度，是很困难的，但是，对于加工过程中具有特定目的的其它工业操作，能够设计出最大限度保存营养素的加工方法。对此，定量地说明加热对营养素的影响是很有必要地。,加热的理想效果概括如下：,食品特性的改善，如和边、组织变化、美化口味；,杀死微生物；,灭酶；,改善营养素的可利用率；,破坏不合需要的食品成分,如禽类蛋白中的抗生物素蛋白,豆科植物中的胰蛋白酶抑制素,不希望的影响包括六大类营养素的变化,蛋白质受热变性,这种变化一般会提高蛋白酶对它的消化率，在有还原糖存在时，蛋白质经美拉德反应而降解，碱性氨基酸反应更强烈，赖氨酸和苏氨酸对热最不稳定。,碳水化合物一般不考虑其最佳保存率问题，倒是降解反应的产物更加重要和值得研究。还原糖会产生焦糖化反应。,脂肪：一般也考虑其高温下的营养素，但其降解产物则受到密切的注意。,维生素：也许是研究得最广泛得营养素，在食品通常所处的条件下，维生素,C,、,B,、,D,和泛酸对热最不稳定。脂溶性维生素一般比水溶性维生素对热较为稳定，但有氧气存在时，在高温下易降解。,矿物质：一般热烫过程会损失痕量的矿物质,对于加工过程，除了考虑热本身对产品中营养素的破坏外，还要考虑其它因素如沥滤损失、氧化降解、对产品的损伤等。,热烫对蔬菜中营养素的影响,方法,营养素,损失,%,水烫法,维生素,C,16-58,维生素,B2,30-50,维生素,B1,16-34,烟酸,32-37,蒸汽热烫,维生素,C,16-26,维生素,B6,21,对罐头和其它加工食品的研究，很大部分几种在维生素,C,和,B1,的保存率上，因为这两种维生素在罐藏加工中最不稳定。或者可以认为能把维生素,C,和,B1,完好保存下来的加工方法一样能完好保存其它营养素。,柑橘汁,橙汁：,98%99%,葡萄柚汁：,97%,番茄汁,维生素,C,的损失，是在有氧气存在下受热而破坏的，在罐头加工过程中，除去氧气即可防止损失。,以下是最大限度保存番茄汁中的维生素,C,的建议,渣汁前将番茄用蒸汽短时处理,冷榨提汁,渣汁以后的处理过程要尽可能排除空气,汁要尽快加热到所需的最高温度,除非已经排除空气以及在存放过程中不同空气接触，番茄汁应尽可能存放在低温处,不要适用铜质设备,避免不必要的泵送，简化罐头加工流程,缩短从打浆到装罐之间的时间,有研究证明：在,8.88-94.4,温度范围内维生素,C,的氧化速率随温度的提高而升高，但温度继续提高，氧化速率突然降低，升到沸点时，氧化速率降到零。,冷榨可以更多保存维生素,C,，但热榨可钝化果胶酶，使汁更粘稠，贮藏过程不易分层，消费者更易接受。,目前都用,80,或更高温度和快速加热的热榨法生产番茄汁。,热烫对蔬菜的影响,成熟度越高，保存的维生素越多,蒸汽热烫能减少水溶性物质的沥滤损失,热烫时间的影响比温度要大得多,热烫设备影响也很大（主要是是否与氧气或水接触带式高，回转式低）,杀菌时，只是罐内存在氧气时才受加热的影响，氧气消耗后，维生素,C,的进一步破坏很慢。,贮藏的影响,10-18,贮藏,2,年的罐头，营养素的保存率都在,80%,以上,27,对维生素,C,和,B2,会产生不利影响,高温会改变产品的性质，酸性食品比非酸性食品更明显,贮藏过程维生素,C,以缓慢的速度发生无氧破坏,含大量维生素,B1,的肉类制品需要低温贮藏,五、带容器的食品热加工时间的推算,1.,罐头食品杀菌时间受到下列因素的影响：,食品中可能存在的微生物或酶的耐热性,食品的污染情况,加热或杀菌的条件,食品的,pH,罐头容器的大小,食品的物理状态,食品预期贮存条件,因此，要确定热加工时间必须知道微生物或酶的耐热性以及热传递速率。,2.,热传递速率,传热介质一般为蒸汽或热水，传热时热穿过容器然后进入食品。,一般表面热传递系数非常高，不是传热的限制因素。影响热穿透食品的一些主要因素如下：,（,1,）产品的类型,流体或带小颗粒的流体食品,对流传热,固体（肉、鱼等）,传导,当然即使是流体食品由于粘度、比重、组成成分的不同而有差别。,（,2,）容器的大小,比如：铁罐头和蒸煮袋,（,3,）容器是否被搅动,比如：旋转杀菌比常规杀菌有效，特别对一些粘稠或半固体的食品（如茄汁黄豆）,（,4,）杀菌锅和物料的初温,（,5,）容器的形状：高容器快,（,6,）容器的类型：,金属罐比玻璃罐、塑料罐传热快,3.,传热速率的测定,利用热电偶测定食品冷点的温度,4,、罐头食品的传热曲线,5.,加热时间的推算,加热时间的推算主要有两种方法，分别由,Ball,和,Olson,，以及,Stumbo,发展的。,罐藏,杀菌公式,六、罐头食品的一般工艺过程,罐藏食品生产工艺过程,:,容器消毒,(1),原料 预处理 精处理 装罐 排气,封罐 杀菌 冷却 包装,+,成品,罐盖消毒,(2),原料 预处理 精处理 脱水杀菌,冷却 无菌罐装及密封 包装,已消毒无菌的容器,罐盖在无菌条件下输入,1,、装罐及预封,（,1,）装罐前容器准备,清洗 消毒 沥干,（,2,）装罐的工艺要求,A,保质保量，力求一致，符合部颁标准,净重公差,3%,，每批净重平均值不低于净重,B,各种原料的半制品注意搭配，务必使它们的色泽、成熟度、块形大小、个数基本一致。,C,装罐时还必须留有,适当的顶隙,D,装料容积不得低于总容积,90%,（,3,）预封,食品装罐后用封罐机的滚轮初步将罐盖的盖钩卷入到罐身翻边的下面，相互钩连而成的过程。,预封的目的：,A,预防排气时水蒸气落入罐内污染食品,B,预防罐内食品直接受高温蒸汽的损伤,C,保持罐内顶隙温度，在高温罐盖保护下，避免外界冷空气的窜入，在较高温度时，提高罐头的真空度，减少了“轻胀”的可能性。,D,可防止受热后食品过度膨胀和汁液外溢。,2.,排气,目的,阻止需氧菌及霉菌的发育生长,防止或减轻因加热杀菌时空气膨胀而使容器变形或破损，特别是卷边受到压力后，易影响其密封性。,控制或减轻罐藏食品贮藏中出现的罐内壁腐蚀,避免或减轻食品色香味的变化,避免维生素和其他营养素遭到破坏,有助于避免将假胀罐误认为腐败变质性胀罐,要求,真空度,20cmHg,或,2545cmHg,方法,加热排气：冷装罐，在预定的排气温度中（用蒸汽或热水加热的排气箱）加热使罐内中心温度达到,70-90,（也有资料认为需要达到,80-95,）,排气温度、排气时间、密封温度是确定密封后真空度的主要因素。,对于空气含量低的食品来说，主要是排除顶隙内的空气，密封温度是关键性因素,对于空气含量高的食品来说，除了要达到预期密封温度外，还应合理地延长排气时间。,热灌装：一般将食品加热到,70-75,（有资料认为应达到,85,）或加热汤汁,90,然后立即装罐密封,真空排气,真空封罐时真空密封室内的真空度和食品温度是控制罐内真空度的主要因素,蒸汽喷射法,在封罐时向罐内顶隙喷射蒸汽将空气驱走后密封，待顶隙内蒸汽冷凝时便形成部分真空的方法。,3.,封口,罐身与罐盖或罐底由封口机进行卷封就形成二重卷边。,卷边厚度（,T,）：指卷边后五层铁皮总厚度和间隙之和。一般可以用,T=2t,身,+3t,盖,+G,来计算。,其中,t,身,罐身铁皮厚度,t,盖,