热杀菌的概念.docx

1、热杀菌的概念热杀菌的概念热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，而湿热杀菌是其中最主要的方式之一。它是以蒸气、热水为热介质，或直接用蒸汽喷射式加热的杀菌法。利用热能转换器（如锅炉）将燃烧的热能转变为热水或蒸汽作为加热介质，再以换热器将热水或蒸汽的热能传给食品，或将蒸汽直接喷入待加热的食品。一、 加热对微生物的影响（一）微生物和食品的腐败变质食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因。细菌、霉菌和酵母都可能引起食品的变质。（二）微生物的生长温度不同微生物的最适生长温度不同，当温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生长就会受到抑制，而当温度高到足以使微生物体内的蛋白质发生变性时，微生物即会出

2、现死亡现象。（三）湿热条件下腐败菌的耐热性一般认为，微生物细胞内蛋白质受热凝固而失去新陈代谢的能力是加热导致微生物死亡的原因。因此，细胞内蛋白质受热凝固的难易程度直接关系到微生物的耐热性。蛋白质的热凝固条件受其它一些条件，如：酸、碱、盐和水分等的影响。 （四）影响腐败菌耐热性的因素1、 加热前-腐败菌的培育和经历对其耐热性的影响2、 加热时-加热温度、加热致死时间、细胞浓度、细胞团块存在与否、介质性状和pH值等方面的因素对腐败菌耐热性的影响。3、 加热后-热死效果的检验食品热杀菌的反应动力学（一）热破坏反应的反应速率食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学，也就是说各成分的热破坏反应速

3、率与反应物的浓度呈正比关系。这一关系通常被称为热灭活或热破坏的对数规律（logarithmic order of inactivation or destruction）。这一关系意味着，在某一热处理温度（足以达到热灭活或热破坏的温度）下，单位时间内，食品成分被灭活或被破坏的比例是恒定的。（二）热破坏反应和温度的关系要了解在一变化温度的热处理过程中食品成分的破坏情况，必须了解不同（致死）温度下食品的热破坏规律，同时掌握这一规律，也便于人们比较不同温度下的热处理效果。 描述热处理过程中食品成分破坏反应的方法主要有下表中列出的三种参数：附件1.gif (4.21 KB) 湿热杀菌的类型和特点低温长

4、时杀菌法（一） 概念低温长时杀菌法也称为巴氏杀菌。相对于商业杀菌而言，巴氏杀菌是一种较温和的热杀菌形式，巴氏杀菌的处理温度通常在100以下，典型的巴氏杀菌的条件是62.8/30min，达到同样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度、时间组合。巴氏杀菌可使食品中的酶失活，并破坏食品中热敏性的微生物和致病菌。巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分（如pH值）和包装情况。对低酸性食品（pH4.6），其主要目的是杀灭致病菌，而对于酸性食品，还包括杀灭腐败菌和钝化酶。（二） 特点简单、方便，杀菌效果达99，致病菌完全被杀死；不能杀死嗜热、耐热性细菌、孢子，以及一些残存的酶类；设备较庞大，杀

5、菌时间较长； 高温短时杀菌法（一） 概念高温短时杀菌法主要是指食品经100以上，130以下的杀菌处理。主要应用于pH4.5的低酸性食品的杀菌。（二） 特点占地少，紧凑（仅为单缸法的占地面积的20）处理量大，连续化生产，节省热源，成本低；可于密闭条件下进行操作，减少污染的机会。但杀菌后的细菌残存数会比低温长时杀菌法高；加热时间短，营养成分损失少，乳质量高，无焖煮味；可与CIP（原地无拆卸循环清洗系统）清洗配套，省劳力，提高效率；温度控制检测系统要求严格（仪表要准确）（三）设备适用范围需要快速有效的热传导，通常采用刮板式或管式热交换器。这种方式适用于液体或小颗粒混合体。但如果是很粘稠的液体或颗粒直

6、径大于3cm时，加热就会受到热传导的控制，此时产品就需要受热数分钟才能达到杀菌要求，这样产品的质量、营养成分和口感会受到影响。通常采用热水或蒸汽加热的管式或刮板式热交换器。 超高温瞬时杀菌法特点温度控制准确，设备精密；温度高，杀菌时间极短，杀菌效果显著，引起的化学变化少；适于连续自动化生产；蒸汽和冷源的消耗比高温短时杀菌法HTST高。 蒸汽喷射式加热灭菌法（一） 概念是指采用蒸汽喷射的UHT灭菌法，通常叫做直接蒸汽喷射或DSI。在最后的灭菌阶段将产品与蒸汽在一定的压力下混合，蒸汽释放出潜热将产品快速加热至灭菌温度。这种直接加热系统加热产品的速度比其它任何间接系统都要快。（二） 特点1、加热和冷

7、却速度较快，UHT瞬时加热更容易通过直接加热系统来实现。2、能加工粘度高的产品，尤其对那些不能通过板式热交换器进行良好加工的产品来说，它不容易形成结垢。但蒸汽压力将限制设备长时间运转。3、产品灭菌后需要进行无菌均质，由此设备本身的成本和运转成本大大增加。4、结构复杂，装置大多是非标准型，系统成本是同等处理能力的板式或管式加热系统的两倍。 5、运转成本高，能量回收的限制性使加热成本增加。但从某种程度上说，该系统连续运转较长时间可适当弥补其高成本的缺陷。尤其对于牛乳来说，间接系统会产生严重的结垢现象，直接加热体系更符合产品的特性和质量要求。 二次灭菌法（一） 概念二次灭菌法按设备运行方式可分为间歇

8、式和连续式。间歇式是指产品第一次灭菌采用管式超高温灭菌机，然后经灌装、封盖后放入间歇式灭菌器内进行第二次灭菌。连续式是指产品第一次灭菌采用管式或板式超高温灭菌机，第二次灭菌采用连续式灭菌机。该法灭菌处理的产品保存期长，有利于长途储运。（二） 特点1、 间歇式二次灭菌法设备简单，投资较低，但产品质量不稳定。2、 连续式二次灭菌线的特点是投资大，产量高，产品质量稳定。3、 二次灭菌机是二次灭菌生产线的核心设备，要求其升温、降温快，传热均匀，尽量减小热冲击和热惯性，性能良好，严格执行灭菌规程。杀菌条件的选择和确定杀菌方法的选择选择热杀菌方法和条件时应遵循下列基本原则：（一）应达到相应的热处理目的1、

9、 以加工为主：热处理后食品应满足热加工的要求。2、 以保藏为主要目的：热处理后的食品应达到相应的杀菌、钝化酶等目的。（二）应尽量减少热处理造成的食品营养成分的破坏和损失热处理过程要重视热能在食品中的传递特征与实际效果，满足食品卫生的要求，不应产生有害物质。应根据产品热处理的目的选择优化方法。2.gif (7.26 KB)热处理的一些优化方法2006-7-17 10:30热能在食品中的传递在计算热处理的效果时必需知道两方面的信息，一是微生物等食品成分的耐热性参数，另一是食品在热处理中的温度变化过程。（一）罐头容器内食品的传热影响容器内食品传热的因素包括：表面传热系数；食品和容器的物理性质；加热介

10、质（蒸汽）的温度和食品初始温度之间的温度差；容器的大小。要能准确地评价罐头食品在热处理中的受热程度，必须找出能代表罐头容器内食品温度变化的温度点，通常人们选罐内温度变化最慢的冷点（Cold point）温度，加热时该点的温度最低（此时又称最低加热温度点，Slowest heating point），冷却时该点的温度最高。热处理时，若处于冷点的食品达到热处理的要求，则罐内其它各处的食品也肯定达到或超过要求的热处理程度。3.jpg (33.26 KB)罐头的冷点位置2006-7-17 10:30传导型、对流型、混合型传热时罐头的冷点位置 1、传导传热方式的罐头：由于传热的过程是从罐壁传向罐头的中心

11、处，罐头的冷点在罐内的几何中心。2、对流传热的罐头：由于罐内食品发生对流，热的食品上升，冷的食品下降，罐头的冷点将向下移，通常在罐内的中心轴上罐头几何中心之下的某一位置。3、传导和对流混合传热的罐头：其冷点在上述两者之间。（二）评价热穿透的数据 测定热处理时传热的情况，应以冷点的温度变化为依据，通常测温仪是用铜?康铜为热电偶利用其两点上出现温度差时测定其电位差，再换算成温度的原理。在评价热处理的效果（如采用一般法计算杀菌强度F值）时，需要应用热穿透的有关数据，这时应首先画出罐头内部的传热曲线，求出其有关的特性值。杀菌条件的计算食品热杀菌的条件主要是杀菌值和杀菌时间，目前广泛应用的计算方法有三种

12、：改良基本法、公式法和列线图解法。（一）改良基本法1920年比奇洛（Bigelow）首先创立了罐头杀菌理论，提出推算杀菌时间的基本法（The general mathod），又称基本推算法。该方法提出了部分杀菌率的概念，它通过计算包括升温和冷却阶段在内的整个热杀菌过程中的不同温度时间组合时的致死率，累积求得整个热杀菌过程的致死效果。1923年鲍尔（Ball）根据加热杀菌过程中罐头中心所受的加热效果用积分计算杀菌效果的方法，形成了改良基本法（Improved general method）。该法提高了计算的准确性，成为一种广泛使用的方法。 在杀菌过程中，食品的温度会随着杀菌时间的变化而不断发生变

13、化，当温度超过微生物的致死温度时，微生物就会出现死亡。温度不同，微生物死亡的速率不同。在致死温度停留一段时间就有一定的杀菌效果。可以把整个杀菌过程看成是在不同杀菌温度下停留一段时间所取得的杀菌效果的总和。（二）公式计算法 此法是由鲍尔提出，后经美国制罐公司热工学研究组简化，用来计算简单型和转折型传热曲线上杀菌时间和F值。简化虽然会引入一些误差但影响不大。此法已经列入美国FDA的有关规定中，在美国得到普遍应用。 公式法是根据罐头在杀菌过程中罐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

14、菌时间，其缺点是计算繁琐、费时，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。 近几十年来许多学者对这种方法进行了研究，以达到既正确又简单，且应用方便的目的。随着计算机技术的应用，公式法和改良适用法一样准确，但更为快速、简洁。（三）列线图法 列线图法是将有关参数制成列线计算图，利用该图计算出杀菌值和杀菌时间。该法适用于Z=10，m+g=76.66的任何简单型加热曲线，快捷方便，但不能用于转折型加热曲线的计算。当有关数据越出线外时，也不能用此法计杀菌条件的确定确定食品热杀菌条件时，应考虑影响热杀菌的各种因素。食品的热杀菌以杀菌和抑酶为主

15、要目的，应基于微生物和酶的耐热性，并根据实际热处理时的传热情况，选择食品热杀菌条件，以确定达到杀菌和抑酶的最小热处理程度。附件3.gif (8.33 KB) 2006-7-17 10:36 确定食品热杀菌条件的过程典型食品的湿热杀菌条件附件4.gif (6.83 KB) 2006-7-17 10:40 不同食品巴氏杀菌的目的和条件5.gif (7.63 KB) 2006-7-17 10:40 乳制品常见的热杀菌方法6.gif (13.39 KB) 2006-7-17 10:40 我国常见的罐头食品热杀菌的条件17.gif (11.94 KB) 2006-7-17 10:40 我国常见的罐头食品

16、热杀菌的条件2罐头食品热杀菌条件的确定（一）实罐试验以满足理论计算的杀菌值（F0）为目标，热杀菌可以有各种不同杀菌温度时间的组合。 实罐试验的目的就是根据罐头食品质量，生产能力等综合因素选定杀菌条件，使热杀菌既能达到杀菌安全的要求，又能维持其高质量，在经济上也最合理。（二）实罐接种的杀菌试验 将常见导致罐头腐败的细菌或芽孢定量接种在罐头内，在所选定的杀菌温度中进行不同时间的杀菌，再保温检查其腐败率。 通常采用将耐热性强的腐败菌接种于数量较少的罐头内进行杀菌试验，藉以确证杀菌条件的安全程度。如实罐接种杀菌试验结果与理论计算结果很接近，这对所订杀菌条件的合理性和安全性有了更可靠的保证和高度的信心。

17、1、试验用微生物（1） 低酸性食品：梭状产芽孢杆菌（Clostridium sporogenses）PA3679芽孢（2） pH3.7以下酸性食品：巴氏固氮梭状芽孢杆菌（Clostridium pasteurianum） 或凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）芽孢（3） 高酸性食品：乳酸菌，酵母2、实罐接种方法（1） 对流传热的产品可接种在罐内任何处。（2） 传导传热产品尽可能接种在冷点位置3、试验罐数保温试验时必要试样量和可能检出变败率的关系8.gif (6.76 KB)试样量和可能检出变败率的关系2006-7-17 10:464、试验分组根据杀菌条件的理论计算，按杀菌时间的

18、长短至少分为5组，其中1组为杀菌时间最短，试样腐败率达到100%；1组为杀菌时间最长，预计可达0%的腐败率；其余3组的杀菌时间将出现不同的腐败率，通常杀菌时间在30100之间，每隔5分钟为1组，比较理想的是根据F值随温度提高时按对数规律递减情况，F值可按0.5、1.0、2.0、4.0、6.0，确定不同加热时间加以分组。每次试验要控制为5组，否则罐数太多，封罐前后停留时间过长，将影响试验结果。因此试验要求在一天内完成，并用同一材料。 对照组的罐头也应有35组，以便核对自然污染微生物的耐热性，同时用来检查核对二重卷边是否良好，罐内净重、沥干重和顶隙度等。还将用612罐供测定冷点温度之用。5、试验记

19、录试验时必须对以下内容进行测定并做好记录。A接种微生物菌名和编号；B接种菌液量、接种菌数和接种方法；C各操作时间（如预处理时间、装罐时间、排气、封罐前停留时间等）；D热烫温度与时间；E装罐温度；F装罐重量；G内容物粘度（如果它为重要因子）；H顶隙度；I盐水或汤汁的浓度；J热排气温度与时间；K封罐和蒸汽喷射条件；L真空度（指真空封罐）；M封罐时内容物温度；N杀菌前罐头初温；O杀菌升温时间；P杀菌过程中各阶段的温度和时间；Q杀菌锅上仪表（压力表、水银温度计、温度纪录仪）指示值；R冷却条件。（四）生产线上实罐试验 接种实罐试验和保温试验结果都正常的罐头加热杀菌条件，就可以进入生产线的实罐试验作最后验

20、证。试样量至少100罐以上，试验时必须对以下内容进行测定并做好记录： A 热烫温度与时间； B 装罐温度； C 装罐量（固形物、汤汁量）； D 粘稠度（咖喱、浓汤类产品）； E 顶隙度； F 盐水或汤汁的温度； G 盐水或汤汁的浓度； H 食品的pH值； I 食品的水分活性； J 封罐机蒸汽喷射条件； K 真空度（指封罐机）； L 封罐时食品的温度； M 加热杀菌前食品每克（或每毫升）含微生物的平均数及其波动值，取样次数为510次。pH3.7以下的高酸性食品检验乳酸菌和酵母； pH3.75.0的酸性食品检验嗜温性需氧菌芽孢数（如果可能的话，嗜温性厌氧菌芽孢数也要检验）；pH5.0以上的低酸性食

21、品检验嗜温性需氧菌芽孢数、嗜热性需氧菌芽孢数（如果可能的话，嗜温性厌氧菌芽孢数也要检验），这对于保证杀菌条件的最低极限十分必要。 N 杀菌前的罐头初温； O 杀菌升温时间； P 杀菌温度和时间； Q 杀菌锅上压力表、水银温度计、温度记录仪的指示值； R 杀菌锅内温度分布的均匀性； S 罐头杀菌时测点温度（冷点温度）的记录及其F值； T 罐头密封性的检查及其结果。 生产线实罐试样也要经历保温试验，希望保温36个月，当保温试样开罐后检验结果显示内容物全部正常，即可将此杀菌条件作为生产上使用，如果发现试样中有腐败菌，则要进行原因菌的分离试验。巴氏杀菌乳的加工技术巴氏杀菌乳又称市乳，主要是指用新鲜的优

22、质原料乳，经过离心净乳、标准化、均质、杀菌和冷却，以液体状态灌装，直接供给消费者饮用的商品乳，因制品的脂肪含量不同又分为全脂乳、高脂乳、低脂乳、脱脂乳和稀奶油，此外还有草莓、巧克力、果汁和调酸味乳等。按加热方法又可分为低温长时间杀菌乳、高温短时间杀菌乳、灭菌乳等。 （一）巴氏杀菌乳的加工工艺巴氏杀菌乳的工艺流程为： 原料乳的验收标准化均质杀菌冷却包装冷藏 1原料乳的验收和预处理杀菌乳的质量决定于原料乳，因此必须加强对原料乳的质量控制。其预处理主要包括本书前面所述的过滤、净化、冷却等工序。 2牛乳的脱气牛乳中含有5577非结合分散性气体，经贮存运输后其含量还会增加。这些气体对乳的加工有破坏作用。

23、主要是影响乳汁量的准确性；增加杀菌机中的结垢，影响乳的分离效率，不利于标准化；促使脂肪球聚合，影响奶油的产量；促使发酵乳中的乳清析出等。一般除在奶槽车上和收奶间进行脱气外，还应使用真空脱气罐除去细小分散气泡和溶解氧。方法为将牛乳预热至68，泵入真空罐，部分牛乳和空气蒸发，空气及一些非冷凝异味气体由真空泵抽吸除去。 3标准化标准化的目的是为了确定巴氏杀菌乳中的脂肪含量，以满足不同消费者的需求。一般低脂乳脂肪含量为15，常规市乳脂肪含量为3。乳脂肪的标准化可通过添加稀奶油或脱脂乳进行调整。其方法有如下3种： （l）预标准化主要是指乳在杀菌之前把全脂乳分离成稀奶油和脱脂乳。如果标准化乳脂率高于原料乳

24、，则需将稀奶油按计算比例与原料乳在罐中混合以达到要求的含脂率。如果低于原料乳的，则需将脱脂乳按计算比例与原料乳在罐中混合，以达到要求的含脂率。 （2）后标准化在杀菌之后进行，方法同上，但该法的二次污染可能性大。 （3）直接标准化这是一种快速、稳定、精确与分离机联合运作、单位时间内能大量地处理乳的现代化方法。将牛乳加热到5565后，按预先设定好的脂肪含量分离出脱脂乳和稀奶油，并根据最终产品的脂肪含量，由设备自动控制回流到脱脂乳中的稀奶油流量，从而达到标准化的目的。 4均质牛乳中脂肪球的大小一般在110微米之间，放置一段时间后易出现聚结成块、脂肪上浮的现象。经均质后可使脂肪球直径变小（小于2微米）

25、，分布均匀，口感好，有良好的风味，不产生脂肪上浮现象。 均质效果与温度有关。均质前牛乳必须先行预热60左右，如用低温长时间杀菌，一般在杀菌前进行均质。如进行高温短时间杀菌或超高温瞬间杀菌，均质在预热工序后杀菌前进行。 常用的均质机为两段式，预热的牛乳经第一段压力调节阀时压力为176204千克厘米2，而第二段压力保持在35千克厘米2。 5杀菌杀菌有两个目的，一个目的是杀死引起人类疾病的所有微生物，使之完全没有致病菌。第二个目的就是尽可能地破坏除致病微生物外能影响产品味道和保存期的微生物其他成分如酶类，以保证产品的质量。杀菌有多种方法，但牛乳加工中最常用的是加热杀菌法，牛乳的杀菌是否适当，用磷酸酶

26、试验来检查，试验结果必须是阴性的，即必须没有发现有活性的磷酸酶。但是脂肪含量8的乳制品，稀奶油发酵乳等产品不用磷酸酶检验，而用过氧化氢酶试验来代替。 （1）低温长时间杀菌法（LTLT）又叫保持杀菌法、低温杀菌法。其杀菌方法为向具有夹套的消毒缸或保温缸中泵入牛乳，开动搅拌器，同时向夹套中通人蒸汽或热水（6677），使牛乳的温度升至6265并保持30分钟。但是使病原菌完全死灭的效率只达到8599，对耐热的嗜热细菌及孢子等不易杀死。尤其是牛乳中的细菌数越多时杀菌后的残存菌数也多，因此，为了解决这一问题，有些工厂采用7275 15分钟的杀菌方式。 保持杀菌法应注意消毒缸的大小、搅拌器的大小及与其相配合

27、的转数，以获得最好的传热效率和不产生泡沫。要准确地确认乳温，在杀菌完后15分钟以内迅速地将乳温降到5以下。为防止二次污染，杀菌开始后不准打开消毒缸的盖子。 （2）高温短时间杀菌法（HTST）高温短时间杀菌是用管式或板状热交换器使乳在流动的状态下进行连续加热处理的方法。加热条件是7275 15秒。但由于乳中菌数的不同，也有采用7275 16-40秒或80-85 1015秒的方法进行加热。其杀菌流程见图4-2。 HTST杀菌机的特点是将预备加热、加热及冷却部分合理地结合了起来。首先生乳进入预备加热部的热交换机，在此与从加热部分出来的杀菌乳进行热交换达到60左右，接着被送入到加热部加热到规定的温度。

28、杀菌如果正常，乳被送到冷却部分，与重新进入的生乳进行热交换，达到部分冷却，进一步地冷却到5以下。如果在加热部分牛乳杀菌不充分，通过流动转换阀将牛乳送回杀菌部分进行再杀菌。热交换器有管式、片式两种，由于片式比管式热传导效率高，生产中常用片式。加热保持时间一般是通过调整管的长度或粗细，或通过调整热交换器片数（片式）来进行的。 HTST杀菌与低温长时间杀菌比较，有许多优点：占地面积小，节省空间，因利用热交换连续短时间杀菌，所以效率高、节省热源，加热时间短，牛乳的营养成分破坏小，无蒸煮臭，自动连续流动，操作方便、卫生，不必经常拆卸。另外，设备可直接用酸、碱液进行自动就地清洗。 （3）超高温瞬间杀菌法（

29、UHT）该方法是采用加压蒸汽将牛乳加热到120140保持054秒，然后将牛乳迅速冷却的一种杀菌方法，该方法杀菌效率极高，可以达到灭菌的效果，一般在冷藏下可保存20天。如果与无菌包装结合起来可以生产灭菌乳，保持商业无菌状态，无需冷藏，常温下可长期保存（36个月）或更长。超高温瞬间杀（灭）菌设备有间接加热式、直接加热式两种，间接加热式常用片式、管式热交换器型。其工艺流程见图4-3，牛乳首先经预热（片式加热器经热回收段预热）达到80-85，然后进入均质机，接着通过加热部分使其达到135，经保温管、UHT加热段而后同新进入的牛乳进行热交换（热回收部分），冷却。 直接式是将预热的牛乳与具有一定压力的热蒸

30、汽混合，蒸汽冷凝放热将产品加热至所需温度。这种直接超高温加热系统分为两种类型：一种是蒸汽通过喷嘴直接喷入到产品中去的喷射式；另一种是注入式即加压容器内充满达到灭菌温度的蒸汽，产品从顶部喷入。 直接加热系统中由于蒸汽与产品混合、冷凝会增加产品的水分，一般通过真空蒸发除去所加的水分。但是蒸汽里所含的各种化合物将残存于产品中。因此，对使用的蒸汽有严格的要求，即蒸汽中不能含有对消费者有害的化合物，也不能含有能导致产品在贮存期变质的化合物。 6冷却牛乳经杀菌后应立即冷却至5以下，以抑制乳中残留细菌的繁殖，增加产品的保存期。同时也可以防止因温度高而使黏度降低导致脂肪球膨胀、聚合上浮。凡连续性杀菌设备处理的乳一般都直接通过热回收部分和冷却部分冷却到4。非连续式杀菌时需采用其他方法加速冷却。 7灌装灌装的目的主要是便于分送销售、便于消费者饮用。此外还能防止污染，保持杀菌乳的良好滋味和气味，防止吸收外界异味，减少维生素等成分的损失。 （1）灌装容器灌装容器多种多样，有玻璃瓶