3++食品罐藏原理.ppt

3食品罐藏原理 微生物的種類和數(shù)量 熱處理溫度 幻燈片4食品成分 幻燈片5 3 1高溫對(duì)微生物的影響 3 1 1微生物的耐熱性 3 1 2影響微生物耐熱性的因素 細(xì)菌 霉菌 酵母菌 同種微生物 芽孢 營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞 嗜熱菌芽孢 厭氧菌芽孢 需氧菌芽孢 經(jīng)過(guò)熱處理后殘存的芽孢再形成的芽孢 原芽孢 A 微生物的種類 微生物的初始數(shù)量越多 殺滅全部微生物所需時(shí)間越長(zhǎng) 所需溫度越高 微生物的耐熱性越強(qiáng) 幻燈片1 B 微生物的數(shù)量 污染的微生物的初始數(shù)量不同 要將全部微生物殺滅所需加熱條件不同 一般當(dāng)溫度高于60 時(shí)就對(duì)微生物有致死作用 熱處理溫度越高 微生物致死所需時(shí)間越短 相反 熱處理溫度越低 微生物致死所需時(shí)間越長(zhǎng) 常見(jiàn)的加熱處理方法有 高溫短時(shí) 低溫長(zhǎng)時(shí) 超高溫瞬時(shí) 幻燈片1 熱處理溫度 食品成分水酸 pH 蛋白質(zhì)脂肪糖鹽植物殺菌素 游離水含量越高 即食品的水分活度越高 微生物受熱后越容易死亡 微生物的耐熱性越低 A水分 微生物芽孢與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的水分含量相差雖然不大 但是芽孢的游離水含量低于營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞 故耐熱性較強(qiáng) 濕熱條件下較低的溫度就能殺死微生物 而干熱條件下則需要140 180 維持?jǐn)?shù)小時(shí)才能達(dá)到濕熱條件下的殺菌效果 B酸度 中性附近微生物細(xì)胞及芽孢的耐熱性最強(qiáng) 即相同的加熱溫度所需加熱致死時(shí)間最長(zhǎng) 或相同的加熱時(shí)間所需加熱致死溫度最高 pH增大或減小 微生物的耐熱性降低 而且在酸性側(cè)的影響大于堿性側(cè) pH相同 但酸的種類不同時(shí) 微生物的耐熱性也不同 乳酸 蘋(píng)果酸 檸檬酸 醋酸 C糖 在一定范圍內(nèi) 糖的濃度越高 殺死微生物芽孢所需時(shí)間越長(zhǎng) 糖的濃度相同 種類不同 對(duì)微生物的保護(hù)作用不同 蔗糖 葡萄糖 山梨糖醇 果糖 甘油 保護(hù)作用增大 D鹽 低濃度的食鹽隨濃度增加 微生物的耐熱性增強(qiáng) 鹽濃度為1 0 2 5 時(shí) 芽孢的耐熱性最強(qiáng) 食鹽高于4 0 時(shí) 隨濃度增加 微生物的耐熱性減弱 E油脂 油脂對(duì)芽孢有一定的保護(hù)作用 原因是脂肪的存在使傳熱速率下降 水分滲入困難 微生物難以死亡 耐熱性增強(qiáng) G植物殺菌素 F蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)的存在使微生物的耐熱性增強(qiáng) 植物殺菌素的存在使微生物的耐熱性減弱 3 2微生物耐熱性的表示方法 3 2 1熱力致死速率曲線與D值 將微生物細(xì)胞或芽孢制成懸浮液 在一定溫度下進(jìn)行加熱 每隔一定時(shí)間抽樣測(cè)定殘存的細(xì)胞或芽孢數(shù) 以橫坐標(biāo)表示一定溫度下的加熱時(shí)間 縱坐標(biāo) 對(duì)數(shù)坐標(biāo) 表示單位值內(nèi)的微生物細(xì)胞或芽孢數(shù) 在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作圖 所得曲線即為熱力致死速率曲線 0 a B b 結(jié)果表明 加熱致死速率曲線是一條直線 設(shè)某食品的初始活菌數(shù)a 殺菌結(jié)束時(shí)殘存的活菌數(shù)為b 直線的斜率為m 加熱時(shí)間為 1 m lga lgb D值 Decimalreductiontime 在一定的環(huán)境中和在一定的熱力致死溫度條件下殺死某細(xì)菌群原有活菌數(shù)的90 所需要的時(shí)間 或熱力致死速率曲線橫過(guò)一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)所需的時(shí)間 當(dāng) lga lgb 1時(shí)D 1 m D lga lgb 或D lga lgb 熱處理時(shí)間 分 a 細(xì)菌初始數(shù)b 分鐘加熱處理后的殘存活菌數(shù) D值能夠反映微生物的耐熱性強(qiáng)弱 D值越大 微生物的數(shù)量減少90 需要的時(shí)間越長(zhǎng) 微生物的耐熱性越強(qiáng) 反之 D值越小 微生物的數(shù)量減少90 需要的時(shí)間越短 微生物的耐熱性越弱 C D值與微生物的原始菌數(shù)無(wú)關(guān) 影響D值的因素 A 微生物的種類和菌種 B 溫度 不同微生物的耐熱性強(qiáng)弱可以用相同溫度下的D值大小進(jìn)行比較 不同溫度下的D值不能直接反映微生物的耐熱性強(qiáng)弱 例 已知某細(xì)菌的初始活菌數(shù)為1 104 在110 下處理3min后殘存的活菌數(shù)為1 10 求其D值 解 D110 lga lgb 3 lg 1 104 lg 1 10 3 4 1 1 0 min 熱力致死時(shí)間 ThermalDeathTime 熱力致死溫度保持恒定 將處于一定條件下的食品中的某種細(xì)菌或芽孢全部殺死的最短時(shí)間 min 3 2 2熱力致死時(shí)間曲線 熱力致死時(shí)間與微生物的種類有關(guān) 與加熱致死溫度有關(guān) 將一定濃度的微生物細(xì)胞或芽孢制成懸浮液 在不同溫度下進(jìn)行加熱 分別測(cè)定微生物細(xì)胞或芽孢全部死亡需要的最短加熱時(shí)間即熱力致死時(shí)間 以熱力致死時(shí)間為縱坐標(biāo) 對(duì)數(shù)坐標(biāo) 加熱溫度為橫坐標(biāo) 在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上作圖 所得曲線即為熱力致死時(shí)間曲線 結(jié)果表明 加熱致死時(shí)間曲線是一條直線 lg lg T T 1 Z 當(dāng)lg lg 1時(shí) Z T T C D T lg T lg 在直線上任取兩點(diǎn)C T lg 和D T lg 設(shè)直線的斜率為1 Z 則 Z值 指熱力致死時(shí)間曲線橫過(guò)一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)所對(duì)應(yīng)的溫度差 Z值能夠反映微生物的耐熱性強(qiáng)弱 Z值越大 加熱溫度變化對(duì)微生物致死速度的影響越小 反之 Z值越小 加熱溫度的變化對(duì)微生物致死速度的影響越大 Z值與微生物的種類 菌種有關(guān) 對(duì)于低酸性罐頭食品 在121 殺菌 取對(duì)象菌的Z 10 酸性罐頭食品 用80 90 或沸水殺菌 取對(duì)象菌的Z 8 設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)加熱溫度121 下的熱力致死時(shí)間用F表示 代入上式 F T 121 lg F 121 T Z 3 2 3F值 F值 在一定溫度下殺死一定濃度的細(xì)菌或芽孢所需要的熱力致死時(shí)間 F值能夠反映微生物的耐熱性強(qiáng)弱 F值越大 殺死一定濃度的細(xì)菌或芽孢所需要的熱力致死時(shí)間越長(zhǎng) 微生物的耐熱性越強(qiáng) 反之 F值越小 殺死一定濃度的細(xì)菌或芽孢所需要的熱力致死時(shí)間越短 微生物的耐熱性越弱 F與溫度和微生物的種類有關(guān) 用FzT表示 標(biāo)準(zhǔn)溫度下特定微生物的熱力致死時(shí)間用F表示 3 2 4熱力指數(shù)遞減時(shí)間 TRTn 在某一特定的熱力致死溫度下將細(xì)菌或芽孢數(shù)減少到某一程度所需的加熱處理時(shí)間 以TRTn表示 n稱為遞減指數(shù) TRTn D lg10n lg100 nDTRTn為熱力致死速率曲線橫過(guò)幾個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)所需熱處理時(shí)間 是D的擴(kuò)大倍數(shù) 與D一樣 TRTn不受原始含菌量的影響 但受微生物的種類 菌種 加熱溫度等因素的影響 在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中 以D值為縱坐標(biāo) 加熱溫度為橫坐標(biāo)作圖 得到的曲線稱為仿熱力致死時(shí)間曲線 這是一條直線 在直線上任取兩點(diǎn) T1 lgD1 T2 lgD2 則有l(wèi)gD2 lgD1 T1 T2 Zlg D2 D1 T1 T2 Z D2 D110 T1 T2 Z 當(dāng)lgD2 lgD1 1時(shí) Z T1 T2 Z值 仿熱力致死時(shí)間曲線橫過(guò)一個(gè)對(duì)數(shù)循環(huán)所對(duì)應(yīng)的溫度變化 3 2 5D與F的關(guān)系 根據(jù)TRTn概念 對(duì)于 D lga lgb 有 n TRTn D lga lgb nD 代入熱力致死時(shí)間曲線方程lg F 121 T Z得 當(dāng)T 121 時(shí) F nD F nD 10 121 T Z lg n F lg nD F 121 T Z 在穩(wěn)定加熱條件下 若已知微生物在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的D值和Z值 可計(jì)算任意溫度下所需的殺菌時(shí)間 例 已知肉毒桿菌在121 時(shí)的D值為0 26min Z值為10 若要把芽孢數(shù)從107減少到105 求在115 下所需的加熱時(shí)間 根據(jù) D lga lgb 121 D lga lgb 0 26 7 5 0 52 min 115 0 52 10 121 115 10 0 52 3 98 2 0 min 由D2 D110 T1 T2 Z得 D115 D12110 T1 T2 Z 0 26 10 121 115 10 1 0min 115 nD115 2 0min 3 3高溫對(duì)酶的活性的影響 溫度升高對(duì)酶的影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面 酶的活性增大 一般Q10 2 3 酶催化的化學(xué)反應(yīng)速度加快 酶失活的速度增加 在臨界溫度范圍內(nèi)Q10 100 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于酶的活性增大的Q10 當(dāng)溫度達(dá)到某個(gè)溫度值時(shí) 酶失活的速度將超過(guò)催化速度 這個(gè)溫度就是酶作用的最適宜溫度 與微生物一樣 也可以作出酶的熱失活速率曲線 時(shí)間曲線 用D值 Z值 F值表示酶的耐熱性 過(guò)氧化物酶的Z值大于細(xì)菌芽孢的Z值 說(shuō)明溫度升高對(duì)酶的活性的損害比對(duì)細(xì)菌芽孢的損害更輕 或殺死細(xì)菌芽孢的效果高于鈍化酶的效果 酶的耐熱性與酶的種類 來(lái)源 所處環(huán)境條件 熱處理溫度等因素有關(guān) 4 1罐頭的傳熱方式 傳導(dǎo)傳熱對(duì)流傳熱對(duì)流導(dǎo)熱結(jié)合型傳熱 有先對(duì)流后傳導(dǎo)或先傳導(dǎo)后對(duì)流 其他傳熱方式 誘導(dǎo)型對(duì)流 4罐頭的傳熱 傳導(dǎo)型 依靠分子間的相互碰撞 導(dǎo)致熱量從高能量分子 高溫處 向鄰近的低能量分子 低溫處 依次傳遞的傳熱方式稱為導(dǎo)熱 罐頭加熱時(shí)熱量從罐內(nèi)壁向罐頭幾何中心傳遞 冷卻時(shí) 熱量從罐頭幾何中心向罐內(nèi)壁傳遞 罐內(nèi)各點(diǎn)溫度不同 每點(diǎn)的溫度隨加熱和冷卻時(shí)間的變化而變化 罐內(nèi)傳熱最慢的一點(diǎn)即溫度最低點(diǎn)被稱為冷點(diǎn) 傳導(dǎo)型罐頭的冷點(diǎn)在罐頭的幾何中心 固態(tài)或粘稠度高的罐頭食品的傳熱方式一般為傳導(dǎo)型 導(dǎo)熱傳熱型罐頭食品的傳熱速度較慢 對(duì)流型 依靠流體的流動(dòng)進(jìn)行熱量傳遞的方式 即依靠流體各部位發(fā)生相對(duì)位移產(chǎn)生的熱交換稱為對(duì)流傳熱 加熱時(shí)與罐壁接觸的液態(tài)食品受熱后迅速膨脹 密度減小而上浮 內(nèi)部溫度較低的食品密度較大下沉 導(dǎo)致食品在罐內(nèi)循環(huán)流動(dòng) 產(chǎn)生熱交換 對(duì)流傳熱型食品在加熱或冷卻過(guò)程中 罐內(nèi)傳熱速度很快 各點(diǎn)溫度比較接近 溫差很小 加熱升溫或冷卻降溫過(guò)程需要的時(shí)間較短 對(duì)流傳熱型罐頭食品加熱時(shí)的冷點(diǎn)在罐中心軸線離罐底12 7 19 4mm處 果汁 湯類等低粘度液態(tài)罐頭食品的傳熱方式一般為對(duì)流型 對(duì)流傳熱型罐頭食品的傳熱速度較快 對(duì)流 傳導(dǎo)型 兩種傳熱方式同時(shí)存在 如一些果塊較大的水果罐頭 糖水桃子罐頭等 加熱時(shí)的熱傳遞屬這一類 液體部分為對(duì)流傳熱 固體部分為傳導(dǎo)傳熱 對(duì)流導(dǎo)熱結(jié)合型罐頭的傳熱速度 冷點(diǎn)位置介于對(duì)流型和傳導(dǎo)型罐頭之間 4 2罐頭食品的傳熱曲線 縱坐標(biāo)為罐頭中心溫度的對(duì)數(shù)值 橫坐標(biāo)為加熱時(shí)間得出的曲線 有簡(jiǎn)單加熱曲線和轉(zhuǎn)折加熱曲線之分 4 2 1簡(jiǎn)單加熱曲線罐頭中心溫度與加熱時(shí)間之間的關(guān)系在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上是一條直線 稱為簡(jiǎn)單加熱曲線 罐頭中心溫度 加熱殺菌溫度 加熱時(shí)間 min 簡(jiǎn)單加熱曲線 fh1 fh 直線的斜率越大 直線越陡峭 表示傳熱速度越快 直線斜率越小 直線越平坦 則傳熱速度越慢 純粹對(duì)流和純粹導(dǎo)熱傳熱型罐頭食品的傳熱曲線屬于這種類型 一般來(lái)說(shuō) 對(duì)流傳熱型罐頭食品的傳熱曲線斜率值大于導(dǎo)熱傳熱型罐頭食品的傳熱曲線斜率 4 2 2轉(zhuǎn)折加熱曲線 轉(zhuǎn)折半對(duì)數(shù)加熱曲線 罐頭中心溫度與加熱時(shí)間之間的關(guān)系在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上是由兩條斜率不同的直線組成 兩條直線有一個(gè)交點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)折點(diǎn) 稱為轉(zhuǎn)折加熱曲線 兩條直線的斜率不同 說(shuō)明食品在加熱過(guò)程中的傳熱方式和傳熱速度發(fā)生了改變 對(duì)流導(dǎo)熱結(jié)合型罐頭食品的傳熱曲線就屬于這種類型 罐頭中心溫度 加熱時(shí)間 min 轉(zhuǎn)折加熱曲線 fh2 fh1 4 3影響罐頭食品傳熱的因素 食品的物理性質(zhì) 裝罐量 罐內(nèi)頂隙 固液比等 罐藏容器的材料和性質(zhì) 罐頭食品的初溫 罐頭的大小 在殺菌鍋內(nèi)的位置 排列方式 殺菌釜的形式 食品的種類不同 其比熱 導(dǎo)熱系數(shù) 比重 粘度不同 傳熱速度不同 食品的形態(tài)不同 傳熱速度相差顯著 流體食品 以對(duì)流方式傳熱 升溫快 罐內(nèi)溫差小 殺菌效果好 半流體食品 主要以導(dǎo)熱方式傳熱 升溫速度較慢 罐內(nèi)溫差較大 殺菌效果較差 固體食品 完全導(dǎo)熱傳熱 升溫緩慢 殺菌效果差 流體和固體混裝食品 對(duì)流導(dǎo)熱結(jié)合型傳熱 罐藏容器的材料和性質(zhì)對(duì)傳熱的影響 A 容器的性質(zhì)和壁厚 容器傳熱的熱阻R R 傳熱速度 對(duì)流傳熱型罐頭食品傳熱速度的影響較大 對(duì)導(dǎo)熱傳熱型罐頭食品傳熱速度的影響較小 R鐵 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 當(dāng)H D 0 25時(shí) 最小 傳熱速度最快 初溫對(duì)罐頭升溫的影響 對(duì)純粹對(duì)流傳熱的食品升溫時(shí)間影響不大 對(duì)純粹導(dǎo)熱傳熱或?qū)α鲗?dǎo)熱結(jié)合型傳熱的食品升溫時(shí)間影響較大 對(duì)于靜止式殺菌鍋 罐頭離蒸氣噴嘴越近 傳熱速度越快 罐頭離蒸汽噴嘴越遠(yuǎn) 傳熱速度越慢 若殺菌鍋內(nèi)的空氣未排除干凈 處于殘留空氣包圍的罐頭 傳熱速度較慢 罐頭在回轉(zhuǎn)式殺菌設(shè)備的傳熱速度大于在靜止式殺菌設(shè)備的傳熱速度 3kg裝茄汁玉米罐頭靜止殺菌和回轉(zhuǎn)式