食品殺菌技術(shù)

微波殺菌技術(shù)

    微波加熱原理：微波是指頻率在300兆赫茲到300千兆赫茲的電磁波。被加熱介質(zhì)物料中的水分子是極性分子。它在快速變化的高頻電磁場作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場的變化而變化，造成分子的運動和相互摩擦效應(yīng)。此時微波場的場能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，產(chǎn)生熱化和膨化等一系列物化過程而達到微波加熱干燥的目的。

    微波殺菌機理：微波殺菌是利用了電磁場的熱效應(yīng)和生物效應(yīng)共同作用的結(jié)果。微波對細菌的熱效應(yīng)是使蛋白質(zhì)變性，使細菌失去營養(yǎng)、繁殖和生存的條件而死亡。微波對細菌的生物效應(yīng)是微波電場改變細胞膜斷面的通透性能，細菌因此營養(yǎng)不良，不能正常新陳代謝，細菌結(jié)構(gòu)功能絮亂，生長發(fā)育受到抑制而死亡。此外，決定細菌正常生長和穩(wěn)定遺傳繁殖的核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA），是由若干氫鍵松馳、斷裂和重組，從而誘發(fā)遺傳基因突變，或染色體 嘁畸變，甚至斷裂。

    微波干燥殺菌設(shè)備優(yōu)點：

    1、加熱迅速

    微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式完全不同。它是使被加熱物料本身成為發(fā)熱體，不需要熱傳導(dǎo)的過程。因此，盡管是熱傳導(dǎo)性較差的物料，也可以在極短的時間內(nèi)達到加熱溫度。

    2、加熱均勻

    無論物體各部位形狀如何，微波加熱均可使物體表里同時均勻滲透電磁波而產(chǎn)生熱能。所以加熱均勻性好，不會出現(xiàn)外焦內(nèi)生的現(xiàn)象。

    3、節(jié)能高效

    由于含有水分的物質(zhì)容易吸收微波而發(fā)熱，因此除少量的傳輸損耗外，幾乎無其它損耗。故熱效率高、節(jié)能。它比紅外加熱節(jié)能1/3以上。

    4、防霉、殺菌、保鮮

    微波加熱具有熱效應(yīng)和生物效應(yīng)，能在較低溫度溫度下滅菌和防霉。由于加熱速度快、時間短，能最大限度地保存物料的活性和食物中的維生素、原有的色澤和營養(yǎng)成份。

    5、工藝先進

    只要控制微波功率即可實現(xiàn)立即加熱和終止。應(yīng)用人機界面和PLC可進行加熱過程和加熱.工藝規(guī)范的可編程自動化控制。

    6、安全無害

    由于微波能是控制在金屬制成的加熱室內(nèi)和波導(dǎo)管中工作，所以微波泄漏極少，沒有放射線危害及有害氣體排放，不產(chǎn)生余熱和粉塵污染，既不污染食物，也不污染環(huán)境。

巴氏殺菌技術(shù)

    巴氏殺菌（Pasteurization）即低溫保持式殺菌法。亦稱低溫長時間殺菌法。是利用低于100攝氏度的熱力殺滅微生物的消毒方法，由德國微生物學(xué)家巴斯德于1863年發(fā)明，至今國內(nèi)外仍廣泛應(yīng)用于牛奶、人乳及嬰兒合成食物的消毒。

    新鮮原奶中的生物活性物質(zhì)十分怕熱，如果用攝氏100度的消毒方法，則原奶中的生物活性物質(zhì)將被破壞，而且原奶中的維生素、蛋白質(zhì)等也有損失。

    巴斯德通過大量科學(xué)實驗證明，如果原奶加工時溫度超過85℃，則其中的營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)會被大量破壞，但如果低于85℃時，則其營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)被保留，并且有害菌大部分被殺滅，有些有益菌卻被存留。所以，將低于85℃的消毒法稱作巴氏消毒法，可以說，這是新鮮牛奶最科學(xué)、最好的加工工藝。采用巴氏滅菌法生產(chǎn)的鮮奶，其營養(yǎng)價值和保健功能與新鮮原奶基本相同。

    現(xiàn)用的巴氏殺菌方法一般有兩種：一是加熱到61.1～65.6攝氏度之間，30分鐘；二是加熱到71.7攝氏度，至少保持15秒鐘。

    由于巴氏消毒法所達到的溫度低，故達不到滅菌的程度。但是它可使布氏桿菌、結(jié)核桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌等致病微生物死亡，可以使細菌總數(shù)減少90％-95％，故能起到減少疾病傳播，延長物品的使用時間的作用。另外，這種消毒法不會破壞消毒食品的有效成份，且方法簡單。

    食品殺菌技術(shù)主要有熱殺菌和非熱殺菌，其中熱殺菌主要有：濕熱殺菌、干熱殺菌、微波殺菌、電熱殺菌和電場殺菌等；非熱殺菌主要有：化學(xué)與生物殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、脈沖殺菌、超高靜壓殺菌、脈沖電場（PEF）殺菌以及振動磁場殺菌等。下面就針對這些殺菌技術(shù)作一下詳細的介紹：

    濕熱殺菌：熱殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式，而濕熱殺菌是其中最主要的方式之一。它是以蒸氣、熱水為熱介質(zhì)，或直接用蒸汽噴射式加熱的殺菌法。

    利用熱能轉(zhuǎn)換器（如鍋爐）將燃燒的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崴蛘羝鳛榧訜峤橘|(zhì)，再以換熱器將熱水或蒸汽的熱能傳給食品，或?qū)⒄羝苯訃娙氪訜岬氖称贰?/p>

    食品熱處理中常用的加熱介質(zhì)及其特點：

（一）微生物和食品的腐敗變質(zhì)

    食品中的微生物是導(dǎo)致食品不耐貯藏的主要原因。細菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質(zhì)。

    細菌、霉菌和酵母

    食品中的微生物是導(dǎo)致食品不耐貯藏的主要原因。一般說來，食品原料都帶有微生物。在食品的采收、運輸、加工和保藏過程中，食品也有可能污染微生物。在一定的條件下，這些微生物會在食品中生長、繁殖，使食品失去原有的或應(yīng)有的營養(yǎng)價值和感官品質(zhì)，甚至產(chǎn)生有害和有毒的物質(zhì)。

    細菌、霉菌和酵母圖譜

    細菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質(zhì)，其中細菌是引起食品腐敗變質(zhì)的主要微生物。細菌中非芽孢細菌在自然界存在的種類最多，污染食品的可能性也最大，但這些菌的耐熱性并不強，巴氏殺菌即可將其殺死。細菌中耐熱性強的是芽孢菌。芽孢菌中還分需氧性、厭氧性的和兼性厭氧的。需氧和兼性厭氧的芽孢菌是導(dǎo)致罐頭食品發(fā)生平蓋酸敗的原因菌，厭氧芽孢菌中的肉毒梭狀芽孢桿菌常作為罐頭殺菌的對象菌。酵母菌和霉菌引起的變質(zhì)多發(fā)生在酸性較高的食品中，一些酵母菌和霉菌對滲透壓的耐性也較高。

（二）微生物的生長溫度

    不同微生物的最適生長溫度不同，當(dāng)溫度高于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長就會受到抑制，而當(dāng)溫度高到足以使微生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生變性時，微生物即會出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。

（三）濕熱條件下腐敗菌的耐熱性

    一般認為，微生物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)受熱凝固而失去新陳代謝的能力是加熱導(dǎo)致微生物死亡的原因。因此，細胞內(nèi)蛋白質(zhì)受熱凝固的難易程度直接關(guān)系到微生物的耐熱性。蛋白質(zhì)的熱凝固條件受其它一些條件，如：酸、堿、鹽和水分等的影響。

（四）影響腐敗菌耐熱性的因素

    1、加熱前--腐敗菌的培育和經(jīng)歷對其耐熱性的影響

    影響因素主要包括：細胞本身的遺傳性、組成、形態(tài)，培養(yǎng)基的成分，培育時的環(huán)境因子，發(fā)育時的溫度以及代謝產(chǎn)物等。

    成熟細胞要比未成熟的細胞耐熱。培養(yǎng)溫度愈高，孢子的耐熱性愈強，而且在最適溫度下培育的細菌孢子具有最強的耐熱性。營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基中發(fā)育的孢子耐熱性強，營養(yǎng)缺乏時則弱。

    2、加熱時--加熱溫度、加熱致死時間、細胞濃度、細胞團塊存在與否、介質(zhì)性狀和pH值等方面的因素對腐敗菌耐熱性的影響。

    ①加熱條件：在一定熱致死溫度下，細菌（芽孢）隨時間變化呈對數(shù)性規(guī)律死亡；溫度愈高，殺滅它所需的時間愈短。

    ②細菌狀態(tài)：在一定熱致死溫度下，菌數(shù)愈多，殺滅它所需時間愈長。細胞團塊的存在降低熱殺菌的效果

    ③介質(zhì)性狀：包括水分（水分活度）、pH值、碳水化合物、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、無機鹽等，是影響殺菌效果的最重要的因素。

    ④各種添加物、防腐劑和殺菌劑的影響

    3、加熱后--熱死效果的檢驗

    腐敗菌受熱損傷后有如下表現(xiàn)：發(fā)育時的誘導(dǎo)期延長，營養(yǎng)需求增加；發(fā)育時最適pH范圍縮小；增殖時最適溫度范圍縮?。粚σ种苿┑拿舾行栽鰪?；細胞內(nèi)的物質(zhì)產(chǎn)生泄漏；對放射線的敏感性增加；細胞中酶的活力降低；核酸體的RNA分解等。

    判斷腐敗菌是否被殺滅，需測定其熱死效果，常通過對經(jīng)過熱處理后的細菌芽孢進行再培養(yǎng)，以檢查是否仍有存活。選擇適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基，如果腐敗菌沒有再生長，說明殺菌工藝適用。

（五）熱破壞反應(yīng)的反應(yīng)速率

    食品中各成分的熱破壞反應(yīng)一般均遵循一級反應(yīng)動力學(xué)，也就是說各成分的熱破壞反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度呈正比關(guān)系。這一關(guān)系通常被稱為"熱滅活或熱破壞的對數(shù)規(guī)律（logarithmic order of inactivation or destruction）"。這一關(guān)系意味著，在某一熱處理溫度（足以達到熱滅活或熱破壞的溫度）下，單位時間內(nèi)，食品成分被滅活或被破壞的比例是恒定的。

    DT值

    即指數(shù)遞減時間（Decimal reduction time），是熱力致死速率曲線斜率的負倒數(shù)，可以認為是在某一溫度下，每減少90％活菌（或芽孢）所需的時間，通常以分鐘為單位。

    由于上述致死速率曲線是在一定的熱處理（致死）溫度下得出的，為了區(qū)分不同溫度下微生物的D值，一般熱處理的溫度T作為下標，標注在D值上，即為DT。很顯然，D值的大小可以反映微生物的耐熱性。在同一溫度下比較不同微生物的D值時，D值愈大，表示在該溫度下殺死90％微生物所需的時間愈長，即該微生物愈耐熱。

    必須指出，DT值是不受原始菌數(shù)影響的，但隨熱處理溫度不同而變化，溫度愈高，微生物的死亡速率愈大，DT值則愈小。

    TDT值

    即熱力致死時間（Thermal death time）。在一定時間內(nèi)（通常指1～10分鐘）對細菌進行熱處理時，從細菌死亡的最低熱處理溫度開始的各個加熱期的溫度稱為熱力致死溫度。

    在某一恒定溫度（熱力致死溫度）條件下，將食品中的一定濃度的某種微生物活菌（細菌和芽孢）全部殺死所需要的時間（min），一般用TDT值表示，同樣在右下角標上殺菌溫度。

    F值

    F值又稱殺菌值，是指在一定的致死溫度下將一定數(shù)量的某種微生物全部殺死所需的時間（min）。由于微生物的種類和溫度均為特指，通常F值要采用上下標標注，以便于區(qū)分，即 。一般將標準殺菌條件下的記為F0在121.1℃熱力致死溫度下的腐敗菌的熱力致死時間，通常用F值表示。F值可用于比較相同Z值時腐敗菌的耐熱性，它與菌的熱死試驗時的原始菌數(shù)有關(guān)，隨所指定的溫度、菌種、菌株及所處環(huán)境不同而變化。

    Z值

    當(dāng)熱力致死時間減少1/10或增加10倍時所需提高或降低的溫度值，一般用Z值表示。Z值是衡量溫度變化時微生物死滅速率變化的一個尺度。

    TRT值

    即熱力指數(shù)遞減時間。在某特定的熱死溫度下，將細菌或芽孢數(shù)減少到10－n時所需的熱處理時間，。它是指在一定的致死溫度下將微生物的活菌數(shù)減少到某一程度如10-n或1/10n（即原來活菌數(shù)的1/10n）所需的時間（min），記為TRTn，單位為分鐘，n就是遞減指數(shù)。

    很顯然：可以看出，TRT值不受原始微生物活菌數(shù)影響，可以將它用作確定殺菌工藝條件的依據(jù)，這比用前述的受原始微生物活菌數(shù)影響的TDT值要更方便有利。TRTn值象D值一樣將隨溫度而異，當(dāng)n=1，TRT1=D。若以D的對數(shù)值為縱坐標，加熱溫度T為橫坐標，根據(jù)D和T的關(guān)系可以得到一與擬熱力致死時間曲線相同的曲線，也稱為TRT1曲線。

低溫長時殺菌法

（一）概念

    低溫長時殺菌法也稱為巴氏殺菌。相對于商業(yè)殺菌而言，巴氏殺菌是一種較溫和的熱殺菌形式，巴氏殺菌的處理溫度通常在100℃以下，典型的巴氏殺菌的條件是62.8℃/30min，達到同樣的巴氏殺菌效果，可以有不同的溫度、時間組合。巴氏殺菌可使食品中的酶失活，并破壞食品中熱敏性的微生物和致病菌。巴氏殺菌的目的及其產(chǎn)品的貯藏期主要取決于殺菌條件、食品成分（如pH值）和包裝情況。對低酸性食品（pH＞4.6），其主要目的是殺滅致病菌，而對于酸性食品，還包括殺滅腐敗菌和鈍化酶。

（二）特點

    ①簡單、方便，殺菌效果達99％，致病菌完全被殺死；

    ②不能殺死嗜熱、耐熱性細菌、孢子，以及一些殘存的酶類；

    ③設(shè)備較龐大，殺菌時間較長；

高溫短時殺菌法

（一）概念

    高溫短時殺菌法主要是指食品經(jīng)100℃以上，130℃以下的殺菌處理。主要應(yīng)用于pH>4.5的低酸性食品的殺菌。

（二）特點

    ①占地少，緊湊（僅為單缸法的占地面積的20％）

    ②處理量大，連續(xù)化生產(chǎn)，節(jié)省熱源，成本低；

    ③可于密閉條件下進行操作，減少污染的機會。但殺菌后的細菌殘存數(shù)會比低溫長時殺菌法高；

    ④加熱時間短，營養(yǎng)成分損失少，乳質(zhì)量高，無燜煮味；

    ⑤可與CIP（原地?zé)o拆卸循環(huán)清洗系統(tǒng)）清洗配套，省勞力，提高效率；

    ⑥溫度控制檢測系統(tǒng)要求嚴格（儀表要準確）

（三）適用范圍

   需要快速有效的熱傳導(dǎo)，通常采用刮板式或管式熱交換器。這種方式適用于液體或小顆?；旌象w。但如果是很粘稠的液體或顆粒直徑大于3cm時，加熱就會受到熱傳導(dǎo)的控制，此時產(chǎn)品就需要受熱數(shù)分鐘才能達到殺菌要求，這樣產(chǎn)品的質(zhì)量、營養(yǎng)成分和口感會受到影響。

超高溫瞬時殺菌

（一）概念

    利用直接蒸汽或熱交換器，使食品在130℃-150℃，保持幾秒或者幾十秒加熱殺菌后，迅速冷卻，使細菌無法存活、生長。

（二）特點

    ①溫度控制準確，設(shè)備精密；

    ②溫度高，殺菌時間極短，殺菌效果顯著，引起的化學(xué)變化少；

    ③適于連續(xù)自動化生產(chǎn)；

    ④蒸汽和冷源的消耗比高溫短時殺菌法HTST高。

蒸汽噴射式加熱滅菌法

（一）概念

    是指采用蒸汽噴射的UHT滅菌法，通常叫做直接蒸汽噴射或DSI。在最后的滅菌階段將產(chǎn)品與蒸汽在一定的壓力下混合，蒸汽釋放出潛熱將產(chǎn)品快速加熱至滅菌溫度。這種直接加熱系統(tǒng)加熱產(chǎn)品的速度比其它任何間接系統(tǒng)都要快。

（二）特點

    ①加熱和冷卻速度較快，UHT瞬時加熱更容易通過直接加熱系統(tǒng)來實現(xiàn)。

    ②能加工粘度高的產(chǎn)品，尤其對那些不能通過板式熱交換器進行良好加工的產(chǎn)品來說，它不容易形成結(jié)垢。但蒸汽壓力將限制設(shè)備長時間運轉(zhuǎn)。

    ③產(chǎn)品滅菌后需要進行無菌均質(zhì)，由此設(shè)備本身的成本和運轉(zhuǎn)成本大大增加。

    ④結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝置大多是非標準型，系統(tǒng)成本是同等處理能力的板式或管式加熱系統(tǒng)的兩倍。

    ⑤運轉(zhuǎn)成本高，能量回收的限制性使加熱成本增加。但從某種程度上說，該系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)較長時間可適當(dāng)彌補其高成本的缺陷。尤其對于牛乳來說，間接系統(tǒng)會產(chǎn)生嚴重的結(jié)垢現(xiàn)象，直接加熱體系更符合產(chǎn)品的特性和質(zhì)量要求。

二次滅菌法

（一）概念

    二次滅菌法按設(shè)備運行方式可分為間歇式和連續(xù)式。

    間歇式是指產(chǎn)品第一次滅菌采用管式超高溫滅菌機，然后經(jīng)灌裝、封蓋后放入間歇式滅菌器內(nèi)進行第二次滅菌。

連續(xù)式是指產(chǎn)品第一次滅菌采用管式或板式超高溫滅菌機，第二次滅菌采用連續(xù)式滅菌機。該法滅菌處理的產(chǎn)品保存期長，有利于長途儲運。

（二）特點

    1、間歇式二次滅菌法設(shè)備簡單，投資較低，但產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。

    2、連續(xù)式二次滅菌線的特點是投資大，產(chǎn)量高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

    3、二次滅菌機是二次滅菌生產(chǎn)線的核心設(shè)備，要求其升溫、降溫快，傳熱均勻，盡量減小熱沖擊和熱慣性，性能良好，嚴格執(zhí)行滅菌規(guī)程。

殺菌方法的選擇

    選擇熱殺菌方法和條件時應(yīng)遵循下列基本原則：

（一）應(yīng)達到相應(yīng)的熱處理目的

    1、以加工為主：熱處理后食品應(yīng)滿足熱加工的要求。

    2、以保藏為主要目的：熱處理后的食品應(yīng)達到相應(yīng)的殺菌、鈍化酶等目的。

（二）應(yīng)盡量減少熱處理造成的食品營養(yǎng)成分的破壞和損失

    熱處理過程要重視熱能在食品中的傳遞特征與實際效果，滿足食品衛(wèi)生的要求，不應(yīng)產(chǎn)生有害物質(zhì)。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品熱處理的目的選擇優(yōu)化方法。

    熱處理的一些優(yōu)化方法

    熱處理的種類——優(yōu)化方法

    熱、燙——考慮非熱損失所造成的營養(yǎng)成分的損失（如瀝濾、氧化降解等）。

    巴氏殺菌——若食品中無耐熱性的酶存在時，盡量采用高溫短時工藝。

    商業(yè)殺菌——對對流傳熱和無菌包裝的產(chǎn)品，在耐熱性酶不成為影響工藝的主要因素時，盡量采用高溫短時工藝。對傳導(dǎo)傳熱的產(chǎn)品，一般難于采用高溫短時工藝。

熱能在食品中的傳遞

    在計算熱處理的效果時必需知道兩方面的信息，一是微生物等食品成分的耐熱性參數(shù)，另一是食品在熱處理中的溫度變化過程。

（一）罐頭容器內(nèi)食品的傳熱

    影響容器內(nèi)食品傳熱的因素包括：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；食品和容器的物理性質(zhì)；加熱介質(zhì)（蒸汽）的溫度和食品初始溫度之間的溫度差；容器的大小。

    要能準確地評價罐頭食品在熱處理中的受熱程度，必須找出能代表罐頭容器內(nèi)食品溫度變化的溫度點，通常人們選罐內(nèi)溫度變化最慢的冷點（Cold point）溫度，加熱時該點的溫度最低（此時又稱最低加熱溫度點，Slowest heating point），冷卻時該點的溫度最高。熱處理時，若處于冷點的食品達到熱處理的要求，則罐內(nèi)其它各處的食品也肯定達到或超過要求的熱處理程度。

    罐頭冷點的位置與罐內(nèi)食品的傳熱情況有關(guān)。

    1、傳導(dǎo)傳熱方式的罐頭：

    由于傳熱的過程是從罐壁傳向罐頭的中心處，罐頭的冷點在罐內(nèi)的幾何中心。

    2、對流傳熱的罐頭：

    由于罐內(nèi)食品發(fā)生對流，熱的食品上升，冷的食品下降，罐頭的冷點將向下移，通常在罐內(nèi)的中心軸上罐頭幾何中心之下的某一位置。

    3、傳導(dǎo)和對流混合傳熱的罐頭：

    其冷點在上述兩者之間。

（二）評價熱穿透的數(shù)據(jù)

    測定熱處理時傳熱的情況，應(yīng)以冷點的溫度變化為依據(jù)，通常測溫儀是用銅，康銅為熱電偶利用其兩點上出現(xiàn)溫度差時測定其電位差，再換算成溫度的原理。

    在評價熱處理的效果（如采用一般法計算殺菌強度F值）時，需要應(yīng)用熱穿透的有關(guān)數(shù)據(jù)，這時應(yīng)首先畫出罐頭內(nèi)部的傳熱曲線，求出其有關(guān)的特性值。

    傳熱曲線

    傳熱曲線是將測得罐內(nèi)冷點溫度（Tp）隨時間的變化畫在半對數(shù)坐標上所得的曲線。作圖時以冷點溫度與殺菌鍋內(nèi)加熱溫度（Th）或冷卻溫度（Tc）之差（Th－Tp或Tp－Tc ）的對數(shù)值為縱坐標，以時間為橫坐標，得到相應(yīng)的加熱曲線或冷卻曲線。為了避免在坐標軸上用溫差表示，可將用于標出傳熱曲線的坐標紙上下倒轉(zhuǎn)180度，縱坐標標出相應(yīng)的冷點溫度值（Tp ）。

    以加熱曲線為例，縱坐標的起點為Th－Tp ＝1（理論上認為在加熱結(jié)束時，Tp 可能非常接近Th，但Th－Tp ≠0），相應(yīng)的Tp 值為Th－1，即縱坐標上最高線標出的溫度應(yīng)比殺菌溫度低一度（℃），第一個對數(shù)周期坐標的坐標值間隔為1℃，第二個對數(shù)周期坐標的坐標值間隔為10℃，這樣依次標出其余的溫度值。

殺菌條件的計算

    食品熱殺菌的條件主要是殺菌值和殺菌時間，目前廣泛應(yīng)用的計算方法有三種：改良基本法、公式法和列線圖解法。
（一）改良基本法

    1920年比奇洛（Bigelow）首先創(chuàng)立了罐頭殺菌理論，提出推算殺菌時間的基本法（The general mathod），又稱基本推算法。該方法提出了部分殺菌率的概念，它通過計算包括升溫和冷卻階段在內(nèi)的整個熱殺菌過程中的不同溫度－時間組合時的致死率，累積求得整個熱殺菌過程的致死效果。1923年鮑爾（Ball）根據(jù)加熱殺菌過程中罐頭中心所受的加熱效果用積分計算殺菌效果的方法，形成了改良基本法（Improved general method）。該法提高了計算的準確性，成為一種廣泛使用的方法。

    在殺菌過程中，食品的溫度會隨著殺菌時間的變化而不斷發(fā)生變化，當(dāng)溫度超過微生物的致死溫度時，微生物就會出現(xiàn)死亡。溫度不同，微生物死亡的速率不同。在致死溫度停留一段時間就有一定的殺菌效果?？梢园颜麄€殺菌過程看成是在不同殺菌溫度下停留一段時間所取得的殺菌效果的總和。

（二）公式計算法

    此法是由鮑爾提出，后經(jīng)美國制罐公司熱工學(xué)研究組簡化，用來計算簡單型和轉(zhuǎn)折型傳熱曲線上殺菌時間和F值。簡化雖然會引入一些誤差但影響不大。此法已經(jīng)列入美國FDA的有關(guān)規(guī)定中，在美國得到普遍應(yīng)用。

    公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中罐內(nèi)容物溫度的變化在半對數(shù)坐標紙上所繪出的加熱曲線，以及殺菌結(jié)束冷卻水立即進入殺菌鍋進行冷卻的曲線才能進行推算并找出答案。它的優(yōu)點是可以在殺菌溫度變更時算出殺菌時間，其缺點是計算繁瑣、費時，還容易在計算中發(fā)生錯誤，又要求加熱曲線必須呈有規(guī)則的簡單型加熱曲線或轉(zhuǎn)折型加熱曲線，才能求得較正確的結(jié)果。

    近幾十年來許多學(xué)者對這種方法進行了研究，以達到既正確又簡單，且應(yīng)用方便的目的。隨著計算機技術(shù)的應(yīng)用，公式法和改良適用法一樣準確，但更為快速、簡潔。

（三）列線圖法

    列線圖法是將有關(guān)參數(shù)制成列線計算圖，利用該圖計算出殺菌值和殺菌時間。該法適用于Z=10℃，m+g=76.66℃的任何簡單型加熱曲線，快捷方便，但不能用于轉(zhuǎn)折型加熱曲線的計算。當(dāng)有關(guān)數(shù)據(jù)越出線外時，也不能用此法計算。

殺菌條件的確定

    確定食品熱殺菌條件時，應(yīng)考慮影響熱殺菌的各種因素。食品的熱殺菌以殺菌和抑酶為主要目的，應(yīng)基于微生物和酶的耐熱性，并根據(jù)實際熱處理時的傳熱情況，選擇食品熱殺菌條件，以確定達到殺菌和抑酶的最小熱處理程度。熱殺菌技術(shù)的研究動向集中在熱殺菌條件的最優(yōu)化、新型熱殺菌方法和設(shè)備開發(fā)方面。熱殺菌條件的最優(yōu)化就是協(xié)調(diào)熱殺菌的溫度時間條件，使熱殺菌達到期望的目標，而盡量減少不需要的作用。

    熱殺菌的方法和工藝與殺菌的設(shè)備密切相關(guān)，良好的殺菌設(shè)備是保證殺菌操作完善的必要條件。目前使用的殺菌設(shè)備種類較多，不同的殺菌設(shè)備所使用的加熱介質(zhì)和加熱的方式、可達到的工藝條件以及自動化的程度不盡相同。殺菌設(shè)備除了具有加熱、冷卻裝置外，一般還具有進出料（罐）傳動裝置、安全裝置和自動控制裝置等。

    罐頭食品熱殺菌條件的確定

（一）實罐試驗

    以滿足理論計算的殺菌值（F0）為目標，熱殺菌可以有各種不同殺菌溫度－時間的組合。

    實罐試驗的目的就是根據(jù)罐頭食品質(zhì)量，生產(chǎn)能力等綜合因素選定殺菌條件，使熱殺菌既能達到殺菌安全的要求，又能維持其高質(zhì)量，在經(jīng)濟上也最合理。

（二）實罐接種的殺菌試驗

    將常見導(dǎo)致罐頭腐敗的細菌或芽孢定量接種在罐頭內(nèi)，在所選定的殺菌溫度中進行不同時間的殺菌，再保溫檢查其腐敗率。

    通常采用將耐熱性強的腐敗菌接種于數(shù)量較少的罐頭內(nèi)進行殺菌試驗，藉以確證殺菌條件的安全程度。如實罐接種殺菌試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果很接近，這對所訂殺菌條件的合理性和安全性有了更可靠的保證和高度的信心。

    1、試驗用微生物

    （1）低酸性食品：梭狀產(chǎn)芽孢桿菌（Clostridium sporogenses）PA3679芽孢

    （2）pH3.7以下酸性食品：巴氏固氮梭狀芽孢桿菌（Clostridium pasteurianum）或凝結(jié)芽孢桿菌（Bacillus coagulans）芽孢

    （3）高酸性食品：乳酸菌，酵母

    2、實罐接種方法

    （1）對流傳熱的產(chǎn)品

    可接種在罐內(nèi)任何處。

    （2）傳導(dǎo)傳熱產(chǎn)品

    盡可能接種在冷點位置。

    3、試驗分組

    根據(jù)殺菌條件的理論計算，按殺菌時間的長短至少分為5組，其中1組為殺菌時間最短，試樣腐敗率達到100%；1組為殺菌時間最長，預(yù)計可達0%的腐敗率；其余3組的殺菌時間將出現(xiàn)不同的腐敗率，通常殺菌時間在30～100之間，每隔5分鐘為1組，比較理想的是根據(jù)F值隨溫度提高時按對數(shù)規(guī)律遞減情況，F(xiàn)值可按0.5、1.0、2.0、4.0、6.0，確定不同加熱時間加以分組。每次試驗要控制為5組，否則罐數(shù)太多，封罐前后停留時間過長，將影響試驗結(jié)果。因此試驗要求在一天內(nèi)完成，并用同一材料。

    對照組的罐頭也應(yīng)有3～5組，以便核對自然污染微生物的耐熱性，同時用來檢查核對二重卷邊是否良好，罐內(nèi)凈重、瀝干重和頂隙度等。還將用6～12罐供測定冷點溫度之用。
    4、試驗記錄

    試驗時必須對以下內(nèi)容進行測定并做好記錄。

    A．接種微生物菌名和編號；

    B．接種菌液量、接種菌數(shù)和接種方法；

    C．各操作時間（如預(yù)處理時間、裝罐時間、排氣、封罐前停留時間等）；

    D．熱燙溫度與時間；

    E．裝罐溫度；

    F．裝罐重量；

    G．內(nèi)容物粘度（如果它為重要因子）；

    H．頂隙度；

    I．鹽水或湯汁的濃度；

    J．熱排氣溫度與時間；

    K．封罐和蒸汽噴射條件；

    L．真空度（指真空封罐）；

    M．封罐時內(nèi)容物溫度；

    N．殺菌前罐頭初溫；

    O．殺菌升溫時間；

    P．殺菌過程中各階段的溫度和時間；

    Q．殺菌鍋上儀表（壓力表、水銀溫度計、溫度紀錄儀）指示值；

    R．冷卻條件。

（三）保溫貯藏試驗

    接種實罐試驗后的試樣要在恒溫下進行保溫試驗。培養(yǎng)溫度依據(jù)試驗菌的不同而不同：

    霉菌：21.1～26.7℃

    嗜溫菌和酵母：26.7～32.2℃

    凝結(jié)芽孢桿菌：35.0～43.2℃

    嗜熱菌：50.0～57.2℃

    保溫試驗樣品應(yīng)每天觀察其容器外觀有無變化，當(dāng)罐頭脹罐后即取出，并存放在冰箱中。

    保溫試驗完成后，將罐頭在室溫下放置冷卻過夜，然后觀察其容器外觀、罐底蓋是否膨脹，是否低真空，然后對全部試驗罐進行開罐檢驗，觀察其形態(tài)、色澤、pH值和粘稠性等，并一一記錄其結(jié)果。接種肉毒桿菌試樣要做毒性試驗，也可能有的罐頭產(chǎn)毒而不產(chǎn)氣。

    當(dāng)發(fā)現(xiàn)容器外觀和內(nèi)容物性狀與原接種試驗菌所應(yīng)出現(xiàn)的征狀有差異時，可能是漏罐污染或自然界污染了耐熱性更強的微生物造成，這就要進行腐敗原因菌的分離試驗。

（四）生產(chǎn)線上實罐試驗

    接種實罐試驗和保溫試驗結(jié)果都正常的罐頭加熱殺菌條件，就可以進入生產(chǎn)線的實罐試驗作最后驗證。試樣量至少100罐以上，試驗時必須對以下內(nèi)容進行測定并做好記錄：

    A．熱燙溫度與時間；

    B．裝罐溫度；

    C．裝罐量（固形物、湯汁量）；

    D．粘稠度（咖喱、濃湯類產(chǎn)品）；

    E．頂隙度；

    F．鹽水或湯汁的溫度；

    G．鹽水或湯汁的濃度；

    H．食品的pH值；

    I．食品的水分活性；

    J．封罐機蒸汽噴射條件；

    K．真空度（指封罐機）；

    L．封罐時食品的溫度；

    M．加熱殺菌前食品每克（或每毫升）含微生物的平均數(shù)及其波動值，取樣次數(shù)為5~10次。pH3.7以下的高酸性食品檢驗乳酸菌和酵母； pH3.7~5.0的酸性食品檢驗嗜溫性需氧菌芽孢數(shù)（如果可能的話，嗜溫性厭氧菌芽孢數(shù)也要檢驗）；pH5.0以上的低酸性食品檢驗嗜溫性需氧菌芽孢數(shù)、嗜熱性需氧菌芽孢數(shù)（如果可能的話，嗜溫性厭氧菌芽孢數(shù)也要檢驗），這對于保證殺菌條件的最低極限十分必要。

    N．殺菌前的罐頭初溫；

    O．殺菌升溫時間；

    P．殺菌溫度和時間；

    Q．殺菌鍋上壓力表、水銀溫度計、溫度記錄儀的指示值；

    R．殺菌鍋內(nèi)溫度分布的均勻性；

    S．罐頭殺菌時測點溫度（冷點溫度）的記錄及其F值；

    T．罐頭密封性的檢查及其結(jié)果。

    生產(chǎn)線實罐試樣也要經(jīng)歷保溫試驗，希望保溫3～6個月，當(dāng)保溫試樣開罐后檢驗結(jié)果顯示內(nèi)容物全部正常，即可將此殺菌條件作為生產(chǎn)上使用，如果發(fā)現(xiàn)試樣中有腐敗菌，則要進行原因菌的分離試驗。

主要產(chǎn)品推薦： 烘干機  干燥機  殺菌機  微波設(shè)備