食品工艺学食品罐藏工艺

第四章食品罐藏工艺（CanningTechnology）罐藏食品发展史•罐藏技术并非自然启发，乃是前人不断探索之结果•阿培尔的发明•黑暗中的进展•巴斯德的证明•理性的进步与干藏和冻藏不同，罐藏方法并不是人们直接受到自然现象的启示而加以利用，而是人们不断地探索和总结在长期的社会实践中的经验而发明创造的。据一些古书的记载，早在千年以前，就有用密封和加热法保存食物的例子，但限于当时的条件，还只是零星的局部经验，并未很快地推广开来和形成规模生产。现代意义上的罐藏食品，出现于18世纪末的法国。糖食业主尼古拉阿培尔（NicolasAppert）为获得拿破仑政府征求军队食品保存方法的赏金，经过十年的努力，发明了用玻璃瓶密封并加热来长期保存食物的方法，西文“（罐头）杀菌”一词即源于此（appertization）。第一节食品罐藏的基本过程一：概述食品的罐藏就是把食品置于罐（can，tin）、瓶（bottle）或袋（sac，sachet）中，密封后加热杀菌，借助容器防止外界微生物的入侵，达到在自然温度下长期存放的一种保藏方法。罐藏食品俗称罐头，相应的容器称为空罐、罐头盒。罐藏食品的生产过程由预处理（包括拣选、清洗、去皮核、修整、预煮、漂洗、分级、切割、调味、抽空等工序）、装罐、排气、密封、杀菌、冷却和后处理（包括保温、擦罐、贴标、装箱、仓储、运输）等工序组成。预处理的工序组合可根据产品和原料而有不同，但排气、密封和杀菌为罐藏食品必需的和特有的工序，因此也就是罐藏食品生产的基本工序。罐头食品的一般工艺过程预备原料和包装材料获得可食用部分洗涤分级检验热烫排气密封杀菌和冷却检验第二节装罐、排气与密封一装罐1、容器的准备。主要是对选定容器的清洁处理。2、装罐的工艺要求。（1）装罐迅速，不要积压。（2）保证净重和固形物含量。（3）原料需合理搭配。（4）保留适当顶隙。3、装罐的方法（1）人工装罐法：适用于①需要合理搭配，②有排列要求，③经不起机械性摩擦和冲击的原料。简便易行，适应性广；但效率低，偏差大，操作面积大，卫生状况控制难。（2）机械装罐法：适用于较均匀的原料（颗粒态、半固态、液态）。效率高，装量准确，连续性好，易于控制卫生条件，占地面积小；但适应性小。二排气1、排气的目的。（1）降低杀菌时罐内压力，防止变形、裂罐、胀袋等现象。（2）防止好氧性微生物生长繁殖。（3）减轻罐内壁的氧化腐蚀。（4）防止和减轻营养素的破坏及色、香、味成分的不良变化。2、排气方法（1）热灌装法：工艺参数：排汽温度A；排汽时间B；密封温度C。（4）真空排气法（真空封罐机排气）在封罐的同时由真空泵排除空气，因而不需要预封机和排气箱等设备。（2）加热排气法：（3）蒸汽喷射排气法：工艺参数：PW1=（PW+P1蒸）－P2蒸PW1：封罐后冷却下来时（温度为t2）所测罐头的真空度。PW：真空封罐机上真空室的真空度。P1蒸：罐头（温度为t1）在封罐机上真空室内封罐时，其顶隙内水蒸气压。P2蒸：封罐后冷却下来（温度为t2）时，其顶隙内水蒸气压。一般t2为室温，则P2蒸为一定值。故PW1与PW、P1蒸有关。而P1蒸与t1相关，所以PW1与PW、t1有关。操作时，只有当P1蒸＜真空室的实际压力时才能封口，否则会产生暴溢现象。真空室的实际压力=P（大气压）－PW水蒸气分压是随食品温度而变的，因此封罐时食品的温度与真空室的真空度是两个关键因素。所以，真空封口的工艺计算可根据PW和t1两个参数计算。例1：在标准大气压下真空封罐时，真空度为79.99KPa，问食品温度最高应为多少才不会产生瞬间沸腾现象？（书P134）解：①算出真空室的实际压力PP=大气压－PW=101.32－79.99=21.33（Kpa）②查表找出与21.33Kpa相应的食品温度，定出食品所允许的最高温度。例2：当真空封口的真空度为67KPa时，食品的密封温度应：a：低于72℃b：高于72℃c：等于72℃3、影响罐内真空度的因素（1）密封温度（2）顶隙大小（3）杀菌温度（4）食品原料（5）环境温度（6）环境气压三密封为保持高度密封状态，必须使罐身和罐盖的边缘紧密卷合，称为密封或封罐1、预封。将罐盖与罐筒边缘稍稍弯曲钩连，罐盖能自由转动但不能脱落。预封的目的：使罐盖在排气或抽气过程中不致脱落。①留有排气通道，②防止表面层被蒸汽烫伤，③防止蒸汽冷凝水落入罐内，④保持顶隙处较高的温度，⑤便于使用高速封罐机。预封一般用于需要热力排气的产品，并非所有产品所必需。如生产玻璃罐装食品时,不必进行预封。2、封罐为保持高度密封状态，必须使罐身和罐盖的边缘紧密卷合，称为密封或封罐。⑴金属罐密封金属罐的密封由二重卷边构成。罐身与罐盖或罐底由封口机进行卷封就形成二重卷边二重卷边示意图•二重卷边结构为：三层盖铁；两层身铁；内嵌密封胶。二重卷边各部位的名称：（书P141-142）•埋头度卷边宽度卷边厚度（书P141-142）•二重卷边检验：叠接率≥50%紧密度≥50%接缝盖沟（完整率）≥50%(2)、玻璃罐密封卷封：将罐盖紧压在玻璃罐口凸缘上，配合密封胶圈和罐内真空起到密封作用。旋封：有三、四、六旋盖。目前最常见的是四旋盖。封口时，每个盖的凸缘紧扣瓶口螺纹线，再配合密封胶圈和罐内真空，达到密封效果。套封：是卷封和旋封的结合形式。(3)、软包装袋密封主要采用热封合，有热冲击式封合，热压式封合等。第三节杀菌食品的热加工与杀菌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.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。食品的杀菌方法有多种，物理的如热处理、微波、辐射、过滤等，化学的如各种防腐剂和抑菌剂，生物的如各种微生物或能产生抗生素的微生物。虽然杀菌方法有多种多样，并且还在不断地发展，但热处理杀菌是食品工业最有效、最经济、最简便、因而也是使用最广泛的杀菌方法，同时也成为用其它杀菌方法时评价杀菌效果的基本参照。热处理（Thermalprocessing）•是采用加热的方式来改善食品品质、延长食品贮藏期的食品处理方法（技术）。•是食品加工与保藏中最重要的处理方法之一一、概述（一）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，是最常用的延长食品保存期的加工保藏方法。根据要杀灭微生物的种类的不同可分为：商业杀菌（CommercialSterilization）巴氏杀菌（Pasteurisation）商业杀菌（CommercialSterilization)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。商业杀菌是一种较强烈的热处理形式，通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物，一般也能钝化酶，使杀菌后的食品达到较长的贮期。但它同样对食品营养成分和品质的破坏也较大。杀菌后食品的无菌程度通常也并非达到完全无菌，只是杀菌后食品中不含致病菌，残存的处于休眠状态的非致病菌在正常的食品贮藏条件下不能生长繁殖，这种无菌程度被称为“商业无菌（Commerciallysterilization）”，也就是说它是一种部分无菌（Particallysterile）。巴氏杀菌(Pasteurization)巴氏杀菌也称为低温长时杀菌法。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。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。（二）热杀菌的主要目的热杀菌的主要目的是杀灭在食品正常的保质期内可导致食品腐败变质的微生物。一般认为，达到杀菌要求的热处理强度足以钝化食品中的酶活性。同时，热处理当然也造成食品的色香味、质构及营养成分等质量因素的不良变化。因此，热杀菌处理的最高境界是既达到杀菌及钝化酶活性的要求，又尽可能使食品的质量因素少发生变化。（三）热杀菌原理按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。实验证明：微生物的热致死率是加热温度和时间的函数。（四）热杀菌的主要类型杀菌的方法通常以压力、温时间、加热介质和设备以及杀菌和装罐密封的关系等来划分，以压力来划分可分为常压杀菌和加压杀菌；杀菌的加热介质可以是热水、水蒸气、水蒸汽和空气的混合物以及火焰等。1.湿热杀菌是热杀菌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。3.电热杀菌亦称欧姆杀菌，它利用电极将电流通过物体，由于阻抗损失、介质损耗等的存在，最终使电能转化为热能，使食品内部产生热量而达到杀菌的目的。2.干热杀菌采用火焰灼烧或干热空气进行灭菌的方法。（五）食品湿热杀菌的主要类型和特点低温长时杀菌法高温短时杀菌法超高温瞬时杀菌法蒸汽喷射式加热灭菌法二次灭菌法二、罐头食品的杀菌（一）罐头食品杀菌的目的和要求（书P148）①与医学、微生物学上的“灭菌”有区别。②工艺操作都是采用商业无菌的方式来进行热处理保藏的。很明显，这种效果只有在密封的容器内才能取得（防止杀菌后的食品再受污染。）将食品先密封于容器内再进行杀菌处理即是一般罐头的加工形式，而将经高温短时（HTST）或超高温瞬时（UHT）杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装，则是无菌包装。③确定商业杀菌的工艺需从两个因素考虑•高温对微生物数量的影响•达到预想的高温时，热量向食品中的传递（罐头传热）（二）高温对微生物菌群的影响1：罐头食品中的微生物•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。•罐头食品中的微生物种类很多，但杀灭的对象主要是致病菌和腐败菌。•致病菌在致病菌中，是以肉毒梭状芽孢杆菌为标准菌（对象菌）。原因：•腐败菌：种类很多微生物的耐热性•酵母和霉菌较不耐热，细菌较耐热。•有些细菌可以在不适宜生长的条件下形成非常耐热的芽孢。•低酸性食品以耐热菌的芽孢为杀菌对象。•细菌的营养细胞和芽孢之间的耐热性差异：蛋白质不同（热凝固温度不同）；水分含量及水分状态不同。要制定出既达到杀菌的要求，又可以使食品的质量因素变化最少的合理的杀菌工艺参数（温度和时间），就必须研究微生物的耐热性，以及热量在食品中的传递情况2：微生物耐热性的表示值（参数）经过几代科学家的努力与探索，现在常用下列一些数学曲线与数值来表示微生物与热杀菌有关的耐热特性：(1)热力致死温度(2)热力致死时间(3)热力致死速率曲线(4)D值(5)热力致死时间曲线(6)Z值(7)F0值(8)F0=nD(1)热致死温度表示将某特定容器内一定量食品中的微生物全部杀死所需要的最低温度。最古老的概念，现在仅在一般性场合使用，在作定量处理时已不使用。(2)热致死时间(ThermalDeathTime,TDT)在某一恒定温度条件下，加热使菌液细胞或芽孢以一定的比率（一般为99.9%）致死所需时间，称为热致死时间。（min）(3)热致死速率曲线（DeathRateCurve）•大量的实验证明，如果有足够多的微生物，则这些微生物并不是同时死亡的，而是随着时间的推移，其死亡量逐步增加。•高温对微生物数量减少的影响都有一个相似的和可测的变化模型。（图1）图1在所给定的加热条件下，随着加热时间的增加，微生物数量是按指数递减方式减少。热力致死速率曲线以加热（恒温）时间为横坐标，以微生物数量（对数值）为纵坐标，画出一条不同时间微生物被破坏的速度曲线。该曲线就是微生物的热致死速率曲线。表示某一种特定