罐头食品的杀菌

5罐头食品的杀菌5.1罐头食品的杀菌目的A.完成杀菌任务即杀死微生物；B.钝化酶的活性；C.尽可能保持食品原有品质；D.煮熟某些食品，增加肉品的风味。凡能导致罐头食品腐败变质的各种微生物都称为腐败菌。事实表明，罐头食品的种类不同，罐头内出现的腐败菌种类不同。各种腐败菌的生活习性不同，故应该有不同的杀菌工艺要求。商业杀菌法(commercialsterilzation)：指罐头食品经过杀菌处理后，将病原菌、产毒菌及在食品上造成食品腐败的微生物杀死，罐头内允许残留有微生物或芽孢，不过，在常温无冷藏状况的商业贮运过程中，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。接受过商业灭菌处理的产品，处于“商业无菌”状态。酸性罐头食品：pH＜4.6低酸性罐头食品：pH＞4.65.2罐头食品的分类高酸性罐头食品：pH＜3.7酸性罐头食品：pH＜4.6中酸性罐头食品：pH＜5.0低酸性罐头食品：pH＞5.0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3.43.23.7番茄汁4.34.14.4杏3.63.24.2芦笋（绿）5.55.45.6红酸樱桃3.53.33.8青刀豆5.45.25.7葡萄汁3.22.93.7黄豆猪肉5.65.06.0橙汁3.73.54.0蘑菇5.85.85.9酸渍黄瓜3.93.54.3青豆6.25.96.5菠萝汁3.53.43.5马铃薯5.55.45.6番茄4.34.64.6菠菜5.45.15.9各种常见罐头食品的pH值酸度级别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105~121℃中酸性4.6~5.0蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、沙司制品、无花果酸性3.7~4.6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、酶罐头食品按照酸度的分类低酸性罐头食品加酸后，若最后平衡时pH＜4.6，则转化为酸性罐头食品，杀菌强度可相应降低，但是酸的添加以不影响成品的风味为前提。对于大多数水果罐头和部分蔬菜罐头，pH＜4.6，属于酸性罐头食品；对肉类罐头、禽类罐头、水产类罐头和大部分蔬菜罐头，pH＞4.6，属于低酸性罐头食品。酸性罐头食品：杀菌对象菌是普通细菌，杀菌温度为100℃以下（常压杀菌）。低酸性罐头食品：杀菌对象菌是肉毒梭状芽孢杆菌或P.A.3679（生芽孢梭状芽孢杆菌），杀菌温度为100℃以上（加压杀菌）。杀菌对象菌的选择A.肉毒梭状芽孢杆菌在自然界中分布广泛，罐头食品加工的原料受到污染的机会大；B.肉毒梭状芽孢杆菌厌氧不耐酸，在pH＞4.6的罐藏环境中能够进行生长，在pH＜4.6的环境中不能生长；C.肉毒梭状芽孢杆菌生长时会产生致命的外毒素；D.肉毒梭状芽孢杆菌的耐热性很强。杀菌对象菌选择的原因：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。在低酸性食品中还存在有比肉毒杆菌更耐热的厌氧腐败菌如P.A.3679生芽孢梭状芽孢杆菌的菌株，它并不产生毒素，常被选为低酸性罐头食品杀菌的对象菌。这样确定的杀菌工艺条件显然将进一步提高罐头杀菌的可靠性。在低酸性食品中尚有抗热性更强的平酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌存在，它需要更高的杀菌工艺条件才会完全遭到破坏。中酸性罐头食品的杀菌强度要求与低酸性罐头食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食品一类。5.3罐头食品安全杀菌值的计算a——罐头杀菌前对象菌的数量；b——罐头的允许腐败率（按原轻工部对各类成品罐头合格率的要求而定）。F安=D（lga—lgb）与τ=D（lga—lgb）相似。5.4罐头在实际杀菌条件下F值的计算τ——罐头中心温度tm下的加热致死时间；Lm——罐头中心温度tm下微生物的致死率，表示各个温度下的杀菌效率换算系数，即罐头在温度tm下的杀菌效率值相当于在标准杀菌温度121℃下的杀菌效率值的倍数。由lgτ/F=（t0—tm）/Z得F=τ10（tm—t0）/Z设Lm=L=10（tm—t0）/Z，则F=τLmtm=121℃，则Lm=1；当tm＜121℃，则Lm＜1；tm＞121℃，则Lm＞1。对于低酸性罐头食品，杀菌对象菌为肉毒杆菌或P.A.3679，Z=10℃，t0＝121℃，则Lm=L=10[（tm—121）/10]或lgLm=（tm—121）/10在一个很小的时间间隔内，罐头的中心温度可以看成是恒定的，对应的微小杀菌值为dF=d（τLm）=LmdτF=∫τOLmdτ=Δτ（Lm1+Lm2+…+Lmn）=Δτ∑Lmn，n=1，2，3，…F＞F安，说明杀菌过度；若F＝F安，说明杀菌合适F＜F安，说明杀菌不足。例：已知嗜热脂肪芽孢杆菌的D121℃＝4.0（min），现生产一批425g蘑菇罐头，在杀菌前罐头内容物含有的嗜热脂肪芽孢杆菌不超过2个/g，要求经121℃杀菌后，允许的腐败率为万分之五以下。试计算在121℃杀菌时所需的安全F值和实际F值。（杀菌规程为10’—23’—10’/121.1℃，罐头的传热数据如表）解：已知：D121℃＝4.0(min)a＝425×2＝850（个/罐）b＝5/10000＝5×10-4根据式F安＝D121℃（lga–lgb）＝4×（lg850-lg5×10-4）＝4×（2.9294－0.699＋4）＝24.92(min)实际杀菌的F值计算根据罐头的杀菌公式10′－23′－10′121℃时间(min)03691215罐内中心温度(℃)47.984.5104.7119120121致死率L000.0230.63090.7841.0时间(min)18212427303336394245罐内中心温度(℃)121121.2121120120.51211151089945致死率Lm1.01.0491.00.79430.8911.00.25120.05010.00630F=25.5minF安=24.92min该杀菌公式合理F＝Δτ∑Lmn＝Δτ〔Lm1＋Lm2＋Lm2＋……＋Lmn〕＝3×（0+0+0.023+0.6309+0.7843+1+1+1.049+1+0.7943+0.891+1+0.2512+0.0501+0.0063+0)＝3×8.4904=25.5(min)5.5罐头杀菌时间及F值的计算确定杀菌F值的一般步骤：A、确定常引起该罐头食品变质的微生物种类；B、确定微生物的耐热性(Z值、D值)；C、根据式F＝D（lga–lgb）计算出安全F值；D、测定罐头在实际杀菌过程中的罐头中心温度，再根据中心温度计算出实际杀菌F值，并与安全F值进行比较，判断实际杀菌工艺条件的合理性，从而罐头的确定杀菌时间。5.5.1比奇洛（Bigelow）基本推算法该法的关键是先找出罐头食品的传热曲线与各温度下微生物热力致死时间的关系。部分杀菌量（部分杀菌效率值）：若罐头食品内的杀菌对象菌在某温度下的热力致死时间为τ分钟，对象菌在该温度下实际经历的时间为t分钟，则在该温度下完成的杀菌效率值为t/τ，称为部分杀菌量，以Ai表示，则总杀菌量（总杀菌效率值）：A=A1+A2+…+An=∑AiA＞1，杀菌强度太大，浪费能源，降低食品品质和设备利用率；A＝1，杀菌强度刚好合适；A＜1，杀菌强度不足。由A＝1合理的杀菌时间图解法：确定罐头的杀菌对象菌；测定罐头的中心温度传热曲线由热力致死时间曲线查定各致死时间，计算致死率(1/τ)；以致死率为纵坐标、加热时间为横坐标作致死率曲线图；图3-18A＝1加热时间即为所求，图3-19。近似计算法：根据加热时间间隔，把致死率曲线相应地分成若干个区间，每个区间包含的面积就是该区间的杀菌率值，将各区间的面积相加得到总杀菌率值。Ai，n=[(Li，n+Li，n+1)/2]△τi，nA=∑Ai，n，n=1，2，…，n5.5.2鲍尔公式推算法根据半对数传热曲线，某一杀菌温度时杀菌加热时间B=fhlg（IJ/g）5.6罐头食品杀菌的工艺条件如200mL玻璃瓶装橙汁饮料的杀菌条件是100℃、20min。425g装马口铁罐糖水菠萝罐头的杀菌条件是100℃、30min。对于常压杀菌，杀菌的工艺条件通常用温度、时间表示。对于加压杀菌，杀菌工艺条件包括温度、时间、反压等，可用杀菌规程（公式）表示：τ1—τ2—τ3tPτ1——升温时间（min）τ2——杀菌时间（min）τ3——冷却时间（降温时间，min）t——杀菌温度（℃）P——反压冷却的反压力（kPa）反压力的确定；P—P锅＜△P允，无需反压冷却P—P锅≥△P允，要进行反压冷却P——杀菌结束开始冷却时的罐内压力同一F实值，可以有不同的温度时间组合，一般有超高温瞬时、高温短时或低温长时的杀菌工艺条件。到底选用什么样的温度时间组合如牛奶加工技术发展的三个阶段第一阶段：低温长时间杀菌，即牛乳在65℃保持10-15min；第二阶段：高温短时间杀菌(巴氏灭菌)，将生奶加热到75℃至80℃保持15-20S，达到杀死致病微生物，但是并不能完全杀菌，仍然要保留部分菌群，它的缺点是只能低温保存，保存时间只有10d左右。第三阶段：超高温瞬时杀菌(UHT)：将牛奶加热至137℃，仅保持4S便迅速降至常温，然后在无菌条件下，用六层纸铝塑复合无菌材料灌装、封盒而成，可以长时间保存。杀菌工艺条件的确定：1.温度升高，微生物的死亡速率大大加快，需要的加热时间相应大大缩短；2.温度升高，酶的活性钝化速率大大加快，需要的加热时间短；4.温度升高，微生物死亡速度的增加远大于化学反应速度的增加；5.高温短时的杀菌工艺有利于微生物的死亡和提高食品品质，应优先选用。（Q10微生物约为10，化学反应＝2～4。）3.温度升高，各种化学反应速度加快，食品品质快速下降；金属罐内壁的腐蚀速度加快；超高温瞬时的杀菌工艺主要用于流动性好的食品装罐前的杀菌；超高温瞬时杀菌的工艺条件控制要求严格，稍有偏差就会对食品的品质或杀菌效果产生严重影响；选用超高温瞬时杀菌工艺要注意钝化酶的活性，并与无菌灌装配合使用才能取得明显的效果；应用：牛奶、果汁、饮料、豆浆、酒类等流动性好的食品的杀菌。板式超高温瞬时杀菌机高温短时杀菌必须保证罐内食品流动性良好，包装容器最好是传热性能好的金属罐或蒸煮袋；导热传热型罐头食品、玻璃容器包装的罐头食品不适宜采用高温短时杀菌工艺。5.7罐头食品常用的杀菌方法5.7.1常压杀菌杀菌温度≤100℃，用于酸性罐头食品的杀菌，有间歇式和连续式之分。对于间歇式，先在杀菌容器内注水，保证罐头在杀菌过程中始终全部浸没，通蒸气入水中待水沸腾后加入罐头铁笼，当水温再次达到预定温度开始计时，按照要求控制罐头的杀菌时间，杀菌结束，将罐头进行冷却，操作时需要注意：①罐头要先预热至70℃左右再入杀菌锅杀菌，以免罐头进入杀菌锅时水温降低过多，升温时间延长；③杀菌时罐头应始终保持在水面下10~15cm，温度稳定，保证所有罐头受热均匀；②对于玻璃罐头，若入水时温差超过60℃会发生破裂；④杀菌结束后可根据需要在锅内或锅外的水槽冷却，玻璃瓶罐头要分段冷却。⑤杀菌温度低于100℃，只适用于酸性罐头食品的杀菌。夹层锅立式杀菌锅水果罐头杀菌系统喷淋杀菌机（温瓶机）喷淋杀菌机5.7.2金属罐头的静止加压杀菌A.杀菌操作罐头→装笼→入锅→密封→打开排气阀、泄气阀→通蒸汽→空气的排除→升温→杀菌→关蒸汽阀门→通压缩空气和冷却水→冷却至40℃→打开锅盖→取出罐头→擦干（减压→打开锅盖→取出罐头→冷却→擦干）升温阶段：将杀菌锅温度在预定时间内提高到杀菌公式规定温度，同时将杀菌锅内的空气充分排出，以保证恒温杀菌时锅内蒸汽压与温度一致。恒温阶段：在规定时间内保持杀菌锅温度稳定不变。虽然杀菌锅经过升温阶段已达到杀菌温度，但罐头内的温度还在继续上升。C.罐头初温：要求罐头的实际初温应高于或等于原来预定的初温，对导热传热型罐头的升温影响大。B.蒸汽