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1、第四章食品的杀菌技术概述新型超高温杀菌技术 (重点)欧姆加热法超高温杀菌超高压杀菌技术脉冲强光杀菌技术超声波杀菌技术磁场杀菌技术高压脉冲电场杀菌技术根据杀菌方式、温度的不同，杀菌可分为热杀菌和非热（冷）杀菌。 热杀菌是食品工业常用的灭菌方法，但热处理对食品的色、香、味及营养 成分影响颇大。非热杀菌由于杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低，既有利于保 持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分。因 此，在食品（特别是功能食品）加工中采用非热杀菌技术是非常必要的。4.1 概 述 新杀菌技术实际应用须解决三个问题：1.是否引起新的污染；2.是否比传统方法有明显的经济优势；3.能否实
2、现规模化生产、加工。非热杀菌技术主要包括物理杀菌和化学杀菌。非热物理杀菌是采用物理手段（如电磁波、压力、光照等）进行杀菌，化学杀菌则是通过化学试剂来达到杀菌的作用。类类 别别物理杀杀菌和化学杀杀菌的主要形式物理杀杀菌辐辐射杀杀菌、紫外线杀线杀 菌、超高压杀压杀 菌、高压压脉冲电场杀电场杀 菌 、感应电应电 子杀杀菌、磁力杀杀菌、脉冲强光杀杀菌、微波杀杀菌、 超声波杀杀菌化学杀杀菌添加抑菌或防腐剂剂、臭氧、二氧化氯氯、Nisin、酶4.2 新型超高温杀菌技术 超高温杀菌技术（Ultra High Temperature 简称UHT杀菌法）是利用热交换器或直接蒸汽加热，使食品在135 150温度下
3、，保持几秒或几十秒加热杀菌后，迅速冷却的 杀菌方法，该方法杀菌效率高，物料产生的物理，化学变 化小，因此，对食品的外观、风味、营养素等几乎没有影 响，可以收到很好的灭菌效果。在实际生产应用中，UHT杀菌法常常和无菌包装技术联系在一起，使食品保持无菌状态，可以无需冷藏而在常温 下长期保存。一、定 义 二、发展历史 UHT杀菌法是英国于1956年首创，在19571965年间，通过大量的基础理论研究和细菌学研究后，才用于生产。超高温杀菌最早用于乳品工业牛奶的杀菌作业。1965年英国的Burton 提出了详细的理论技术报告。UHT杀菌装置的开发是由荷兰的斯托克（Stork）公司在20世纪50年代初率研
4、制，随后国际上又出现了许多类型的超高温处理装置。20世纪60年代初，无菌装罐技术获得成功，促进了超高温杀菌与无菌装罐技术相结合，从而发展了灭菌乳生产工艺。20世纪80年代后，UHT技术得到了更大的发展，其应用范围不仅仅限于液体产品，目前已可应用于固液混合产品和固体粉状产品等。杀菌装置也有很大的发展，如欧姆加热装置、气流式杀菌装置、塔式杀菌装置等的开发，进一步促进了超高温杀菌技术的发展。三、超高温杀菌的基本原理 微生物对高温的敏感性远大于多数食品成分对高温的敏感性，故超 高温杀菌能在很短时间内有效杀死微生物，并较好地保持食品原有的品 质。UHT杀菌的理论基础涉及两个方面：1.是微生物热致死的基本
5、原理；2.是如何最大限度保持食品的原有风味及品质。按照微生物的一般致死原理，当微生物在高于其耐受温度的热环境 中时，必然受到致命的伤害，且这种伤害随着受热时间的延长而加剧， 直至死亡。大量实验证明，微生物的热致死率是加热温度和受热时间的 函数。 微生物的耐热性腐败菌是食品杀菌的对象，其耐热性与食品的杀菌条件有直接关系。影响微生物耐热性的因素有如下几个方面： 菌种和菌株； 热处理前的菌龄、培育条件、贮存环境； 热处理时介质和食品成分如酸度或pH； 原始活菌数； 热处理温度和时间，作为热杀菌，这是主导的操作因素。大肠杆菌四、UHT杀菌食品的类型及其装置和效果 1 微生物的加热杀菌食品中微生物的热杀
6、菌方法有干热和湿热两种不同杀菌方式。一 般湿热杀菌效果优于干热杀菌。 微生物在湿热热下的耐热热性微生物加热温度/灭菌所需的时间 /min微生物加热温度 /灭菌所需的时 间/min肉毒杆菌孢子 A型B型100 110 120360 36 4葡萄球菌6018.8肉毒杆菌孢子E型80 902040 5乳酸菌7130平酸菌 （孢子）11035肠炎弧菌6030枯草杆菌孢子100 120175185 7.58霉菌属60510沙门氏菌604.330霉菌孢子6570510 大肠杆菌572030酵母细胞556523 四联球菌616530酵母孢子601015用于微生物杀杀菌的不同加热热方法加热方式杀菌温度对象微生
7、物代表性食品热水、蒸汽加热100以下细菌（营养细胞），霉菌， 酵母家常菜，火腿，香肠干热加热100140细菌（营养细胞），霉菌， 酵母鱼糕类高压釜式热杀 菌100135细菌（孢子），霉菌，酵母软罐头，鱼肉香肠HTST杀菌100120细菌（孢子），霉菌，酵母果汁，牛乳UHT杀菌135150细菌（孢子），霉菌，酵母牛乳，豆奶，番茄沙司HTST(高温短时)杀菌主要用于一般牛乳（非灭菌乳）的杀菌，相对于 以前的低温杀菌（牛乳，6265，30min），HTST杀菌也可称为高温杀 菌，加热温度大多在100120之间。在一般牛乳的杀菌和果汁的无菌灌 装杀菌中多使用此HTST加热杀菌方法。UHT杀菌被称为超高
8、温杀菌，是135150数秒间的杀菌，此方法完全可以杀死牛乳、豆奶以及番茄沙司等食品中生长的微生物。 2 流动性食品UHT杀菌装置和杀菌效果在世界各国有多种无菌包装食品上市，如常温下长期存放的灭菌乳、果汁饮料、 葡萄酒、番茄沙司等。这些流动性食品在无菌包装食品中占有很大比例，它们一般被 分为低黏性和高黏性两类食品，在UHT杀菌中，二者的杀菌装置和工艺有所不同。 世界各国使用的UHT杀杀菌装置加热方式装置名称制造商国家直 接 加 热 方 式蒸汽喷射式Uperiser VTIS Aro Bac UHTAPV公司 Alfa Laval公司 Cherry Burrel公司 岩井机械英国 瑞典 美国 日本
9、食品喷射式 （浸渍式）Pararistor Thermo Vac Vac-HeaterPaasch & Sikeborg公司 Brell & Martel公司 Cremery Package公司丹麦 法国 美国间 接 加 热 方 式板式Sigma Ultramatic Ahlborn UHTSteriglak Crescent UHTCherry Burrel公司 APV公司 Ahlborn公司 Fran公司 Cremery Package公司 日阪制作社 岩井机械美国 英国 德国 意大利 美国 日本管式Sterideal CJ-Ste-Vac-Heater CTAStor公司 Chester
10、 Jensen公司 Cremery Package公司荷兰 美国 美国刮板式Contherm Thermo Cylinder Votator Scraped Surface Heater RotothermAlfa Laval公司 岩井机械 Votator公司 Fran Rica公司 Tito-Manzini & Figli公司瑞典 日本 美国 美国 意大利（一）低黏性食品UHT杀菌装置与杀菌效果在直接加热方式中，有将蒸汽直接喷入食品中的蒸汽喷入式和将食品喷入蒸汽中的喷入式两种加热食品方法。在间接加热方式中，有板式加热和管式加热以及刮板式加热装置。板式装置是加热介质和食品通过隔板间隙时，相互进
11、行热交换。管式装置是罐中的蒸汽或热水对罐内盘管中流过的食品进行热交换的加热装置。刮板式UHT杀菌装置一般用于高黏性食品和含有固形物的流动食品的加热杀菌。 以牛乳、果汁为代表。-Laval公司的VTIS灭菌机工程图1原料牛乳； 2浮球罐； 3泵； 4预热器； 5泵； 6蒸汽喷射头； 7保温段； 8真空罐； 9泵； 10均质机； 11无菌冷却器； 12牛乳出口； 13转向阀； 14流向转换真空罐； 15泵； 16冷却器鲜奶UHT杀菌装置某公司的鲜奶UHT杀菌装置及操作参数（二）高黏性食品UHT杀菌装置与杀菌效果高黏性食品的UHT杀菌装置一般采用间接加热的表面刮板式设备和直接加热的蒸汽直接喷射式杀菌
12、设备。对于像番茄酱、牛奶沙司这类的产品，为了防止加热引起的焦糊问题，通常采用表面刮板式UHT杀菌装置。 表面刮板式热交换器的断面图加热介质（蒸 汽，冷水）保温材料食品旋转轴传热面刮板刀随着高黏性食品无菌包装的发展，世界各国更注重开发可长时间 、连续杀菌的新装置。日本开发了 可直接加热3200Pas高黏性食品 的UHT杀菌新装置（吴羽式UHT装 置）。该装置中对高黏性食品UHT杀菌起关键作用的部位，其蒸汽混 合基本结构如图所示。高黏性食品在流体通过部位通过时，高温高压的蒸汽从夹套部位经多 孔板喷射进入流动的食品中，在短时间内将食品中的微生物杀死。其整个 工艺过程是，在设备关键部位将蒸汽喷入高黏性
13、食品中进行混合，使物料 瞬时升到杀菌温度（100150），且加热均匀，然后在真空系统蒸发除 去多余水分，再瞬时冷却至所要求的温度。该装置与以前的UHT杀菌装 置比，最大优点是能应用于此前因加热焦糊、变色、风味损失而无法进行 UHT杀菌加工的食品，使这类高黏性食品在不影响品质的情况下可连续 进行UHT杀菌。 吴羽式UHT装置中蒸汽混合结构断面图蒸汽高温流体多孔板流体高黏性食品UHT杀杀菌装置（吴羽式UHT）的杀杀菌效果食 品 特 性杀菌条件活菌数/(个/ g)食 品黏度 / Pa. spH杀菌对象菌温度/时间 /s杀菌前杀菌后番茄酱制品200(常温)354.0地衣芽孢 杆菌118 1133.0
14、7.51.31020 023(常温)354.0129 1175.0 19.02.01030 0奶油类制品23(70)6.07.0嗜热脂肪 芽孢杆菌150 139 1315.9 6.1 6.13.51040 0 6.0103佐料汁类制品0.40.5 (常温)4.55.0芽孢杆菌 孢子149 130 1203.5 3.5 3.54.01020 0 2干酪类制品0.20.3 (80)生孢梭菌150 140 1303.5 3.5 3.56.01050 0 0汤料类制品0.40.5 (10)5.05.9芽孢杆菌 孢子142 132 1223.5 3.5 3.56.01050 0 110-24.3 欧姆加
15、热法超高温杀菌 欧姆杀菌是一种新型杀菌的加热方法，它借通入电流使食品内部产生热量达到杀菌的目的。对于颗粒物料，很好地克服瞬间加热不均、加热较慢的缺点。目前，英国APV Baker公司已制造出工业化规模的欧姆加热设备，可使高温瞬时技术推广应用于含颗粒（粒径高达25mm）食品的加工。自1991年以来，在英国、日本、法国和美国已将该技术及设备应用于低酸或高酸性食品的加工。 一、欧姆加热的原理欧姆加热效果和微波加热有相似之处，其电能转变成热能遍及整个被加热物体，当电流流过导电物质时产生的热效应。某种食品能否适用欧姆加热，主要决定于该食品的导电性。欧姆加热处理器（静态结构） 原理图二、连续作业的欧姆加热
16、装置及结构仪表控制板电 源产品出口欧姆 加热器机械操作仪表化泵泵控制电力输出控制 电力总电源一条生产线的欧姆加热器和电源配置它由三个基本组件构成，即加热器、电源装置和标准仪表板。加热器最简单的结构有3个电极罩和两根串联连接的加热管。在加热条件范围更广时，需要更大的电源装置，因此有必要增加更多的加热区段。 两组加热段串联的单根欧姆加热器欧姆加热杀菌工业设备4.4 4.4 超高压杀菌技术超高压杀菌技术食品的超高压（食品的超高压（UHPUHP，又称高静压，又称高静压/HHP/HHP）杀菌技术是指将）杀菌技术是指将密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压密封于弹性容器内的食品置于水或其他液体作为传压介质的压 力系统中，经力系统中，经100MPa100MPa以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和以上的压力处理，以达到杀菌、灭酶和改善食品的功能特性等作用。改善食品的功能特性等作用。一、定
