第三章 食品的热加工第一节 热处理的目的表2-1 :常用的热处理热处理产品工艺参数预期变化不良变化保 藏 处 理热烫蔬菜、水果蒸汽或热水加热到 90-100 C钝化酶，除氧，减 菌，减少生苦味， 改变质构营养损失，流 失，色泽变化巴氏 杀菌孚L、啤酒、果汁、肉、 蛋、面包、即食食品加热到75-95 C杀火致病菌色泽变化，营 养变化，感官 变化杀菌孚L、肉制品、水果、 蔬菜加热到〉100 C杀灭微生物及其孢 子色泽变化，营 养变化，感官 变化转 化 处 理蒸煮蔬菜、肉、鱼蒸汽或热水加热到 90-100 C钝化酶，改变质构， 蛋白质变性，淀粉 糊化营养损失、流 失，水分损失烘烤肉、鱼干空气或湿空气加热到〉215 C改变色泽，形成外 壳，蛋白质变性， 杀菌，降低水分营养损失，有诱变性物质面包形成外壳，淀粉糊 化，结构和体积变 化，水分减少，色 泽变化油炸肉、鱼、十豆油中加热到150-180 C形成外壳，色泽变 化，蛋白质变性， 淀粉糊化吕养素损失、流失第二节热处理原理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一、微生物的耐热性（一）影响微生物耐热性的因素1、污染微生物的种类和数量1）种类各种微生物的耐热性各有不同，一般而言，霉菌和酵母的耐热性都比较低， 在50-60 C条件下就可以杀灭；而有一部分的细菌却很耐热，尤其是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 显然， 食品在杀菌前， 其中可能污染有各种各类的微生 物微生物的种类及数量取决于原料的状况（来源及储运过程） 、工厂的环境卫生、车间卫 生、机器设备和工器具的卫生、生产操作工艺条件、操作人员个人卫生等因素。
2）污染量微生物的耐热性，与一定容积中所存在的微生物的数量有关微生物量 越多，全部杀灭所需的时间就越长2、热处理温度 在微生物生长温度以上的温度，就可以导致微生物的死亡显然，微生物的种类不同， 其最低热致死温度也不同对于规定种类、规定数量的微生物，选择了某一个温度后， 微生 物的死亡就取决于在这个温度下维持的时间3、罐内食品成分 1） pH 值研究证明，许多高耐热性的微生物，在中性时的耐热性最强，随着 pH值偏离中性的程度越大，耐热性越低，也就意味着死亡率越大 2）脂肪脂肪含量高则细菌的耐热性会增强 3）糖糖的浓度越高，越难以杀死食品中的微生物 4）蛋白质食品中蛋白质含量在 5%左右时，对微生物有保护作用 5）盐低浓度食盐对微生物有保护作用，而高浓度食盐则对微生物的抵抗力有削 弱作用 6）植物杀菌素有些植物（如葱、姜、蒜、辣椒、萝卜、胡萝卜、番茄、芥末、 丁香和胡椒等） 的汁液以及它们分泌的挥发性物质对微生物有抑制或杀灭作用， 这类物质就 被称为植物杀菌素二）对热杀菌食品的 pH 值分类大量试验证明， 较高的酸度可以抑制乃至杀灭许多种类的嗜热菌或嗜温微生物； 而在较 酸的环境中还能存活或生长的微生物往往不耐热。
这样，就可以对不同 pH 值的食品物料采 用不同强度的热杀菌处理，既可达到热杀菌的要求，又不致因过度加热而影响食品的质量各种书籍资料中对热处理食品按 pH 值分类的方法有多种不尽相同的方式， 如分为高酸性（W 3.7）、酸性（＞ 3.7-4.6）、中酸性（＞ 4.6-5.0）和低酸性（＞ 5.0）这四类，也有分为 高酸性（V 4.0）、酸性（4.0-4.6）和低酸性（＞ 4.6）这三类的，还有其它一些划分法但从食品安全和人类健康的角度，只要分成酸性（W 4.6）和低酸性（＞ 4.6）两类即可 这是根据肉毒梭状芽孢杆菌的生长习性来决定的 在包装容器中密封的低酸性食品给肉毒杆 菌提供了一个生长和产毒的理想环境 肉毒杆菌在生长的过程中会产生致命的肉毒素 因为 肉毒杆菌对人类的健康危害极大， 所以罐头生产者一定要保证杀灭该菌 试验证明， 肉毒杆 菌在pH W 4.8时就不会生长（也就不会产生毒素），在pH W 4.6时，其芽孢受到强烈的抑制， 所以， pH4.6 被确定为低酸性食品和酸性食品的分界线另外，科学研究还证明，肉毒杆菌 在干燥的环境中也无法生长所以，以肉毒杆菌为对象菌的低酸性食品被划定为 pH＞4.6、aw＞ 0.85。
因而所有 pH 值大于 4.6 的食品都必须接受基于肉毒杆菌耐热性所要求的最低热 处理量在 pHW 4.6的酸性条件下， 肉毒杆菌不能生长， 其它多种产芽孢细菌、 酵母及霉菌则可 能造成食品的败坏 一般而言， 这些微生物的耐热性远低于肉毒杆菌， 因次不需要如此高强 度的热处理过程有些低酸性食品物料因为感官品质的需要， 不宜进行高强度的加热， 这时可以采取加入 酸或酸性食品的办法使整罐产品的最终平衡 pH 值在 4.6以下，这类产品称为“酸化食品” 酸化食品就可以按照酸性食品的杀菌要求来进行处理三）微生物耐热性参数1、热力致死温度：表示对于特定种类的微生物进行杀菌达到某一个温度时，微生物已 全部死亡，该温度即热力致死温度2、热力致死时间曲线（ Thermal death time curve ，简称 TDT 曲线）：用以表示将在一 定环境中一定数量的某种微生物恰好全部杀灭所采用的杀菌温度和时间组合图： TDT 曲线）热力致死时间曲线方程：Igtlt2T2 -TiZTDT曲线与环境条件有关，与微生物数量有关，与微生物的种类有关3、Fo值：单位为 min，即TDT121.1，是采用121.1 C杀菌温度时的热力致死时间。
F值与菌种、菌量及环境条件有关显然， Fo值越大，菌的耐热性越强利用热力致死时间曲线，可将各种杀菌温度-时间组合换算成121.1 C时的杀菌时间：-1Fo = t Ig [（T — 121.1）/Z]4、Z值：单位为C,是杀菌时间变化 10倍所需要相应改变的温度数在计算杀菌强度时，对于低酸性食品中的微生物，如肉毒杆菌等，一般取 Z=10 C；在酸性食品中的微生物， 采取100 C或以下杀菌的，通常取 Z=8 Co5、热力致死速率曲线：表示某一种特定的菌在特定的条件下和特定的温度下，其总 的数量随杀菌时间的延续所发生的变化 以热处理（恒温）时间为横坐标，以存活微生物数量为纵坐标，可以得到一条对数曲线，即微生物的残存数量按对数规律变化图：热力致死速率曲线）热力致死速率曲线方程：t = D （ Ig a — Ig b ）在热力致死速率曲线上，若杀菌时间 t足够大，残存菌数可出现负数（10-1乃至10-n）,这是一种概率的表示6、D值：单位为 min，表示在特定的环境中和特定的温度下，杀灭 90%特定的微生物所需要的时间D值越大，表示杀灭同样百分数微生物所需的时间越长， 说明这种微生物的耐热性越强。
7、F0= nD：将杀菌终点的确定与实际的原始菌数和要求的成品合格率相联系，用适当 的残存率值代替“彻底杀灭”的概念，这使得杀菌终点（或程度）的选择更科学、更方便， 同时强调了环境和管理对杀菌操作的重要性通过 F0 = n D，还将热力致死速率曲线和热力致死时间曲线联系在一起，建立了 D值、Z值和F0值之间的联系在实际杀菌操作中， 若n足够大，则残存菌数 b足够小，达到某种可被社会（包括消费 者和生产者）接受的安全“杀菌程度” ，就可以认为达到了杀菌的目标这种程度的杀菌操作，称为“商业灭菌”；接受过商业灭菌的产品，即处于“商业无菌”状态商业无菌要求 产品中的所有致病菌都已被杀灭， 耐热性非致病菌的存活概率达到规定要求， 并且在密封完好的条件下在正常的销售期内不生长繁殖二、食品的传热在实际生产中，必须考虑食品的传热问题一） 传热方式热的传递方式有三种：传导、对流和辐射对于罐藏食品的内容物来说，只有传导和 对流两种方式根据罐内容物的特性，其传热型式有如下几种1） 完全对流型——液体物料如果汁、蔬菜汁，和汁液很多而固形物很少且块形很 小的物料如汤类罐头；（2） 完全传导型一一固体物料如午餐肉、烤鹅等；（3） （先）传导（后）对流型一一受热熔化的物料，如果酱等；（4） （先）对流（后）传导型一一受热后会吸水膨胀的物料，如甜玉米等，含有丰富 的淀粉质；（5） 诱发对流型一一借助机械力量产生对流，如对于八宝粥等粘稠性产品使用回转 式杀菌器，在杀菌过程中产生强制性对流。
二） 影响传热的因素1、 罐内食品的物理性质主要指食品的状态、块形大小、浓度、粘度等2、 初温（IT, initial temperature ）指杀菌操作开始时，罐内食品物料的温度3、 容器对于杀菌操作中的传热，主要考虑容器的材料、容积和几何尺寸4、 杀菌锅静置式杀菌锅与回转式杀菌锅的区别三）传热测定 指对罐头中心温度（或称冷点温度） 的测定， 冷点指罐头在杀菌冷却过程中，温度变化 最缓慢的点 传导型食品罐头的冷点在罐的几何中心； 对流型食品罐头的冷点在罐中心轴上 离罐底 2-4cm 处传热测定的目的， （1）了解不同性质内容物罐头的传热情况， 即杀菌过程中温度随时间变化的曲线，为正确制定杀菌工艺条件奠定基础； （ 2）比较杀菌锅内不同位置的升温情况，为改进、维修设备和改进操作水平提供技术依据； （3）得出罐内食品所接受的杀菌值（ Fp），判断罐头食品的杀菌效果罐头中心温度测定仪主要由热电偶和电位差计组成四）传热曲线1、传热曲线的表现形式Tm~t自然数坐标传热曲线：表示罐头食品冷点处的温度 Tm值随杀菌时间t的变化；（Ts-Tm） ~t半对数坐标传热曲线：因杀菌锅操作温度 Ts与罐头冷点温度Tm间差值的对数值与杀菌时间值 t呈直线关系，故以杀菌温度与冷点温度的差值 Ts-Tm为纵坐标，且纵坐标按对数规律安排。
Tm~t 半对数坐标传热曲线：将（ Ts-Tm） ~t 半对数坐标传热曲线绕横转动 180°，得到以杀菌时间为横坐标，以冷点温度为纵坐标的传热曲线2、传热曲线的类型 对流型和传导型食品物料的传热曲线近似于直线，称为简单型曲线（ Single logarithmiccurve）；先对流后传导型食品物料的传热曲线近似于两根相交的直线， 称为转折型曲线 （ Brokenlogarithmic curve ）这两种类型的传热曲线因其有规律性， 故可用于“公式法” 或“列图线法” 计算杀菌值三、杀菌强度的计算及确定程序（一）热杀菌时间的推算比奇洛（ Begelow ）在 1920 年首先提出罐藏食品杀菌时间的计算方。