第三章 食品的热加工与杀菌(3)
第三章食品的热处理与杀菌
（2）热处理前细菌芽孢的培育和经历
生物有抵御周围环境的本能。食品污染前腐败菌 及其芽孢所处的生长环境对他们的耐热性有一定 影响
在含有磷酸或镁的培养基种生长出的芽孢具有较 强的耐热性；在含有碳水化合物和氨基酸的环境 中培养芽孢的耐热性很强；在高温下培养比在低 温下喂养形成的芽孢的耐热性要强
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。
1. 食品pH值与腐败菌的关系
各种腐败菌对酸性环境的适应性不同，而各种食品 的酸度或pH值也各有差异。
根据腐败菌对不同pH值的适应情况及其耐热性， 罐头食品按照pH不同常分为四类：低酸性、中酸 性、酸性和高酸性
不过在低酸性食品中尚有存在抗热性更强的平 酸菌如嗜热脂肪芽孢杆菌，它需要更高的杀菌 工艺条件才会完全遭到破坏。
另外，由于中酸性食品的杀菌强度要求与低酸 性食品的要求相同，因此它也被并入低酸性食 品一类。
食品严重污染时某些腐败菌如酪酸菌和凝结芽 孢杆菌在pH低于3.7时仍能生长，因此pH3.7 就成为这两类食品的分界线。
①低酸性食品胀罐时常见的腐败菌大多数属于
专性厌氧嗜热芽孢杆菌，如嗜热解糖梭状芽孢杆 菌，它最适生长温度为55℃，温度低于32℃生长 很缓慢，因此只要温度不高，就不会迅速繁殖， 但一旦处于高温条件下，就会导致罐头腐败变质。
厌氧嗜温芽孢菌，如肉毒杆菌、生芽梭状芽孢杆 菌等。
②酸性食品胀罐时常见的有专性厌氧嗜温芽孢杆菌如巴 氏固氮芽孢杆菌、酪酸梭状芽孢杆菌等解糖菌，常见 于梨、菠萝、番茄罐头中。
③高酸性食品胀罐时常见的有小球菌以及乳杆菌、明串 珠菌等非芽孢菌。
（2）平酸败坏
①现象：外观正常，内容物变质，呈轻微或严重酸味， pH可能可以下降到0.1-0.3。
食品工艺学大纲
《食品工艺学》教学大纲一、课程基本信息：课程名称：食品工艺学英文名称：Food processing technology课程编号：课程类型：学科基础课适用专业：食品科学与工程专业、食品质量与安全专业开课学期：大二第二学期学时：48学分：3前导课程：《食品微生物》、《生物化学》、《食品化学》、《食工原理》二、课程的性质、目的与任务：食品工艺学是食品科学与工程专业、食品安全专业的一门主干专业课程和学位课程，是应用食品科学原理研究食品加工和保藏的一门应用科学。
主要任务是研究食品保藏原理；研究食品加工工艺；研究加工对食品质量方面的影响以及保证食品在包装、运输和销售中保持质量所需要的加工条件；开发新型食品；探讨食品资源利用；实现食品工业生产合理化、科学化和现代化。
三、课程教学内容、基本要求和重点及难点：教学内容：第一章绪论第一节食品的概念第二节食品加工工艺第三节食品工业及其发展趋势第四节食品工艺学研究内容和范围教学提示：本章重点讲授食品以及食品加工工艺概念、国内外食品工业的发展趋势等。
重点要求学生掌握食品工艺学研究内容和范围。
第二章食品干制第一节食品干藏原理第二节食品干燥机制第三节干燥对食品品质的影响第四节食品的干制方法第五节干制品的包装与贮藏教学提示：本章重点讲授干藏工艺的基本理论、食品原料在脱水加工过程中发生的变化，影响食品干制的主要因素，介绍干制的基本方法及其特点等。
要求学生掌握食品干藏原理、干制机理和干燥对食品品质的影响；了解食品常用的干燥方法以及对干燥食品包装、贮藏与复水的要求。
第三章食品热处理和杀菌第一节热处理原理第二节热处理技术教学提示：本章侧重点应放在食品热加工原理；影响热处理工艺的主要因素；杀菌方法及其特点等内容上；适当介绍国内外杀菌工艺的新技术新成就。
让学生掌握热加工的基本原理及其对产品品质的影响；了解食品罐藏的基本工艺过程及关键工序，熟悉杀菌工艺条件的确定原则，掌握不同杀菌方法的特点；了解罐藏食品杀菌时间的计算方法，熟悉罐藏食品变质的原因及防止方法。
食品工艺学思考题(包括答案内容)
食品工艺学思考题（包括答案内容）第一章绪论1.食品有哪些功能和特性？营养功能、感官功能、保健功能安全性、保藏性、方便性 2.食品的质量要素主要有哪些？感官特性；营养；卫生；保藏期。
3.常见食品的变质主要由哪些因素引起？如何控制？(以饼干、方便面、冷冻食品、罐头食品、饮料等为例来说明。
)食品变质主要包括食品外观、质构、风味等感官特征，营养价值、安全性、审美感觉的下降，食品加工中引起的变质主要有以下三个方面。
（1）微生物的作用：是腐败变质的主要原因，常见的污染细菌有:假单胞菌、微球菌、葡萄球菌、肠杆菌、霉菌等（2）酶的作用：主要包括脂肪酶、蛋白酶、氧化还原酶、蔬菜水果中的多酚氧化酶诱发酶促褐变；肌肉中的氧化酶促进肌糖元分解产生大量酸性物质，引起尸僵。
（3）化学物理作用：热、冷、水分、氧气、光、及时间的条件下会发生物理化学变化，从而引起变色、褪色、脂肪氧化、淀粉老化、维生素损失、蛋白质变性等。
4.什么是食品加工？将食物（原料）经过劳动力、机器、能量及科学知识，把它们转变成半成品或可食用的产品（食品）的方法或过程。
第二章食品的脱水1.食品中水分的存在形式。
1.1.结合水是指不易流动、不易结冰（即使在-40度下），不能作为外加溶质的溶剂，其性质显著不同于纯水的性质，这部分水被化学或物理的结合力所固定。
结合水又分为化学结合水、吸附结合水、结构结合水和渗透结合水。
1.2.自由水（游离水）是指食品或原料组织细胞中易流动、容易结冰也能溶解溶质的这部分水，又称为体相水。
2.名词解释：水分活度：食品中水的逸度与纯水逸度之比称为水分活度干制：经加热蒸发脱水，使食品水分含量在15%以，其他性质发生极小变化的干燥方法称为干制.食品干藏：脱水干制品在其水分被降低到足以防止腐败变质的程度后，并始终保持低水分可进行长期保藏的一种方法。
ERH（相对平衡湿度）：食品及不发生解吸也不发生吸附，此时空气的湿度称为相对平衡湿度ERH，数值上用AW表示，对应食品中的水分为平衡水分。
食品的热处理与杀菌
应用范围
适用于表面杀菌处理，如面包 、糕点等食品的表面杀菌。
优点
加热速度快，效率高，对食品 营养成分破坏小。
缺点
仅适用于表面杀菌，对于内部 杀菌效果较差。
微波法
原理
应用范围
利用微波对食品进行加热处理，使微生物 体内的水分分子产生高速振动，摩擦产生 热量，从而达到杀菌的目的。
适用于各种液体、固体和半固体食品，如 牛奶、肉类、蔬菜等。
关注新型非热加工技术发展趋势
深入研究非热加工技术
加大对超高压、脉冲电场、超声波等 非热加工技术的研究力度，挖掘其在
食品杀菌和保鲜方面的潜力。
推动技术应用
鼓励企业积极采用非热加工技术，提 高食品加工的效率和安全性，同时保
持食品原有的营养和风味。
加强法规和标准建设
制定和完善非热加工技术的法规和标 准，规范技术应用，保障食品安全。
优势与局限性
脉冲电场技术具有杀菌速度快、效率高、对食品营养成分 破坏小等优点，但设备复杂、操作技术要求高，且对不同 类型的食品适应性有待提高。
超声波技术在食品杀菌中应用
超声波技术原理
利用超声波在食品中传播时产生的空化效应、机械效应和热效应等作用，破坏微生物细胞 结构，达到杀菌的目的。
在食品杀菌中的应用
原理及适用范围
01
热处理原理
通过加热使微生物体内蛋白质变性、酶失活，从而达到杀菌目的。
02
适用范围
适用于大多数食品，特别是液体和半液体食品，如果汁、牛奶等。对于
固体食品，需考虑加热过程中的传热效率和食品质量变化。
03
注意事项
热处理过程中应控制加热温度和时间，避免过度加热导致食品营养成分
损失和品质下降。同时，对于某些热敏性食品，需采用温和的加热条件
食品的热处理和杀菌
腐败特征
低 嗜 嗜热脂肪芽孢杆菌
平盖酸败
酸 热 嗜热解糖梭状芽孢杆菌
产酸产气
性 菌 致黑梭状芽孢杆菌
致黑硫臭
食 嗜 肉毒杆菌 A、B 品 温 生芽孢梭状芽孢杆菌(P.A3697)
菌
产酸产气产毒 产酸产气
酸 嗜 凝结芽孢杆菌
平盖酸败
性 温 巴氏固氮梭状芽孢杆菌
产酸产气
食 菌 酪酸梭状芽孢杆菌
产酸产气
品
D121℃ = 5
图5
设原始菌数为a，经过一段热处理时间t后， 残存菌数为b ，直线的斜率为k，
则： lg b – lg a= k ( t – 0 ) ∵ a＞b
整理上式得 t＝﹣1／k(lg a－lg b)
令D ＝ ﹣1／k 则得到热力致死速率曲 线方程
t＝ D (lg a－lg b)
令b＝ a10-1 则D=t
(Thermal Death Time Curve,TDT)
表示微生物的热力致死时间(TDT)随热杀菌 温度的变化而呈现的规律。图7
图7 热力致死时间曲线
设直线的斜率为k，取曲线上任意两点
1（TDT1,T1）、2 (TDT2,T2)
则： log TDT2– log TDT1 = k (T2– T1 ) 若 T2 ＞ T1
（一）加热对微生物的影响 1. 微生物的生长温度
微生物的最适生长温度
温度高于微生物的最适生长温度时，微生物的生 长就会受到抑制甚至出现死亡现象。
微生物的最适生长温度与热致死温度（℃）
微生物
最低生长温度
最适生长温度
嗜热菌
30 --- 45
50---70
嗜温菌
5 --- 15
30---45
3食品的热处理和灭菌
•
D值反映微生物的抗热能力；
•
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
D值的大小取决于直线的斜率，与原始菌数无关；
D值与加热温度、菌种及环境的性质有关；
•
D值的计算：
D
表达： Dt
lg N 0 lg N
D110 = 5 表示：在110℃条件下，杀灭90%的 某种微生物需要5分钟。
思考题
• 低酸性食品和酸性食品的分界线是什么？ 为什么？ • 影响微生物耐热性的因素主要有哪些？ • D值、Z值、F值的概念是什么？分别表 示什么意思？这三者如何互相计算？
水份活度aw和酸碱值pH对微生物的生长有决 定性的影响，实验数据表明，aw 0.85和 pH4.6是一个分界点，如果某食品控制在aw 0.85以下及pH4.6以下是属于较安全的食品， 只需要低于100℃温度杀菌便可，如果汁罐头 就是属于这种情形。但科学家实验也证明上 述两个制约因素中只要有一个达到，便可用 ≤100℃温度杀菌。
罐头食品按照酸度的分类
酸度级 别 pH值 食品种类 常见腐败 菌 热力杀菌要 求
低酸性
中酸性
5.0以上 虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪 嗜热菌、 肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆、嗜温厌氧 青刀豆、笋 菌、嗜温 兼性厌氧 4.6~5.0 蔬菜肉类混合制品、汤类、面 菌 条、沙司、无花果
3.7~4.6 荔枝、龙眼、桃、樱桃、李、 非芽孢耐 苹果、枇杷、梨、草莓、番茄、酸菌、耐 什锦水果、番茄酱、各类果汁 酸芽孢菌
3.巴氏杀菌法(Pasteurization)—— 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。 4.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。
食品工艺原理名词解释及简答题详解
1、食物：可供人类食用或具有可食性的物质统称为食物。
2、食品：指各种供人食用或饮用的成品和原料以及按照传统既是食品又是药品的物品，但是不包括以治疗为目的的物品。
3、食品加工：就是将食物或原料经过劳动力、机器、能量及科学知识，把它们转变成半成品或可食用的产品（食品）的过程。
4、食品工艺：将原料加工成半成品或将原料和半成品加工成食品的过程和方法。
5、水分活度：食品表面测定的蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。
6、MSI：在恒定温度下，以ＡＷ对水分含量作图所得到的曲线称为水分吸附等温线。
7、水分梯度：干制过程中潮湿食品表面水分受热后首先有水分蒸发，而后水蒸气从食品表面向周围介质中扩散，此时表面湿含量比物料中心的湿含量低，出现水分含量的差异，即存在水分梯度。
8、导湿性：同时，食品高水分区水分子就会向低水分区转移或扩散。
这种由于水分梯度使得食品水分从高水分向低水分处转移或扩散的现象，称导湿性。
9、导湿温性：温度梯度将促使水分从高温处向低温处转移，这种由水分梯度引起的导湿温现象被称为导湿温性。
10、干制品的复原性：干制品重新吸收水分后在重量、大小、形状、质地、颜色、风味、结构、成分以及其他可见因素等各方面恢复原来新鲜状态的程度。
11、干制品的复水性：新鲜食品干制后能重新吸回水分的程度。
12、复水比：物料复水后沥干重（M复）和干制品试样重（M干）的比值。
13、瘪塌温度：在冷冻干燥的二级干燥阶段需要注意热量补加不能太快，以避免食品温度上升快，使原先形成的固态状框架结构失去刚性变为易流动的液态，从而导致食品的固态框架结构瘪塌，干制品瘪塌时的温度即为瘪塌温度。
14、酸化食品：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，将整罐产品的最终平衡PH控制在4.6以下，这类产品称为“酸化食品”。
15、F0值：采用121.1℃杀菌温度时的热力致死时间，单位为min。
16、Z值：是杀菌变化10倍所需要相应改变的温度数，单位为℃。
《食品工艺学》--修订版
《食品工艺学》教学大纲课程编号：课程名称：食品工艺学总学时数：36一、说明（一）《食品工艺学》的课程性质：食品工艺学是研究食品加工和保藏的一门科学，作为食品科学专业的一门主干专业课程和学位课程，它的主要任务是探讨食品资源利用、原辅材料选择、保藏、加工、包装、运输以及上述因素对食品质量、货架寿命、营养价值和安全性等方面的影响。
通过本课程的学习，使学生掌握最基本的食品保藏和加工的专业知识，为今后进一步学习食品领域的专业课程或从事食品科研、产品开发、工业生产管理及相关领域的工作打下理论基础。
（二）教材及授课对象：教材：《食品工艺学》；编者：夏文水编授课对象：生物技术本科专业（三）《食品工艺学》的课程目标（教学目标）：《食品工艺学》是一门涉及很多工艺原理和技术，应尽可能结合实际进行教学，是学生获得必要的专业知识和技能。
1. 系统学习和掌握食品保藏和加工的基本原理、方法和主要技术装备，并能正确运用食品加工技术原理，分析。
解决食品加工中的主要问题。
2. 掌握食品生产、流通和销售过程中食品腐败变质的原因及其控制方法，深入了解食品原辅材料的性质对加工过程产生的影响，特别是某些特殊成分对产品质量的影响。
3. 明确有关食品生产中主要工艺条件和方法的选择依据，进一步掌握工艺理论及其应用。
4. 对食品科学技术的新发展应有一定的了解。
（四）《食品工艺学》课程授课计划（包括学时分配）（五）教学建议：以课堂讲授结合多媒体讲座和讨论为主，辅以课外作业、单元测验、答疑等，在课程中可以进行课程设计，培养学生对该课程知识综合运用能力。
（六）考核要求：考查二、教学内容第一章绪论主要教学目标：使学生能够对食品加工原料的来源及对原料的加工要求有一个大概了解；了解食品工业的发展及其前景。
教学方法及教学手段：采用板书和教学课件及多媒体课件相结合，课堂上师生互动，采用启发式和提问式的教学方式，并且课堂上学习的表现记入学生的平时成绩。
教学重点及难点：食品加工原料的特性和要求。
食品的热加工与杀菌共21页
沸水或 100℃以下 介质中杀菌
高酸性
< 3.7
菠萝、杏、葡萄、柠 酵母、霉菌 檬、果酱、果冻、酸 泡菜、柠檬汁等
食品糖液浓度
杀菌时间(min)
100
10
与微生物耐热性的关系
食品盐液浓度
食盐的浓度在4%以下时,对微生物芽 孢的耐热性有一定的保护作用,而浓度在 8%以上时,则可削弱其耐热性。这种削弱 和保护的程度常随腐败菌的种类而异。
D值：在一定的处理环境中 和在一定的热力致死温度条 件下某细菌数群中每杀死90 ％原有残存活菌数时所需要 的时间。
D
Z T
(Z＝10℃,T＝12l℃)
Z值：热力致死曲线穿过一个 对数周期所升高的温度，其 值等于该曲线斜率的倒数。
热力致死速 曲率 线曲线
——影响微生物热致死率的其他因素 • 菌种与菌株 • 原始活菌数 • 热处理前细菌芽孢的培育和经历 • 热处理时介质或食品成分的影响
第三章 食品的热加工与杀菌
第三章__食品的热处理和杀菌技术分析
6D
7D 8D
10-2
10-3 10-4
食品保藏原理
从表可以看出，从5D以后，为负指数，也就是说有 1/10~1/10000活菌残存下来的可能。 细菌和芽孢按分数出现并不显示实际个数，这只是表明 理论上很难将活菌完全消灭掉。 实际上，这应该从概率的角度来考虑，如果100支试管 中各有1ml悬浮液，每ml悬浮液中仅含有1个芽孢，经过5D 处理后，残存菌数为10-1，即1/10活，也就是100支试管中可 能有90支不再有活菌存在，而10支尚有活菌的可能。
不同温度时炭疽菌芽孢的活菌残存数曲线
食品保藏原理
热处理温度对玉米汁中平酸菌死亡时间的影响
平酸菌 芽孢全 部死亡 所需时 间/min 1200 600 平酸菌 芽孢全 部死亡 所需时 间/min 70 19 平酸菌 芽孢全 部死亡 所需时 间/min 3 1
温度/ ℃
温度 /℃
温度/℃
100 105
二、热烫的目的 首要目标：钝化酶、稳定产品性质；其次 是减少M。
食品保藏原理
二、影响热烫效果的因素包括：
热烫时间 热烫温度、介质 及时冷却 Ph值
第三节 食品的罐藏
食品保藏原理
何为食品罐藏？特点？ 两个要素：容器的密封性和商业无菌 发展历史： 1806-1810年诞生了世界上第一批罐头食品 1810年发明了镀锡薄板罐 1849创办第一个罐头工厂 1847年发明高压杀菌锅 我国的罐头工业创建于1906年
1000
Ó ) Ö Ö ä (· ±¼ Ó È Ê ú ¼ ±¾ É
100
10
Z
1 95 100 105 110 115 120 125 ±¾ É ú Î Â ¶ È (¡ æ )
热力致死时间曲线
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SYTU
如何检查热处理效应
• 采用微生物检测方法测试病原菌，这个方法 采用微生物检测方法测试病原菌， 直接但昂贵而且费时 • 研究发现可以利用酶，比如 研究发现可以利用酶，
牛乳中的碱性磷酸酶与牛乳中的病原菌有类似的 D值，测试酶活力相对简单得多。 值 测试酶活力相对简单得多。 液态鸡蛋可以采用α-淀粉酶活力 淀粉酶活力。 液态鸡蛋可以采用 淀粉酶活力。
SYTU
设备形式
• 类似热烫设备，比如隧道式的，加热介质可 类似热烫设备，比如隧道式的， 以是蒸汽可以是热水，分多个区域， 以是蒸汽可以是热水，分多个区域，带热量 回收装置的。 回收装置的。
SYTU
2.2 未包装的液体产品的巴氏杀菌
一些低黏度的液体产品（如牛奶、 一些低黏度的液体产品（如牛奶、乳制 品、果汁、液态鸡蛋等）通常使用连续 果汁、液态鸡蛋等） 式的设备如： 式的设备如：板式热交换器 一些产品（如果汁）需要在加热前脱气， 一些产品（如果汁）需要在加热前脱气， 以防止氧化，通常可以采用真空脱气。 以防止氧化，通常可以采用真空脱气。
1. 加热程度的确定
热处理程度的确定根据目标产品中对象 菌的耐热性而定。 菌的耐热性而定。比如
• 牛奶巴氏杀菌就是基于C.Burnetii的D60， 的 牛奶巴氏杀菌就是基于 以及n=12（12个对数循环） 个对数循环） 以及 （ 个对数循环 • 液态鸡蛋杀菌就是基于 液态鸡蛋杀菌就是基于S.SefteU
事实上，除了一些特殊的产品（ 事实上，除了一些特殊的产品（如啤 ），一些采用传统的低温长时间巴氏 酒），一些采用传统的低温长时间巴氏 杀菌的产品如牛奶、果汁等， 杀菌的产品如牛奶、果汁等，目前都纷 纷转用高温短时间加工工艺。 纷转用高温短时间加工工艺。 高温短时的加热条件有利于产品营养、 高温短时的加热条件有利于产品营养、 感官品质特别是维生素、 感官品质特别是维生素、风味和色泽的 保持。 保持。
SYTU
SYTU
SYTU
SYTU
SYTU
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2.设备 设备
2.1 包装产品的巴氏杀菌 固态食品和一些液态食品（如啤酒、 固态食品和一些液态食品（如啤酒、果 是包装好后进行巴氏消毒的。 汁）是包装好后进行巴氏消毒的。
• 采用玻璃罐的，要注意容器爆裂。加热时， 采用玻璃罐的，要注意容器爆裂。加热时， 容器与水的温度不能超过20℃ 容器与水的温度不能超过 ℃，冷却时温差 不超过10℃ 不超过 ℃。 • 采用金属罐或塑料罐，不论采用热水还是蒸 采用金属罐或塑料罐， 汽作为加热介质，破裂的危险都不大。 汽作为加热介质，破裂的危险都不大。