第三节 杀菌工艺条件

3.1 罐头食品的传热
罐头食品在杀菌和冷却时存在着热量的传递。各种罐头 的传热方式和速度并不相同，同时还受各种因素的影响。
传热中罐内各部位的食品受热也不相同。
在相同的热力杀菌条件下，各种食品罐头，甚至同一 罐头内部上的杀菌效果并不一定相同。可见确定杀菌工 艺条件时，罐头的传热是极其重要的因素。
食品保藏原理
顾仁勇
第三章 食品罐藏
1 2 3 4 5 6
罐藏技术概述 高温对微生物及酶的影响 杀菌工艺条件 杀菌时间的计算 食品罐藏的基本工艺过程 食品罐藏新技术简介
3 杀菌工艺条件
3.1 罐头食品的传热
3.2 罐内食品测点温度的换算
3.3 杀菌式 3.4 杀菌温度和时间的选用 3.5 热力杀菌方法 3.6 杀菌时罐内外压力的平衡
计算杀菌时罐内压力P2
反 压 力 的 计 算 步 骤
查表得ΔP允
P锅 P锅汽 P锅空 2 P 反 P 允
确定是否需要反压力及压力值
P反=P2-P锅蒸-ΔP允

上式中：〝——表示现用杀菌温度条件 ˊ——表示原用杀菌温度条件
பைடு நூலகம்
3.3 杀菌式
杀菌式也叫杀菌规程，主要有温度、时间和反压力三个主要因素组成。 表示如下：
τh ——杀菌锅内的介质由初温升高到规定杀菌
h _ p _ c
Ts
温度所需的时间（min)，也叫升温时间。
p
τp ——杀菌温度下保持的时间（min)，也称恒
3.1.1 罐头食品的传热方式
3.1.2 影响罐头食品传热的因素
罐头食品的物理特性 罐藏容器材料的物理 性质和厚度 杀菌锅的形式和罐头 在杀菌锅中的位置
罐头食品的初温
罐藏容器的几何尺寸
其他因素。
3.1.2 影响罐头食品传热的因素
罐头食品的物理特性 罐藏容器材料的物理 性质和厚度 杀菌锅的形式和罐头 在杀菌锅中的位置
上式中：〝——表示现用杀菌温度条件 ˊ——表示原用杀菌温度条件
3.2 罐内食品测点温度的换算
杀菌温度相同，初温不同的换算 已知某一杀菌温度和食品初温条件下测得罐内食品温度 数据，则杀菌温度相同时，其他初温条件下罐内温度可 按下式计算：
" T罐 T杀
T杀 T0' T杀 T0
' ( T T 杀 罐) "
3.1.1 罐头食品的传热方式
传导传热
对流传热
混合传热
由于物体各部分受热温度不同，分子所产生的振动能量也不同，依靠分 导热性较差，加热杀菌时，冷点温度变化缓慢，热力杀菌需时较长。 导热最慢的一点称为冷点,通常在罐头几何中心处。图4-6加热时，为罐 子间的相互碰撞，导致热量从高能量分子向邻近的低能量分子依次传递 内温度最低点，冷却时为温度最高点。 属导热方式的罐头食品主要是固态及粘稠度高的食品。 的热传导方式称为传导。
同时还有提高生产效率，提高生产连续花
程度等优越性，因此是目前食品杀菌的首 选方法。
3.5 热力杀菌方法
杀菌方法
常压杀菌 （≤100℃）
高压杀菌 （＞100℃）
高压水杀菌
高压蒸汽杀菌
3.5.1 常压杀菌
适合于大多数水果和部分蔬菜罐头。
杀菌设备为立式开口杀菌锅。先在杀菌锅内注入适量水，然后通入蒸气加
P2 -杀菌时罐内压力（Pa）；
' P 蒸 -密封时顶隙内蒸汽压力（ Pa）
P1 -密封时罐内压力（Pa）
“ P 蒸
-杀菌时顶隙内水蒸气压力（Pa）
x-杀菌时罐容器膨胀度 f1-密封时食品装填度 P〞、Pˊ——查表得
y-杀菌时食品膨胀度 f2-杀菌时食品装填度
玻璃罐x=1，铁罐的x可根据罐内径及压力差ΔP得ΔV，再根据容积算出
温时间。
τc ——杀菌锅内介质由杀菌温度降低到出罐温
度所需的时间（min)，称为冷却时间或降温时间.
Ts ——规定的杀菌温度（℃）。 P ——加热或冷却时杀菌锅所用反压力（kPa）。
3.4 杀菌温度和时间的选用
杀菌是首要任务，同时使酶钝化，尽最大 可能的保持食品的感官性质和营养成分。 ＜110～125℃微生物的耐热性大于酶， 而超过125℃，酶的耐热性却比微生物强， 所以高温短时（HTST）或超高温（UHT） 应以酶钝化为选择条件的依据。 综上所述，采用高温短时间和超高温杀 菌，在达到杀菌和钝化酶的目的基础上， 还有利于食品感官品质和营养成分的保持。
度。
初温与杀菌温度之差越小，罐中心加热到杀 菌温度所需要的时间越短，但对流传热型食品
的初温对加热时间影响小。
食品初温对导热型食品的加热时间影响很大。 因此，对于导热型食品，热装罐比冷装罐更有 利于缩短加热时间。
罐头食品的初温
罐藏容器的几何尺寸
其他因素。
3.1.2 影响罐头食品传热的因素
罐头食品的物理特性 罐藏容器材料的物理 性质和厚度 杀菌锅的形式和罐头 在杀菌锅中的位置
热。待锅内水沸腾时，将装满罐头的杀菌篮放入锅内。最好先将玻璃罐头预 热到60℃左右再放入杀菌锅内。当锅内水温再次升到沸腾时，开始计算杀 菌时间，并保持水的沸腾直到杀菌终结。 常压杀菌也有采用连续式杀菌设备的。罐头由输送带送入杀菌器内，杀菌 时间可通过调节输送带的速度来控制。
3.5.2 高压杀菌
高压蒸气杀菌 ●低酸性食品，如大多数蔬菜、肉类及水产类罐头食品必须采用100℃以 上的高温杀菌。加热介质通常采用高压蒸气。
罐头食品的初温
罐藏容器的几何尺寸
其他因素。
3.1.2 影响罐头食品传热的因素
罐头食品的物理特性 罐藏容器材料的物理 性质和厚度 杀菌锅的形式和罐头 在杀菌锅中的位置 的传热效果也有影响。罐头离蒸气喷嘴越远， 杀菌锅有静置式、回转式或旋转式等类型。 回转式传热效果要好于静置式。回转式杀菌对
3.1.1 罐头食品的传热方式
传导传热
对流传热
混合传热
许多情形下，罐头食品的热传导往往是对流和导热同时存在，或 如糊状玉米等含淀粉较多的罐头食品，首先是对流，淀粉受热糊化后，
先后相继出现。 黏度增大，流动性下降，即转变为传导。
属于这类情况的还有盐水玉米、稍浓稠的汤和番茄汁等。而苹果沙司等 通常，糖水水果、清水或盐水蔬菜等果蔬罐头食品属于导热和对 有较多沉淀固体的罐头食品，则属于先导热后对流型。 流同时存在型。
内压
外压
外压
P锅 P锅汽 P锅空 P2 P允
外压
3.6 杀菌时罐内外压力的平衡
杀菌时确定压力平衡的步骤
罐内绝对压力 的计算
杀菌时罐内外 压力的要求
计算反压力
3.6.1 罐内绝对压力的计算
P2
=
P
“ 蒸+
T2 1 f1 ( P1 P ） T1 x yf 2
' 蒸
y与食品初温及杀菌温度有关，查表得。
3.6.1 罐内绝对压力的计算
P2
=
P
“ 蒸+
T2 1 f1 ( P1 P ） T1 x yf 2
' 蒸
3.6.1 罐内绝对压力的计算
P2
=
P
“ 蒸+
T2 1 f1 ( P1 P ） T1 x yf 2
' 蒸
3.6.3 反压力的计算
其他条件相同时，加热时间与罐容积成正比；
为了加快传热，应增大罐径，而非增加罐高。
罐头食品的初温
罐藏容器的几何尺寸
杀菌锅内的传热介质的种类、介质在锅内的 循环速度、热量分布情况等，对传热效果也有
不同程度的影响。
其他因素。
3.2 罐内食品测点温度的换算
温度换算 两种情况
.
食品初温相同， 杀菌温度不同时
罐头食品的初温
罐藏容器的几何尺寸
其他因素。
3.1.2 影响罐头食品传热的因素
罐头食品的物理特性 罐藏容器材料的物理 性质和厚度 杀菌锅的形式和罐头 在杀菌锅中的位置
罐头传热首先要克服罐壁的热阻R。而R与壁
厚S成正比，与材料的导热系数成反比。 传热还受到罐内食品热阻的影响。对导热型 影响大，其他类型食品热阻并不会很大程度地 影响传热。
食品的形状、大小、浓度、密度及粘度等。
浓度、密度及粘度越小的食品，其流动性越好， 加热时主要以对流传热方式进行，加热速度快； 固体食品基本上是导热，传热速度很慢； 小颗粒、条、块状食品，在加热杀菌时，罐内 的液体容易流动，以对流传热为主，传热速度 比大的条、块状食品快；物料层装（混合叉热） 比条装传热快。
3.1.1 罐头食品的传热方式
传导传热
对流传热
混合传热
传热速度较快，所需加热时间就短。 借助于液体和气体的流动传递热量的方式，即流体各部位的质点发生相
对位移而产生的热交换。 属对流传热的罐头食品有果汁、汤类等低粘度液态罐头食品。 对流有自然对流与强制对流之分，罐头内的对流通常为自然对流。 冷点在中心轴上离罐底20～40 mm的部位上，图4-6。
高压水杀菌
●此法适用于肉类、鱼贝类的大直径扁罐及玻璃罐。
3.5.2 高压杀菌
3.5.2 高压杀菌
3.6 杀菌时罐内外压力的平衡
杀菌时罐内与杀菌锅允许有一定压力差，称允许压力差 P允 导致罐头变形或损坏的最低压力差 称临界压力差 P 临
—玻璃罐的ΔP允 =0 —铁罐的ΔP允可根据罐径及厚度查表得。 杀菌时为防止罐内压力过大造成罐的损坏而向 杀菌锅补充的压力称为反压力。即： 外压
杀菌温度相同， 初温不同的换算
的换算
3.2 罐内食品测点温度的换算
食品初温相同，杀菌温度不同时的换算 已知某一杀菌温度和食品初温条件下测得罐内食品温度 数据，则食品初温相同时，其他杀菌温度下罐内温度可 按下式计算：
T T
" 罐 ” 杀