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第三章罐头制作工艺方式及原理3.1罐头保藏原理3.2空罐制造工艺3.3罐头生产工艺及设备3.4软罐头生产工艺3.1罐藏原理一、罐头食品与微生物的关系•细菌学杀菌是指绝对无菌，而罐头食品杀菌是指商业无菌。其含义是杀死致病菌、腐败菌，并不是杀灭一切微生物。严格控制杀菌温度和时间就成为保证罐头食品质量极为重要的事情。（一）腐败微生物的一般习性1.对生活物质的要求2.微生物对水分的要求3.对氧的要求微生物对氧的需要有很大的差别，依据对氧的要求可将它们分为：嗜氧微生物厌氧微生物兼性厌氧微生物4.酸的适应性不同的微生物具有生长最适宜的pH范围，产品的pH对细菌的重要作用是影响其对热的抵抗力，在一定温度下pH值越低，降低细菌及孢子的抗热力则越显著，也就提高了杀菌的效应。•根据食品酸性的强弱可分为：酸性食品（pH4.5或以下）低酸性食品（pH4.5以上）•也有的将食品分为：低酸性食品（pH4.5）酸性食品（pH4.5~3.7）高酸性食品（pH3.7）•在实际运用中，一般以pH4.5作为划分界线。5.微生物的耐热力•各类微生物都有其最适的生长温度，温度超过或低于此最适范围，就影响它们的生长活动，抑制或致死。•根据对温度的适应范围，将其分为以下几类：（1）嗜冷性微生物生长最适温度14～20℃（2）嗜温性微生物活动温度范围为21～43℃（3）嗜热性微生物最适温度50～65.6℃，温度最低限在37.8℃左右，有的可在76.7℃下缓慢生长。这类细菌的孢子是最抗热的，有的能在121℃下幸存60分钟以上，这类细菌在食品败坏中不产生毒素。（二）、影响杀菌的因素微生物•微生物的种类，抗热力与耐酸能力对杀菌的效力有不同的影响，但杀菌的效果涉及到细菌方面，还应考虑以下因素：1．食品中污染微生物的种类2．食品中污染微生物的数量食品中微生物存在的数量，特别是孢子存在的数量越多，抗热的能力越强，在同温度下所需的致死时间就越长。3．环境条件的影响食品原料食品原料的组织结构和化学成分是复杂的，在杀菌及以后的贮存期间有不同的影响。•1．原料的酸度（pH值）是影响抗热力的一个重要因素。原料的pH值，对细菌芽孢的耐热性影响最显著。•2．含糖量的影响•3.无机盐的影响•4.其它成分淀粉、蛋白质、油脂对孢子的抗热力有保护作用。果胶也使传热显著减缓。•5.酶的作用在较高的温度下，蛋白质结构崩解，键断裂而失去活性。2019/10/3二杀菌与冷却二Sterilize&refrigerate（一）、罐头食品杀菌的理论依据1.杀菌是借热的作用使罐头内食品消毒，其目的在于：（1）杀灭一切对罐内食品起败坏作用和产毒致病的微生物，使食品得以稳定保存。（2）改变食品质地和风味。一般认为，在罐头食品杀菌中，酶类、霉菌类和酵母类是比较容易控制和杀灭的。罐头热杀菌的主要对象是抑制那些在无氧或微量氧条件下，仍然活动而且产生孢子的厌氧性细菌。这类细菌的孢子抗热力是很强的。2.食品杀菌的理论依据•要完成杀菌的要求就必须考虑到杀菌的温度和时间的关系。•热致死时间是指：罐内细菌在某一温度下需要多少时间才能将其杀死。•以此数据作为杀菌操作的指导。•热对细菌致死的效应是操作时间的温度与时间控制的结果。温度越高，处理时间越长，则效果越显著，但同时也提高了对食品营养的破坏作用，因而合理的热处理必须以两方面的资料为依据。（1）抑制食品中最抗热的致败、产毒微生物所需的温度和时间。（2）了解产品的包装和包装容器的热传导性能，温度只要超过微生物生长所能够忍受的最高限度，就具有致死的效应。另外，在流体和固体食品中，升温最慢的部位有所不同，罐头杀菌必须以这个最冷点作为标准，热处理要在这个部位满足杀菌的要求，才能使罐头食品安全保存。罐头工业杀菌设备要求：成品罐头中应无致病菌，以及无引起内容物腐败的现象。⒈杀灭致病菌，防止腐败，达到商业无菌的要求。⒉起到蒸煮，调味的作用。⒊使酶钝化（向高温短时[HTST]发展，但要防止产生酶再生。）（二）罐头食品杀菌的意义【基本术语】DT值：.即在一定的处境中和在一定的热力致死温度条件下杀死90%对象菌所用的时间（单位：min）。•D值愈大，细菌死亡速度愈慢，该细菌的耐热性愈强。不同的微生物有不同的D值，同一微生物的D值随热处理温度、菌种、细菌或芽孢悬置液的性质及PH值等因素而异、但不受原始微生物数量的影响。如果处理温度升高或降低，D值也要变化。•一般微生物的开始致死温度为55℃，芽孢为100℃。Z值：.使某对象菌的D值减少90%所需提高的温度变化值。（单位：℃）Z值反应了对象菌对杀菌温度的敏感性。Z值越大，微生物越难杀死，其耐热性也大。不同的微生物的Z值不同，而同一微生物因条件不同而稍有差异。（三）罐头食品杀菌对象菌的选择1.低酸性食品（pH4.6且Aw0.9或pH=6～7且Aw0.85）如：肉、菜①肉毒梭状芽孢杆菌（Clostridiumbotulinum）[肉毒梭菌]分为A型B型等(致病菌)，毒性强[1克可令1亿人死亡]，低酸性食品中存活率较高。D121℃=0.1～0.2min;Z=10℃。②嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillusstearothermophilus)（腐败菌）D121℃=4.0～5.0min；Z=13℃。③生孢梭菌（C.sporoganes）P.A.3679菌（腐败菌）D121℃=0.84～2.6min；Z=13℃。⒉中酸性食品（pH=3.7～4.5且Aw0.9）[如番茄等]，以凝结芽孢杆菌等厌氧菌为对象菌。D121℃=0.01～0.07min⒊高酸性食品（pH≤3.7且Aw0.9）[酸泡菜、酸黄瓜等]以酵母菌和霉菌为对象菌。D65.6℃=0.5～1minpH值低的罐头可以适当降低杀菌温度，但同时应考虑食品被污染的程度及其主要污染菌种。（四）影响罐头食品加热杀菌效果的因素细菌耐热性的因素罐头杀菌时传热的因素罐头食品的冷点1．微生物的种类会产芽孢的细菌耐热性强。酵母比霉菌不耐热。2．微生物的数量（原始菌数）3．罐内食品的酸度①H+能改变细菌细胞壁的通透性；②未解离的有机酸分子可进入细胞内抑制细菌代谢；③降低食品的pH值，可使对象菌的D值减小。∴在中高酸条件下（pH4.5）可采用常压杀菌。4．食品的成分及其浓度1.脂肪：提高了细菌的耐热性；2.蛋白质：5%溶菌酶的存在可使微生物减少否则不然。3.糖分：使细胞质浓缩，蛋白质不易变性，提高了细菌的耐热性。4.盐：（4%时对细菌有保护作用）,8%时可降低细菌耐热性。5.植物杀菌素：减弱细菌耐热性（exp大蒜素）6.抑菌剂的存在：减弱细菌的耐热性（exp苯甲酸钠）抗菌素链球菌素5．罐头杀菌的温度微生物的热致死时间随杀菌温度的提高而呈指数关系缩短。（五）影响罐头杀菌时传热的因素1．容器的种类、厚度与形状瓶罐、铁罐或复合膜传热速率不同；罐形比率大的罐头传热速度快一些。罐形比率=罐头总表面积除以体积=S/V[面积/体积]2．罐内食品的状况⑴流体食品⑵半流体食品⑶固体食品⑷流体和固体混装食品食品种类、传热类型、排列形式传导、对流、先传导后对流、先对流后传导午餐肉,糖水水果,脂肪类,果酱类,淀粉类,甜玉米3.杀菌前食品的初温初温高达到杀菌温度时间短。[但午餐肉要冷装罐，以防前期腐败和油脂析出]4.杀菌的温度和时间杀菌温度高，温差大，传热快；加热时间长，杀菌效果好。5.杀菌工艺（设备）形式罐头在杀菌器中的位置与运动状态(exp.立式，卧式，运动，旋转，静止)。（六）罐头冷点的位置•杀菌锅和罐头都有温度最难达到之点，称为冷点。•一般杀菌锅内各点温度相差可控制10℃以下，先进的旋转式杀菌锅内各点温度相差大约为1℃。热水杀菌时，如果安装一个循环泵，使加热媒介处于不断流动之中，可保持锅内各点温度基本相等。【罐头冷点的位置】罐头冷点的位置因包装容器的种类和规格大小以及食品所处的状态而异。①以热传导为主的罐头（多为固态食品如午餐肉罐头）以及采用旋转式杀菌法、热对流为主的罐头食品的冷点都在其几何中心点上；②以热对流为主的小马口铁罐头（直径150mm、高l80mm以内）的冷点在离底10－20mm处、在较大的此类马口铁罐头中的冷点则在离底25-40mm的地方、其热力中心并不在容器的长轴上而是在与长轴垂直方向上的一个直径为15-25mm的圆环上，因而在长轴上测定的结果要比在圆环上测定的结果偏小（Reichert,1975）。③导热对流结合型罐头食品的冷点处于对流传热和导热两点之间，由两者比值决定。特殊罐头食品如束状装,层叠装、纸包食品等以及在杀菌锅内放置的位置如竖放或横放等需先试测才能确定冷点位置。为此可先从离罐底10mm处开始每隔5mm装一探头，观察各点传热情况，对流传热和导热对流结合型罐头食品测温时每分钟不少于一次、导热型罐头食品测温时间间隔可以长一些、同时杀菌过程中应另用探头测定杀菌锅内温度变化情况，以便比较。（七）罐头加热杀菌的工艺条件⒈罐头杀菌条件的表达方法罐头杀菌工艺条件主要为：温度、时间和反压力三项因素。常用“杀菌公式”（杀菌规程）表示：①一般杀菌公式t1–t2–t3/T(升温时间min，恒温时间，冷却时间和规定的杀菌温度℃)②阶段升温杀菌公式t1-t2’–t2–t3/T③反压杀菌公式t1–t2/T,pp—反压力Pa(帕)⒉罐头杀菌条件合理性的判别【原则】罐头杀菌温度和时间的确定要注意保证罐头的商品价值。⑴罐头杀菌值F值（杀菌致死值、杀菌强度）安全杀菌F值：指在某一恒定的杀菌温度下（通常为121℃为标准温度）杀灭一定数量的微生物（含芽孢）所需要的加热时间。亦称标准F值。l实际杀菌F值：指某一杀菌条件下的总的杀菌效果（在实际杀菌过程中罐头中心温度是变化的），通常用F0表示。l当F0标准F值表明杀菌可靠；l当F0标准F值表明杀菌不足；l当F0标准F值表明杀菌过度，产品品质下降。⑵规定对象菌F值的依据①一般规定肉毒芽孢杆菌为对象菌初始浓度为108个/克；标准F值=F10121=4.03min低酸性食品pH=6～7标准F值4.5min;中酸性食品pH=4.6～6标准F值2.45min酸性食品pH4.6标准F值=0.5~0.6min②标准F值的计算na：原始菌数（食品污染程度）nb：残存菌数（产品合格率）DT：耐热性（对象菌的耐热性）FzT=DT(lgna－lgnb)【例1】425克蘑菇罐头污染程度2个/克；允许罐头腐败率为0.05%；杀菌温度T=121℃；求安全杀菌F值。解：原始菌数na=2个/g×425g/罐=850个/罐nb=5/10000=5×10-4F安=DT(lgna－lgnb)=4×（lg850－lg5×10-4）=4×（2.9294－0.699+4）=24.92（min）问：生产中取24min还是25min？③实际杀菌条件下F值（F0）的计算a)求和法F0值的计算公式：F0=tp∑nn=1LTF0—罐头在实际杀菌条件下的杀菌强度。tp—各温度下持续的时间，即罐头中心温度测定的相邻数据间隔的时间。n—测定点数LT—致死率值，LT=10(T－121.1)/Z【例2】某厂生产425克蘑菇罐头，依据标准F值要求制订了两个杀菌公式：10–23–10min/121℃和10–25–10min/121℃分别进行杀菌实验，并测得罐头中心温度的变化数据，试求该杀菌公式是否合理。F01=tp×(Lt1+Lt2+……+Lt)=3×(0+0+0.023+…)=25.5minF02=tp×(Lt1+Lt2+……Lt)=3×(0+0+0.02+…)=28.1minb)图解法#将各温度下的致死率值Lt与时间在坐标纸上作杀菌值曲线。用称重法求得所围面积，为杀菌效率值F0。c)仪器法#E值：(inactivationofenzyme)•E值就是酶的钝化值是指在一定的热处理温度下使酶钝化所需要的加热时间（以分钟计）。•酶钝化不够，会导致色、香、味和产品质地等的变化以至腐败变质。酶的钝化效果受到含盐量、PH值、水份活度、热处理温度和热处理时间等因素的影响。醋可以加强热对酶的破坏力，高浓度的糖对桃、李中的酶有保护作用，加少量的盐对蕃