|
|
|
食品殺菌技術主要有熱殺菌和非熱殺菌，其中熱殺菌主要有：濕熱殺菌、干熱殺菌、微波殺菌、電熱殺菌和電場殺菌等；非熱殺菌主要有：化學與生物殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、脈沖殺菌、超高靜壓殺菌、脈沖電場（PEF）殺菌以及振動磁場殺菌等。下面就針對這些殺菌技術作一下詳細的介紹（食品殺菌技術大全）：
濕熱殺菌：
熱殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式，而濕熱殺菌是其中最主要的方式之一。它是以蒸氣、熱水為熱介質，或直接用蒸汽噴射式加熱的殺菌法。
利用熱能轉換器（如鍋爐）將燃燒的熱能轉變為熱水或蒸汽作為加熱介質，再以換熱器將熱水或蒸汽的熱能傳給食品，或將蒸汽直接噴入待加熱的食品。
食品熱處理中常用的加熱介質及其特點
加熱劑種類 加熱劑特點
蒸汽 易于用管道輸送，加熱均勻，溫度易控制，凝結潛熱大，但溫度不能太高
熱水 易于用管道輸送，加熱均勻，加熱溫度不高
空氣 加熱溫度可達很高，但其密度小、傳熱系數低
煙道氣 加熱溫度可達很高，但其密度小、傳熱系數低，可能污染食品
煤氣 加熱溫度可達很高，成本較低，但可能污染食品
電 加熱溫度可達很高，溫度易于控制，但成本高
一、 加熱對微生物的影響
（一）微生物和食品的腐敗變質
食品中的微生物是導致食品不耐貯藏的主要原因。細菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質。
細菌、霉菌和酵母
食品中的微生物是導致食品不耐貯藏的主要原因。一般說來，食品原料都帶有微生物。在食品的采收、運輸、加工和保藏過程中，食品也有可能污染微生物。在一定的條件下，這些微生物會在食品中生長、繁殖，使食品失去原有的或應有的營養價值和感官品質，甚至產生有害和有毒的物質。
細菌、霉菌和酵母圖譜
細菌、霉菌和酵母都可能引起食品的變質，其中細菌是引起食品腐敗變質的主要微生物。細菌中非芽孢細菌在自然界存在的種類最多，污染食品的可能性也最大，但這些菌的耐熱性并不強，巴氏殺菌即可將其殺死。細菌中耐熱性強的是芽孢菌。芽孢菌中還分需氧性、厭氧性的和兼性厭氧的。需氧和兼性厭氧的芽孢菌是導致罐頭食品發生平蓋酸敗的原因菌，厭氧芽孢菌中的肉毒梭狀芽孢桿菌常作為罐頭殺菌的對象菌。酵母菌和霉菌引起的變質多發生在酸性較高的食品中，一些酵母菌和霉菌對滲透壓的耐性也較高。
（二）微生物的生長溫度
不同微生物的最適生長溫度不同，當溫度高于微生物的最適生長溫度時，微生物的生長就會受到抑制，而當溫度高到足以使微生物體內的蛋白質發生變性時，微生物即會出現死亡現象。
最低生長溫度 最適生長溫度 最高生長溫度
嗜熱菌 30～45 50～70 70～90
嗜溫菌 5～15 30～45 45～55
低溫菌 -5～5 25～30 30～55
嗜冷菌 -10～-5 12～15 15～25
微生物的最適生長溫度與熱致死溫度（℃）
（三）濕熱條件下腐敗菌的耐熱性
一般認為，微生物細胞內蛋白質受熱凝固而失去新陳代謝的能力是加熱導致微生物死亡的原因。因此，細胞內蛋白質受熱凝固的難易程度直接關系到微生物的耐熱性。蛋白質的熱凝固條件受其它一些條件，如：酸、堿、鹽和水分等的影響。
（四）影響腐敗菌耐熱性的因素
1、 加熱前--腐敗菌的培育和經歷對其耐熱性的影響
影響因素主要包括：細胞本身的遺傳性、組成、形態，培養基的成分，培育時的環境因子，發育時的溫度以及代謝產物等。
成熟細胞要比未成熟的細胞耐熱。培養溫度愈高，孢子的耐熱性愈強，而且在最適溫度下培育的細菌孢子具有最強的耐熱性。營養豐富的培養基中發育的孢子耐熱性強，營養缺乏時則弱。
2、 加熱時--加熱溫度、加熱致死時間、細胞濃度、細胞團塊存在與否、介質性狀和pH值等方面的因素對腐敗菌耐熱性的影響。
（1） 加熱條件：在一定熱致死溫度下，細菌（芽孢）隨時間變化呈對數性規律死亡；溫度愈高，殺滅它所需的時間愈短。
（2） 細菌狀態：在一定熱致死溫度下，菌數愈多，殺滅它所需時間愈長。細胞團塊的存在降低熱殺菌的效果
（3） 介質性狀：包括水分（水分活度）、pH值、碳水化合物、脂質、蛋白質、無機鹽等，是影響殺菌效果的最重要的因素。
（4） 各種添加物、防腐劑和殺菌劑的影響
3、 加熱后--熱死效果的檢驗
腐敗菌受熱損傷后有如下表現：發育時的誘導期延長，營養需求增加；發育時最適pH范圍縮??；增殖時最適溫度范圍縮??；對抑制劑的敏感性增強；細胞內的物質產生泄漏；對放射線的敏感性增加；細胞中酶的活力降低；核酸體的RNA分解等。
判斷腐敗菌是否被殺滅，需測定其熱死效果，常通過對經過熱處理后的細菌芽孢進行再培養，以檢查是否仍有存活。選擇適當的培養基，如果腐敗菌沒有再生長，說明殺菌工藝適用。
（一）熱破壞反應的反應速率
食品中各成分的熱破壞反應一般均遵循一級反應動力學，也就是說各成分的熱破壞反應速率與反應物的濃度呈正比關系。這一關系通常被稱為"熱滅活或熱破壞的對數規律（logarithmic order of inactivation or destruction）"。這一關系意味著，在某一熱處理溫度（足以達到熱滅活或熱破壞的溫度）下，單位時間內，食品成分被滅活或被破壞的比例是恒定的。
DT值
即指數遞減時間（Decimal reduction time），是熱力致死速率曲線斜率的負倒數，可以認為是在某一溫度下，每減少90％活菌（或芽孢）所需的時間，通常以分鐘為單位。
由于上述致死速率曲線是在一定的熱處理（致死）溫度下得出的，為了區分不同溫度下微生物的D值，一般熱處理的溫度T作為下標，標注在D值上，即為DT。很顯然，D值的大小可以反映微生物的耐熱性。在同一溫度下比較不同微生物的D值時，D值愈大，表示在該溫度下殺死90％微生物所需的時間愈長，即該微生物愈耐熱。
必須指出，DT值是不受原始菌數影響的，但隨熱處理溫度不同而變化，溫度愈高，微生物的死亡速率愈大，DT值則愈小。
TDT值
即熱力致死時間（Thermal death time）。在一定時間內（通常指1～10分鐘）對細菌進行熱處理時，從細菌死亡的最低熱處理溫度開始的各個加熱期的溫度稱為熱力致死溫度。
在某一恒定溫度（熱力致死溫度）條件下，將食品中的一定濃度的某種微生物活菌（細菌和芽孢）全部殺死所需要的時間（min），一般用TDT值表示，同樣在右下角標上殺菌溫度。
F值
F值又稱殺菌值，是指在一定的致死溫度下將一定數量的某種微生物全部殺死所需的時間（min）。由于微生物的種類和溫度均為特指，通常F值要采用上下標標注，以便于區分，即 。一般將標準殺菌條件下的記為F0在121.1℃熱力致死溫度下的腐敗菌的熱力致死時間，通常用F值表示。F值可用于比較相同Z值時腐敗菌的耐熱性，它與菌的熱死試驗時的原始菌數有關，隨所指定的溫度、菌種、菌株及所處環境不同而變化。
Z值
當熱力致死時間減少1/10或增加10倍時所需提高或降低的溫度值，一般用Z值表示。Z值是衡量溫度變化時微生物死滅速率變化的一個尺度。
TRT值
即熱力指數遞減時間。在某特定的熱死溫度下，將細菌或芽孢數減少到10－n時所需的熱處理時間，。它是指在一定的致死溫度下將微生物的活菌數減少到某一程度如10-n或1/10n（即原來活菌數的1/10n）所需的時間（min），記為TRTn，單位為分鐘，n就是遞減指數。
很顯然： ?？梢钥闯?，TRT值不受原始微生物活菌數影響，可以將它用作確定殺菌工藝條件的依據，這比用前述的受原始微生物活菌數影響的TDT值要更方便有利。TRTn值象D值一樣將隨溫度而異，當n=1，TRT1=D。若以D的對數值為縱坐標，加熱溫度T為橫坐標，根據D和T的關系可以得到一與擬熱力致死時間曲線相同的曲線，也稱為TRT1曲線。
低溫長時殺菌法
（一） 概念
低溫長時殺菌法也稱為巴氏殺菌。相對于商業殺菌而言，巴氏殺菌是一種較溫和的熱殺菌形式，巴氏殺菌的處理溫度通常在100℃以下，典型的巴氏殺菌的條件是62.8℃/30min，達到同樣的巴氏殺菌效果，可以有不同的溫度、時間組合。巴氏殺菌可使食品中的酶失活，并破壞食品中熱敏性的微生物和致病菌。巴氏殺菌的目的及其產品的貯藏期主要取決于殺菌條件、食品成分（如pH值）和包裝情況。對低酸性食品（pH＞4.6），其主要目的是殺滅致病菌，而對于酸性食品，還包括殺滅腐敗菌和鈍化酶。
（二） 特點
①簡單、方便，殺菌效果達99％，致病菌完全被殺死；
②不能殺死嗜熱、耐熱性細菌、孢子，以及一些殘存的酶類；
③設備較龐大，殺菌時間較長；
高溫短時殺菌法
（一） 概念
高溫短時殺菌法主要是指食品經100℃以上，130℃以下的殺菌處理。主要應用于pH>4.5的低酸性食品的殺菌。
（二） 特點
①占地少，緊湊（僅為單缸法的占地面積的20％）
②處理量大，連續化生產，節省熱源，成本低；
③可于密閉條件下進行操作，減少污染的機會。但殺菌后的細菌殘存數會比低溫長時殺菌法高；
④加熱時間短，營養成分損失少，乳質量高，無燜煮味；
⑤可與CIP（原地無拆卸循環清洗系統）清洗配套，省勞力，提高效率；
⑥溫度控制檢測系統要求嚴格（儀表要準確）
（三）設備適用范圍
需要快速有效的熱傳導，通常采用刮板式或管式熱交換器。這種方式適用于液體或小顆?；旌象w。但如果是很粘稠的液體或顆粒直徑大于3cm時，加熱就會受到熱傳導的控制，此時產品就需要受熱數分鐘才能達到殺菌要求，這樣產品的質量、營養成分和口感會受到影響。
通常采用熱水或蒸汽加熱的管式或刮板式熱交換器。
超高溫瞬時殺菌
特點
①溫度控制準確，設備精密；
②溫度高，殺菌時間極短，殺菌效果顯著，引起的化學變化少；
③適于連續自動化生產；
④蒸汽和冷源的消耗比高溫短時殺菌法HTST高。
蒸汽噴射式加熱滅菌法
（一） 概念
是指采用蒸汽噴射的UHT滅菌法，通常叫做直接蒸汽噴射或DSI。
在最后的滅菌階段將產品與蒸汽在一定的壓力下混合，蒸汽釋放出潛熱將產品快速加熱至滅菌溫度。這種直接加熱系統加熱產品的速度比其它任何間接系統都要快。
（二） 特點
1、加熱和冷卻速度較快，UHT瞬時加熱更容易通過直接加熱系統來實現。
2、能加工粘度高的產品，尤其對那些不能通過板式熱交換器進行良好加工的產品來說，它不容易形成結垢。但蒸汽壓力將限制設備長時間運轉。
3、產品滅菌后需要進行無菌均質，由此設備本身的成本和運轉成本大大增加。
4、結構復雜，裝置大多是非標準型，系統成本是同等處理能力的板式或管式加熱系統的兩倍。
5、運轉成本高，能量回收的限制性使加熱成本增加。但從某種程度上說，該系統連續運轉較長時間可適當彌補其高成本的缺陷。尤其對于牛乳來說，間接系統會產生嚴重的結垢現象，直接加熱體系更符合產品的特性和質量要求。
二次滅菌法
（一） 概念
二次滅菌法按設備運行方式可分為間歇式和連續式。
間歇式是指產品第一次滅菌采用管式超高溫滅菌機，然后經灌裝、封蓋后放入間歇式滅菌器內進行第二次滅菌。
連續式是指產品第一次滅菌采用管式或板式超高溫滅菌機，第二次滅菌采用連續式滅菌機。該法滅菌處理的產品保存期長，有利于長途儲運。
（二） 特點
1、 間歇式二次滅菌法設備簡單，投資較低，但產品質量不穩定。
2、 連續式二次滅菌線的特點是投資大，產量高，產品質量穩定。
3、 二次滅菌機是二次滅菌生產線的核心設備，要求其升溫、降溫快，傳熱均勻，盡量減小熱沖擊和熱慣性，性能良好，嚴格執行滅菌規程。
殺菌方法的選擇
選擇熱殺菌方法和條件時應遵循下列基本原則：
（一）應達到相應的熱處理目的
1、 以加工為主：
熱處理后食品應滿足熱加工的要求。
2、 以保藏為主要目的：
熱處理后的食品應達到相應的殺菌、鈍化酶等目的。
（二）應盡量減少熱處理造成的食品營養成分的破壞和損失
熱處理過程要重視熱能在食品中的傳遞特征與實際效果，滿足食品衛生的要求，不應產生有害物質。應根據產品熱處理的目的選擇優化方法。
熱處理的一些優化方法
熱處理的種類 優化方法
熱 燙 考慮非熱損失所造成的營養成分的損失（如瀝濾、氧化降解等）。
巴氏殺菌 若食品中無耐熱性的酶存在時，盡量采用高溫短時工藝。
商業殺菌 對對流傳熱和無菌包裝的產品，在耐熱性酶不成為影響工藝的主要因素時，盡量采用高溫短時工藝。對傳導傳熱的產品，一般難于采用高溫短時工藝。
熱能在食品中的傳遞
在計算熱處理的效果時必需知道兩方面的信息，一是微生物等食品成分的耐熱性參數，另一是食品在熱處理中的溫度變化過程。
（一）罐頭容器內食品的傳熱
影響容器內食品傳熱的因素包括：表面傳熱系數；食品和容器的物理性質；加熱介質（蒸汽）的溫度和食品初始溫度之間的溫度差；容器的大小。
要能準確地評價罐頭食品在熱處理中的受熱程度，必須找出能代表罐頭容器內食品溫度變化的溫度點，通常人們選罐內溫度變化最慢的冷點（Cold point）溫度，加熱時該點的溫度最低（此時又稱最低加熱溫度點，Slowest heating point），冷卻時該點的溫度最高。熱處理時，若處于冷點的食品達到熱處理的要求，則罐內其它各處的食品也肯定達到或超過要求的熱處理程度。
罐頭冷點的位置與罐內食品的傳熱情況有關。
1、傳導傳熱方式的罐頭：
由于傳熱的過程是從罐壁傳向罐頭的中心處，罐頭的冷點在罐內的幾何中心。
2、對流傳熱的罐頭：
由于罐內食品發生對流，熱的食品上升，冷的食品下降，罐頭的冷點將向下移，通常在罐內的中心軸上罐頭幾何中心之下的某一位置。
3、傳導和對流混合傳熱的罐頭：
其冷點在上述兩者之間。
（二）評價熱穿透的數據
測定熱處理時傳熱的情況，應以冷點的溫度變化為依據，通常測溫儀是用銅?康銅為熱電偶利用其兩點上出現溫度差時測定其電位差，再換算成溫度的原理。
在評價熱處理的效果（如采用一般法計算殺菌強度F值）時，需要應用熱穿透的有關數據，這時應首先畫出罐頭內部的傳熱曲線，求出其有關的特性值。
傳熱曲線
傳熱曲線是將測得罐內冷點溫度（Tp）隨時間的變化畫在半對數坐標上所得的曲線。作圖時以冷點溫度與殺菌鍋內加熱溫度（Th）或冷卻溫度（Tc）之差（Th－Tp或Tp－Tc ）的對數值為縱坐標，以時間為橫坐標，得到相應的加熱曲線或冷卻曲線。為了避免在坐標軸上用溫差表示，可將用于標出傳熱曲線的坐標紙上下倒轉180度，縱坐標標出相應的冷點溫度值（Tp ）。
以加熱曲線為例，縱坐標的起點為Th－Tp ＝1（理論上認為在加熱結束時，Tp 可能非常接近Th，但Th－Tp ≠0），相應的Tp 值為Th－1，即縱坐標上最高線標出的溫度應比殺菌溫度低一度（℃），第一個對數周期坐標的坐標值間隔為1℃，第二個對數周期坐標的坐標值間隔為10℃，這樣依次標出其余的溫度值。
殺菌條件的計算
食品熱殺菌的條件主要是殺菌值和殺菌時間，目前廣泛應用的計算方法有三種：改良基本法、公式法和列線圖解法。
（一）改良基本法
1920年比奇洛（Bigelow）首先創立了罐頭殺菌理論，提出推算殺菌時間的基本法（The general mathod），又稱基本推算法。該方法提出了部分殺菌率的概念，它通過計算包括升溫和冷卻階段在內的整個熱殺菌過程中的不同溫度－時間組合時的致死率，累積求得整個熱殺菌過程的致死效果。1923年鮑爾（Ball）根據加熱殺菌過程中罐頭中心所受的加熱效果用積分計算殺菌效果的方法，形成了改良基本法（Improved general method）。該法提高了計算的準確性，成為一種廣泛使用的方法。
在殺菌過程中，食品的溫度會隨著殺菌時間的變化而不斷發生變化，當溫度超過微生物的致死溫度時，微生物就會出現死亡。溫度不同，微生物死亡的速率不同。在致死溫度停留一段時間就有一定的殺菌效果?？梢园颜麄€殺菌過程看成是在不同殺菌溫度下停留一段時間所取得的殺菌效果的總和。
（二）公式計算法
此法是由鮑爾提出，后經美國制罐公司熱工學研究組簡化，用來計算簡單型和轉折型傳熱曲線上殺菌時間和F值。簡化雖然會引入一些誤差但影響不大。此法已經列入美國FDA的有關規定中，在美國得到普遍應用。
公式法是根據罐頭在殺菌過程中罐內容物溫度的變化在半對數坐標紙上所繪出的加熱曲線，以及殺菌結束冷卻水立即進入殺菌鍋進行冷卻的曲線才能進行推算并找出答案。它的優點是可以在殺菌溫度變更時算出殺菌時間，其缺點是計算繁瑣、費時，還容易在計算中發生錯誤，又要求加熱曲線必須呈有規則的簡單型加熱曲線或轉折型加熱曲線，才能求得較正確的結果。
近幾十年來許多學者對這種方法進行了研究，以達到既正確又簡單，且應用方便的目的。隨著計算機技術的應用，公式法和改良適用法一樣準確，但更為快速、簡潔。
（三）列線圖法
列線圖法是將有關參數制成列線計算圖，利用該圖計算出殺菌值和殺菌時間。該法適用于Z=10℃，m+g=76.66℃的任何簡單型加熱曲線，快捷方便，但不能用于轉折型加熱曲線的計算。當有關數據越出線外時，也不能用此法計算。
殺菌條件的確定
確定食品熱殺菌條件時，應考慮影響熱殺菌的各種因素。食品的熱殺菌以殺菌和抑酶為主要目的，應基于微生物和酶的耐熱性，并根據實際熱處理時的傳熱情況，選擇食品熱殺菌條件，以確定達到殺菌和抑酶的最小熱處理程度。熱殺菌技術的研究動向集中在熱殺菌條件的最優化、新型熱殺菌方法和設備開發方面。熱殺菌條件的最優化就是協調熱殺菌的溫度時間條件，使熱殺菌達到期望的目標，而盡量減少不需要的作用。
熱殺菌的方法和工藝與殺菌的設備密切相關，良好的殺菌設備是保證殺菌操作完善的必要條件。目前使用的殺菌設備種類較多，不同的殺菌設備所使用的加熱介質和加熱的方式、可達到的工藝條件以及自動化的程度不盡相同。殺菌設備除了具有加熱、冷卻裝置外，一般還具有進出料（罐）傳動裝置、安全裝置和自動控制裝置等。
相關設備與裝置
間歇式 連續式
立式殺菌鍋 噴淋連續殺菌機
臥式殺菌鍋 靜水壓式殺菌機
淋水式殺菌鍋 水封式連續高壓殺菌鍋
全水回轉式殺菌鍋 超高溫瞬時殺菌機
罐頭食品熱殺菌條件的確定
（一）實罐試驗
以滿足理論計算的殺菌值（F0）為目標，熱殺菌可以有各種不同殺菌溫度－時間的組合。
實罐試驗的目的就是根據罐頭食品質量，生產能力等綜合因素選定殺菌條件，使熱殺菌既能達到殺菌安全的要求，又能維持其高質量，在經濟上也最合理。
（二）實罐接種的殺菌試驗
將常見導致罐頭腐敗的細菌或芽孢定量接種在罐頭內，在所選定的殺菌溫度中進行不同時間的殺菌，再保溫檢查其腐敗率。
通常采用將耐熱性強的腐敗菌接種于數量較少的罐頭內進行殺菌試驗，藉以確證殺菌條件的安全程度。如實罐接種殺菌試驗結果與理論計算結果很接近，這對所訂殺菌條件的合理性和安全性有了更可靠的保證和高度的信心。
1、試驗用微生物
（1） 低酸性食品：梭狀產芽孢桿菌（Clostridium sporogenses）PA3679芽孢
（2） pH3.7以下酸性食品：巴氏固氮梭狀芽孢桿菌（Clostridium pasteurianum）
或凝結芽孢桿菌（Bacillus coagulans）芽孢
（3） 高酸性食品：乳酸菌，酵母
2、實罐接種方法
（1） 對流傳熱的產品
可接種在罐內任何處。
（2） 傳導傳熱產品
盡可能接種在冷點位置。
4、試驗分組
根據殺菌條件的理論計算，按殺菌時間的長短至少分為5組，其中1組為殺菌時間最短，試樣腐敗率達到100%；1組為殺菌時間最長，預計可達0%的腐敗率；其余3組的殺菌時間將出現不同的腐敗率，通常殺菌時間在30～100之間，每隔5分鐘為1組，比較理想的是根據F值隨溫度提高時按對數規律遞減情況，F值可按0.5、1.0、2.0、4.0、6.0，確定不同加熱時間加以分組。每次試驗要控制為5組，否則罐數太多，封罐前后停留時間過長，將影響試驗結果。因此試驗要求在一天內完成，并用同一材料。
對照組的罐頭也應有3～5組，以便核對自然污染微生物的耐熱性，同時用來檢查核對二重卷邊是否良好，罐內凈重、瀝干重和頂隙度等。還將用6～12罐供測定冷點溫度之用。
5、試驗記錄
試驗時必須對以下內容進行測定并做好記錄。
A．接種微生物菌名和編號；
B．接種菌液量、接種菌數和接種方法；
C．各操作時間（如預處理時間、裝罐時間、排氣、封罐前停留時間等）；
D．熱燙溫度與時間；
E．裝罐溫度；
F．裝罐重量；
G．內容物粘度（如果它為重要因子）；
H．頂隙度；
I．鹽水或湯汁的濃度；
J．熱排氣溫度與時間；
K．封罐和蒸汽噴射條件；
L．真空度（指真空封罐）；
M．封罐時內容物溫度；
N．殺菌前罐頭初溫；
O．殺菌升溫時間；
P．殺菌過程中各階段的溫度和時間；
Q．殺菌鍋上儀表（壓力表、水銀溫度計、溫度紀錄儀）指示值；
R．冷卻條件。
（三）保溫貯藏試驗
接種實罐試驗后的試樣要在恒溫下進行保溫試驗。培養溫度依據試驗菌的不同而不同：
霉菌：21.1～26.7℃
嗜溫菌和酵母：26.7～32.2℃
凝結芽孢桿菌：35.0～43.2℃
嗜熱菌：50.0～57.2℃
保溫試驗樣品應每天觀察其容器外觀有無變化，當罐頭脹罐后即取出，并存放在冰箱中。
保溫試驗完成后，將罐頭在室溫下放置冷卻過夜，然后觀察其容器外觀、罐底蓋是否膨脹，是否低真空，然后對全部試驗罐進行開罐檢驗，觀察其形態、色澤、pH值和粘稠性等，并一一記錄其結果。接種肉毒桿菌試樣要做毒性試驗，也可能有的罐頭產毒而不產氣。
當發現容器外觀和內容物性狀與原接種試驗菌所應出現的征狀有差異時，可能是漏罐污染或自然界污染了耐熱性更強的微生物造成，這就要進行腐敗原因菌的分離試驗。
（四）生產線上實罐試驗
接種實罐試驗和保溫試驗結果都正常的罐頭加熱殺菌條件，就可以進入生產線的實罐試驗作最后驗證。試樣量至少100罐以上，試驗時必須對以下內容進行測定并做好記錄：
A． 熱燙溫度與時間；
B． 裝罐溫度；
C． 裝罐量（固形物、湯汁量）；
D． 粘稠度（咖喱、濃湯類產品）；
E． 頂隙度；
F． 鹽水或湯汁的溫度；
G． 鹽水或湯汁的濃度；
H． 食品的pH值；
I． 食品的水分活性；
J． 封罐機蒸汽噴射條件；
K． 真空度（指封罐機）；
L． 封罐時食品的溫度；
M． 加熱殺菌前食品每克（或每毫升）含微生物的平均數及其波動值，取樣次數為5~10次。pH3.7以下的高酸性食品檢驗乳酸菌和酵母； pH3.7~5.0的酸性食品檢驗嗜溫性需氧菌芽孢數（如果可能的話，嗜溫性厭氧菌芽孢數也要檢驗）；pH5.0以上的低酸性食品檢驗嗜溫性需氧菌芽孢數、嗜熱性需氧菌芽孢數（如果可能的話，嗜溫性厭氧菌芽孢數也要檢驗），這對于保證殺菌條件的最低極限十分必要。
N． 殺菌前的罐頭初溫；
O． 殺菌升溫時間；
P． 殺菌溫度和時間；
Q． 殺菌鍋上壓力表、水銀溫度計、溫度記錄儀的指示值；
R． 殺菌鍋內溫度分布的均勻性；
S． 罐頭殺菌時測點溫度（冷點溫度）的記錄及其F值；
T． 罐頭密封性的檢查及其結果。
生產線實罐試樣也要經歷保溫試驗，希望保溫3～6個月，當保溫試樣開罐后檢驗結果顯示內容物全部正常，即可將此殺菌條件作為生產上使用，如果發現試樣中有腐敗菌，則要進行原因菌的分離試驗。
干熱殺菌：
微波采用灼燒或干熱空氣滅菌，稱為干熱滅菌。雖然干燥主熱空氣的穿透力不如濕熱蒸汽強，但它使用方便，適用于玻璃器皿和瓷器等物的滅菌，故廣泛應用于實驗室和生產實踐。
殺菌作用的機理
干熱是指相對濕度在20％以下的高熱。干熱消毒滅菌是由空氣導熱，傳熱效果較慢。一般繁殖體在干熱80－100℃中經1小時可以殺死，芽胞需160－170℃經2小時方可殺死。
干熱滅菌是利用高溫殺死微生物的方法之一。通常采用很高的溫度，例如火焰直接加熱，或選擇160～180℃的熱風處理。
微生物組成的最重要成份是蛋白質、核酸等，當遇到高溫時會引起蛋白質和核酸不可逆的變性或凝固，使細胞失去了生理機能，停止生長發育，直至死滅。此外高溫還可破壞細胞的其他組成，或者使細胞的脂肪膜受熱溶解而形成了極大的孔，導致細胞內含物泄漏而引起死亡，從而達到高溫滅菌的效果。
火焰滅菌法
(一） 概念
火焰滅菌法是通過火焰高溫灼燒進行滅菌的方法
(二) 應用領域和特點。
1、 接種操作：
耐熱的接種環、接種鏟、接種匙、接種針等，通過火焰灼燒，可徹底滅菌，試管口和玻璃瓶口，通過幾次火焰，溫度可達200℃以上，一切微生物和芽孢，可全部殺死，達到無菌程度。
2、 罐頭工業
罐頭工業中的火焰殺菌是利用火焰直接加熱罐頭，是一種常壓下的高溫短時殺菌。
殺菌時罐頭經預熱后在高溫火焰（溫度達1300℃以上）上滾過，短時間內達到高溫，維持一段較短時間后，經水噴淋冷卻。
罐內食品可不需要湯汁作為對流傳熱的介質，內容物中固形物含量高。
由于滅菌時罐內壓較高，一般只用于小型金屬罐。此法的殺菌溫度較難控制（一般以加入后測定罐頭輻射出的熱量確定。）
熱風滅菌法
(一） 概念
熱風滅菌是利用加熱的高溫空氣進行滅菌的方法。
(二) 特點
1、 該滅菌法適用于玻璃器皿、瓷器、不銹鋼器皿以及明膠海棉、液體石蠟、各種粉劑、軟膏等，不適用于液體材料滅菌。
2、 由于干熱空氣穿透力差，加之微生物蛋白質在干燥條件下，不易凝固變質，故干熱滅菌溫度，一般要求掌握在160℃，維持2小時。
3、 干熱烤箱是干熱滅菌的常用儀器，它是通過電熱絲進行加溫和調溫的。通電加熱后的空氣在一定空間不斷對流，產生均一效應的熱空氣直接穿透物體。一般繁殖體在干熱80－100℃中經1小時可以殺死，芽胞、病毒需160－170℃經2小時方可殺死。
(三) 操作注意事項
1、 干熱滅菌溫度超過170℃,包裝滅菌用品的紙張或棉花、布類,會被熱空氣烤焦，甚至有著火燃燒的危險。
2、 操作干熱滅菌箱，滅菌后待箱內溫度降至50－40℃以下才能開啟柜門，以防炸裂。
主要設備和裝置
（一） 設備組成
干熱滅菌的主要設備有干熱滅菌柜、隧道滅菌系統。干熱滅菌設備一般由下列幾個重要部分組成：
1、 加熱器
它是干熱滅菌設備的主要組成部分，對滅菌效果的好壞影響極大。
2、高效過濾器
用于除去內部空氣循環系統中產生的塵埃物質，防止排風倒流的污染。
3、緩沖板、風閥、氣流調節器或空氣檔板
緩沖板或空氣檔板用于控制干熱滅菌器的空氣流量；氣流調節器用于滅菌器腔室內的正壓控制。
4、風機
對干熱滅菌器中的氣流循環影響很大，保證熱風循環的良好狀態。
5、傳送帶（僅適用于連續法）
傳送帶的速度，在連續傳送干熱滅菌系統中是十分重要的，其傳送速度決定了物料經過滅菌器時所接受的熱量以及相應的滅菌效果。 6、運行連鎖控制系統
防止滅菌物品在低于滅菌溫度的情況下通過滅菌器。
7、溫度控制器及記錄儀
將溫度探測、傳感系統的溫度讀數準確無誤地記錄清楚。
工藝設備控制的關鍵因素 ：
（一） 干熱殺菌適用范圍
可用于能耐受較高溫度，卻不宜被蒸汽穿透，或者易被濕熱破壞的物品的滅菌。
（二） 殺菌工藝效果評價
1、 致死率F0值：
類似于濕熱滅菌系統驗證中使用的F0值，是將時間與濕度條件的改變折算成170℃時的相當時間，同時設定Z值為20℃即FH值。BP1993年版規定，僅以滅菌為最終目的干熱滅菌系統，必須保證其最小的FH值大于170℃60min。
2、 生物指示劑--微生物殘存率
對于采用干熱存活概率法滅菌的系統，驗證結果應能證明其滅菌過程保證對耐熱微生物的殺滅效果達到認可的低存活概率，一般未被殺滅的概率為10－6。
對于采用干熱過度殺滅法滅菌系統的驗證結果，應證明其滅菌過程保證對干熱呈高度耐受性的微生物產生大于12個log的遞減，取得低于10－12的微生物存活概率。
（三）殺菌設備的控制
1、 加熱器
加熱器故障是造成干熱滅菌設備滅菌效果下降的主要原因之一，其主要表現為升溫速度下降；影響熱分布；產生塵埃物質。而造成加熱器故障的原因，主要是加熱器的長期使用或通過加熱器的空氣質量較差所致。所以一般應在滅菌器的加熱系統配置電流監測器，以及時發現其故障。
2、 高效過濾器
必須滿足干熱滅菌工藝用風量的要求，并能承受相應的風壓。
3、 緩沖板或空氣檔板
用于控制干熱滅菌器的空氣流量，多安裝于進風或排風風管或加熱器附近
4、氣流調節器
用于正壓控制，可以安裝在排風系統中的防止倒流風污染的高效過濾器附近，通過控制排風量控制正壓，也可以用氣流調節器控制進風和排風風量以保持正壓。
一般情況下，干熱滅菌器腔室內的壓力略高于其相臨的非無菌區而略低于其相臨的無菌區。
5、風機
風機的風量應該可以測量，并可調整，必要時可以要求供應商將此項要求增加到其設備標準中，因為風機風量的測量指示值，可以為設備使用過程中檢查風機狀態提供依據。
6、傳送帶（僅適用于連續法）
生產工藝中有必要保存每次滅菌過程的傳送速度的記錄。同時干熱滅菌器的SOP，也應明確規定各種滅菌過程傳送帶的運行速度范圍，此運行速度范圍應是經過驗證確定的。
7、運行連鎖控制系統
干熱滅菌器中連鎖控制系統設有：門連鎖控制系統；壓力傳感器；溫度傳感、控制、停止傳送帶運行的連鎖控制裝置等，以保證在任何情況下出現溫度低于設計要求時防止滅菌物品在低于滅菌溫度的情況下通過滅菌器。
8、溫度控制器及記錄儀
在干熱滅菌系統中，溫度探測、傳感、控制、記錄系統是整個滅菌過程控制的基礎，其控制系統必須能保證滅菌器腔室內滅菌溫度可以保持在設定的滅菌溫度范圍內，其記錄系統必須將溫度探測、傳感系統的溫度讀數準確無誤地記錄清楚。
微波的概念和性質：
（一） 概念
微波（microwave）是指波長約1m～10mm的電磁波，常分為米波、厘米波、毫米波和亞毫米波四個波段。
微波的頻率（300MHz～300GHz），介于無線電頻率（超短波）和遠紅外線頻率（低頻端）之間。由于其頻率很高，在某些場合也叫超高頻電磁波。
（二） 性質
1、波動特性
2、直線傳播
3、微波能量具有空間分布性質
4、微波能量以交變的電場和磁場的互相感應的形式傳輸。
微波應用的范疇和特點
（一） 應用范疇
目前工業上只有915MHz （美國用896MHz）和2450MHz兩個頻率被廣泛應用。
（二） 特點
1、加熱效率高，節約能源
2、加熱速度快，易控制
3、不同食品成分對微波能有不同的選擇吸收性
4、水分調平作用
5、有利于保證產品質量
6、微波加熱設備體積較小，占用廠房面積小
發展概況
微波加熱用于工業開始于二十世紀七十年代末。由于能源成本的提高，促使人們尋找更有效的工業加熱和干燥的方法。微波作為熱源，具有加熱速度快，能量利用率高的特點，因此微波加熱技術和微波爐應用獲得迅速發展。
微波加熱原理
食品微波處理主要是利用微波的熱效應。食品中的水分、蛋白質、脂肪、碳水化合物等都屬于電介質。電介質吸收微波能使介質溫度升高，這個過程稱介電加熱。
（一） 離子極化
溶液中的離子在電場作用下產生離子極化。離子帶有電荷從電場獲得動能，相互發生碰撞作用，可以將動能轉化為熱。
（二） 偶極子轉向
有些電介質，分子的正負電荷重心不重合，即分子具有偶極距，這種分子稱偶極分子（極性分子）。當極性分子受外電場作用時，偶極分子就會產生轉距。在高頻電場中一秒鐘內極性分子要進行上億次的換向"變極"運動，使分子之間產生強烈振動，引起摩擦發熱，使物料溫度升高，達到加熱目的。
微波對微生物的作用
（一） 微波熱效應
1、使微生物快速升溫導致菌體蛋白質變性，活體死亡；
2、使微生物生命活動受到嚴重干擾，無法繁殖；
3、導致細胞膜破裂，使生理活性物質發生變性作用，而失去生理功能；
4、破壞微生物的生存繁殖條件而導致其死亡。
（二） 微波非熱效應
1、光化學反應
2、場力效應
3、電磁共振效應
4、影響遺傳物質DNA的含量
微波殺菌相關設備和裝置
（一）微波能的產生器件
1、 電真空器件
（1） 磁控管
（2） 多腔速調管
（3） 微波三、四極管
（4） 行波管及正交場器件
2、 半導體器件
（二）微波加熱設備
1、微波加熱系統的組成
2、微波加熱器的種類及其結構特點
（1） 種類
① 駐波場諧振腔加熱器（箱型）
② 行波場波導加熱器（波導型）
③ 輻射型加熱器
④ 慢波型加熱器
電熱殺概念和特點
（一）基本概念
電熱殺菌亦稱"歐姆殺菌"，它利用電極將電流通過物體，由于阻抗損失、介質損耗等的存在，最終使電能轉化為熱能，使食品內部產生熱量而達到殺菌的目的。
（二）技術特點
使用交流電的頻率為50～60Hz，它利用電極將電流直接導入食品，由食品自身的介電性質產生熱量，以達到殺菌的目的。
1、 加熱通過產品自我傳導
2、 應用于產品的是交流電
3、 電穿透的深度無限制
4、 在產品中無大的熱梯度
5、 加熱由產品的傳導性及加熱的剩余時間控制
6、 加熱殺死微生物
（三）優缺點
1、 優點
（1） 消毒顆粒直徑在1寸以上
（2） 對顆粒機械損傷最小
（3） 產品內部顆粒統一加熱
（4） 可避免物料受到過度熱處理
（5） 能處理含80%以上的固體的物料
（6） 設備污染最小
（7） 減少產品營養色澤和風味的損失
2、 缺點
（1） 過程依靠產品的傳導性對產品加熱
（2） 不能用于脂肪、油、酒精、骨或冰的處理
（3） 必須仔細控制產品配方以控制電阻
（4） 生產設備的設計必須針對具體產品
（5） 一些食物可能要求熱或化學的再處理過程以便改變其傳導性
（6） 必須控制產品流速和溫度以保證殺死微生物
加工范疇
（一） 加工物料特性
1、電熱加熱適用性由食品物料的電導率來決定
2、大多數能用泵輸送的、溶解有鹽類離子且含水量在30%以上的食品都可用電阻加熱來殺菌
3、適于高顆粒密度、高粘度的食品物料的殺菌處理
4、最適合無菌包裝產品
5、一些脂肪、糖、油、未添加鹽的處理水等非離子化的食品不適用該技術
（二） 加工品種
1、中式調理食品
（1） 粥類
（2） 羹類
2、果蔬類制品
（1）番茄果肉
（2）菠蘿碎塊
（3）草莓果醬
（4）芒果丁/木瓜丁
（5）熱帶水果塊
（6）桃子/杏子/梨子/蘋果等果肉制品
（7） 馬鈴薯/胡蘿卜/蘑菇等塊狀制品
3、 畜禽類制品
（1） 燉牛肉
（2） 燜雞肉
與常規熱殺菌方法的比較
對于含顆粒流體食品的加熱殺菌
（一） 常規熱殺菌
1、 熱傳遞方式
采用熱交換器進行間接熱交換，其過程速率取決于傳導、對流或輻射的換熱條件。
間壁式換熱情形，熱量首先由加熱介質（如水蒸汽）通過間壁傳遞給食品物料中的液體，然后靠液體與固體顆粒之間的對流和傳導傳給固體顆粒，最后是固體顆粒內部的傳導傳熱，使全部物料達到所要求的殺菌溫度。
熱傳遞速度慢且加熱不平衡。
2、 加熱效果
要使固體顆粒內部達到殺菌溫度，其周圍液體部分必須過熱，這勢必導致含顆粒食品殺菌后質地軟爛、外形改變，影響產品品質。
（二） 電熱殺菌
1、 熱傳遞方式
將流體與顆粒同時施以電流，若兩者的導電特性相似，則兩者同時快速生熱且加熱程度相當均勻。
顆粒加熱速率遠遠高于常規方法。
2、加熱效果
目的產品在加熱時沒有經歷大的溫度梯度且液體與顆粒同時被加熱，因此加工時間短，產品品質高，能使產品在高溫處理后仍保持完好的顆粒形狀。
加熱表面不燃燒，加熱期間產品不許攪動，液體載體不需過分加熱以加熱顆粒和顆粒受熱均勻。
電熱殺菌的作用機理
電熱滅菌可將液狀食品中的大腸桿菌、酵母菌、芽孢桿菌殺滅，其殺菌機理主要是：
1、 利用電流通過食品時,食品中的極性分子在電極極性的高頻變化下,不斷地旋轉摩擦而產生熱量,達到殺死活菌體的作用；
2、 在通電的兩電極間的菌體細胞，由于受到所加電場的作用導致菌體細胞膜的破壞而滅菌。
影響殺菌效果的因素
1、 產品的組成分
2、 產品的耐電性及其隨溫度的變化情況
3、 產品流速
4、 產品溫度
5、 加熱周期
相關設備和裝置
（一） 電熱加熱器
（二） 小型電熱殺菌生產線
工藝控制的關鍵因素
1、確定和控制產品具體的耐電性及它隨溫度的變化
2、產品的流速對產品的加熱是關鍵
3、在歐姆加熱器中產熱速率和加熱周期是主要困素
4、應該由有知識經驗的人建立操作程序
5、應該保持嚴格控制的方面：產品配方、流速、在加熱器中的產品溫度，以及其它關鍵控制點
非 熱 殺 菌
化學殺菌技術
（一）基本概念
主要是指在食品中通過添加抑菌劑和防腐劑，從而達到抑菌或殺菌的目的。
（二）工藝特點
1、優點
（1） 易于操作、控制
（2） 殺菌效果好
（3） 成本較低
2、缺點
（1） 在使用中易受水分、溫度、ｐＨ值和機體環境等因素的影響，作用效果變化較大
（2） 食品中殘留的化學試劑多次使用可能使菌體產生抗體
（3） 殘留的化學試劑會影響食品的自然風味和質構
生物殺菌
（一） 基本概念
生物殺菌劑是指從植物、動物和微生物代謝產物中提取的物質。生物殺菌通過生物制劑對食品原料或產品中微生物的作用，達到抑菌或殺菌的目的。
（二） 工藝特點
1、 有很強的抑菌和殺菌作用
2、 防治位點多
3、 高效低毒、無殘留
4、 藥效持久、不易生產抗性
5、 使用安全
化學藥劑的殺菌原理
1、 改變細胞膜通透性
表面活性劑（Surface-active agent）、酚類及醇類可導致胞漿膜結構紊亂并干擾其正常功能，使小分子代謝物質溢出胞外，影響細胞傳遞活性和能量代謝。甚至引起細胞破裂。
2、導致微生物蛋白變性或凝固
酸、堿和醇類等有機溶劑可改變蛋白構型而攏亂多肽鏈的折疊方式，造成蛋白變性。如乙醇、大多數重金屬鹽、氧化劑、醛類、染料和酸堿等。
3、改變蛋白與核酸功能基團的因子
作用于細菌胞內酶的功能基（如SH基）而改變或抑制其活性。如某些氧化劑和重金屬鹽類能與細菌的-SH基結合并使之失去活性。
生物制劑的殺菌原理
1、 抑制細菌細胞壁的合成
2、 影響細菌細胞膜的通透性
3、 抑制菌體蛋白質的合成
4、 抑制細菌核酸合成
常用的化學殺菌劑種類
1、 鹵素類殺菌劑
2、 氧化劑類殺菌劑
3、 表面活性劑類殺菌劑
4、 雜環類氣體殺菌劑
5、 醇類殺菌劑
6、 洗必太殺菌劑
影響殺菌效果的因素
1、 物料的干凈度
2、 殺菌劑的濃度、性質
3、 物料與殺菌劑的作用時間
4、 溫度、濕度、pH值
5、 微生物的種類、數量和生活狀態
6、 環境因素
7、 化學拮抗物
理想的殺菌劑的特性
1、 具有廣普的殺菌效力
2、 不受有機物的影響，穿透力好
3、 無腐蝕性、毒性或刺激性，不傷器物
4、 作用快，且性質穩定
5、 有持續抑菌作用
6、 價格合理
微生物抑制劑
1、 概念
是根據動物對病原菌入侵時的機體反應產生抗生素而發展起來的一種新型抑菌技術。
2、 作用機理
MBA是能抑制微生物表面形成可與機體組織產生吸附作用的特殊因子，還能與生物上皮組織中的組織結合位點競爭性結合，通過這種雙重作用方式，機體表面的微生物被排斥。
3、種類和用途
（1） 乳酸鏈球菌素
可用于罐裝食品、植物蛋白食品以及乳、肉制品
（2） 納他霉素
可用于乳酪、肉制品、肉湯、西式火腿、廣式月餅、糕點表面、果汁原漿表面、易發霉食品、加工器皿表面等的防霉
抗生酶殺菌
1、 概念
抗微生物酶的主要有效成分是溶菌酶(Lz)，它們可抑制格蘭氏陽性菌。
2、 作用機理
破壞細菌的細胞膜。
3、用途
乳制品、肉制品及果蔬制品
植物天然抗菌素殺菌
1、 植物抗毒素類
2、 酚類
3、 有機酸類
4、 精油類
紫外線殺菌技術概念
紫外線殺菌技術是利用紫外線照射物質，使物體表面的微生物細胞內核蛋白分子構造發生變化而引起死亡。
紫外線照射發展概況
由于紫外線穿透性差,一般情況下紫外照射主要用作食品工廠車間、設備、包裝材料的表面以及水殺菌。另外紫外線照射也可以結合其它一些強氧化劑如臭氧、過氧化氫等處理來進行殺菌。近年來紫外線用于透明液體的殺菌獲得發展，紫外線照射在果蔬汁中的應用也引起了重視。
2000年11月，美國ＦＤＡ批準了California Day-Fresh Foods公司和Salcor公司將紫外線用于果蔬汁殺菌的申請，修改了21ＣＦＲ179食品添加劑法規，允許紫外線照射可以用于果蔬汁飲料產品的消毒，規定紫外線的產生是采用低壓汞燈，90%以上的光波長是2537ｎｍ，湍流的Reynolds數不低于2200。
紫外線的特性
（一） 波長
1、 長波段(3200～4000nm)
2、 中波段(2750～3200nm)
3、 短波段(1800～2750nm)
其中，處于240～280nm區段的紫外線殺菌力較強，而最強的波長為250～265nm，多以253.7nm作為紫外線殺菌的波長。
（二） 傳播性質
1、 紫外線進行直線傳播
2、 紫外光強度與距離的平方成比例減弱
3、 可被不同的表面反射，穿透力弱
紫外線照射殺菌原理
當微生物被紫外線照射時，其細胞的部分氨基酸和核酸吸收紫外線，產生光化學作用，引起細胞內成分，特別是核酸、原漿蛋白、酯的化學變化，使細胞質變性，同時空氣受紫外線照射后產生微量臭氧，共同殺菌作用，從而導致微生物的死亡。
紫外線殺菌設備和裝置
1、 紫外線殺菌燈管（北京達孚醫用制品有限公司、北京亞北現代儀器設備科技公司）
2、 紫外線高壓汞燈（北京亞明電光源發展公司、中國廈門儀器儀表公司經營部）
3、 紫外線強度檢測儀（北京達孚醫用制品有限公司）
4、 紫外線反射儀（北京國營科普儀器廠）
5、 紫外線檢測器（北京國營科普儀器廠）
6、 單門紫外線消毒箱（北京利達世通貿易有限公司）
7、 雙門紫外線消毒箱（北京利達世通貿易有限公司）
8、 紫外線殺菌器（北京市東升玻璃光源廠）
9、 家用紫外線凈水器（北京市東升玻璃光源廠）
10、 紫外線殺菌車（北京市東升玻璃光源廠）
11、 紫外線消毒監控儀（中國兵器工業總公司）
紫外線殺菌工藝特點
1、 優點
（1） 操作簡便
（2） 系統價格比其他殺菌系統低
2、 缺點
（1） 只能用于透明液體薄膜的表面系統殺菌
（2） 紫外線必須穿透進入產品，接觸到要殺滅的微生物體上，且施與足夠的能量
紫外線殺菌操作控制
1、 紫外線使微生物失活必需的劑量是由時間和強度來決定
2、 對天然的紫外光、流速、混濁度、產品性質和燈輸出需要連續監控
3、 紫外線的殺菌力，隨使用時間增加而減退，一般使用時間達到額定時間70％時應更換紫外線燈管，以保證殺菌效果。
4、 紫外線的殺菌作用隨菌種不同而不同，殺霉菌的照射量要比殺桿菌大40~ 50倍
5、 紫外線照射通常按相對濕度為60％的基礎設計，室內濕度增加時，照射量應相應增加
6、 紫外線滅菌效果與照射的時間長短有關，這需要通過驗證來確定照射時間
7、 紫外照射燈的安裝形式及高度，應根據實際情況，參考使用說明決定
紫外線殺菌應用范圍
1、 空氣和物體表面消毒
2、 透明液體的巴氏消毒
紫外線殺菌影響因素
1、 產品的透性
2、 反應器的幾何結構和功率
3、 紫外線的波長
4、 產品的流經狀態
5、 紫外線照射路徑長度
超高靜壓殺菌技術
概念
食品的超高靜壓（UHP或HHP）處理技術是指將密封于彈性容器內的食品置于水或其它液體作為傳壓介質的壓力系統中，經100MPa以上的壓力處理，以達到殺菌，滅酶和改善食品的功能特性等作用。
超高壓處理通常在室溫或較低的溫度下進行，在一定高壓下食品蛋白質變性、淀粉糊化、酶失活，生命停止活動，細菌等微生物被殺死。
超高壓殺菌技術發展概況
19世紀末--Tamman采用300MPa的壓力來測定固液相的變化現象，開啟了高壓技術之門，遂被尊稱為"超高壓之母"；Bridgman繼續這方面的研究，成就非凡，獲得了1946年諾貝爾物理獎，并被尊稱為"超高壓之父"。而關于高靜壓在食品保藏中的應用研究最早是由Hite（1899）提出的，但他的工作成果并未受到大量重視。此后的幾十年間，絕大多數關于高壓對完整細胞作用效果的研究報告，多將重點放在自然高壓條件下的微生物身上。
從1895年到1965年，共有29種微生物被選作超高壓殺菌的對象菌。直到八十年代中后期，高壓處理技術在食品中的應用才開始引人注目。1986年，日本京都大學林力丸教授率先發表了用高靜壓處理食品的報告，引起日本食品工業界、學術界的高度重視。1990年4月，明治屋公司首創的采用高壓代替加熱殺菌而生產的果醬（High Pressure Jam）投放市場，制品無需熱殺菌即可達到一定的保質期，且由于其具有鮮果的色澤、風味和口感而倍受消費者青睞。目前，日本在該領域的研究仍處于世界領先地位。成套的超高壓處理設備業已面市。
從1986年起，日本每年都專門召開有關高壓技術應用的學術研討會。歐洲亦在1992年10月于法國召開首次有關高壓技術應用于食品工業的會議，歐共體隨即貸款資助高壓食品開發的多國聯合研究計劃。美國食品最高學術權威組織IFT在專題報告中，將高壓食品開發列入21世紀美國食品工程的主要研究項目。我國的國家食品工業發展計劃也將高壓殺菌作為九十年代十六項重點開發技術之一。
壓力對微生物的影響
在高壓下，會使蛋白質和酶發生變性，微生物細胞核膜被壓成許多小碎片和原生質等一起變成糊狀，這種不可逆的變化即可造成微生物死亡。
影響微生物對壓力抵抗能力的其它因素
1、 微生物種類
2、 細胞形態
3、 食品介質種類和性狀
4、 加壓溫度
5、 加壓時間
6、 壓力大小
7、 加壓模式
8、 壓力與其他殺菌技術的協同作用
高壓下微生物滅活的動力學
微生物的死亡遵循一級反應動力學
壓設備制造商
1、 美國--Flow International Corp. 公司
2、 法國--Alstom公司
3、 日本--Kobelco (Kobe Steel Ltd.)公司
4、 荷蘭--Stork Food & Dairy Systems B. V. 公司
5、 瑞典--ABB公司
1、 超高壓殺菌機
設備特點 Characteristics
超高壓殺菌機的殺菌原理是利用超高壓破壞霉菌、細菌的組織從而保持食品鮮度。完全沒有加熱、添加防腐劑等傳統的殺菌方法引起食品營養降低、香味喪失的缺點。
本裝置為批量式、加壓槽采用連續方式，是一種高效率的大品量生產方式。
超高靜壓殺菌技術的工藝控制
工藝特點
（一） 優點
1、 處理過程中不加熱，食物保持新鮮
2、 處理過程能應用在最終包裝的產品
3、 對液體食品過程能作為無菌過程的一部分被應用
4、 酶活力可以停止
（二） 缺點
1、 高壓導致蛋白質凝膠化，由于細胞壁破裂，酶活力可能增加
2、 可引起蛋白質凝膠、注釋及膨脹
3、 引起食物組織內變化
4、 設備的初裝費高
5、 細菌的孢子、霉菌和酵母可能要求不同高壓須消滅時間長
操作控制
1、超高壓處理要求非常特殊的設備，如桔子汁可能在壓力室內批處理，然后無菌灌裝預先消毒的包裝內。
2、超高壓加工必須考慮微生物的種類、產品特性、理想的過程（巴氏殺菌或商業消毒）和產品銷售方式。
3、超高壓處理對生長的細菌、酵母和霉菌是非常有效，但芽胞對高壓不會失活，而要另外加熱或其他一些作用以達殺死的高水平。
超高靜壓殺菌技術的應用
技術優勢
1、 能在常溫或較低溫度下達到殺菌，滅酶的作用，與傳統的熱處理相比，減少了由于高熱處理引起的食品營養成分和色、香、味的損失或劣化
2、 由于傳壓速度快，均勻，不存在壓力梯度，超高壓處理不受食品的大小和形狀的影響，使得超高壓處理過程較為簡單
3、 耗能較少，處理過程中只需要在升壓階段以液壓式高壓泵加壓，而恒壓和降壓階段則不需要輸入能量
應用領域
天然果汁、果醬、飲料、豆奶、酸奶、畜禽肉糜制品、水產品等
脈沖電場（PEF）殺菌技術
概念
脈沖電場殺菌是將食品置于兩個電極間產生的瞬間高壓電場中，由于高壓電脈沖能破壞細菌的細胞膜，改變其通透性，從而殺死細胞。
發展概況
早在1879年Cohn和Mendelsohn就發現溶液中的電場能殺滅細菌。近年來隨著電子加工技術的發展,逐步開展了對脈沖電場技術滅菌效果的深入研究。目前正由中試實驗向商品化實驗過度,該研究主要在美國俄亥俄洲立大學。脈沖電場技術可在低于40℃的條件下實現對液體物料的滅菌。在連續操作的情況下,能較好的殺滅大腸桿菌、啤酒酵母和金黃色葡萄球菌等。
在食品中殺滅微生物的高強度脈沖電子場已在世界許多國家開始研究。在美國領先的工業公司之一，純脈沖技術公司，如加里弗尼亞的San Diego已提交資料給FDA以支持他們用PEF對液體及灌制食品進行微生物處理。FDA審查過這份資料以后，決定食品添加劑法規不需要PEF，只要遵守良好的操作規范的要求，用高強度脈沖電子場處理任何食品中未發現有品質的變化。
有關殺菌機理的假說
1、 細胞膜穿孔效應
2、 電磁機制模型
3、 粘彈極性形成模型
4、 電解產物效應
5、 O3效應
殺菌作用的基本原理
1.場的作用
脈沖電場產生磁場，這種脈沖電場和脈沖磁場交替作用，使細胞膜透性增加，振蕩加劇，膜強度減弱，因而膜被破壞，膜內物質容易流出，膜外物質容易滲入，細胞膜的保護作用減弱甚至消失。
2、電離作用
電極附近物質電離產生的陰、陽離子與膜內生命物質作用，因而阻斷了膜內正常生化反應和新陳代謝過程等的進行；同時，液體介質電離產生O3的強烈氧化作用，能與細胞內物質發生一系列反應。
通過以上2種作用的聯合進行，殺死菌體。
脈沖電場的產生方法
1、 利用LC振蕩電路原理
先用高壓電源對一組電容器進行充電，將電容器與一個電感線圈及處理室的電極相連，電容器放電時產生的高頻指數脈沖衰減波即加在兩個電極上形成高壓脈沖電場。
2、 利用特定的高頻高壓變壓器
得到持續的高壓脈沖電場。
設備裝置
工藝特點
（一） 優點
1、 消滅大量致病菌和腐敗有機體
2、 產品中只有輕微的溫度升高
3、 與熱處理比較價格較低
4、 產品沒有變化，維生素和酶無損失
（二） 缺點
1、 對孢子需要高劑量和長時間
2、 只能用于液體或灌制食品
3、 只能用于貨架穩定酸性食品和冰箱食品
4、 必須對每一種具體的產品設計過程
影響殺菌效果的因素
1、 食品特性
2、 電子場峰強度（KV/cm）
3、 脈沖周期（微秒）
4、 脈沖數量
5、 最初溫度和最高處理溫度
6、 有關微生物種類和微生物接種
工藝參數
1、 殺菌用的高壓脈沖電場強度一般為15～100kV/cm
2、 脈沖頻率為1～100kHz
3、 放電頻率為1～20kHz
脈沖電場殺菌技術的應用
技術特點
1、 殺菌時間短，處理過程中的能量消耗遠小于熱處理法
2、 由于在常溫、常壓下進行，處理后的食品與新鮮食品相比在物理性質、化學性質、營養成分上改變很小，風味、滋味無感覺出來的差異。
3、 殺菌效果明顯(N/No<10-9)，可達到商業無菌的要求
4、 殺菌時間非常短,不足1min,通常是幾十微秒便可以完成
振磁殺菌（振動磁場殺菌技術）
基本概念
磁力殺菌采用6000的磁力強度，將食品放在N極與S極之間，經過連續擺動，不需加熱，即可達到100%的殺菌效果，對食品的成分和風味無任何影響。
技術特點
1、 不需加熱
2、 具有廣譜殺菌作用
3、 經處理后的食品,其風味和品質不受影響
應用領域
主要適用于各種飲料、流質食品、調味品及其他各種包裝的固體食品
輻照殺菌
食品輻照的意義及其特點
（一） 基本概念
食品輻照是指利用射線照射食品（包括原材料），延遲新鮮食物某些生理過程（發芽和成熟）的發展，或對食品進行殺蟲、消毒、殺菌、防霉等處理，達到延長保藏時間，穩定、提高食品質量目的的操作過程。
（二） 技術特點
1、 可以在常溫或低溫下進行，處理過程食品溫升很小，有利于維持食品的質量；
2、 射線（如γ－射線）的穿透力強，可以在包裝下及不解凍情況下輻照食品，殺滅深藏在食品內部的害蟲、寄生蟲和微生物；
3、 輻照過的食品不會留下任何殘留物；
4、 和食品冷凍保藏等方法相比，輻照保藏方法能節約能源；
5、 可以改進某些食品的工藝和質量；
6、 需要較大投資及專門設備來產生輻射線（輻射源）并提供安全防護措施，保證輻射線不泄露；
7、 對不同產品及不同輻照目的要選擇控制好合適的輻照劑量，才能獲得最佳的經濟效應和社會效益。
8、 輻照食品標簽上要加以標注。
國內外食品輻照的進展
（一） 國外
1896年--明克（Minck）經實驗證實X-射線對原生蟲有致死作用。
1921年--斯徹瓦特日（Schwatz）使用X-射線殺死肉中的旋毛蟲（Trichinella Spiralis）并獲得美國專利。
1930年--烏斯特（Wüst）證實"所有食品包裝在密封金屬罐中，再用強力倫琴射線照射可殺滅所有細菌"，并獲得法國專利。
第二次世界大戰結束后--隨著放射性同位素的大量應用和電子加速器等機械輻射源的問世，促進了射線處理食品的發展。
1953年--艾森豪威爾（Eisehower）促使美國軍方深入研究食品輻照。
1957年--美國軍方負責，為期5年的輻照食品研究計劃啟動，投入了大量人力、物力。
1960年--在美國軍隊開始試用輻照食品。
1963年--在美國軍方Natick實驗室舉行首次輻照食品國際會議。
1965年--加拿大建立起世界最大的馬鈴薯輻照工廠。
1970年--FAO/IAEA/WHO的專家在日內瓦會議上確立食品輻照領域的國際計劃（IFIP）。
1976年--聯合國糧農組織認為五種輻照產品（即馬鈴薯、小麥、雞肉、木瓜和草莓）是絕對安全的。
1978年--世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠有80家（其中60家用于醫療消毒）。
1980年--FAO/IAEA/WHO的會議認為，受輻照食品平均吸收劑量10千戈瑞（kGy）及以下，沒有毒性危害，無必要再進行毒性試驗。
1988年--世界用于輻照消毒滅菌的60Co工廠發展到182家，全世界輻照食品產量約50萬噸。
1997年以后--WHO進一步廢除10 kGy的上限量，國際食品法規委員會（CAC）相繼提出輻照食品的通用標準及法規，
（二） 國內
1958年--開始食品輻照研究工作。
七十年代中期--國內多個地區相繼進行輻照保藏食品的研究，輻照品種有肉類、水產品、水果、干果、蔬菜、糧食、蛋類等。
八十年代--食品輻照已進入一定規模的生產階段
九十年代初--我國建成輻照裝置近150多臺，其中設計裝機能量1.11×1016貝可以上的裝置超過50座。
1984年～1997年--國家衛生部頒布的食品輻照衛生標準基本覆蓋了絕大部份食品。
我國食品輻照不僅用于保藏、防疫、醫療等目的，而且已用于提高產品質量等加工目的。
放射性同位素與輻射
1、 原子
2、 同位素
一種元素的原子中其中子數（N）并不完全相同，若原子具有同一質子數（Z）而中子數（N）不同就稱為同一元素的同位素。
3、 放射性同位素
不穩定同位素衰變過程中伴有各種輻射線產生，這些不穩定同位素稱為放射性同位素。
4、 輻射
放射性同位素能放射出α、β（β+及β－）和γ射線，其過程稱為輻射。
（1） α射線（或稱α粒子）：是從原子核中射出帶正電的高速粒子流（帶正電荷原子核）；
（2） β射線：是從原子核中射出的高速電子流（或正電子流）；
（3） γ射線：是波長非常短（波長1～0.001nm）的電磁波束（或稱光子流）
5、 電離輻射
是指α、β、γ等射線的輻射作用，其結果能使被輻射（輻照）物質產生電離。
6、 α（β或γ）衰變
是指原子核放射出α粒子（β粒子或光子）。
輻照量單位與劑量測量
（一）放射性強度與放射性比度
1、放射性強度
又稱放射性活度，是度量放射性強弱的物理量。
曾采用的單位有：
（1） 居里（Curie簡寫Ci）
若放射性同位素每秒有3.7×1010次核衰變，則它的放射性強度為1居里（Ci）。
（2） 貝可勒爾（Becqurel，簡稱貝可Bq）
1貝可表示放射性同位素每秒有一個原子核衰變。
（3） 克鐳當量
放射γ射線的放射性同位素（即γ輻射源）和1克鐳（密封在0.5mm厚鉑濾片內）在同樣條件下所起的電離作用相等時，其放射性強度就稱為1克鐳當量。
2、放射性比度
將一個化合物或元素中的放射性同位素的濃度稱為"放射性比度"，也用以表示單位數量的物質的放射性強度。
（二）照射量
照射量（Exposure）是用來度量X射線或γ射線在空氣中電離能力的物理量。
使用的單位有：
（1） 倫琴（Roentgen，簡寫R）
（2） SI庫侖/千克（C·kg-1）
（三）吸收劑量
1、吸收劑量單位
（1） 吸收劑量
被照射物質所吸收的射線的能量稱為吸收劑量，其單位有：
（1） 拉德（rad）
（2） 戈瑞（Gray，簡稱Gy）。
（2）劑量率
是指單位質量被照射物質在單位時間內所吸收的能量。
（3）劑量當量
是用來度量不同類型的輻照所引起的不同的生物學效應，其單位為希（沃特）（Sv）。
（4）劑量當量率
是指單位時間內的劑量當量，單位為Sv·s-1或Sv·h-1。
2、吸收劑量測量
（1） 國家基準--采用Frickle劑量計（硫酸亞鐵劑量計）
（2） 國家傳遞標準劑量測量體系--丙氨酸/ESR劑量計（屬自由基型固體劑量計），硫酸鈰-亞鈰劑量計，重鉻酸鉀（銀）-高氯酸劑量計，重鉻酸銀劑量計等
（3）常規劑量計--無色透明或紅色有機玻璃片（聚甲基丙烯酸甲酯），三醋酸纖維素，基質為尼龍或PVC的含有隱色染料的輻照顯色薄膜等
輻射源與食品輻照裝置
（一）輻射源
1、放射性同位素
（1） 鈷-60（60Co）輻射源
（2） 銫-137（137Cs）輻射源
2、電子加速器
是用電磁場使電子獲得較高能量，將電能轉變成射線（高能電子射線，X射線）的裝置。
（1）電子射線
電子射線又稱電子流、電子束，其能量越高，穿透能力就越強。
電子加速器的電子密度大，電子束（射線）射程短，穿透能力差，一般適用于食品表層的輻照。
（2）X射線
加速器產生的高能電子打擊在重金屬靶子上會產生能量從零到入射電子能量的X射線。
（二）防護設備
常用于防護設備的材料有：
1、 鉛--鉛容器可以用來儲存輻射源
2、 鋼材--容器和設備的結構骨架
3、 鐵--用于制作防護門，鐵鉤和蓋板等。
4、 水--將輻射源（如60Co、137Cs等）儲存在深井內
5、 混凝土墻--既是建筑結構又是屏蔽物
（三）輸送與安全系統
工業用食品輻照裝置是以輻射源為核心，并配有嚴格的安全防護設施和自動輸送、報警系統。所有的運轉設備、自動控制、報警與安全系統必須組合得極其嚴密。
食品輻照的物理學效應
（一） α射線和γ射線與物質的作用
1、 光子
2、 光電子
3、 康普頓散射
（二）電子射線的作用
1、 庫侖散射
2、 軔致輻射
3、 契連科夫（Cerenkov）效應
食品輻照的化學效應
（二） 蛋白質和酶
1、 導致某些蛋白質中二硫鍵、氫鍵、鹽鍵和醚鍵等的斷裂
2、 促使蛋白質的一級結構發生變化
3、 發生脫氨基作用、脫羧作用和氧化作用
4、 蛋白質水溶液經射線照射會發生輻照交聯
5、 多數食品酶對輻射效果有很大的阻力，有助于酶制劑的輻照處理。
（三）糖類
1、 純態糖類經輻照后發現有明顯的降解作用和輻解產物形成
2、 混合物的降解效應通常比單個組分的輻解效應小。
（四）脂類
主要是輻照誘導自氧化產物和非氧化的輻照產物，因而飽和脂肪酸比較穩定，不飽和脂肪酸容易氧化，出現脫羧、氫化、脫氨等作用。
（五）維生素
1、 脂溶性維生素
（1） 最敏感：維生素A和E
（2） 穩定：維生素D
2、 水溶性維生素
（1）最敏感：維生素B1和C
維生素輻照損失數量受劑量、溫度、氧氣存在與食品類型等影響。一般來說，在無氧或低溫條件下輻照可減少食品中任何維生素的損失。
（六）食品包裝材料
輻照巴氏滅菌條件下（10～30kGy），所有用于包裝食品的薄膜的性質基本上未受到影響，對食品安全也未構成危害。
食品輻照的生物學效應
食品輻照的生物學效應與生物機體內的化學變化有關，不同物質達到各種生物效應所必需的劑量各有不同。
（一）微生物
輻照保藏主要是直接控制或殺滅食品中的腐敗性微生物及致病微生物。
電離輻射殺滅微生物一般以殺滅90％微生物所需的劑量（Gy）來表示，即殘存微生物數下降到原菌數10％時所需用的Gy劑量，并用D10值來表示。
1、細菌
2、酵母與霉菌
3、病毒
（二）蟲類
1、昆蟲
2、寄生蟲
（三）果蔬
1、 抑制呼吸高峰
2、 改變果蔬中的化學成分
3、 影響新鮮蔬菜代謝反應
4、 抑制發芽
食品輻照的應用
根據食品輻照應用的目的和所需劑量進行分類：
輻照在食品上的應用
1、耐藏輻照（Radurization）
這種輻照處理主要目的是降低食品中腐敗微生物及其它生物數量，延長新鮮食品的后熟期及保藏期（如抑制發芽等）。一般劑量在5kGy以下。
2、輻照巴氏殺菌（Radicidaton）
這種輻照處理使食品中檢測不出特定的無芽孢的致病菌（如沙門氏菌）。所使用的輻照劑量范圍為5～10kGy。
3、輻照阿氏殺菌（Radappertization）
所使用的輻照劑量可以將食品中的微生物減少到零或有限個數。經過這種輻照處理后，食品在無再污染條件下可在正常條件下達到一定的貯存期，劑量范圍大于10kGy。
食品輻照工藝
（一）食品輻照保藏
1、果蔬類
（1） 目的
① 防止微生物的腐敗作用
② 控制害蟲感染及蔓延
③ 延緩后熟期、防止老化。
（2） 劑量的選定
（3） 與其它保藏手段協同處理
2、糧食類
主要目的是避免或減少由于昆蟲的危害和霉菌活動導致的霉爛變質，即殺蟲滅霉。
3、畜、禽肉及水產類
通常需要與熱處理或低溫協同作用。
4、香辛料和調味品
輻照處理既能控制昆蟲的侵害，又能減少微生物的數量，保證原料的質量，避免熱處理和化學處理等傳統方法所帶來的不良影響。
5、蛋類
蛋類輻照主要采用輻照巴氏殺菌劑量，以殺滅沙門氏菌為對象。
（二）輻照改變食品品質
1、 黃豆：減少發芽后的腸內脹氣因子
2、 小麥：改善面粉品質
3、 葡萄：出汁率
4、 脫水蔬菜：大大縮短復水時間
5、 白酒：輻照陳化
（三）輻照的其它應用
食品輻照的另一重要應用是對果蔬的檢疫處理。
影響食品輻照效果的因素
（一）輻照劑量
1、 輻照目的
2、 輻照品種
3、 輻照源的強度
4、 食品的輻照物理化學效應
5、 劑量率
6、 安全防護設備
（二）食品接受輻照時的狀態
1、 食品種類
2、 食品化學組成分及組織結構
3、 食品生長發育階段、成熟狀況、呼吸代謝的快慢
4、 污染的微生物、蟲害等種類與數量
（三）輻照過程環境條件
1、 氧氣
2、 溫度
（四）輻照與其它保藏方法的協同作用
1、 低溫下輻照
2、 添加自由基清除劑
3、 使用輻照增敏劑
4、 與其它保藏方法并用
5、 選擇適宜的輻照裝置。
輻照食品的安全性
（一） 安全性試驗和評價涉及的學科領域
1、 毒理學
2、 營養學
3、 微生物學
（二） 結論
1、 世界衛生組織（WHO）
（1） 輻照不會導致對人類健康有不利影響的食品成分的毒性變化；
（2） 輻照食品不會增加微生物學的危害；
（3） 輻照食品不會導致人們營養供給的損失
2、 聯合國糧農組織、國際原子能機構與世界衛生組織聯席會議
在正常的輻照劑量下進行輻照的食品是安全的
輻照食品的管理法規
（一） 國際上
1、 1983年，FAO/WHO國際食品法規委員會采納了"輻照食品的規范通用標準（世界范圍標準）"和"食品處理輻照裝置運行經驗推薦規范"。
2、 1984年，食品輻照國際咨詢小組（ICGFI）成立
（二） 國內
1、 GB10252-88輻射加工用60Co裝置的輻射防護規定
2、 GB8703-88輻射防護規定
3、 GB14891,1~GB14891,10-94輻照食品標準
4、 1996年，衛生部發布了"輻照食品衛生管理辦法"
|
|
