第二章---食品热处理和杀菌.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 食品热处理和杀菌,一、食品热处理的作用,热处理（,Thermal processing,）是食品加工与保藏中用于改善食品品质、延长食品贮藏期的最重要的处理方法之一,食品工业中采用的热处理有不同的方式和工艺，不同种类的热处理所达到的主要目的和作用也有不同，但热处理过程对微生物、酶和食品成分的作用以及传热的原理和规律却有相同或相近之处,第一节 食品加工与保藏中的热处理,正面,作用,杀死微生物，主要是致病菌和其他有害的微生物,钝化酶，主要是过氧化物酶、抗坏血酸酶等,破坏食品中不需要或有害的成分或因子，如大豆中的胰蛋白酶抑制因子,改善食品的品质与特性，如产生特别的色泽、风味和组织状态等,提高食品中营养成分的可利用率、可消化性等,负面,作用,食品中的营养成分，特别是热敏性成分有一定损失,食品的品质和特性产生不良的变化，如色泽、口感等,消耗的能量较大,热处理的作用效果,二、食品热处理的类型和特点,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,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,乳、啤酒、果汁、肉、蛋、面包、即食食品,加热到,75-95,杀灭致病菌,色泽变化，营养变化，感官变化,杀菌,乳、肉制品、水果、蔬菜,加热到,100,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,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,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,油炸,肉、鱼、土豆,油中加热到,150-180,形成外壳，色泽变化，蛋白质变性，淀粉糊化,营养素损失、流失,（一）根据热处理的目的分类,1,、工业烹饪,（,Industrial cooking,）,一般作为食品加工的一种前处理过程，通常是为了提高食品的感官质量而采取的一种处理手段,烹饪通常有煮、焖（炖）、烘（焙）、炸（煎）、烤等。一般煮多在沸水中进行；焙、烤则以干热的形式加热，温度较高；而煎、炸也在较高温度的油介质中进行,类型主要有,：,工业烹饪、热烫、热挤压和杀菌等,（二）根据加工方法和目的分类,种类,有水烧煮,无水烧煮,煮,焖,烘,炸,烤,加热介质,水,蒸汽,热空气,油,热辐射,温度,/,100,100,100,100,100,气压,10,5,Pa,1,1,1,1,1,工业烹饪的种类和特点,烹饪能杀灭部分微生物，破坏酶，改善食品的色、香、味和质感，提高食品的可消化性，并破坏食品中的不良成分（包括一些毒素等），提高食品的安全性，也可使食品的耐贮性提高,但也发现不适当的烘烤处理会给食品带来营养安全方面的问题，如烧烤中的高温使油脂分解产生致癌物质,又称烫漂、杀青、预煮,目的：破坏或钝化食品中导致食品质量变化的酶类，以保持食品原有的品质，防止或减少食品在加工和保藏中由酶引起的食品色、香、味的劣化和营养成分的损失,主要应用于蔬菜和某些水果，通常是蔬菜和水果冷冻、干燥或罐藏前的一种前处理工序,2,、热烫,（,Blanching or Scalding,）,可破坏或钝化导致蔬菜和水果在加工和保藏过程中质量降低的氧化酶和水解酶活性,有一定的杀菌和洗涤作用，可以减少食品表面的微生物数量,可以排除食品组织中的气体，使食品装罐后形成良好的真空度及减少氧化作用,还能软化食品组织，方便食品往容器中装填起到一定的预热作用，有利于装罐后缩短杀菌引温的时间,蔬菜和水果热烫的作用,但对于豆类的罐藏以及食品后杀菌采用（超）高温短时方法时，由于此杀菌方法对酶的破坏程度有限，热烫等前处理的灭酶作用应特别注意,对于果蔬的干藏和冷冻保藏，热烫的主要目的是破坏或钝化酶的活性,挤压：将食品物料放入挤压机中，物料在螺杆的挤压下被压缩并形成熔融状态，然后在卸料端通过模具被挤出的过程,热挤压：食品物料在挤压的过程中还被加热。热挤压也被称为挤压蒸煮,（,Extrusion cooking,）,挤压是结合了混合、蒸煮、揉搓、剪切、成型等几种单元操作的过程,3,、热挤压,挤压可以产生不同形状、质地、色泽和风味的食品,挤压食品分膨化和非膨化两类，有通心面、小吃食品、即食食品、全脂大豆粉、混合食品、组织植物蛋白等产品。,热挤压是一种高温短时的热处理过程，,在挤压蒸煮过程中物料可达到,180,200,，但滞留于高温的时间却极短（,5,10,秒）,因此也称为高温短时过程。,无论是热挤压或是冷挤压，其产品的保藏主要是靠其较低的水分活性和其他条件,挤压食品多样化，可以通过调整配料和挤压机的操作条件直接生产出满足消费者要求的各种挤压食品,挤压处理的操作成本较低,(,采用双螺杆挤压机时,仅是传统制法的,40,左右,),在短时间内完成多种单元操作，生产效率较高,便于生产过程的自动控制和连续生产,蒸煮过程能使淀粉糊化、蛋白质变性、食品的消化性和速食性增进，同时可破坏原料中大多数的抗营养因子和有毒成分，如大豆中胰蛋白酶抑制素，棉籽中棉酚；还能钝化能导致食品劣变的酶的活性，灭菌和去除原料中不良味道。因而挤压加工方式已成为重要的谷物食品加工方式之一。,特点：,4,、热杀菌,热杀菌的概念,热杀菌是以杀灭微生物为主要目的的热处理形式，是最常用的延长食品保存期的加工保藏方法。,根据要杀灭微生物的种类的不同可分为巴氏杀菌,（,Pasteurisation,）和商业杀菌（,Sterilization,）,巴氏杀菌,一种较温和的热杀菌形式,处理温度通常在,100,以下，典型的巴氏杀菌的条件是,62.8,、,30min,可使食品中的酶失活，并破坏食品中热敏性的微生物和致病菌,其目的及产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分（如,pH,值）和包装情况,商业杀菌,一般又简称为杀菌，是一种较强烈的热处理形式,通常是将食品加热到较高的温度并维持一定的时间以达到杀死所有致病菌、腐败菌和绝大部分微生物，杀菌后的食品符合货架期的要求,一般也能钝化酶，但对食品的营养成分破坏也较大。杀菌后食品通常也并非达到完全无菌，只是杀菌后食品中不含致病菌，残存的处于休眠状态的非致病菌在正常的食品贮藏条件下不能生长繁殖,通常罐头的加工形式是将食品先密封于容器内再进行杀菌处理,无菌包装是将经超高温瞬时（,UHT,）杀菌后的食品在无菌的条件下进行包装,从杀菌时微生物被杀死的难易程度看，细菌的芽孢具有更高的耐热性，通常较营养细胞难被杀死,专性好氧菌的芽孢较兼性和专性厌氧菌的芽孢容易被杀死,在考虑确定具体的杀菌条件时，通常以某种具有代表性的微生物作为杀菌的对象，通过这种对象菌的死亡情况反映杀菌的程度,三、食品热处理使用的能源和加热方式,食品热处理可使用几种不同的能源作为加热源，主要能源种类有：电，气（天然气或液化气），液体燃料（燃油等），固体燃料（如煤、木、炭等）,项 目,电,气,液体燃料,固体燃料,每单位质量或体积的能量,低,高,中等至高,每千焦能量的消耗,高,低,低,低,传热设备消耗,低,低,高,高,加热效率,高,中等至高,中等至低,低,适应性,高,高,低,低,着火或爆炸的危险性,低,高,低,低,污染食品的危险性,低,低,高,高,劳动力和操作成本,低,低,低,高,食品热处理的能源及其特点,加热介质（如燃料燃烧的热气等）与食品直接接触的加热过程。容易污染食品，一般只有气体燃料可作为直接加热源，液体燃料则很少,加热方式,间接方式,直接方式,将燃料燃烧所产生的热能通过换热器或其他中间介质（如空气）加热食品，从而将食品与燃料分开,加热剂种类,加热剂特点,蒸汽,易于用管道输送，加热均匀，温度易控制，凝结潜热大，但温度不能太高,热水,易于用管道输送，加热均匀，加热温度不高,空气,加热温度可达很高，但其密度小、传热系数低,烟道气,加热温度可达很高，但其密度小、传热系数低，可能污染食品,煤气,加热温度可达很高，成本较低，但可能污染食品,电,加热温度可达很高，温度易于控制，但成本高,食品热处理中常用的间接加热介质及其特点,一、食品热处理的反应动力学,要控制食品热处理的程度，必须了解热处理时食品中各成分（微生物、酶、营养成分和质量因素等）的变化规律，主要包括：,（,1,）在某一热处理条件下食品成分的热处理破坏速率,（,2,）温度对这些反应的影响,第二节 食品热处理的反应动力学,1,、热破坏反应的反应速率,食品中各成分的热破坏反应一般均遵循一级反应动力学，也就是说各成分的热破坏反应速率与反应物的浓度呈正比关系。这一关系通常被称为“热灭活或热破坏的对数规律”,反应动力学方程为：,式中,N,时间为,t,时的微生物活菌数,N,1,杀菌开始（,t=0,）时微生物活菌数,t,加热时间，,min,D,指数递减时间，,min,微生物热力致死速率曲线,在半对数坐标中微生物的热力致死速率曲线为一直线，该直线的斜率为,-1/D,从图中可以看出，热处理过程中微生物的数量每减少同样比例所需要的时间是相同的,D,被定义为微生物活菌数每减少,90%,所需的时间（,min,），也就是,N,的对数值每变化,1,时所对应的时间。,D,被称为指数递减时间,由于上述致死速率曲线是在一定的热处理（致死）温度下得出的，为了区分不同温度下微生物的,D,值，一般热处理的温度,T,作为下标，标注在,D,值上，即为,D,T,D,值的大小可以反映微生物的耐热性。在同一温度下比较不同微生物的,D,值时，,D,值愈大，表示在该温度下杀死,90%,微生物所需的时间愈长，即该微生物愈耐热,热力致死时间（,TDT,）值：在某一恒定温度条件下，将食品中的某种微生物活菌（细菌和芽孢）全部杀死所需要的时间（,min,）,试验以热处理后接种培养，无微生物生长作为全部活菌已被杀死的标准,2,、热破坏反应和温度的关系,要了解在一变化温度的热处理过程中食品成分的破坏情况，必须了解不同（致死）温度下食品的热破坏规律，便于人们比较不同温度下的热处理效果,反映热破坏反应速率常数和温度关系的方法主要有,3,种：一种是热力致死曲线；另一种是阿累尼乌斯方程；还有一种是温度系数,a.,热力致死时间曲线,将,TDT,值（或,D,值）与对应的温度,T,在半对数坐标中作图，则可以得到类似于致死速率曲线的热力致死时间曲线,式中,T,、,T,1,分别指温度，,TDT,和,TDT,1,对应于,T,、,T,1,的,TDT,值，,min,z,指,TDT,值变化,90%,所对应的温度变化值，,热力致死时间曲线,式中,T,、,T,1,分别指温度，,D,和,D,1,对应于,T,、,T,1,的,D,值，,min,z,指,D,值变化,90%,所对应的温度变化值，,不同微生物对温度的敏感程度可以从,Z,值反映，,Z,值小的对温度的敏感程度高,要取得同样的热处理效果，在较高温度下所需的时间比在较低温度下的短。这也是高温短时（,HTST,）或超高温瞬时杀菌（,UHT,）的理论依据,上述的,D,值、,Z,值不仅能表示微生物的热力致死情况，也可用于反映食品中的酶、营养成分和食品感官指标的热破坏情况,b.,阿累尼乌斯方程,反映热破坏反应和温度关系的另一方法是阿累尼乌斯法，即反应动力学理论,阿累尼乌斯方程为：,式中,k,反应速率常数，,min,-1,；,k,0,频率因子常数，,min,-1,；,E,a,反应活化能，,J,mol,-1,；,R,气体常数，,8.314Jmol,-1,K,-1,；,T,热力学温度，,K,设温度,T,1,时反应速率常数为,k,1,，则可通过下式求得频率因子常数：,取对数，得,则有：,根据,E,a,和,Z,的关系，并将式中的温度由转换成,K,，得到,式中,T,1,参比温度，,K,；,T,杀菌温度，,K,c.,温度系数,Q,值,Q,值表示反应在温度,T,2,下进行的速率比在较低温度,T,1,下快多少，若,Q,值表示温度增加,10,时反应速率的增加情况，则一般称之为,Q,10,Z,值和,Q,10,之间的关系为：,上述三种描述热处理过程中食品成分破坏反应的方法和概念总结于下表,方法,反应速率,温度相关因子,热力致死时间,D,（或,F,）,Z,阿累尼乌斯方程,k,E,a,温度系数,k,Q,10,热处理的重要参数,二、加热对微生物的影响,微生物和食品的腐败变质,食品中的微生物是导致食品不耐贮藏的主要原因,一般说来，食品原料都带有微生物。在食品的采收、运输、加工和保藏过程中，食品也有可能污染微生物,在一定的条件下，这些微生物会在食品中生长、繁殖，使食品失去原有的或应有的营养价值和感官品质，甚至产生有害和有毒的物质,（,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,最高生长温度,嗜热菌,30-45,50-70,70-90,嗜温菌,5-15,30-45,45-55,低温菌,-5-5,25-30,30-55,嗜冷菌,-10-5,12-15,15-25,细菌是引起食品腐败变质的主要微生物,细菌中非芽孢细菌在自然界存在的种类最多，污染食品的可能性也最大，但这些菌的耐热性并不强，巴氏杀菌即可将其杀死,细菌中耐热性强的是芽孢菌。需氧和兼性厌氧的芽孢菌是导致罐头食品发生平盖酸败的原因菌，厌氧芽孢菌中的肉毒梭状芽孢杆菌常作为罐头杀菌的对象菌,酵母菌和霉菌引起的变质多发生在酸性较高的食品中，一些酵母菌和霉菌对渗透压的耐性也较高,当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，而当温度高到足以使微生物体内的蛋白质发生变性时，微生物即会出现死亡现象,一般认为，微生物细胞内蛋白质受热凝固而失去新陈代谢的能力是加热导致微生物死亡的原因。因此，细胞内蛋白质受热凝固的难易程度直接关系到微生物的耐热性。蛋白质的热凝固条件受其他一些条件，如：酸、碱、盐和水分等的影响,2,、影响微生物耐热性的因素：,A.,微生物的种类,微生物的菌种不同，耐热的程度也不同，而且即使是同一菌种，其耐热性也因菌株而异。正处于生长繁殖的微生物营养细胞的耐热性较它的芽孢弱,各种芽孢菌的耐热性也不相同，一般厌氧菌芽孢菌耐热性较需氧菌芽孢菌强。嗜热菌的芽孢耐热性最强。同一菌种芽孢的耐热性也会因热处理前的培养条件、贮存环境和菌龄的不同而异,酵母菌和霉菌的耐热性都不很高，酵母（包括酵母孢子）在,100,以下的温度容易被杀死。大多数的致病菌不耐热,B.,微生物生长和细胞（芽孢）形成的环境条件,温度：在较高温度下产生的芽孢比在较低温度下产生的芽孢的耐热性强,离子：,Na,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Cl,-,等离子的存在会影响芽孢的耐热性,脂类：低浓度的饱和与不饱和脂肪酸对微生物有保护作用，它使肉毒杆菌芽孢的耐热性提高,微生物的菌龄：幼芽孢较老芽孢耐热，而年幼的营养细胞对热更敏感,C.,热处理时的环境条件,（,1,）,pH,值,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。,由于多数微生物生长于中性或偏碱性的环境中，过酸和过碱的环境均使微生物的耐热性下降,大多数芽孢杆菌在中性范围内耐热性最强，,pH,值低于,5,时芽孢就不耐热，此时耐热性的强弱常受其他因素的影响。某些酵母的芽孢的耐热性在,pH 45,时最强,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,值不同常分为四类：,高酸性（,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（,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。,酸性食品和低酸性食品的分界线以,pH4.6,为界线。,但从食品安全和人类健康的角度，只要分成酸性（,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,pH4.8,时就不会生长（也就不会产生毒素），在,pH4.6,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,pH4.6,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。,酸度,pH,值,食品种类,常见腐败菌,杀菌要求,低酸性,5.0,虾、蟹、贝类、禽、牛肉、猪肉、火腿、羊肉、蘑菇、青豆,嗜热菌、嗜温厌氧菌、嗜温兼性厌氧菌,高温杀菌,105121,中酸性,4.6,5.0,蔬菜肉类混合制品、汤类、面条、无花果,酸性,3.7,4.6,荔枝、龙眼、樱桃、苹果、枇杷、草莓、番茄酱、各类果汁,非芽孢耐酸菌、耐酸芽孢菌,沸水或,100,以下介质中杀菌,高酸性,0.85,常压杀菌,(,巴氏杀菌,),4.6 0.85,常压杀菌,(,巴氏杀菌,),4.6 0.85,高压杀菌,（,2,）离子环境,在磷酸缓冲液中低浓度的,Mg,2+,和,Ca,2+,对芽孢耐热性的影响与,EDTA,和甘氨酞甘氨酸相似，都能降低芽孢的耐热性,（,3,）水分活性,芽孢对干热的抵抗能力比湿热的强,（,4,）介质成分,食品中低浓度的食盐（低于,4%,）对芽孢的耐热性有一定的增强作用，但随着食盐浓度的提高（,8,以上）会使芽孢的耐热性减弱。如果浓度高于,14,时，一般细菌将无法生长,其他无机盐对细菌芽孢的耐热性也有影响。氯化钙对细菌芽孢耐热性的影响较食盐弱一些，而苛性钠、碳酸钠或磷酸钠等对芽孢有一定的杀菌力，这种杀菌力常随温度的提高而增强,蔗糖浓度很低时对细菌芽孢的耐热性影响很小，高浓度的蔗糖对受热处理的细菌芽孢有保护作用,淀粉间接地增加了芽孢耐热性,蛋白质中如明胶、血清等能增加芽孢的耐热性,食品中含有少量防腐或抑菌物质（如抗菌素、香辛料）会大大降低芽孢的耐热性,（,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。,芽孢菌,D,121,/min,Z,/,食品,嗜热脂肪芽孢杆菌,4.0,10,蔬菜、乳,嗜热解糖羧状芽孢杆菌,3.04.0,7.210,蔬菜,生芽孢羧状芽孢杆菌（,PA3679,）,0.81.5,8.811.1,肉,枯草芽孢杆菌,0.50.76,4.17.2,乳制品,肉毒羧状芽孢杆菌,A,型和,B,型,0.10.3,5.5,低酸性食品,肉毒羧状芽孢杆菌,E,型,3.0,（,D,60,）,10,低酸性食品,作为低酸性食品杀菌依据的典型芽孢菌的耐热性参数,原始活菌数,(,初菌数）,原始菌数愈多，全部死亡所需要的时间愈长。,原始菌数愈高，腐败菌全部死亡时间也随之而增长。,C,、微生物数量,菌种、菌数与污染源有关 原料来源,原料新鲜度,加工处理过程的合理性,车间个人卫生,D,、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。,三、加热对酶的影响,1,、酶和食品的质量,酶会导致食品在加工和贮藏过程中的质量下降，主要反映在食品的感官和营养方面的质量降低,这些酶主要是氧化酶类和水解酶类，包括过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧合酶、抗坏血酸氧化酶等,不同食品中所含的酶的种类不同，酶的活力和特性也可能不同,由于过氧化物酶的活力与果蔬产品的质量有关，而且过氧化物酶是最耐热的酶类，因此将其钝化作为热处理对酶破坏程度的指标。当食品中过氧化物酶在热处理中失活时，其他酶以活性形式存在的可能性很小,但最近的研究也提出，对于某些食品（蔬菜）的热处理灭酶而言，破坏导致这些食品质量降低的酶，如豆类中的脂肪氧合酶较过氧化物酶与豆类变味的关系更密切,2,、酶的最适温度和热稳定性,酶活性,-,温度关系曲线是在除了温度变化以外，其他均为标准的条件下进行一系列酶反应而获得的,在酶活性,-,温度关系曲线中的温度范围内，酶是“稳定”的，这是因为实际上不可能测定瞬时的初始反应速率,酶的耐热性的测定则首先是将酶（通常不带有底物）在不同的温度下保温，其他条件保持相同，按一定的时间间隔取样，然后采用标准的方法测定酶的活性。热处理的时间通常远大于测定分析的时间,虽然我们将酶的热失活反应看作是一级破坏反应，但实际上在一定的温度范围内，一些酶的破坏反应并不完全遵循这一模式，如甜玉米中的过氧化物酶在,88,下的失活具有明显的双相特征,影响酶的耐热性的主要有两因素：,（,1,）酶的种类和来源,酶的种类及来源不同，耐热性相差也会很大。酶对热的敏感性与酶分子的大小和结构复杂性有关，一般说来，酶的分子愈大和结构愈复杂，它对高温就愈敏感,（,2,）热处理的条件,pH,值、水分含量、加热速率等热处理的条件参数也会影响酶的热失活,热处理时的,pH,值直接影响着酶的耐热性,一般食品的水分含量愈低，其中的酶对热的耐性愈高,加热速率影响到过氧化物酶的再生，加热速率愈快，热处理后酶活力再生的愈多,食品的成分，蛋白质、脂肪、碳水化合物等都可能会影响酶的耐热性，如糖分能提高苹果和梨中过氧化物酶的热稳定性,四、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,固体物料如午餐肉、烤鹅等；,（,3,）（先）传导（后）对流型,受热熔化的物料，如果酱等；,（,4,）（先）对流（后）传导型,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,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。,五、加热对食品营养成分和感官品质的影响,1.,加热对食品成分的有益影响,可以破坏食品中不需要的成分，如禽类蛋白中的抗生物素蛋白、豆科植物中的胰蛋白酶抑制素,可改善营养素的可利用率，如淀粉的糊化和蛋白质的变性可提高其在体内的可消化性,可改善食品的感官品质，如美化口味、改善组织状态、产生可爱的颜色等,2.,加热对食品成分的不良影响,主要体现在食品中热敏性营养成分的损失和感官品质的劣化,如热处理过程中蛋白质的变性使蛋白质（氨基酸）易于和还原糖发生美拉德反应而造成损失,热处理造成营养素的损失研究最多的对象是维生素。脂溶性的维生素一般比水溶性的维生素对热较稳定,对热处理后食品感官品质的变化，人们也尽可能采用量化的指标加以反映,食品营养成分和感官品质指标对热的耐性也主要取决于营养素和感官指标的种类、食品的种类，以及,pH,值、水分、氧气含量和缓冲盐类等一些热处理时的条件,第三节 典型的热处理工艺,1,、工业烹饪,A.,焙烤,焙和烤基本上是相同的单元操作，都是以高温热来改变食品的食用特性,两者的区别在于烘焙主要用于面制品和水果，而烧烤主要针对肉类、坚果和蔬菜,焙烤也可达到一定的杀菌和降低食品表面水分活性的作用，使制品有一定的保藏性。但焙烤食品的贮藏期一般较短，结合冷藏和包装可适当地延长贮藏期,焙烤过程中的传热存在着传导、对流和热辐射等多种形式。烤炉的炉壁通过热辐射向食品提供反射热能，远红外线辐射则通过食品对远红外线吸收以及远红外线与食品的相互作用产生热能,传导通常是通过载装食品的模盘传给食品，模盘一般与烤炉的炉底或传送带接触，增加模盘与食品间的温度差可加快焙烤的速率。烤炉内自然或强制循环的热空气、水蒸气或其他气体则起到对流传热的作用,食品在烤炉中焙烤时，水分从食品表面蒸发逸出并被空气带走，食品表面与食品内部的湿度梯度导致食品内部的水分向食品表面转移，当食品表面的水分蒸发速率大于食品内部的水分向食品表面转移速率时，蒸发的区域会移向食品内部，食品表面会干化，食品表面的温度会迅速升高到热空气的温度（,110240,），形成硬壳,食品焙烤时的加热方式有直接加热法和间接加热法,直接加热法通过直接燃烧燃料来加热食品，可通过控制燃烧的速率和热空气的流速来调节温度,此方法加热时间短，热效率高，容易控制，而且设备的启动时间短。但产品可能会受到不良燃烧产物的污染，燃烧室也需定期的维护以保持其高效运作,间接加热法通过燃烧燃料加热空气或产生蒸汽，蒸汽也可由锅炉提供,空气或蒸汽通过加热管（走管内）加热焙烤室内的空气和食品,燃烧气体可以通过位于烘炉内的辐射散热器散热，也可在烘炉壁的夹层中通过来加热炉内的空气和食品,通过电加热管（板）加热也属于间接加热法。此法卫生条件好，安全性高,B.,油炸,油炸也主要是为了提高食品的食用品质而采用的一种热处理手段。通过油炸可以产生油炸食品特有的色、香、味和质感。油炸处理也有一定的杀菌、灭酶和降低食品水分活性的作用。油炸食品的贮藏性主要由油炸后食品的水分活性所决定,食品获得完全油炸的时间取决于食品的种类、油的温度、油炸的方法、食品的厚度（大小）和所要达到的食用品质。对于一些有可能污染致病菌的食品（如肉类），如果要通过油炸取得杀菌的作用，油炸时必须使食品内部受到足够的热处理程度,油炸温度的选择主要由油炸工艺的经济性和希望达到的油炸效果所决定,温度高，时间一般较短，设备的生产能力也相对较高,但温度高会加速油脂降解成游离脂肪酸，这会改变油的黏度、风味和色泽，会增加换油的次数，加大油的消耗。另一经济方面的损失是食品在高温产生的一些不良变化，食品中的含油量也会提高,油炸温度的选择还取决于油炸后食品希望达到的油炸效果,一些食品（如炸面圈、炸鱼和家禽等）油炸时油的温度较高，油炸的时间较短，油炸后食品表面形成硬壳，但食品内部水分含量仍较高，食品在贮藏过程中由于水分和油脂的扩散，食品表面很快会变软，因此不耐贮藏,按照油,和食品,接触的,情况分,浅层油炸,深层油炸,一种接触式油炸，通过浅盘加热面上的薄油层及食品，其传热主要为传导传热。适合于单位体积表面积较大、且表面较为规则的食品。油炸时油层的厚度视食品表面的规则程度而定。由于油层和蒸汽气泡将食品托起于加热面，使油炸食品表面各处温度可能不同，食品表面褐变呈不规则状,或称油浴油炸，食品浸没于加热油中进行油炸，其传热既有传导，也有对流。适合于各种形状的食品，但不规则状食品耗油较多,2,、热烫,热烫具有杀菌、排除食品物料中的气体、软化食品物料以便于装罐等作用。蔬菜和水果的热烫还可结合去皮、清洗和增硬等处理形式同时进行,根据其加热介质的种类和加热方式的情况，目前使用的热烫方法可分为：热水热烫、蒸汽热烫、热空气热烫和微波热烫等。其中又以热水热烫和蒸汽热烫较为常用,热水热烫,采用热水作为加热和传热的介质，热烫时食品物料浸没于热水中或将热水喷淋到食品物料上面,这种方法传热均匀，热利用率较高，投资小，操作易控制，对物料有一定的清洗作用。食品中的水溶性成分（包括维生素、矿物质和糖类等）易大量损失，耗水量大，产生大量废水,蒸汽热烫,用蒸汽直接喷向食品物料,这种方法克服了热水热烫的一些不足。食品物料中的水溶性成分损失少，产生的废水少或基本上无废水。设备投资较热水法大，大量处理原料时可能会传热不均，热效率较热水法低，热烫后食品重量上有损失,热空气热烫,通常采用空气和水蒸气混合（沸腾床式）加热,热处理时间短，食品的质量较好，无废水，有一定的物料混合作用。设备较复杂，操作要求高，多处于研究阶段,微波热烫,采用微波直接作用于食品物料并产生热能,其热效率高，时间短，对食品中的营养成分破坏小，无废水，和蒸汽结合使用可降低成本，缩短热烫时间。设备投资较大，成本高,3,、热挤压,热挤压是指物料在挤压过程中还受到热的作用。挤压过程中的热可以由挤压机和物料自身的摩擦和剪切作用产生，也可由外热导入。热能使物料的温度上升，发生“蒸煮”作用,特点：生产工艺简单、热效率高、可连续化生产、应用的物料范围广、产品形式多、投资少、生产费用低以及无副产物产生等,根据挤压过程各阶段的作用和挤压食品的变化，挤压过程一般可分为：输送混合、压缩剪切、热熔均压和成型膨化等阶段，但每一段之间的变化有时很难分清楚。物料质构上的变化主要发生在压缩剪切、热熔均压和成型膨化等阶段,热挤压中的蒸煮作用是一种典型的热处理，它使食品物料中的淀粉质组分发生水合、糊化和凝胶化，使蛋白质组分发生水合和变性，氨基酸和还原糖发生美拉德反应等作用，此外它还具有一般热处理的杀菌、灭酶以及对物料中的抗营养因子的破坏作用等,根据挤压过程中剪切力的大小可将挤压机分为高剪切力和低剪切力两种，挤压机也可根据加热的方式分为自热式和加热式，根据螺杆的数量分为单螺杆式和双螺杆式,影响挤压食品质量的两个主要因素是挤压的工艺操作条件和食品物料的流变学特性,最主要的工艺操作条件包括：温度、压力、挤压设备筒体的尺寸和剪切速率。剪切速率受筒体的设计、螺杆的转速和螺杆的几何形状等的影响。物料的特性是影响挤出物质构和色泽的主要因素，物料的主要特性包括物料的水分、物理状态和化学组成，特别是物料中淀粉、蛋白质、脂肪和糖类的种类和比例,4,、杀菌,巴氏杀菌的食品物料一般贮藏期较短，通常只有几小时到几天，结合其他的贮藏条件可以提高其贮藏期,杀菌的方法通常以压力、温度、时间、加热介质和设备以及杀菌和装罐密封的关系等来划分，以压力划分可分为常压杀菌和加压杀菌；杀菌的加热介质可以是热水、水蒸气、水蒸气和空气的混合物以及火焰等,常压杀菌,主要以水（也有用水蒸气）为加热介质，杀菌温度在,100,或,100,以下，用于酸性食品或杀菌程度要求不高的低酸性食品的杀菌,杀菌时罐头处于常压下，适合于金属罐、玻璃瓶和软性包装材料为容器的罐头,杀菌设备有间歇式和连续式的,加压杀菌,高压蒸汽杀菌,利用饱和水蒸气作为加热介质，杀菌时罐头处于饱和蒸汽中，杀菌温度高于,100,，用于低酸性食品的杀菌,杀菌设备有间歇式和连续式的，罐头在杀菌设备中有静止的也有回转的。回转式杀菌设备可以缩短杀菌时间,加压杀菌,高压水煮杀菌,利用空气加压下的水作为加热介质，杀菌温度高于,100,，主要用于玻璃瓶和软性材料为容器的低酸性罐头的杀菌,杀菌（包括冷却）时罐头浸没于水中以使传热均匀，并防止由于罐内外压差太大或温度变化过剧而造成的容器破损。杀菌时需保持空气和水的良好循环以使温度均匀,杀菌设备主要是间歇式的，但罐头在杀菌时可保持回转,加压杀菌,空气加压蒸汽杀菌,利用蒸汽为加热介质，同时在杀菌设备内加入压缩空气以增加罐外压力，减小罐内外压差,主要用于玻璃瓶和软罐头的高温杀菌。杀菌温度在,100,以上，杀菌设备为间歇式,其控制要求严格，否则易造成杀菌时杀菌设备内温度分配不均,火焰杀菌,利用火焰直接加热罐头，是一种常压下的高温短时杀菌。杀菌时罐头经预热后在高温火焰（温度达,1300,以上）上滚过，短时间内达到高温，维持一段较短时间后，经水喷淋冷却,由于杀菌时罐内压较高，一般只用于小型金属罐,杀菌温度较难控制,热装罐密封杀菌,对装罐前的食品进行热处理，然后趁热立即将食品装罐密封，利用食品的余热完成对密封后罐头的杀菌或进行二次杀菌，达到杀菌要求后再将罐头冷却。主要用于汁酱类酸性食品的杀菌,杀菌设备多用管式或片式，对装罐容器的清洁无菌程度要求较高，密封后多将罐头倒置，以保证对罐盖的杀菌,预杀菌无菌装罐（包装）,使食品在预杀菌过程中达到杀菌要求，然后冷却至常温，在无菌的状态下装入经灭菌处理的无菌容器中并进行密封（封罐）。多用于液态和半液态食品的杀菌。预杀菌在热交换器中完成，时间短,无菌装罐可在无菌包装设备或系统中完成，是一种连续的高温短时或超高温瞬时杀菌方法,适用于软性包装材料和金属、塑料容器,第四节、食品热处理条件的选择与确定,（一）食品热处理方法的选择,热处理的作用效果不仅与热处理的种类有关，而且与热处理的方法有关。也就是说，满足同一热处理目的的不同热处理方法所产生的处理效果可能会有差异,选择热杀菌方法和条件时应遵循下列基本原则,首先，热处理应达到相应的热处理目的。以加工为主的，热处理后食品应满足热加工的要求，以保藏为主要目的的，热处理后的食品应达到相应的杀菌、钝化酶等目的,其次，应尽量减少热处理造成的食品营养成分的破坏和损失。热处理过程不应产生有害物质，满足食品卫生的要求。热处理过程要重视热能在食品中的传递特征与实际效果,（二）热能在食品中的传递,对于热杀菌而言，具体的热处理过程可以通过两种方法完成,先用热交换器将食品杀菌并达到商业无菌的要求，然后装入经过杀菌的容器并密封。多用于流态食品，由于热处理是在热交换器中进行，传热过程可以通过一定的方法进行强化，传热也呈稳态传热,先将食品装入容器，然后再进行密封和杀菌。传热过程热能必须通过容器后才能传给食品，容器内各点的温度随热处理的时间而变，属非稳态传热，而且传热的方式与食品的状态有关，传热过程的控制较为复杂,1,、罐头容器内食品的传热,影响容器内食品传热的因素包括：,表面传热系数,食品和容器的物理性质,加热介质（蒸汽）的温度和食品初始温度之间的温度差,容器的大小,对于蒸汽加热的情况，通常认为其表面传热系数很大（相对于食品的导热性而言），此时传热的阻力主要来自包装及食品,对金属包装食品来说，传热时热穿透的速率取决于容器内食品的传热机制,对于粘度不很高的液体或汤汁中含有小颗粒固体的食品，传热时食品会发生自然对流，热穿透的速率较快，而且此时的对流传热还可以通过旋转或搅拌罐头来加强，如旋转式杀菌设备,容器内装的是特别黏