食品飲料殺菌技術
　　
　　食品飲料的殺菌
　　
　　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：
　　
　　一、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zui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*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*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zui多，污染食品的可能性也zui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zui適生長溫度不同，當溫度高于微生物的zui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。
　　
　　zui低生長溫度zui適生長溫度zui高生長溫度
　　
　　嗜熱菌30～4550～7070～90
　　
　　嗜溫菌5～1530～4545～55
　　
　　低溫菌-5～525～3030～55
　　
　　嗜冷菌-10～-512～1515～25
　　
　　微生物的zui適生長溫度與熱致死溫度（℃）
　　
　　（三）濕熱條件下*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*菌耐熱性的因素
　　
　　1、加熱前--*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zui適溫度下培育的細菌孢子具有zui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*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zui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
　　
　　*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zui適pH范圍縮小；增殖時zui適溫度范圍縮小；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*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*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（logarithmicorderofinactivationordestruction）"。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（Decimalreductiontime），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（Thermaldeathtime）。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zui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*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*菌的耐熱性，它與菌的熱死試驗時的原始菌數有關，隨所的溫度、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：。可以看出，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。
　　
　　1、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*菌和鈍化酶。
　　
　　（二）特點
　　
　　①簡單、方便，殺菌效果達99％，致病菌*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粒混合體。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*，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。
　　
　　2、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zui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。
　　
　　3、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*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*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zui慢的冷點（Coldpoint）溫度，加熱時該點的溫度zui低（此時又稱zui低加熱溫度點，Slowestheatingpoint），冷卻時該點的溫度zui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zui高線標出的溫度應比殺菌溫度低一度（℃），*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（Thegeneralmathod），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（Improvedgeneralmethod）。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。可以把整個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zui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*化、新型熱殺菌方法和設備開發方面。熱殺菌條件的*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*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zui合理。
　　
　　（二）實罐接種的殺菌試驗
　　
　　將常見導致罐頭*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*率。
　　
　　通常采用將耐熱性強的*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（Clostridiumsporogenses）PA3679芽孢
　　
　　（2）pH3.7以下酸性食品：巴氏固氮梭狀芽孢桿菌（Clostridiumpasteurianum）
　　
　　或凝結芽孢桿菌（Bacilluscoagulans）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zui短，試樣*率達到100%；1組為殺菌時間zui長，預計可達0%的*率；其余3組的殺菌時間將出現不同的*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*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zui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zui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*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。
　　
　　二、干熱殺菌作用的機理
　　
　　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zui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*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、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zui終目的干熱滅菌系統，必須保證其zui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、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。
　　
　　三、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
　　
　　四、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，zui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zui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zui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、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，zui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