灭菌参数(F值和F0值)

灭菌参数（F 值和F 0值）
D 值：（考察对时间的关系）在一定温度下，杀灭90%微生物所需的灭菌时间。

杀灭微生物符合一级动力学方程，即有
kt dt
dN -= 或303
.2lg lg 0kt N N t =- 式中，t N ：灭菌时间为t 时残存的微生物数；0N ：原有微生物数；k ：灭菌常数
)10lg 100(lg 303.2-=k
t D ＝ D 值随微生物的种类、环境和灭菌温度变化而异。

Z 值：（考察对温度的敏感性）降低一个lgD 值所需升高的温度，即灭菌时间减少到原来的1/10所需升高的温度或相同灭菌时间内，杀灭99%的微生物所需提高的温度。

1
212lg lg D D T T Z --= 即10121
2Z T T D D -=
F 值：在一定灭菌温度（T ）下给定的Z 值所产生的灭菌效果与在参比温度（T 0）下给定的Z 值所产生的灭菌效果相同时所相当的时间。

常用于干热灭菌
∑-∆=100
Z T T t F
F 0值：在一定灭菌温度（T ）、Z 值为10℃所产生的灭菌效果与121℃、Z 值为10℃产生的灭菌效果相同时所相当的时间（min ）。

∑-∆=10121
0Z T t F
物理F0值数学表达式：F0 = △t ∑10 T-121/ Z
生物F0值数学表达式：
F0=D121℃×(lgN0-lgNt) 为灭菌后预计达到的微生物残存数，即染菌度概率。

F0值
F0值仅限于热压灭菌，生物F0值相当于121℃热压灭菌时，杀灭容器中全部微生物所需要的时间。

F0值体现了灭菌温度与时间对灭菌效果的统一，数值更为精确、实用。

为了确保灭菌效果，应适当增加安全系数，一般增加理论值 的50%。

键词：罐头，杀菌，F值，D值，Z值
一、实际杀菌F值
指某一杀菌条件下的总的杀菌效果。

通常是把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，即相当于121℃的杀菌时间，用F实表示。

特别注意：它不是指工人实际操作所花时间，它是一个理论上折算过的时间。

为了帮助大家理解和记忆，请看下面的例题。

例：蘑菇罐头110℃杀菌10 min，115℃杀菌20 min，121℃杀菌30 min。

工人实际杀菌操作时间等于(或大于)60 min，实际杀菌F值并不等于60 min。

F实=10×L1+20×L2+30×L3，L 我们把它理解为不同温度下的时间折算系数。

L1 肯定小于L2，二者均小于1。

由于121℃就不存在折算问题，因此，L3就是1，F实肯定小于60min。

由此可见，实际杀菌F值不是工厂杀菌过程的总时间之和。

再例：蘑菇罐头100℃杀菌90分钟，120℃杀菌10分钟，哪个杀菌强度大？折算成相当于121℃的杀菌时间，再比较！即：90×L100和10×L120比较，只要找到折算系数就好比较了。

二、安全杀菌F值
在某一恒定温度（12l℃）下杀灭一定数量的微生物或者芽孢所需的加热时间。

它被作为判别某一杀菌条件合理性的标准值，也称标准F值，用F安表示。

F安表示满足罐头腐败率要求所需的杀菌时间（121℃），例如，某罐头F安=30 min，通常表示罐头要求在121℃杀菌30min。

每种罐头要求的标准杀菌时间（通常121℃为标准温度），就象其它食品标准一样，拿来作为参照，判断是否合格、是否满足要求。

同时也是确定杀菌公式中恒温时间τ2的主要依据。

F实和F安的配合应用，F实等于或略大于F安，杀菌合理。

F实小于F安，杀菌不足，未达到标准，要腐败，必须延长杀菌时间。

F实远大于F安，杀菌过度，超标准杀菌，影响色香味形、营养价值，要求缩短杀菌时间。

通过这种比较和反复的调整，就可找到合适的恒温时间τ2。

三、安全杀菌F值的计算
A 确定杀菌温度t
罐头pH值大于4.6，一般采用121℃杀菌，极少数低于115℃杀菌。

罐头pH值小于4.6，一般100℃杀菌，极少数低于85℃杀菌。

实践中可用pH计检测，根据经验也可以粗略地估计，比如，甜橙汁是酸性，肉是偏中性。

也可加柠檬酸适当降低某些罐头pH值。

B选择对象菌
腐败的微生物头目，杀菌的重点对象；耐热性强、不易杀灭，罐头中经常出现、危害最大。

只要杀灭它，其它腐败菌、致病菌、酶也被杀灭或失活。

经过微生物检测，选定了罐头杀菌的对象菌，知道了罐头食品中所污染的对象菌的菌数及对象菌的耐热性参数D值，就可按下面微生物热力致死速率曲线的公式计算安全杀菌F值。

F安=D（lga-lgb）
下面以121℃标准温度讲解，因为高温杀菌情况更具代表性、人们更为关注。

F安通常指t温度（121℃）下标准杀菌时间、要求的杀菌时间。

D值通常指t温度（121℃）下杀灭90%的微生物所需杀菌时间，是微生物耐热的特征参数，
D值越大耐热性越强，常在右下角标明具体试验温度。

由微生物实验获取D值，常见的D 值可查阅本教材或相关手册。

为了帮助同学们理解和记忆，请看例题。

例：已知蘑菇罐头对象菌D121=4min，欲在121℃下把对象菌杀灭99.9%，问需多长杀菌时间？如果使对象菌减少为原来的0.01%，问需多长杀菌时间？
第一个D值，杀灭90%；第二个D值，杀灭9%（10%中的90%）；第三个D值，杀灭0.9%（1%中的90%）；第四个D值，杀灭0.09%（0.1%中的90%）。

答案：12 min，16 min
a每罐对象菌数/单位体积原始活菌数。

b残存活菌数/罐头的允许腐败率。

当残存活菌数小于1时，它与罐头的腐败率是相等的。

残存活菌数为1%，表示每个罐头中有1%个活菌，这是不合乎逻辑的。

但从概率的角度理解，100个罐头中有1个罐头存在一个活菌，要腐败，即腐败率就是1%。

同理，残存活菌数为1‰，从概率的角度理解，表示1000个罐头中有1个罐头存在一个活菌，要腐败，即腐败率就是1‰。

F安的计算典型例子：某厂生产425g蘑菇罐头，根据工厂的卫生条件及原料的污染情况，通过微生物的检测，选择以嗜热脂肪芽胞杆菌为对象菌，并设内容物在杀菌前含嗜热脂肪芽胞杆菌菌数不超过2个/克。

经121℃杀菌、保温、贮藏后，允许变败率为万分之五以下，问在此条件下蘑菇罐头的安全杀菌F值为多大？解：查表得知嗜热脂肪芽胞杆菌在蘑菇罐头中的耐热性参数D121＝4.00 min。

杀菌前对象菌的菌数：a＝425(克/罐)×2(个/罐)＝850(个/罐) 允许变败率：b＝5／l0 000＝5×10-4
F安＝D121(lga－lgb)＝4(1g850－1g5×10-4)＝4(2.9294－0.699＋4)＝24.92 min
由此得到了蘑菇罐头在121℃需要杀菌的标准时间24.92 min，解决了该蘑菇罐头F安这个标准杀菌时间问题。

四、实际杀菌F值的计算方法
为计算F实值必须先测出杀菌过程中罐头中心温度的变化数据。

一般用罐头中心温度测定仪测定。

根据罐头的中心温度计算F实，把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，然后相加起来。

F实=t1×L1＋t2×L2＋t3×L3＋t4×L4+ ……
L致死率值，某温度下的实际杀菌时间折算为121℃杀菌时间的折算系数，下面我们来解决L致死率，即折算系数的问题。

由热力致死时间公式L=10(t-121)/Z 计算得到。

该计算值已经有列表，嫌麻烦可在相关资料中查阅。

式中：t是罐头杀菌过程中某一时间的中心温度，不是指杀菌锅内温度。

Z值是对象菌的另一耐热性特征参数，如嗜热脂肪芽胞杆菌Z=10℃。

还有一个是前面讲的D值。

在一定温度下杀灭罐头中全部对象菌所需时间为热力致死时间，热力致死时间变化10倍所需要的温度变化即为Z值。

通常121℃下的热力致死时间用F表示，右下角注明温度。

凡不是注明F实、F安，均指热力致死时间。

请看例题：对象菌Z=10℃，F121=10 min，求131℃、141℃、111℃、101℃的热力致死时间？
对Z值反过来理解，温度变化1个Z值热力致死时间变化将变化10倍。

从上面温度看，它们分别是上升了1个和2个Z值、下降了1个和2个Z值。

因此，上面F值应该分别在121℃的基础上下降10倍和100倍、上升10倍和100倍，即热力致死时间依次为1min、0.1 min、100 min、1000 min。

解决L致死率、折算系数的取值问题。

返回前面的例题！
例：蘑菇罐头110℃杀菌10 min，115℃杀菌20 min，121℃杀菌30 min。

工人实际杀菌操作
时间等于或大于60min，实际杀菌F值并不等于60 min。

F实=10×L1+20×L2+30×L3
L1 ＝10(110-121)/10=0.079 L2=10(115-121)/10=0.251 L3=10(121-121)/10=1
F实=10×0.079+20×0.251+30×1 =35.81 min
由此可见，实际杀菌F值不是工厂杀菌过程的总时间之和。

再例：蘑菇罐头100℃杀菌90分钟，或120℃杀菌10分钟，哪个杀菌强度大？折算成相当于121℃的杀菌时间，再比较！
90×L100和10×L120 比较，L100=10(100-121)/10=0.008 L120=10(120-121)/10=0.794 90×L100=90×0.008=0.72 min 10×L120=10×0.794=7.94 min
由此可见，后者杀菌强度更大，可能与一般的估计相反。

同时说明，应该高温杀菌的罐头，100℃杀菌基本没有效果，生产上一定要注意。

五、实际杀菌F值的计算举例
某厂生产425g蘑菇罐头，根据前面计算的F安(24.92min)值制订的两个杀菌式为10一23—10min／121℃和10—25—10min／12l℃，分别进行杀菌试验，并测得罐头中心温度的变化数据如下表，试问所拟杀菌条件是否合理?
根据已经测定的不同时间的中心温度，代入公式L=10(t-121)/Z计算，蘑菇罐头选择嗜热脂肪芽胞杆菌为对象菌，Z=10℃。

有一个中心温度就对应一个L值，计算后填入L值这一列对应位置，F实这一列表示每对应3分钟折算成121℃的杀菌时间。

杀菌公式110—23—10 min杀菌公式210—25—10 min
121℃121℃
时间中心温度L值F实时间中心温度L值F实=28.1 min
杀菌公式1，F实略大于F安，杀菌合理。

恒温杀菌时间只有23 min，但整个杀菌过程相当于121℃实际杀菌时间25.5 min，多2.5min由升温和降温折算得到。

工厂实际杀菌过程时间近50 min，加上罐头进锅出锅时间，工人完成一个轮回的操作至少要1个小时。

杀菌公式2，F实大于F安，杀菌过度，超标准杀菌，影响色香味形，要求缩短恒温杀菌时间。

通过这种方式来调整恒温杀菌时间，由此找到了τ2。

本题测定中心温度的间隔时间为3分钟，间隔越小F实越准确，但计算会更加麻烦。

目前，一些工厂采用计算机控制杀菌，中心温度的记录、F实的积分计算全由计算机完成，当F实等于或略大于F安时，自动结束杀菌工序，不需要我们手工来计算，并且得到的F实更准确,杀菌时间更合理。