罐头的杀菌技术与设备

罐头的杀菌技术与设备

[摘要] 杀菌是食品生产加工过程中一个非常重要的环节，许多微生物能够导致罐头食品的败坏，罐头食品如杀菌不够，残存在罐头内的微生物当条件转变到适于其生长活动时，或由于密封不严而造成微生物重新侵入时，就能造成罐头食品的败坏。通过杀菌，可以有效地防止食品不受病虫害及霉菌和细菌等微生物的危害，并破坏食品中的酶，使食品贮藏两年以上而不变质。传统的食品杀菌工艺，是采用蒸、煮、加热的方法，利用传导和对流换热，热源从食品的外表向内部传递进行加热，在一定的温度作用下，使食品中的微生物达到热力致死。随着科技的进步和人们生活及消费水平的提高，对各种食品的总体质量要求越来越高，要求食品不破坏或少破坏营养成分，保持原有的风味。这就对罐头的杀菌工艺及设备提出了新的要求。近年来，国内外研制开发出了一系列食品杀菌的新技术。这些技术与传统的巴斯德食品杀菌方法相比，不仅避免使用高温而使食品质量受损害，而且还增强了杀菌效果，提高了食品的质量。我国目前常用的杀菌技术分为热杀菌和冷杀菌。

[关键词] 罐头杀菌热杀菌技术冷杀菌技术杀菌设备

1．热杀菌技术

1.1超高温瞬时杀菌

众所周知，杀菌时间过长，必然导致食品的品质下降，特别是对食品的颜色及风味影响较大，而缩短杀菌时间的措施之一是提高杀菌温度。据介绍，杀菌温度增加10℃，取得同样杀菌效果的时间仅为原杀菌时间的1/10。还有研究表明，在杀菌条件相同的情况下，超高温瞬时杀菌与低温长时间杀菌相比，不仅细菌致死时间显著缩短，而且食品成分的保存率也显著提高。如在120℃以下杀菌，细菌芽孢致死时间是4分钟以上，食品成分的保存率为73%以下，当杀菌温度上升到130℃，细菌芽孢的致死时间下降到30秒，成分保存率上升到92%，温度到达150℃，芽孢的致死时间为0.6秒，成分保存率上升到99%，证明了超高温瞬时杀菌的优越性。

超高温瞬时杀菌技术于1949年随着斯托克装置的出现问世，其后国际上出现了多种类型的超高温杀菌装置。超高温处理可分为间接加热和直接加热两大类型。它是使料液迅速升温至130℃以上，然后保持几秒种，从而实现对料液瞬间

的杀菌。

超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好，几乎可达到或接近灭菌的要求，而且杀菌时间短，物料中营养物质破坏少，营养成分保存率达92%以上。

1.2微波杀菌

传统的热力杀菌是通过传导、对流等传热方法将热量传递给食品，使之温度升高，达到预定杀菌温度并保持一定的杀菌时间，从而达到杀菌目的。热量是由表层逐步往中心传递，由于食品的传热性能较差，食品的中心达到杀菌温度所需时间较长。另外，由于加热装置本身的热容量引起能量损失而能耗高，同时高温也会影响食品品质。微波技术是一种理想的杀菌途径，相对热力杀菌来说，微波杀菌具有加热时间短、升温速度快、杀菌均匀、食品营养成分和风味物质破坏和损失少等特点。与化学方法杀菌相比，微波杀菌无化学物质残留而使安全性提高。因此，食品的微波杀菌保鲜技术已被食品厂家所采用。

在相同条件下，微波杀菌致死温度比传统加热杀菌低，它不仅具有因生物体吸收微波能量而转换的热效应，而且还存在一种非热效应。

热效应是指生物体吸收电磁波的能量后，体温升高，从而发生各种生物功能变化。微波作用于食品，食品表面和中心同时吸收微波能，温度升高。食品中的微生物在微波场作用下，温度也升高，温度的快速升高，使其蛋白质结构发生变化，从而失去生物活性，使菌体死亡严重干扰而无法繁殖。

非热效应是在电磁波的作用下，生物体内不产生明显的升温，却可以产生强烈的生物响应，使生物体内发生各种生理、生化和功能的变化。微波的作用会使微生物在其生命化学过程中所产生的大量电子、离子和其它带电粒子的生物性排列组合状态和运动规律发生变化。同时，电场也会使细胞膜附近的电荷分布改变，导致膜功能障碍，使细胞的正常代谢功能受到干扰破坏，使微生物细胞的生长受到抑制，甚至停止生长或使之死亡。微波还能使微生物细胞赖以生存的水分活度降低，破坏微生物的生存环境。Desell等在食品中接种细菌，然后用2450MHZ 微波杀菌，结果表明所需时间仅为传统加热方法的1/9至1/12。

微波混合室系统由附有相应电源设备的微波发生器、波导管连接器及处理室三部分组成。该杀菌处理系统能够以食品内极其微小的温度差异，对在连续流动的食品进行快速的加热处理，在处理室内，微波的能量可以均匀地分布于被处理

的食品上，加热到72~85℃菌温度时间保持1~8分钟，而后送入隧道至冷却室，在贮藏之前将温度降至15℃以下。

采用微波杀菌可以在包装前进行，也可以在包蝶好边料锡膜或复合薄膜以后进行。

1.3电阻加热杀菌

它是利用连续流动的导电液体的电阻热效应来进行加热，以达到杀菌目的。是酸性和低酸性的粘性食品和颗粒食品进行连续杀菌的一种新技术。

电阻加热杀菌要求交流电的频率在50~60HZ之间，因为此时它的电化学稳定，交流电的转换率最高，并且操作安全，电阻加热的适用根据食品物料的导电率来决定。大多数能用泵输送的、含有溶解离子盐类且含水量在30%以上的食品都可用电阻加热来杀菌，且效果很好，而一些像脂肪、糖、油来添加盐的自来水等非离子化的食品则不适于用该技术。英国APV食品加工中心的试验表明，电阻加热已成功地用于各种包含大颗粒的食品和片状食品的杀菌，如马铃薯、胡萝卜、蘑菇、牛肉、鸡肉、片状苹果、菠萝、桃等。

电阻加热受电压的控制，电压不会因为温度的增高而减小，相反，加热效率随温度升高而增加，因为温度升高，导电率增加，电流加大，加热效率必然提高。

电阻加热与微波加热相比，更具有优越性。因为它是在连续流动的液体中加热，所以不需要高温热交换，各种营养成分损失很少，而且能量转化率也高于微波加热，达90%以上；还因为它是对物料进行整体加热，所以热渗透性也远远高于微波加热，是带颗粒食品实现瞬时无菌加工的首选工艺。

1.4低温高压灭菌

日本科技人员经过数年的时间，研究出一种不需要加热而杀灭大肠杆菌和醋酸的低温高压灭菌技术，这种技术过去只是一种引人注目的设想。日本日冷公司利用其冷冻食品的技术与神户制钢公司的高压技术相结合，终于解决了冷冻品灭菌的技术难题，研制出了实用的低成本冷冻灭菌技术。

经研究表明，在低温下加高压比在常温下更容易杀灭细菌。在20℃肠杆菌和沙门氏菌要加3000个以上的大气压才能被杀灭，而在—20℃时只需2000个大气压就可达到目的。在常温下需4000个大气压才能灭的醋酸菌，在低温下只需2000量个大气压就可基本杀灭，其原因是在低温下细菌的细胞膜容易被破坏。