杀菌公式中F值的计算

（二）公式法

公式法最初由Ball 提出，后来经美国制罐公司热工学研究组简化后，用来计算简单型和转折型传热曲线上杀菌时间和F 值，简化虽会引起一些误差但无明显影响。现已列入美国食品药物管理局有关规定，在美国得到普遍应用。公式法是根据罐头在杀菌过程中内容物温度的变化在半对数坐标纸上所绘出的加热曲线，以及杀菌一结束，冷却水立即进入杀菌锅进行冷却的曲线才能进行推算并找出答案。它的优点是可以在杀菌温度变更时算出杀菌时间，但其缺点是计算较繁，费时，用公式法计算比较费时，尤其是产品传热呈转折型加热曲线时，还容易在计算中发生错误，又要求加热曲线必须呈有规则的简单型加热曲线或转折型加热曲线，才能求得较正确的结果。

1标绘加热曲线

计算时首先将罐内冷点温度变化数据与时间绘在半对数坐标纸上，如果所得传热曲线呈一条直线时为简单加热曲线，如呈二条直线，则为转折型加热曲一线，可求得传热速率f h （及f 2）和滞后因子j 、μ，如为转折型加热曲线时，还须绘制冷却曲线，求得X 、f c ，计算时需有F i 表、f ／u ：log ｇ图和r ：log ｇ图。

2杀菌值（F 0值）和杀菌时间计算 各符号含义介绍：

Z ——热力杀菌时对象菌的热力致死时间曲线的斜率（min ），也即对温度变化时热力致死时间相应变化或致死速率的估量。低酸性食品按Z=10℃肉毒杆菌计算；酸性食品在低于100℃杀菌时可按Z=8℃计算。

f h ——加热曲线中直线部分的斜率，机横跨一个对数周期所需要的时间（min ）。在转折型加热曲线中转折点前第一条加热曲线部分的斜率也为f h 。

f 2——加热曲线中转折点后第二条曲线的斜率（min ）。

j ——在半对数坐标纸上加热曲线呈直线前加热时间的滞后因子，I

jI

IT RT T I RT j =

-''-=。 RT ——杀菌或杀菌锅温度（℃）。

IT ——罐头食品初温（℃），杀菌锅进蒸汽前容器内装食品的平均温度。

T I ''——假初温，它处于横坐标上按58%升温时间标定的点引出的垂直线和加热曲线

直线部分延长线相交的交点上，该交点视为假起始点。如升温时间为15min ，它处于和15×0.58=8.7min 一点引出的垂直线的交点上。

X ——转折型加热曲线中第一条直线从42%升温时间包括在内的假起始点到它转折点的加热时间（min ）。

f c ——半对数冷却曲线中直线部分的斜率（min ）。 Cw ——冷却水温度（℃）。

B ——理论加热时间（min ），即42%升温时间+杀菌时间。

t p ——从杀菌锅升温到达杀菌温度时开始直至蒸汽关闭和冷却开始时止的间隔时间，它

为实际杀菌时间（min ），t p =B —0.42×升温时间（min ）。

CUT ——升温时间（Come-up time ），从杀菌锅进蒸汽一直到杀菌锅升温到杀菌温度时止的相隔时间（min ）。

I ——初温和杀菌锅温度差值（℃），即I=RT —IT 。

g ——杀菌温度和终止杀菌（停止进汽）时罐内食品测点温度间的差值（℃）。 m+g ——杀菌温度和冷却水温度间的差值（℃），即RT —Cw 。m+g=100℃时f ／u ：log ｇ和r ：log ｇ相关图对m+g=70~110℃也适用。

F ——在基准温度中杀死一定数量对象菌所需要热处理的时间（min ），即该菌的杀菌值。低酸性食品的基准温度常用121.1℃。

Fi ——在任何其他致死温度时和121.1℃时热处理一分钟相当的时间（min ）。此即

)1.121(log 1111.121Z

T L F F i i -=

=-时

U ——实际杀菌过程中罐内测点上在各致死温度时接受的热致死量累积值以杀菌（锅）温度所需杀菌时间表示之。测点上累积热致死量应和对象菌在基准温度时所需F 值相等。即U=FF i

r ——加热杀菌时全部杀菌值（F ）中加热部分所占比例，在一定Z 和m+g 条件下，r 为log g 或g 的对应值。

t 0.1——杀菌温度和食品测点温度间差值为0.1℃时，从“校正零点”或“假初温”算起的加热杀菌时间（min ）。

t u ——食品测定温度瞬间到达g=0.1℃后继续加热杀菌时间（min ），即B —t 0.1=t u 。 现用示例进行计算。 （1）简单型加热曲线

净重284克整清水马蹄罐头以10—45/115℃杀菌，罐头内容物初温为13℃，罐头冷却用水温16℃，求该产品的杀菌强度F 0值？

根据罐头冷点温度测定记录标绘加热曲线（图2—10），其曲线呈一直线，属于简单加热曲线。由曲线求得f h =6.0，j=0.9314。按照表2-13“简单型加热杀菌热传导曲线的加热杀菌致死值计算表”逐项计算并填写：

Z ——10℃ f h ——6.0min RT ——115℃

F i ——由附录表2-? 查得Z=10℃时，RT=115℃时的F i 值为4.074 Cw ——16℃

m+g ——RT —Cw=115—16=99℃ IT ——13℃

T I ''——10×0.58=5.8min ，由图2-10加热曲线的直线部分延长线与5.8min 相交点的温度

为20℃

jI ——RT —T I ''=115—20=95℃ I ——RT —IT=115—13=102℃ j ——jI/I=95/102=0.9314 log jI ——log95=1.9777

B ——42%升温时间+杀菌时间=0.42×10+45=49.2min B/f h ——49.2/6.0=8.2

Log g ——logjI —B/f h =1.9777—8.2=—6.2222

如果Log g<—1或g<0.1℃，不要再逐项计算，可超越两项后，从“t 0.1”一项起再逐项计算。

t 0.1——f h ×(logjI+1)=6.0×(1.9777+1)=6.0×2.9777=17.8662min t u ——B —t 0.1=49.2—17.8552=31.3338min

f h /u 0.1——从f/u ：lo

g g 相关图查得log g=—1时的f

h /u 0.1值为0.7

i

h h

F U f f ⨯1.0——

1039.2074

.47.00

.6=⨯

i

u

F t ——31.3338／4.074=7.69

F ——F=

i

h h

F U f f ⨯1.0+

i

u

F t =2.1039+7.69=9.795min

284克清水马蹄罐头经10—45/115℃杀菌后的杀菌值（F 0）为9.8min 。

若认为该产品的F 0值过大并要求减为F 0=6min ，则要求多长的杀菌时间？如采用114℃或121℃杀菌时又需要多长时间？

按表2-14“简单加热杀菌热传导曲线的加热杀菌时间计算表”逐项计算并填入该项内。

F ——6min Z ——10℃

f h ——6.0min ，仍按图2-10为依据 j ——0.9314，仍按图2-10为依据 RT ——115℃ Fi ——同前例4.074 Cw ——16℃ m+

g ——99℃ IT ——13℃ I ——102℃