许学勤-食品工厂机械与设备-第九章-杀菌机械与设备

5、放射线的穿透能力强、均匀、瞬间即逝， 而且对其辐照过程可以进行准确控制
6、食品可以在包装以后不再拆包的情况下进 行辐照处理，节约了材料，也避免了在污 染的可能
7、操作适应范围广。在同一射线处理场所， 可以处理多种体积，状态、类型食品
8、节约能源，自动化可连续生产
辐射剂量的单位
• Ａ.Becquevel（贝克 Bq）或 Cuvie（居里 Ci）
1、辐射阿氏杀菌 (radappertization)
➢此杀菌也称商业性杀菌，所使用的辐射 剂量（10~50kGy）。
➢可以使食品中的微生物数量减少到零或 有限个数。最好配合低温贮藏，否则会 引起风味、色泽和组织的变化。
➢常用于肉类和香料调味品的消毒。
2、辐照巴氏杀菌
(radicidation)
• 特点：进行直线传播，可被不同的表面 反射，穿透力微弱，但较易穿透清洁空 气及纯净水，适用于物体表面的灭菌、 无菌室空气的灭菌。
• 对人体照射过久会发生皮肤烧伤（15分 钟），红斑结膜炎等现象。
• 因此，在操作前1~2h灭菌，操作开始应 关闭。
• 一般在6~15m3的空间可装置30W的紫外灯 一只，灯距地面距离为2.5~3m为宜，室内 相对湿度为45~60%，温度为10~55℃，杀
• 特点：能穿透到介质的深部，适用于水 性食品的灭菌，有些对高压蒸汽灭菌不 稳定的食品（含有维生素等）用微波灭 菌就比较稳定。
4）滤过除菌设备
• 在无菌操作过程中用于液体或者气体除 菌使用的过滤器，机械除菌的方法，适 用于对热不稳定的食物溶液、气体、水 等灭菌。
• 利用细菌不能通过致密具孔滤材的原理， 除去对热不稳定的食品溶液或液体物质 中的细菌，从而达到无菌的要求。
➢主要用于抑制发芽、延迟生理过程、杀 虫（有害昆虫、寄生虫）等方面。
➢所用剂量在1~5 kGy。
食品辐照分类
食品辐射处理的辐射源 （电离辐射）
➢(一)放射性燃料
➢用于食品辐照处理通常采用放射性同位素钴 60（ ）作为辐射源。主要有β- 粒子、γ射线。
➢(二)电子加速器：β-粒子或电子 ➢(三)X-射线源：(X-射线)
• 连续式，隧道式干热灭菌机。整个生产 过程是连续进行的，前端与洗瓶机相连， 中间有相对独立的三部分组成：预热、 干热灭菌、冷却。后端设在无菌作业区。 自动化程度高，生产能力强，适用于大 规模的生产。
• 按干热灭菌加热原理来分：
• 一种是热空气平行流灭菌，即热层流式干热灭 菌机。它是将高温热空气经高效空气过滤器过 滤，获得洁净度为Ａ/Ｂ级单向流空气，然后 直接加热。
Z值
• 灭菌温度系数，指降低一个lgD所需的温 度数。在一定温度范围内（100~138℃） 与温度T呈直线关系。
• Z=（T1-T2）/（lgD2-lgD1）
• 用来定量描述微生物对灭菌温度变化的 “敏感度”。Z值越大，微生物对温度变 化的“敏感性”越弱。一般Z值取10℃
பைடு நூலகம்
FT值与F0值
• FT值是指在一个给定Z值下，灭菌程序在 温度T下的等效灭菌时间，以分钟表示。
5）化学灭菌设备
• 某些化学药品直接作用于细菌而将其杀 死，同时不损害制品质量的灭菌方法。
• 常用方法有气体灭菌法和化学杀菌剂灭 菌法。
• 用于杀灭细菌的化学药品称为杀菌剂， 以气体或蒸汽状态杀灭细菌的化学药品 称为气体杀菌剂。
• 气体灭菌法是用化学药品的气体或蒸汽 对食品或材料进行杀灭细菌的方法。常 用的灭菌化学药品为环氧乙烷、戊二醛。
辐射保藏食品的特点
• 优点： 1、杀死微生物效果显著，剂量可据需要进行调 节； 2、一定的剂量（＜5kGy）照射不会使食品发生感 官上的明显变化，即使使用高剂量（＞ 10kGy）照射，食品中总的化学变化也很微小 3、食品不会留下任何残留物 4、食品在受射线照射过程中升温甚微，可以忽略 不计，可保持食品原有的新鲜感官特性。在冷 冻状态下也能进行辐射处理
• 另一种是红外线加热灭菌，即辐射式干热灭菌， 它采用远红外石英管加热，采用辐射的热传递 原理，获得Ａ/Ｂ级的垂直平行流空气屏保护， 不受污染，可直接灭菌。
• 火焰灭菌法：灼烧是最彻底、最简便、 最迅速、最可靠的灭菌方法，适宜对不
易被火焰损伤的物品、金属、玻璃及瓷
器等进行灭菌。灭菌时只需将物品在火 焰中加热20s，或将灭菌物品迅速通过火 焰3-4次即可。
• 灭菌方法基本分为三大类：物理灭菌法 （干热灭菌法、湿热灭菌法、射线灭菌 法、滤过灭菌法）、化学灭菌法（气体 灭菌法、化学灭菌剂灭菌法等）和无菌 操作法。
• 物理灭菌法最常用。
D值
• 微生物的耐热系数，是指在一定温度下，将 90%微生物杀菌所需的时间，以分钟表示。
• D值越大，该温度下微生物的耐热性就越强， 在灭菌中就越难杀灭。对某一种微生物而言， 在其他条件保持不变的情况下，D值随灭菌温 度的变化而变化，灭菌温度升高时，杀灭90% 的微生物所需的时间越短。
• 特点：
• 不需要加热，可避免因过热而破坏分解 食品成分
• 滤过不仅将食品液体中的微生物除去， 而且除去微生物的尸体，减少食品（药 品）中热原的产生。
• 加压、减压都可以，一般在生产中采用 加压过滤。
膜技术
膜分离技术
• 膜分离的概念：利用膜的选择性 （孔径大小），以膜的两侧存在 的能量差作为推动力，由于溶液 中各组分透过膜的迁移率不同而 实现分离的一种技术。
菌器。
湿热灭菌设备
• 物质在灭菌器内利用高温高压的水蒸气 或其他 热力学灭菌手段杀灭细菌的方 法。
• 蒸汽比热容大，穿透力强，容易使蛋白 质变性 或凝固，故其灭菌可靠，操作简 便、易于控制， 具有灭菌效率高，经济 实用等特点。是目前食 品生产中应用最 广泛的一种灭菌方法。
• 缺点：对湿热敏感食品不适用。
➢ 利用辐照对食品进行消毒与防腐，称为辐照巴
氏杀菌,剂量范围为5~10kGy 。
➢ 主要作用：
➢ 杀灭除病毒与生芽孢菌以外的非芽孢病原菌，主 要 是沙门氏菌，以及腐败微生物；保证食品室温 保藏 的货架稳定性；
3、辐射耐贮杀菌
(radurization)
➢可提高食品的贮藏性，降低腐败菌的原 发菌数，并延长新鲜食品的后熟期及保 藏期。
鱼品辐照装置简图
• 射线辐射杀死各种微生物所用的最低剂量。
• 各种微生物致死剂量
微波灭菌设备
• 利用频率为300MHz带300KHz之间的电 磁波杀灭细菌的设备。
• 原理是由于极性分子可强烈吸收微波， 在交流电场中，随着电压按高频率交替 的交换方向，正负电场的方向每秒钟改 变几亿次或几十亿次，极性水分子发生 剧烈的旋转振动并发热，由于分子间的 摩擦而产生的热能达到灭菌的效果。
•
表示辐射强度(活度 activity)的单位，一秒钟衰
变一个原子核时的辐射强度称为1贝克 (1贝克 (Bq)
＝1蜕变/秒 )。3.7x1010贝克＝1居里。
• Ｂ.Grey（葛雷）或 rad（雷得）
•
葛雷是物质吸收的辐射剂量单位(吸收剂量
absorbed dose)，1公斤物质吸收 1焦耳能量的辐射线
灭菌设备的分类
• 1）干热灭菌设备 • 2）湿热蒸汽灭菌设备 • 3）射线灭菌设备 • 4）滤过除菌设备 • 5）化学灭菌设备
1）干热灭菌设备
• 产生高温干热空气进行灭菌的设备。
• 原理：加热可破坏蛋白质和核酸中的氢 键，故导致核酸破坏，蛋白质变性或凝 固，酶失去活性，微生物因而死亡。
1）按使用方法分，一种是间歇式，即干热 灭菌柜、烘箱等，在整个生产过程中是 不连续的，适用于小批量的生产。
2）湿热蒸汽灭菌设备
• 利用高压蒸汽或常压蒸汽进行灭菌的设备。 • 由于蒸汽潜热大，穿透能力强，容易使蛋白质
变性或凝固，所以灭菌效率比干热灭菌法高。
• 湿热灭菌设备可分以下几类 • 按蒸汽灭菌方法分： 高压蒸汽灭菌器和流通蒸
汽灭菌器 • 按灭菌工艺分： 高压蒸汽灭菌器 • 快冷式灭菌器、水浴式灭菌器、回转水浴式灭
菌效果最理想。
• 辐射灭菌设备
• 是以放射性同位素γ射线杀菌的设备。将 最终产品的容器和包装通过暴露在适宜 的放射源（60Co或137Cs）中辐射或在适 宜的电子加速器中达到杀灭细菌的辐射 器。
• 优点：不升高产品温度，穿透性强，适 合于不耐热食品的灭菌。
• 缺点：设备费用高。对某些食品可能产 生性能降低，产生毒性物质或发热物质， 且溶液不如固体稳定，用时要注意安全 防护问题。
• F0是一定灭菌温度下Z为10℃所产生的灭 菌效果与121 ℃ 时Z为10℃所产生的灭 菌效果相同时所相当的时间。
灭菌率L
• 指在某温度下灭菌1min所相应的标准灭 菌时间。即F0与FT的比值。
无菌保证值
• 为灭菌产品经灭菌后微生物残存概率的 负对数值，表示物品被灭菌后的无菌状 态。
• 国际标准规定，灭菌后的微生物存活概 率≤1×10-6
时称为1葛雷。100雷得＝1葛雷。
• Ｃ.Sievert（西弗）或 rem（仑目）
•
西弗是考虑对生物体的影响测定的辐射等效剂量
单位。当人体是辐射的吸收对象时，等效剂量是仑目
， 100仑目＝1西弗。
• 计算式：雷得×射质因素＝仑目。
➢按照所要达到的目的把应用于食品上的辐 射分为三大类
➢辐射阿氏杀菌 ➢辐射巴氏杀菌 ➢辐射耐贮杀菌。
• 灭菌法 是指用热力或其他适宜方法将 物体或介质上一切存活的微生物杀死或 除去的方法。
• 灭菌法是食品生产的一项重要操作。生 产过程中的灭菌是保证安全产品的必要 条件。
• 灭菌的目的：既要杀死或除去食品中的 微生物，又要保证在灭菌过程中食品的 理化性质和活性作用不受任何影响。
• 灭菌方法的选择必须结合食品的性质全 面考虑。
杀菌机械与设备
第九章
概述
• 无菌 指物体或一定介质中没有任何活的微 生 物存在，即无论用任何方法（或通过任何 途径）都鉴定不出活的微生物体来。
• 灭菌 应用物理或化学等方法将物体上或 介 质中所有的微生物及其芽孢、孢子（包 括致病 的和非致病的微生物)全部杀死， 即获得无菌 状态的总过程。所使用的方法 称为灭菌法。
• 消毒 以物理或化学方法杀灭在物体上 或介质中的病原微生物。
• 防腐 用物理或化学方法防止或抑制微 生物生长繁殖。
• 无菌操作法 指在整个操作过程中利用 和控制一定条件，尽量使产品避免微生 物污染的一种操作方法。
• 无菌操作所用的一切用具，辅助材料、 食品、溶媒、赋形剂以及环境等均必须 事先灭菌；操作在无菌操作室进行。
膜分离与物质分子大小
微孔过滤（MF）
• 1. 应用 • 主要用于分离流体中0.1~10m的微生物 • 和微粒子 • 微生物学检查 • 食品液体的灭菌生产 • 2. 材料 • 纤维素酯类，聚酰胺，聚氯乙烯，聚丙 • 烯等
反渗透（RO或HF）
• 1. 优点 • 相态不变，无加热，设备简单，能耗低 • 2. 膜的特性 • 透水率、透盐率、抗压性等 • 3. 应用 • 脱盐，食品的浓缩，超纯水的制造等 • 4. 膜材料：醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜、
• 与水浴式灭菌器的区别在于产品瓶 随柜内的旋转内筒转动，再加上喷 淋水的强制对流，形成 强烈扰动的 均匀趋化温度场，使产品传热快、 灭菌温度均匀，提高了灭菌质量， 缩短了灭菌时间。
3）射线灭菌设备
• 紫外线灭菌设备
• 利用紫外灯管产生的紫外线照射杀灭微生物的 设备。
• 灭菌机理是紫外线作用于核酸蛋白质，促使其 变性，同时空气受紫外线照射后产生微量的臭 氧而起共同杀菌作用。一般用的波长 200~300nm，灭菌能力最强的波长是254nm。
高分子电解质膜、无机质膜等。
各种膜组件
• 管式、 • 中空纤维、 • 螺旋卷绕式、 • 平板式
膜的应用
• 中空纤维式 • 保留体积小 • 单位体积中所含过滤面积大 • 可以逆洗 • 料液需要预处理 • 单根纤维损坏时，需调整整个模件
平板式膜组件
应用
• 浓缩大分子 • 纯化去杂质（植物成分） • 抗生素等去热原（卷曲霉素） • 过滤除菌
• 广泛用于瓶装产品等的灭菌，还可用于塑料瓶、 塑料袋的灭菌也适用。
• 采用计算机控制，可实现Fo值的自动计算监控 灭菌过程，灭菌质量高，先进可靠。采用高温 热水直接喷淋方式灭菌，灭菌结束后，又采用 冷水间接喷淋进行冷却，既能保证食品温度降 至50℃以下，又克服了快速冷却容易引起的爆 瓶事故。
• 去离子水作为载热介质对瓶装食品进行 加热、升温、保温（灭菌）、冷却。加 热和冷却都在柜体外的板式交换器中进 行。