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罐藏食品熱穿透測定與F值計(jì)算公式
閱讀：6768 發(fā)布時(shí)間：2018-6-14
1、加熱時(shí)間的影響（HEATING TIME INFLUENCE）——D值
一旦溫度達(dá)到足以殺死孢子的程度，孢子的存活數(shù)量就會(huì)按照如下指數(shù)曲線減少。參見圖1。
圖2：D值
如圖2所示，D值是表示在給定溫度下細(xì)菌孢子殘存數(shù)減少10倍所需要的時(shí)間，也可以稱之為“10倍減少值”。顯然，在一個(gè)D的情況下，還會(huì)有很多細(xì)菌孢子存活。例如，在121.1°C的溫度下，肉毒桿菌減少10倍所需要的時(shí)間是0.2分鐘，也就是說在121.1°C下肉毒桿菌的D值為0.2分鐘，如果要讓肉毒桿菌的殘存數(shù)以10倍為單位遞減12次，則需要12D的時(shí)間，即12×0.2=2.4分鐘。
2、溫度影響（TEMPERATURE INFLUENCE）——Z值
溫度越高，細(xì)菌孢子的致死速度越快，使細(xì)菌孢子數(shù)減少10倍所需的時(shí)間（即D值）就越短。讓細(xì)菌孢子的D值降低10倍的溫度升高值稱為Z值，Z值與殺菌時(shí)間的關(guān)系呈對(duì)數(shù)曲線關(guān)系。換言之，Z值是指能使細(xì)菌孢子殘存數(shù)減少90%而讓加熱時(shí)間縮短為原來的1/10所需要的溫度升高值。如圖3所示。
圖3：Z值
顯而易見，要達(dá)到一定的殺菌程度（n個(gè)D），可以通過提高溫度來縮短殺菌時(shí)間。圖4以肉毒桿菌為例，在110°C下需要100分鐘才能達(dá)到所要的殺菌程度，而當(dāng)溫度提高10°C，殺菌時(shí)間可相應(yīng)地縮短為原來的1/10。即120°C下只需10分鐘，130°C下為1分鐘，140°C下只需0.1分鐘。
圖4：肉毒桿菌的殺菌溫度與時(shí)間的關(guān)系
對(duì)于食品的加熱殺菌，還有必要考慮食品在加熱時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)變化。正如Z值可以確定細(xì)菌孢子的殺滅情況一樣，Z值也可以用來確定化學(xué)反應(yīng)的狀況。尤其是，任何熱處理都會(huì)導(dǎo)致酶的反應(yīng)，例如褐變以及蒸煮后風(fēng)味的變化。
圖5是食品化學(xué)反應(yīng)和殺菌溫度之間的關(guān)系示意圖。假設(shè)某細(xì)菌孢子的Z值為10°C，而某食品褐變的zui高限值Z=30°C（讓褐變程度降至原來的1/10所需的溫度升高值），則圖5中的A點(diǎn)（5分鐘118°C）代表著給定殺菌效果下酶的反應(yīng)強(qiáng)度。在同樣的殺菌效果之下，當(dāng)溫度提高到B點(diǎn)（1分鐘124°C），則褐變反應(yīng)的強(qiáng)度將相應(yīng)減弱；同樣，當(dāng)殺菌溫度降到C點(diǎn)（20分鐘112°C），褐變反應(yīng)的強(qiáng)度將相應(yīng)增強(qiáng)。
圖5：食品化學(xué)反應(yīng)和殺菌溫度之間的關(guān)系
3、殺菌值（STERILIZING VALUE）——F值
通常，殺菌溫度和時(shí)間是參照肉毒桿菌的耐熱特性來制定的，以12個(gè)1/10遞減（即12D）為基礎(chǔ)進(jìn)行熱處理就能達(dá)到商業(yè)無菌。即：D121.1度＝0.2分鐘， 12×D = 2.4分鐘，并由此獲得商業(yè)滅菌的溫度時(shí)間參數(shù)：121.1°C保持2.4分鐘。
某一致死溫度下將某一數(shù)量的細(xì)菌全部殺滅所需要的加熱時(shí)間（分鐘）成為F值，而在溫度為121.1°C下對(duì)Z=10°C的細(xì)菌進(jìn)行加熱殺菌所需要的時(shí)間（分鐘）通常用F0值來表示。然而，要瞬間達(dá)到并保持121.1°C，繼而立即冷卻在現(xiàn)實(shí)殺菌操作中是很難做到的。因此，必須通過計(jì)算來獲得每一溫度段加熱處理所產(chǎn)生的滅菌值。
圖6：F0值計(jì)算公式的導(dǎo)出
圖7是某食品中心溫度測量曲線
根據(jù)圖6導(dǎo)出的F0值計(jì)算公式，計(jì)算115°C下1分鐘這一部分的殺菌值（partial sterilizing value）。如圖8所示。
圖8：115°C的溫度下殺菌1分鐘所獲得的“部分殺菌值”的計(jì)算
這樣的話，我們就有可能將一個(gè)完整的加熱曲線劃分成一連串的短時(shí)恒溫?zé)崽幚聿⒎謩e計(jì)算它們的部分殺菌值，將所有部分殺菌值累加即可計(jì)算出總的殺菌值F0。如圖9所示。
圖9：總殺菌值的計(jì)算
4、殺菌規(guī)程的確定
在計(jì)算機(jī)普及之前，通過公式法計(jì)算F0值再累加的方式被認(rèn)為十分繁瑣，而且容易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，因此普遍推薦用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙繪制傳熱曲線，即以實(shí)際溫度和加熱溫度（或冷卻溫度）之差的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)繪成的曲線以求出有關(guān)參數(shù)。而目前，測溫手段和電腦軟件的使用使得通過實(shí)際中心溫度的測量和計(jì)算F0值變得十分簡單，通過曲線法確定殺菌公式的做法已經(jīng)很少被實(shí)際應(yīng)用。只要能實(shí)際測量并計(jì)算出F0值，殺菌公式的確定就變得十分簡單。加工企業(yè)可以參照部門推薦的F0值，對(duì)照自己測量得到的F0值，來驗(yàn)證殺菌公式（溫度與時(shí)間）是否能獲得必要的殺菌效果。
在確定殺菌公式時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)因素：
（1） Z值。美國FDA根據(jù)產(chǎn)品的酸度和水分活度，將罐裝食品分為低酸食品和高酸食品，低酸食品殺菌時(shí)Z值取10°C，而高酸食品殺菌時(shí)Z值取8.89°C。
（2）、上述介紹的計(jì)算F0值的公式是以121.1°C的殺菌溫度和Z=10°C為前提的，在這種殺菌溫度下，90°C以上的溫度就開始有F0值。但是在高酸食品殺菌時(shí)，一般殺菌溫度都≦100°C，而且Z值=8.89°C，這種情況下，60°C以上的溫度就開始有F值。因此，罐裝食品是低酸還是高酸，計(jì)算F值時(shí)相關(guān)的參數(shù)要相應(yīng)改變。
（3）、有關(guān)部門規(guī)定，測定熱穿透來確定殺菌公式時(shí)需要對(duì)同一規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行多點(diǎn)多次測量，保證殺菌釜中每個(gè)殺菌位置所測到的F0值都大于或等于推薦值。單點(diǎn)測量值不能代表整個(gè)殺菌釜內(nèi)其它罐裝食品的中心溫度。（完）