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食品微生物污染控制
上一篇 / 下一篇 2007-03-15 20:39:14 / 个人分类:技术
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- 沸点 发布于2007-03-15 20:40:45
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通过热处理控制
前面讨论了冷藏和冷冻可以阻止微生物繁殖,而要杀死或灭活微生物通常是采用加热。通常食品加工企业用于杀灭和控制微生物生长的热处理有几种形式;预煮 (热烫)、巴氏消毒法、加热杀菌或灭菌,还有热的保持。
本部分将概述每种热处理过程。首先介绍有关热向食物传递热的两种主要形式。第一种是传导传热,热是缓慢地由一个粒子向下一个传递,首先是容器被加热,然后将热传递给食物,食物受热最慢的点通常是离热源最远的点,当在炉中烤肉或干的包装的情形就是这样,中心受热最慢。另一种热传递较快的形式叫对流传热,热传导方式通过容器壁,当食物受热时,延着容器壁食物温度升高,远离容器壁的食物下沉,产生循环,帮助热在容器内传递,当然,对流传热只能在食物能够流动时才能进行,如液体或固液混合体类的食物,如汤罐头或青豆罐头。对流传热的冷点一般在液体上下流动的交叉点,对流加快了热处理,使得内容物受热更快,更均匀。
为了更快地加热和使得食物受热更均匀,我们还可以使用强制对流。通过外力促使食物摇动,摇动或晃动加快了自然的对流过程,更快地将热从容器的表面传递给食物本身,这就是为什么某些加工者使用旋转装式杀菌锅来对罐头食品进行热处理。
知道热是如何传递进食物是容易的,但要科学地计算需要多少热量才能杀灭致病菌这并不容易,你不能期望经过一定的热处理微生物就肯定都能被杀死。
影响微生物死亡速度的因素很多,主要包括:食物的导热性,食物的特性,微生物的种类,和微生物的耐热性,下面我们将分别讨论。
影响致死率的因素
?食物的导热性
?食物的特性
?微生物的种类(芽胞或营养细胞)
?微生物细胞的耐热性
导热性:不同的食物导热方式不同,传热速率也不同。如前面介绍的热传导导热和对流导热,它们的冷点也不同。在食物冷点的致病菌将比那些在食物表面的灭活更慢,因为它们受热更少。
食物的特性:食物一定的特性使得热处理更易或更难破坏其中存在的致病菌。这里有三个例子:在酸性环境下食物中的致病菌更易破坏;糖和油的存在降低了热对致病菌的作用;湿度的大小,包括食物的湿度和环境湿度,使得致病菌灭活更容易。
微生物的种类(芽胞或繁殖体):同一致病菌的芽胞比其繁殖体耐热性高得多,同时不同的致病菌具有不同的热耐受性。例如,单核李斯特菌,非常耐热,而创伤弧菌具有很强的热敏感性。然而,无论那一种的耐热性,都无法和肉毒梭菌或腊样芽胞杆菌相比,除了高压杀菌,在许多种热处理的情况下这两种菌都能存活。
这就是一些为什么各种不同的致病性微生物不会同时死亡的原因。而且,一种致病菌的数千个细胞放在一个食品罐中,它们受到相同的热处理,仍然不会同时死亡,这是因为相同种的致病菌个体的差异。如同每一种生物,一些强壮,一些较弱,知道对食物的加热量来灭活其中的致病菌和一些方法来预测致病菌的灭活是很重要的。
一、预煮
预煮是一种比较温和的热处理形式,用来改善食品的质量。预煮可去除产品中的气体,软化产品,固定产品的色泽以及灭活酶的活性等。
它同样具有杀灭或减少热敏感致病菌和腐败微生物数量的作用。
水和蒸汽型的预煮机在食品加工业中最为常用,它们的构造和操作相似,产品由传送带或螺旋结构进入水浴或一蒸汽仓内,水可以通过通入蒸汽直接加热或分布在水浴中的管道进行加热。
控制预煮的时间和温度通常并不作为控制食品安全的关键点,只有在预煮作为后道热杀菌的准备才是例外。对预煮设备如果不控制预煮的温度和时间,杀菌可能导致偏差,预煮应放在82℃或更高温度下进行,并须频繁腾空清理并清洁来防止耐热菌的生长。
控制仪器,通常是在水浴中或在流动蒸汽中安放指针式温度计。如果微小的温度变化是重要的,指针式温度计需替换成/或增加温度控制记录仪。
因为大量用于商业化的预煮机从进料到出料都是连续式的,预煮时间通过设备传动的速度来控制,这可以通过某一产品从进到出的时间来进行核查,同样可以通过计算设备的转速来进行检查。
二、巴氏消毒法
巴氏消毒法通常用来杀灭那些在正常储藏条件下可以生长的致病菌的营养细胞,它同样用于降低腐败微生物的数量以保障有效的货架期,但在另一些场合应用,有别的含意,这点将在后面进行讨论。巴氏杀菌通常是用沸点以下的温度进行热处理,一些例子如下。
巴氏灭菌奶,这个过程是用来灭活对热较稳定的病原菌如立克次氏体,同样它能有效地杀灭单核李斯特氏菌(最耐热的非芽胞致病菌)。巴氏灭菌奶是通过冷藏的方式进行销售,非真空包装。因此,那些生长温度要求10℃或更高的厌氧芽胞致病菌,如肉毒梭菌,产气夹膜梭菌,并不是巴氏消毒的对象菌。
巴氏灭菌蟹肉:这里采用的杀菌是将E型肉毒梭菌作为对象菌,杀菌过程杀灭所有致病菌的营养细胞,但对A型的肉毒梭菌无效,因为它更耐热,但可以通过冷藏控制A型肉毒梭菌,因为它无法在10℃以下繁殖。
酸化产品:如水果汁和高糖产品,水果保藏常常用巴氏灭菌来杀灭霉菌和酵母,这些微生物都有可能生长并产生腐败。对加工者而言这并不是出于安全考虑,但在经济上是必须的。这些产品的货架期通常是稳定的,致病菌的生长由于食品中酸或糖的存在而受到抑制。
部分这类产品并不采用巴氏消毒来杀灭霉菌和酵母,而是在冷藏条件下销售。当前,未经巴氏消毒的苹果汁中的有些与致病性大肠杆菌有关的问题已经改变了我们通常对这类或相似产品的显著危害的观点。不再仅仅考虑在贮藏和销售中可能繁殖的致病菌,同样考虑那些可能简单地隐藏在产品中的致病菌,因此,这些产品应该采用目标菌为大肠杆菌的巴氏杀菌。
巴氏灭菌牡蛎是一种特殊产品,它容易导致有健康问题的人群患食源性疾病,特别是创伤弧菌,常常导致死亡。巴氏杀菌的对象为创伤弧菌,它对热非常敏感,这意味着绝大部分其他致病菌,和腐败性微生物在加工中并未受到损害。包装不是密封的,因此肉毒梭菌不是一个危害,去壳的牡蛎通过冷藏销售,具有相对较短的货架期,因为产品是生的,腐败微生物和大量存在成为病原菌的竞争菌,结果导致产品在它变得不安全以前,已经腐败变质,巴氏灭菌过程是非常温和的,导致产品还是生的,带有大量完整的腐败微生物。腐败微生物和冷藏条件对致病菌的生长形成了障碍。
有些巴氏灭菌系统用来处理液体产品,如奶和果汁,另一些是用来处理固体产品。有些是采用逐批处理,而有些是采用连续处理。
巴氏杀菌锅:
巴氏杀菌锅用于流体,特别是乳制品巴氏杀菌。是通过一个蒸汽通在夹层内壁之间的夹层锅对牛乳进行杀菌。牛乳上面液面上层必须加热以,确保一些牛乳的气泡得到充分杀菌。杀菌锅必须有搅拌装置,强制进行热的对流,这样可以确保全部牛乳的杀菌按规程进行。应采取各种特殊装置来确保夹层内不存在死角,比如出品阀,在这个区域里牛乳与空气分离而没有受到足够的热处理。
乳制品的巴氏杀菌
产 品 低温长时间 高温短时间
脱脂或全脂牛乳、
干酪乳清 63℃/30分钟 72℃/15秒
浓缩脱脂牛乳、
加甜味剂和冰淇
淋混合物的牛乳 68℃/30分钟 79℃/25秒
奶油 74℃/30分钟 85℃/15秒
乳制品的巴氏杀菌过程被称做低温长时间过程,时间为30分钟,杀菌温度根据脂肪含量不同而从63℃到74℃。为了确保得到这个最低的杀菌过程,杀菌锅必须在液体牛乳中装有既能指示又能记录数值的温度计,而且在牛乳上面的空间要装指示式的温度计。这种杀菌锅盛放产品的容积有限,而且能耗较高。因此,多数制造液体产品的杀菌器都采用片式热交换器的连续式巴氏杀菌器。
牛乳是从原料贮存罐进入到杀菌工艺系统的,原料贮存罐的乳能保持液位平衡。平衡罐的位置必须低于整个系统,目的是为了一旦发生停电,所有原料乳能返回到平衡罐里,当这个系统恢复供电时重新进行杀菌。原料乳被一个小的提升泵从平衡罐里抽出,通常使用不会产生很大压力的离心泵。原料乳被送到片式热交换器的热回收段,在这个热回收段里原料乳从已经被杀菌过的牛乳中吸收热量。原料乳与已经消毒过的牛乳被一个薄薄的不锈钢片隔开。热的原料乳通过定时泵来传递,它是一个已经校准和密封的,以设定的流速来传送牛乳的泵。定时泵必须是一正排量泵,而且它可以当作均质器。定时泵使原料乳通过片式热交换器的热交换段,原料乳从不锈钢隔层另一侧的蒸汽或热水获得的热量。当原料就达到预设巴氏杀菌温度略高些时,原料乳就离开热交换段,进入到一个收集管里,这是一个连续不断朝上倾斜的管子。以预设的定时泵速度,让牛乳流过收集管管长,获得设定杀菌时间。在管子的末端牛乳的温度能自动测量。假如管子末端的温度计显示温度在巴氏杀菌温度之上时,就可以确定牛乳在规定的时间内已经经过巴氏杀菌了。收集管必须向上倾斜,目的是不让气泡形成。否则气泡就会限制管的直径,使流速加快,缩短杀菌过程。
除了指示温度计外,温度控制记录仪也能测量温度和记录温度,而且控制导流阀。假如温度维持在预先设定的最低温度或之上,这个阀门就一直打开。如果没达到最低温度,阀门就关上,迫使杀菌不彻底的牛乳返回到平衡罐里。导流阀的位置(开或关)自动记录在的温度记录纸上。
从定时泵出来的消毒乳仍然有压力,然后通过片式热交换器的热回收段,在这里消毒乳可以把一些热量传递给被不锈钢片隔开的原料乳,这些板式很薄且附着一些小乳。因此消毒乳通常必须处在比原料乳大的压力下,这样一些渗出物就以消毒乳一端流向原料乳的一端,通过在热交换器回收段原料乳段安置定时泵,这种压力差就有保证了。保证经过巴氏灭菌的消毒奶不会被原料乳污染。
位于热回收段的原料乳段调压泵必须相对比较小,而且当有足够的反压时泵就会打滑,象离心泵,这种方法不会产生更大的压力。如果使用调压泵,则必需在热回收部位原料乳侧的进口端和热回收部位消毒乳侧的出口端安置压力传感器和压力表,而且必须是消毒乳侧压力大于原料乳侧,假如不是这样的话,传感器必须促使调压泵关闭,定时泵失灵或导流阀关阀也必须同样迫使调压泵关闭。因为在这种情况下,在消毒乳侧就没有压力产生。
当牛乳离开片式热回收段,它就进入片式热交换器的冷却段,这里冷却水在板片的另一侧,它使牛乳冷却到贮存所需的温度。最后,牛乳流到消毒乳贮存罐里,这个系统的最高点必须存在空气敞开点,来保证消毒乳中有正压力。
还有其它几种适用于液体或半流体产品的巴氏杀菌器,管式热交换器、刮板式热交换器和喷射加热器,每种热交换器都有它们各自优点和缺点。管式热交换器,刮板式热交器和片式热交换器可以用作加热或冷却产品之用。
管式热交换器
在管式热交换器里,产品在夹层管子里流动,夹层内热水或蒸汽与产品逆流着。流速、管长、加热介质的温度和产品本身的特性是影响热传递的因素。这种热交换器通常用在调味乳制品、高粘度果汁等食品的巴氏杀菌,这些食品会污染片式热交换器。
刮板式热交换器