杀菌锅杀菌工艺计算
一．什么叫杀菌工艺？
每台杀菌锅杀菌，都要经历以下过程，升温—保温杀菌—打反压降温出锅。
杀菌工艺就是控制杀菌锅使用中这几个控制参数的，也叫杀菌规程，杀菌曲线。
杀菌工艺包括温度，时间和反压力三项因素，在食品厂通常用“杀菌公式”的形式来表示，即把杀菌的温度，时间及所受用的反压力排列成公式的形式。
一般的杀菌公式为：
t1﹣t2﹣t3 或 （t1﹣t2） ,P
经过三个阶段：首先经过升温阶段、时间为τ1，达到预定杀菌温度t；再经过恒温杀菌阶段、时间为τ2；最杀菌釜行降温冷却阶段、时间为τ3；对于高温杀菌的罐头，有的需要通入压缩空气反压冷却P。以上参数时间、温度、反压即为杀菌的工艺条件。
二．杀菌工艺常见的三种计算方式
改良基本法：
19杀菌釜比奇洛（Bigelow）首先创立了食品杀菌理论，提出推算杀菌时间的基本法（The general mathod），又称基本推算法。该方法提出了部分杀菌率的概念，它通过计算包括升温和冷却阶段在内的整个热杀菌过程中的不同温度－时间组合时的致死率，累积求得整个热杀菌过程的致死效果。1923年鲍尔（Ball）根据加热杀菌过程中食品中心所受的加热效果用积分计算杀菌效果的方法，形成了改良基本法（Improved general method）。该法提高了计算的准确性，成为一种广泛使用的方法。在杀菌过程中，食品的温度会随着杀菌时间的变化而不断发生变化，当温度超过微生物的致死温度时，微生物就会出现死亡。温度不同，微生物死亡的速率不同。在致死温度停留一段时间就有一定的杀菌效果。可以把整个杀菌过程看成是在不同杀菌温度下停留一段时间所取得的杀菌效果的总和。
公式计算法：
此法是由鲍尔提出，后经美国制罐公司热工学研究组简化，用来计算简单型和转折型传热曲线上杀菌时间和F值。简化虽然会引入一些误差但影响不大。此法已经列入美国FDA的有关规定中，在美国得到普遍应用。公式法是根据食品在杀菌过程中罐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，其缺点是计算繁琐、费时，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。近几十年来许多学者对这种方法进行了研究，以达到既正确又简单，且应用方便的目的。随着计算机技术的应用，公式法和改良适用法一样准确，但更为快速、简洁。
列线图法：
列线图法是将有关参数制成列线计算图，利用该图计算出杀菌值和杀菌时间。该法适用于Z=10℃，m+g=76.66℃的任何简单型加热曲线，快捷方便，但不能用于转折型加热曲线的计算。当有关数据越出线外时，也不能用此法计算。
三．杀菌曲线的表示方法
通常排列成公式的形式，因此也叫杀菌公式，也叫杀菌规程。
τ1—τ2—τ3 P
t
不是加减乘除的关系。 τ1升温时间min， τ2恒温杀菌时间min，τ3降温时间min，t杀菌(锅)温度℃ 、注意不是指罐头的中心温度。P冷却时的反压0.12—0.13MPa。τ1一般10 min左右，τ3一般10min —20min，快一些为好，即快速升温和快速降温，有利于食品的色香味形、营养价值。但有时受到条件的限制，如锅炉蒸汽压力不足、延长升温时间；冷却时罐头易胖听、破损等，不允许过快。目前的主要任务就是要确定τ2、t，最麻烦就是要确定τ2，要求杀菌公式在防止杀菌釜的前提下尽量缩短杀菌时间。既能防止杀菌釜，又能尽量保护品质。
下面是现有成熟的杀菌公式：
午餐肉：10 min—60 min—10 min /121℃，反压力0.12MPa。
蘑菇罐头：10 min—30 min—10 min /121℃
桔子罐头：5 min—15 min—5 min /100℃
四． 杀菌条件的确定
首先了解几个概念。
1、实际杀菌F值：指某一杀菌条件下的总的杀菌效果。
实际杀菌F值：把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，相当于121℃的杀菌时间，用F实表示。特别注意：它不是指工人实际操作所花时间，它是一个理论上折算过的时间。为了帮助你们理解和记忆，请看我为大家设计的例题。
例：某罐头110℃杀菌10 min，115℃杀菌20 min，121℃杀菌30 min。
工人实际杀菌操作时间等于50 min，实际杀菌F值并不等于50 min。
F实=10×L1+15×L2+30×L3， L我把它叫做折算系数。
L1 肯定小于L2，二者均小于1。请问你们L3=？
F实肯定小于50 min，
由此可见，实际杀菌F值不是工厂杀菌过程的总时间之和。
例：100℃杀菌90分钟，120℃杀菌10分钟，哪个杀菌强度大？
折算成相当于121℃的杀菌时间，再比较！
90×L100和10×L120比较！只要找到折算系数就好比较。
2、安全杀菌F值
在某一恒定温度（121℃）下杀灭一定数量的微生物或者芽孢所需的加热时间。它被作为判别某一杀菌条件合理性的标准值，也称标准F值，用F安表示。“杀灭”具有商业杀菌的含义，允许活菌存在。F安表示满足罐头杀菌釜率要求所需的杀菌时间（121℃），每种罐头要求的标准杀菌时间（通常121℃为标准温度），就象其它食品标准一样，拿来作为参照，判断是否合格、是否满足要求。同时也是确定杀菌公式中恒温时间τ2的主要依据。
例如：某罐头F安=30 min，表示罐头要求在121℃杀菌30 min。
F实和F安的应用举例应用举例：
F实等于或略大于F安，杀菌合理
F实小于F安，杀菌不足，未达到标标准，要杀菌釜。必须延长杀菌时间。
F实远大于F安，杀菌过度，超标准杀菌，影响色香味形、营养价值。要求缩短杀菌时间。由于这种比较和反复的调整，就可找到合适的τ2。
3、安全杀菌F值的计算
A确定杀菌温度t：罐头PH大于4.6，一般121℃杀菌，极少数低于115℃杀菌。
罐头PH小于4.6，一般100℃杀菌，极少数低于85℃杀菌。
实践中可用PH计检测，根据生活经验也可以粗略地估计。比如：
B首先选择对象菌：杀菌釜的微生物头目，杀菌的重点对象。耐热性强、不易杀灭，罐头中经常出现、危害最大。只要杀灭它，其它杀菌釜菌、致病菌、酶肯定杀灭。
根据微生物基础实验可知：
F安=D（lga-lgb） 下面以121℃标准温度讲解，因为高温杀菌情况更为复杂、人们更为关注。
F安通常指t温度（121℃）下标准杀菌时间、要求的杀菌时间。
D通常指t温度（121℃）下杀灭90%的微生物所需杀菌时间。是微生物耐热的特征参数，D值越大耐热性越强。由微生物实验获取D值，常见的D值可查阅相关手册。
为了帮助你们理解和记忆，请看例题。
例：已知蘑菇罐头对象菌D121=4 min，欲在121℃下把对象菌杀灭99.9%，问需多长杀菌时间？如果使活菌数减少为原来的0.01%，问需多长杀菌时间？
第一个D值，杀灭90%，第二个D值，杀灭9%，
第三个D值，杀灭0.9%，第四个D值，杀灭0.09%。
答案：12 min，16 min
a单位体积原始活菌数/每罐对象菌数。
b残存活菌数/罐头的允许杀菌釜率。
P158页 例题： 蘑菇罐头——你们翻到158页
F安= D（lga-lgb）= 4（lg850-lg5×10-4）=24.92 min，
由此得到了蘑菇罐头在121℃需要杀菌的标准时间——24.92 min。
解决了蘑菇罐头F安这个杀菌标准的问题。
4、实际杀菌F值的计算 F实=？
（1）求和法
根据罐头的中心温度计算F实，把不同温度下的杀菌时间折算成121℃的杀菌时间，然后相加起来。
F实=t1×L1+t2×L2+t3×L3+t4×L4+ ……
L致死率值，某温度下的实际杀菌时间转换为121℃杀菌时间的折算系数，下面我们来解决L致死率、折算系数的问题。
由公式L=10t-121/Z 计算得到，嫌麻烦可由P159表中查阅。
t是罐头杀菌过程中某一段时间的中心温度，
Z是对象菌的另一耐热性特征参数。还有一个是什么？
热力致死时间变化10倍所需要的温度变化即为Z值。F表示热力致死时间，凡不是注明F实、F安，均指热力致死时间。
请看例题：对象菌Z=10℃，F121=10 min，求
F131 = ？ min， F141 = ？ min， F111 =？ min， F101= ？ min。
热力致死时间变化10倍所需要的温度变化即为Z值。
反过来理解：温度变化1个Z值热力致死时间变化将变化10倍。
请看例题：对象菌Z=10℃，F121=10 min，
F131 =1 min， F141 =0.1 min， F111 =100 min， F101=1000 min。
解决L致死率、折算系数的取值问题。刚才的例题
例：某罐头110℃杀菌10 min，115℃杀菌20 min，121℃杀菌30 min。
工人实际杀菌操作时间等于60 min，实际杀菌F值并不等于50 min。
F实=10×L1+20×L2+30×L3=10×0.079+20×0.251+30×1 =38.32min
由此可见，实际杀菌F值不是工厂杀菌过程的总时间之和。
例：100℃杀菌90分钟，120℃杀菌10分钟，哪个杀菌强度大？
折算成相当于121℃的杀菌时间，再比较！
90×L100和10×L120 比较，
90×L100=90×0.008=0.72 min
10×L120=10×0.794=7.94 min
由此可见，该高温杀菌的罐头，100℃杀菌基本没有效果，生产上一定要注意。讲解诸城市冠业机械杀菌锅杀菌鹌鹑蛋罐头实例。
杀菌公式1: F实等于或略大于F安，杀菌合理。恒温杀菌时间只有23 min，但整个杀菌过程相当于121℃实际杀菌时间25.5 min，多2.5 min由升温和降温折算得到。工厂实际杀菌过程时间近50 min，加上罐头进锅出锅时间，工人完成一个轮回的操作至少要1个小时。
杀菌公式2: F实大于F安，杀菌过度，超标准杀菌，影响色香味形。要求缩短杀菌时间。
通过这种方式来调整恒温杀菌时间，由此找到了τ2，今天讲课的目的就达到了。
目前，一些工厂采用计算机控制杀菌，中心温度的记录、F实的计算全由计算机完成，当F实等于或略大于F安时，自动停止杀菌工序，不需要我们来计算。
罐头杀菌的工艺条件的确定：
τ1—τ2—τ3
P
t
杀菌釜的反压力：
一般A玻璃瓶、B大罐、C软罐头需要反压杀菌或反压冷却，
冷却时采用压缩空气保持压力表读数0.12—0.13Mpa。
以上所讲内容，都是在理论上确定罐头杀菌的工艺条件的方法。
五．企业如何设计计算新产品杀菌工艺
在企业安装杀菌锅后，冠业机械工程师会帮您测试并输入杀菌工艺，但是，随着企业发展，当需要开发新产品，如何自己快速设计杀菌工艺呢？
如欲开发清炖蛇肉罐头，请你拟订杀菌工艺条件？
按照以上所讲内容：通过微生物检测，找到对象菌，求出F安，再与F实比较并不断调整，最后得出合理的杀菌公式。
很多罐头杀菌条件资料已经存在，查阅类似罐头杀菌条件作为资料作为参考。对于新品种，可以大胆估计。估计的经验原则如下：
A含酸食品：85—100℃、10—30 min，酸性饮料采用85℃、15 min，
B植物/蔬菜罐头：115—121℃、15—30 min，蛋白饮料采用121℃、15 min，
C动物性罐头：115—121℃、50—90 min，
说明：①大罐取上限，难煮的取上限，固体的取上限，酸度大取下限。
②121℃、100℃是两个标准的杀菌温度，普遍采用。
按照以上经验原则，清炖蛇肉罐头杀菌条件拟订如下：
清炖蛇肉罐头多半采用小罐包装，可以不要反压杀菌。
τ1—τ2—τ3
P
t
↓
杀菌公式一
10 min—50 min—10 min
118℃
杀菌公式二
10 min—55 min—10 min
116℃
实践中做一些杀菌保温实验对恒温时间进行微调。
10 min—τ2 min—10 min
116℃
做完杀菌工艺，在实践中还有进行微调，主要是根据保质期和口感进行调节，
如保质期短了，可提高杀菌温度或杀菌时间。
如产品硬度很差，发软发烂，可降低杀菌温度或时间。
如在杀菌后，产品出现涨袋涨罐现象，可加大反压压力。
随着全自动杀菌锅的发展，诸城市冠业机械有限公司开发出更加智能化的杀菌设备，可以更好的保证杀菌工艺要求，使生产的产品口感更好，口味更佳，能耗更低。杀菌工艺计算不再是生产企业要做的工作了，这一切都是在杀菌锅出厂前做好计算和测试的了，详细可咨询冠业杀菌锅厂家咨询电话。
