食品中的微生物是導致食品不耐貯藏的主要原因。一般說來,食品原料 都帶有微生物。在食品的采收、運輸、加工和保藏過程中,食品也有可能污染微生物。在一定的條件下,這些微生物會在食品中生長、繁殖,使食品失去原有的或應有的營養價值和感官品質,甚至產生有害和有毒的物質。因此,食品殺菌在食品加工過程中就顯得尤為重要了。
食品殺菌就是以食品原料、加工品為對象,通過對引起食品變質的微生物等的殺菌及除菌,達到食品品質的穩定化,有效延長食品的保質期,并因此降低食品中有害細菌的存活數量,避免活菌的攝入引起人體感染或預先在食品中產生的細菌毒素導致人類中毒。在食品的生產過程中,殺菌工序是一道非常關鍵的環節,所有的前期處理、整合、包裝等工序的結果、都要由殺菌結束后的產品來體現。因此,食品殺菌在食品企業的生產加工過程中,占據著舉足輕重的地位。
食品殺菌技術主要有熱殺菌和非熱殺菌,其中熱殺菌主要有:濕熱殺菌、干熱殺菌、微波殺菌、電熱殺菌和電場殺菌等;非熱殺菌主要有:化學與生物殺菌、輻照殺菌、紫外線殺菌、脈沖殺菌、超高靜壓殺菌、脈沖電場(PEF)殺菌以及振動磁場殺菌等。
下面就針對這些殺菌技術作一下詳細的介紹:
濕熱殺菌:熱殺菌是以殺滅微生物為主要目的的熱處理形式,而濕熱殺菌是其中zui主要的方式之一。它是以蒸氣、熱水為熱介質,或直接用蒸汽噴射式加熱的殺菌法。利用熱能轉換器(如鍋爐)將燃燒的熱能轉變為熱水或蒸汽作為加熱介質,再以換熱器將熱水或蒸汽的熱能傳給食品,或將蒸汽直接噴入待加熱的食品。在食品熱處理中有一些常用的加熱介質,例如: 蒸汽、熱水、 空氣、煙道氣、煤氣、電。不同的加熱介質有不同的特點,例如:蒸汽易于用管道輸送,加熱均勻,溫度易控制,凝結潛熱大,但溫度不能太高;熱水易于用管道輸送,加熱均勻,但加熱溫度不高;空氣加熱溫度可達很高,但其密度小、造成傳熱系數低;煙道氣加熱溫度可達很高,但其密度小、傳熱系數低,可能污染食品;煤氣加熱溫度可達很高,成本較低,但可能污染食品;電加熱溫度可達很高,溫度易于控制,但成本高。各種不同的加熱劑有不同的特點,在食品工業生產中,廠家就必須按照自己工廠的需要選擇不同的加熱劑。
濕熱殺菌中zui常用的兩種滅菌方式就是巴氏滅菌、高溫短時滅菌(HTST)和超高溫瞬時滅菌(UHT) 巴氏滅菌 滅菌條件為61 攝氏度——63 攝氏度/30 分鐘,或72 攝氏度——75攝氏度/15 分鐘——20 分鐘。巴氏滅菌技術是將食品充填并密封于包裝容器后,在一定時間內保持100 攝氏度以下的溫度,殺滅包裝容器內的細菌。巴氏滅菌可以殺滅多數致病菌,而對于非致病的*菌及其芽孢的殺滅能力就顯得不足,如果巴氏滅菌與其他儲藏手段相結合,如冷藏、冷凍、脫氧、包裝配合,可達到一定的保存期的要求。巴氏滅菌技術主要用語柑橘、蘋果汁飲料食品的滅菌,因為果汁食品的pH 值在4.5 以下,沒有微生物生長,滅菌的對象是酵母、霉菌和乳酸桿菌等。此外,巴氏滅菌還用于果醬、糖水水果罐頭、啤酒、酸漬蔬菜類罐頭、醬菜等的滅菌。巴氏滅菌對于密封的酸性食品具有可靠的耐酸性,對于那些不耐高濕處理的低酸性食品,只要不影響消費習慣,常利用加酸或借助于微生物發酵產酸的手段,使pH 值降至酸性食品的范圍,可以利用低溫滅菌達到保存食品品質和耐貯藏的目的。此法所需時間較長,對熱敏性食品不宜采用。
高溫短時滅菌:滅菌條件為85 攝氏度——90 攝氏度/3 分鐘——5 分鐘,或95 攝氏度/12 分液料加熱到接近100 攝氏度,然后速冷至室溫。此方法需時較短,效果較好,有利于產品保質。主要可殺滅酵母菌、霉菌、乳酸菌等。這兩種方法具有滅菌效果穩定,操作簡單,設備投資小,應用歷史悠久等特點,如今還廣泛用于各類罐藏食品、飲料、酒類、藥品、乳品包裝的滅菌。
超高溫瞬時滅菌于1949 年隨著斯托克裝置的出現而問世,其后上出現了多種類型的超高溫滅菌裝置。超高溫短時滅菌是將食品在瞬間加熱到高溫(130 攝氏度以上)而達到滅菌目的,可分為直接加熱和間接加熱兩種方法。直接加熱法是用高壓蒸汽直接向食品噴射,使食品以zui快速度升溫,幾秒鐘內達到140 攝氏度——160 攝氏度,維持數秒鐘,再在真空室內除去水分,然后用無菌冷卻機冷卻到室溫。間接加熱法是根據食品的粘度和顆粒大小,選用板式換熱器、管式換熱器、刮板式換熱器。板式換熱器適用于果肉含量不超過1%——3%的液體食品。管式換熱器對產品的適應范圍較廣,可加工果肉含量高的濃縮果蔬汁等液體食品。凡用板式換熱器會產生結焦或阻塞,而粘度又不足以用刮板式換熱器的產品,都可采用管式換熱器。刮板式換熱器裝有帶葉片的旋轉器,在加熱面上刮動而使高粘度食品向前推送,達到加熱滅菌之目的。超高溫瞬時滅菌的效果非常好,幾乎可達到或接近*滅菌的要求,而且滅菌時間短,物料中營養物質破壞少,食品質量幾乎不變,營養成分保存率達92%以上,生產效率很高,比其他兩種熱力滅菌法效果更優異,配合食品無菌包裝技術的超高溫式滅菌裝置在國內外發展很快,如今已發展為一種高新食品滅菌技術。目前這種滅菌技術已廣泛用于牛奶、豆乳、酒、果汁及各種飲料等產品的滅菌,也可將食品裝袋后,浸漬于此溫度的熱水中滅菌。
干熱殺菌: 細菌的繁殖體在干燥狀態下,80℃——100℃ 1小時可被殺死;芽孢需要加熱至160℃——170℃ 2小時才殺滅。
干熱滅菌的方法有①焚燒:用火焚燒是一種*的滅菌方法,破壞性大,僅適用于廢棄物品或動物尸體等;②燒灼:直接用火焰滅菌,適用于實驗室的金屬器械(鑷、剪、接種環等)、玻璃試管口和瓶口等的滅菌;③干烤:在干烤箱(hot air sterilizer)內進行,加熱至160℃——170℃維持2小時,可殺滅包括芽孢在內的所有微生物。適用于耐高溫的玻璃器皿、瓷器、玻質注射器等;④紅外線(infrared):是波長為770nm——1000μm的電磁波,以1μm——10μm波長的熱效應zui強。紅外線的熱效應只能在照射到的表面產生,不能使物體均勻加熱,常用于碗、筷等食具的滅菌;⑤微波(microwave):波長為1mm——1000mm的電磁波統稱為微波,可穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質,但不能穿透金屬表面。微波爐的熱效應分布不均勻,滅菌效果不可靠,用于非金屬器械及食具滅菌。