软包装主食罐头杀菌工艺研究_郑志强
56 2012, V ol.33, No.20
食品科学
※工艺技术
软包装主食罐头杀菌工艺研究
郑志强，刘嘉喜，王越鹏
(中国人民解放军总后军需装备研究所，北京 100010)
摘 要：对软包装主食罐头的杀菌工艺进行研究，分析在不同杀菌温度和时间条件下食品中心温度及F 值的变化，确定最佳杀菌方式为双峰高温杀菌，杀菌参数为80℃、5min ，110℃、5min ，121℃、12min ，125℃、(30+30)s，峰底113℃，该杀菌工艺能够有效降低软包装主食罐头的杀菌强度，杀菌后的产品大大降低了因高温产生的后熟蒸馏味，大幅延长了保质期，最终产品品质显著提高。关键词：软包装主食罐头；双峰杀菌；F 值
Sterilization of Staple Foods in Retort Pouch
ZHENG Zhi-qiang，LIU Jia-xi，WANG Yue-peng
(The Quartermaster Equipment Institute of General Logistics Department of People’s Liberation Army, Beijing
100010, China)
Abstract ：This study was undertaken to investigate the sterilization of retort pouches containing staple foods. Variations in central temperature and F value were analyzed under various conditions of sterilization temperature and time. The optimal sterilization process was double peak high temperature sterilization at 80 ℃ for 5 min, 110 ℃ for 5 min, 121 ℃ for 12 min and 125 ℃ for 30 s + 30 s with a peak base temperature of 113 ℃. Under these conditions, the sterilization intensity of retort pouches was attenuated effectively. Moreover, the distillation odor caused by high-temperature sterilization was reduced greatly, and the shelf life was markedly extended. As a result, the quality of staple foods could be obviously improved. Key words：staple food in retort pouch；dual-peak sterilization；F value中图分类号：TS210.4
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2012)20-0056-05
软罐头食品具有方便食用、贮存期长等特点，是一种受欢迎的快捷食品。目前，大部分软罐头食品普遍采用的是常规高温高压杀菌工艺，由于高温区时间过长，导致产品的质地明显下降。在高温高压作用下，食品的热敏性物质开始分解，并产生了多种中间反应产物，在罐头食品狭小的密闭空间中得不到释放而随时间的延长不断积累，最终导致罐头后熟蒸馏味的产生[1-2]。同时在高温状态下，食品材料的质地发生变化，尤其接触罐头表面的食品材料变化尤为明显。为此，本实验研究一种新型软罐头食品杀菌工艺，降低罐头食品不良气味的产生，提高罐头食品的整体品质，从而指导软包装主食罐头产品的研制生产。1 1.1
材料与方法材料与仪器
高筋面粉、猪肉、香菇、胡萝卜、冬笋、洋葱、红辣椒、鸡精、食盐。
PA3679芽孢、嗜热脂肪芽孢杆菌 科技有限公司。
广州益品生物
RCS.120/40SP型变频侧喷杀菌机 日本Hisaka Works 公司；自动温度记录仪、F 值跟踪仪 上海仪博仪器；RCS.120/40SP型电脑自控杀菌锅 机械有限公司。1.2 1.2.1
方法工艺流程
面粉→和面→挤压成型→称量煮制→沥干→加副食→炒拌→称量装袋→封口→杀菌→冷却→擦袋→保温→成品1.2.2
杀菌试验设计
以自制300g 复合铝箔薄膜软包装香菇肉丝炒面罐头为试验样本[3]，杀菌设备采用变频侧喷杀菌机，设计依据为采用有效降低食品杀菌高温段的时间，保持杀菌温度与食品中心温度升温过程接近同步。2 2.1
结果与分析
升温阶段温度参数的确定
在121℃杀菌条件下，采用一阶段杀菌20min 杀菌处理，记录试验情况见图1。
诸城天利食品
收稿日期：2011-09-02
作者简介：郑志强(1984—) ，男，助理工程师，硕士，研究方向为食品加工技术。E-mail ：[email protected]
※工艺技术 食品科学
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验对象进行接种试验，接种量为1mL ，含芽孢量为104个，根据PA3679芽孢的嗜热特性，进行自动温度记录及F 值跟踪[6]。设定的试验参数完成后开袋进行微生物检测，通过研究芽孢开始增殖的时间，控制保温杀菌阶段的杀菌时间。表1、2是在前面选定的杀菌温度条
䯈/s
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件下，对香菇肉丝炒面的接种保温试验检测芽孢增殖情况记录。
由表1可以看出，杀菌到660～720s 杀菌温度与中心温度之差已经接近0℃，说明在80℃保温5～6min ，已经达到产品预热的要求，通过实验室检测[7]，芽孢没有增殖情况，食品安全性仍然很高。
表 2
Table 2 杀菌时间/s[***********][***********][***********]01140
杀菌温度/℃17.126.436.947.457.567.480.280.580.380.287.294.0110.1110.1110.4109.9110.3110.0110.4
第2阶段110℃杀菌保温情况
杀菌温度与食品中心温度差/℃
－5.14.014.424.528.128.028.823.214.86.00.35.916.112.07.32.00.30.20.4
芽孢增值情况无无无无无无无无无无无无无无无无无无增值
图 1
Fig.1
121℃杀菌温度-时间曲线图
Temperature-time curve for the sterilization at 121 ℃
由图1可以看出，采用单一温度杀菌，杀菌温度与食品中心温度温差随温度的提高开始逐步拉大，只有达到足够时间后，才开始逐步缓慢靠近。杀菌试验后开袋检查品尝，后熟蒸馏味明显。中心温度在第420秒及第480秒温差出现基本稳定，中心温度已经达到嗜热菌繁殖的温度，也就是说此时芽孢开始积累能量，已经处于萌芽前期。此时的杀菌温度显示86～94℃，考虑到芽孢的最大活性温度，若采用90℃保温，中心温度的提高较快，稳定的保温温度偏高，不利于芽孢萌芽前期的能量积累，所以杀菌温度选择以临近较低温度为宜，故第1阶段选择80℃。另外，从540～600s 杀菌温度与食品中心温度差来看，温差达到最高值，那么稳定此段温度，将有利于降低产品中心温度与杀菌温度的温差，考虑到对其他杂菌的控制，杀菌温度选择以靠近上限为准，故第2阶段宜选择110℃[4-5]。2.2
升温阶段时间参数的确定
表 1
Table 1 杀菌时间/s
[***********][***********]80
杀菌温度/℃21.130.437.948.256.567.281.280.580.480.280.180.280.4
第1阶段80℃杀菌保温情况中心温度/℃22.522.822.923.028.438.451.457.565.875.279.779.880.1
杀菌温度与食品中心温度差/℃
－1.47.615.025.228.128.829.823.014.65.00.40.40.3
芽孢增值情况无无无无无无无无无无无无无
Heat preservation during sterilization at 110 ℃
中心温度/℃22.222.422.522.929.439.451.457.365.574.279.988.194.098.1103.1107.9110.0109.8110.0
F 值[1**********].0010.1310.1430.1430.1450.1440.1410.1430.144
Heat preservation during sterilization at 80 ℃
F 值[1**********]00
由表2可以看出，杀菌到第1140秒的时候不但没有出现芽孢被杀死，相反出现增殖现象，这说明，110℃杀菌时间维持到1020～1080s 之间，即110℃维持5～6min 即可，再延长的话将会产生二次增殖污染。考虑到杀菌的安全性，选用5min 作为110℃杀菌时间。
因此，前两个升温阶段的合理杀菌参数应当是80℃、5min ，110℃、5min 。2.3
高温杀菌阶段时间和温度参数的确定
产品经过80℃、5m i n ，110℃、5m i n 的杀菌
在自制300g 软包装香菇肉丝炒面罐头样品中，选择食品的几何中心为接种点，选用PA3679芽孢为试
后，产品的中心温度与杀菌温度已经出现了重叠。这说明经过80℃、5m i n ，110℃、5m i n 杀菌后同
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食品科学
表 3
表 3
※工艺技术
时间条件下杀菌过程F 值变化
步提高了产品温度，对提高高温段杀菌升温速度起到了关键的作用。第1、2段杀菌条件设计的合理性很关键，既要保证芽孢不能出现大量增殖，又要使产品达到合适的预热温度。同时，也说明芽孢在前1080s 的时间里一直处在高度的萌芽活跃期，而这一阶段的芽孢也正是生理脆弱期，一旦遇到121℃的高温就会快速杀灭，这对研究高温段产品杀菌工艺具有很好的参考价值。2.4
杀菌安全F 值的计算[8-9]
香菇肉丝炒面用的原料比较复杂，最容易感染嗜热性芽孢杆菌。设定嗜热脂肪芽孢杆菌为对象菌，每克香菇肉丝炒面杀菌前含嗜热脂肪芽孢杆菌最大为1个(而且大多样品都呈阴性) 。经杀菌后的产品，在保温、贮藏后允许腐败率为0.01%，计算300g 香菇肉丝炒面在标准温度121℃条件下杀菌的安全F 值。
嗜热脂肪芽孢杆菌D 121=4min，则：
a =300g/袋×1个/g=300个/袋；b =1/10000=10-4个/袋；因此，安全F 值=D 121(lga －lg b ) [10]=4×(lg300－lg10-4)= 25.908min。
也就是说，在高温段选择F 值大于25.908的杀菌条件，然后再通过保温验证，就可以保证食品是安全的。
为简便获得实际杀菌的有效F 值参数，本研究继续使用300g 香菇肉丝炒面的第1、2阶段的杀菌参数，第3段直接设为121℃，用F 值测定仪跟踪F 值变化，超过25.908后，进行强行降温，具体F 值跟踪情况见表3，然后进行罐头安全性保温检查及软罐头气味的品尝评价。
F 值
时间/s
图 2 Fig.2
80℃、5min ，110℃、5min ，121℃杀菌F 值-时间曲线图F value-time curve during sterilization initially at 80 ℃ for 5 min, then at 110 ℃ for 5 min and fi nally at 121 ℃
Change in F value during sterilization initially at 80 ℃ for 5 min,
then at 110 ℃ for 5 min and fi nally at 121 ℃
杀菌时间/s
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]
杀菌温度/℃
23.026.336.845.858.880.080.280.580.380.087.596.0110.1110.5110.0109.5110.4115.0121.0121.8121.6121.1121.1121.2121.1121.1121.4121.2121.0120.9121.2121.3121.6121.2121.2121.0121.3121.3121.2121.1121.1121.2121.6
F 值[1**********].0010.0020.1170.2430.3120.3880.4740.6081.0352.2343.1914.2215.2166.2677.3248.2849.40310.34411.36712.40713.39515.06716.49517.31018.60519.99020.62321.35122.36923.99224.59125.94226.97
2.5 双峰高温杀菌工艺设计[13-14]
以300g 香菇肉丝炒面为例，首先按照香菇肉丝炒面
由表3可以看出，杀菌到2520s 时，即在121℃高温条件下持续杀菌24min 时，F 值达到25.942，已经超过理论安全值25.908，产品理论上已经安全[11]。通过商业无菌保温检测，完全合格，但由于121℃、24min 的杀菌参数使高温段的时间太长，产品出现严重的罐头蒸馏味[12]。因此本研究通过高温瞬间降温的波浪式杀菌方式来实现高温短时杀菌。
的第1、2段的杀菌工艺不变，经研究，121℃一旦超过15min ，就会出现罐头气味，本研究设定121℃第1高温段作为高温缓冲，以保证波浪式杀菌时的升温速率。时间选择上以低于15min 为基准，考虑波浪式杀菌时的升温速率问题，选择12min 为基准参考值，第2高温段设定125℃，维持时间由F 值测定仪跟踪，达到安全F 值即进行强行降温。具体F 值跟踪情况见表4。
※工艺技术 食品科学
表 4
80℃、5min ，110℃、5min ，121℃、12min ，125℃杀菌过程F 值变化情况
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只不过速率明显放慢。降温过程中从2220s 延长了60s ，温度下降了11.4℃，F 值增长了2.14，假设由113.5℃再升温到124.9℃，F 值增长等于2.14，但由表4第1080～2220秒可以看出，F 值增长远远大于2.14，那么从尽快解除高温的角度，从理论上分析，只有采用125℃两段高温杀菌，才能快速达到安全F 值，而且125℃的高温时间只有0.72min ，实验中设定1min ，由于时间太短，每个高温段平均分配，各30s 。根据此分析，同样以300g 香菇肉丝炒面为例，设定杀菌工艺：80℃、5min ，110℃、5min ，121℃、12min ，125℃(30s+30s)，峰底113℃，进行杀菌实验，结果见表5。
表 5 Table 5
80℃、5min ，110℃、5min ，121℃、12min ，125℃(30+30)s
杀菌过程F 值变化情况
Change in F value during sterilization initially at 80 ℃ for 5
min, then at 110 ℃ for 5 min, at 121 ℃ for 12 min and fi nally at 125 ℃
for 30 s + 30 s
杀菌时间/s
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]460
杀菌温度/℃
26.027.238.948.957.280.180.280.380.380.188.295.0110.4110.1110.4109.9110.2114.6121.0121.2121.3121.2121.2121.2121.1121.3121.2121.0121.1120.9123.2124.3125.1113.3120.2124.9108.1104.6101.197.590.8
中心温度/℃
22.222.422.522.829.539.751.857.265.574.379.889.194.298.2104.2108.0110.0109.9110.0110.9111.0111.9113.1113.9115.2117.8118.2119.3120.1121.2121.9122.2122.9121.1119.8120.3118.2115.1113.2105.8100.1
F 值[1**********].0010.0020.1170.2430.3120.3880.4740.6081.0352.2343.1914.2215.2166.2677.3248.2849.40310.34411.36712.40713.39515.06718.90221.80623.92826.44926.98326.99827.01327.02027.020
Change in F value during sterilization initially at 80 ℃ for 5
min, then at 110 ℃ for 5 min and 121 ℃ for 12 min and fi nally at 125 ℃
调理时间/s
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]
调理杀菌温度/℃
18.427.137.948.258.280.080.280.580.379.988.295.0110.6110.1110.4109.7110.3114.6121.0121.3121.2121.2121.1121.2121.1121.1121.6121.0121.3120.9123.3124.3124.9124.9125.1125.3124.9113.5108.1104.6101.197.590.8
F 值[1**********].0010.0020.1170.2430.3120.3880.4740.6081.0352.2343.1914.2215.2166.2677.3248.2849.40310.34411.36712.40713.39515.06717.49520.03322.60225.14427.68629.82629.92829.96229.97729.98429.984
Table 4
由表4可以看出，在高温段使用125℃后，仅用5min 的时间，即在2220s 时达到安全F 值，与表3结果2520s 相比，时间减少了300s 。由于125℃高温段持续时间超过5min ，虽然极大的降低了杀菌的时间，但是由于温度与常规高温杀菌121℃相比，仍然持续时间长，主要表现在对食品出现大面积的热损伤。如果及时脱离125℃高温，将会大大降低对产品的热损伤程度，从而降低罐头因高温造成的罐头蒸馏味[15-16]。由表4可以看出，超过123℃后一旦温度提高1℃，F 值提高接近2.5，说明温度提高后杀菌强度明显加强，而在冷却的过程中，F 值仍然处在累积状态，
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食品科学
※工艺技术
由表5可以看出，由于采用125℃两阶段双峰杀菌，高温段仅使用1min 的时间，利用升降温的时间差来提高F 值，满足了理论安全F 值的要求，同时减少高温段的时间。感官评价结果表明，大大降低了罐头因高温产生的罐头蒸馏味，同时产品品质较传统罐头食品有很大改善。3 3.1
结 论
软罐头食品的后熟蒸馏味一直是影响产品品质的重
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要因素，采用双峰高温杀菌可明显降低产品因高温产生的这种不良气味。3.2
通过杀菌工艺优化实验，确定最佳杀菌参数为
80℃、5min ，110℃、5min ，121℃、12min ，125℃、(30+30)s，峰底113℃，经该杀菌工艺杀菌后的软包装主食罐头的品质得到极大提高。
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