朱華平1，成十周2

（1．天津市“食品營(yíng)養(yǎng)和安全”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)，300457；

2．國(guó)家危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)應(yīng)用研究中心，北京，100029）

 

 

 

摘要： 食品熱加工工藝是HACCP體系中重要的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一。本文著重對(duì)食品熱殺菌工藝的確認(rèn)及驗(yàn)證過(guò)程進(jìn)行了分析，研究了殺菌設(shè)備熱分布和產(chǎn)品熱穿透測(cè)試的方法。

 

關(guān)鍵詞：熱殺菌，熱分布，熱穿透，HACCP

 

1．前言

HACCP（Hazard Analysis and Critical Control Points）即危害分析關(guān)鍵控制點(diǎn)，是目前世界上最有權(quán)威的食品安全質(zhì)量保護(hù)體系[1]。它是對(duì)在食品加工環(huán)節(jié)中可能存在的生物危害、化學(xué)危害和物理危害這三種安全危害進(jìn)行評(píng)估，而后根據(jù)評(píng)估進(jìn)行控制的一種預(yù)防性食品安全控制體系。由食品的危害分析(Hazard Analysis，HA)和關(guān)鍵控制點(diǎn)(Critical control Points，CCPs)兩部分組成[2]。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)可能產(chǎn)生危害的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量控制，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。其宗旨是將這些可能發(fā)生的食品安全危害消除在生產(chǎn)過(guò)程中，而不是靠事后檢驗(yàn)來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性[3]。

同時(shí)，HACCP體系又是建立在良好操作規(guī)范(GMP)和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程(SSOP)基礎(chǔ)之上的控制危害的預(yù)防性體系，它的主要控制目標(biāo)是食品的安全性，因此它與其他的質(zhì)量管理體系相比，可以將主要精力放在影響產(chǎn)品安全的關(guān)鍵加工點(diǎn)上，而不是將每一步驟都放上很多精力，這樣的預(yù)防顯得更為有效[4,5]。因此，被國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可為控制由食品引起的疾病最有效的方法，被世界上越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)為是確保食品安全的有效措施。

在食品工業(yè)中，殺菌技術(shù)作為在短時(shí)間內(nèi)殺死有害微生物的技術(shù)，是控制微生物技術(shù)中最重要的手段，也是HACCP體系中最重要的關(guān)鍵控制點(diǎn)（CCP點(diǎn)）[6,7]。近年來(lái)，隨著HACCP的引入，國(guó)家對(duì)食品產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷改進(jìn)，以及消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品色、香、味、組織及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的要求，食品生產(chǎn)廠家必須保證在生產(chǎn)中殺菌前后，食品的成分、質(zhì)構(gòu)等變化盡可能小。另外，對(duì)殺菌技術(shù)而言，必須考慮殺菌后的食品對(duì)人體的影響及安全性。因而，對(duì)殺菌技術(shù)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格[8]。

1作者簡(jiǎn)介：朱華平（1980—）男，在讀博士研究生，研究方向：食品安全

食品殺菌的方法很多，加熱殺菌以其有效、便捷和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，成為目前食品工業(yè)中殺菌的最常用方法。加熱殺菌，不僅要迅速有效地殺死存在于食品中的有害微生物，還必須將殺菌熱力對(duì)食品品質(zhì)的影響和組織成分的損傷控制在最小限度內(nèi)。因此，加熱殺菌條件的選擇，不但要考慮有害微生物的耐熱性，而且還必須充分研究加熱溫度、時(shí)間等條件對(duì)食品品質(zhì)的影響程度。

2．食品熱殺菌條件的確認(rèn)

2.1 食品熱殺菌的作用

食品的熱殺菌是食品企業(yè)HACCP體系中最重要的關(guān)鍵控制點(diǎn)，是改善食品品質(zhì)、延長(zhǎng)食品貯藏期的最重要的處理方法之一，熱殺菌的作用效果包括正面作用(期望的)和負(fù)面作用(不期望的)。其正面作用主要是殺死微生物、鈍化酶；改善食品的品質(zhì)和特性，提高食品中營(yíng)養(yǎng)成分的可消化性和可利用率；破壞食品中不符合需要或有害的成分。而熱殺菌的負(fù)面作用主要指在熱殺菌中食品的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味成分，特別是熱敏性成分有一定的損失，故而，對(duì)食品的品質(zhì)和特性有一定的影響[9]。

熱殺菌的形式有：按殺菌溫度的高低，可將熱殺菌分為常溫殺菌(≤100℃)、高溫殺菌(＞100℃)、超高溫殺菌(＞l30℃)；按殺滅微生物的種類的不同可分為巴氏殺菌(Pasteurization)和商業(yè)殺菌(Sterilization)；按殺菌壓力又可將熱殺菌分為常壓殺菌和加壓殺菌。

2.2 食品熱殺菌的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

要尋找到食品最佳的熱殺菌條件，必須先了解熱處理時(shí)食品中各成分（微生物、酶、營(yíng)養(yǎng)成分和質(zhì)量因素等）的變化規(guī)律，主要包括：（1）在某一熱處理?xiàng)l件下食品成分的熱處理破壞速率；（2）溫度對(duì)這些反應(yīng)的影響。

食品中各成分的熱破壞反應(yīng)一般均遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，也就是說(shuō)各成分的熱破壞反應(yīng)速率與反應(yīng)物的濃度呈正比關(guān)系。這一關(guān)系通常被稱為“熱滅活或熱破壞的對(duì)數(shù)規(guī)律”。這一關(guān)系意味著，在某一熱處理溫度(足以達(dá)到熱滅活或熱殺菌溫度)下，單位時(shí)間內(nèi)，微生物(食品成分)被殺滅或被破壞的比例是恒定的。

要了解在一變化溫度的熱處理過(guò)程中食品成分的破壞情況，必須了解不同（致死）溫度下食品的熱破壞規(guī)律，便于比較不同溫度下的熱處理效果。反映熱破壞反應(yīng)速率常數(shù)和溫度關(guān)系的方法主要有3種：一種是熱力致死曲線；另一種是阿累尼烏斯（Arrhenius）方程；還有一種是溫度系數(shù)（Q值）。

2.3食品熱殺菌條件的確定

當(dāng)確定食品熱殺菌條件時(shí)，還應(yīng)考慮影響熱殺菌的各種因素。食品的熱殺菌以殺菌和抑酶為主要目的，應(yīng)基于微生物和酶的耐熱性，并根據(jù)實(shí)際熱處理時(shí)的傳熱情況，確定達(dá)到殺菌和抑酶的最小熱處理程度。具體過(guò)程見圖1。

 

圖1 確定食品熱殺菌條件的過(guò)程

目前，熱殺菌技術(shù)的主要研究方向是熱殺菌條件的優(yōu)化和熱殺菌設(shè)備的選擇。熱殺菌條件的是優(yōu)化就是協(xié)調(diào)熱殺菌的溫度－時(shí)間條件，使熱殺菌的效果達(dá)到期望的作用，而盡量減少不期望的作用。對(duì)于熱殺菌設(shè)備其最常用的便是蒸汽殺菌設(shè)備，其次是微波加熱殺菌設(shè)備和水浴加熱殺菌設(shè)備。

3．食品熱殺菌工序的驗(yàn)證

食品熱殺菌工序的驗(yàn)證，包含殺菌設(shè)備和殺菌工藝兩部分的綜合驗(yàn)證，是HACCP體系認(rèn)證中一個(gè)重要的驗(yàn)證環(huán)節(jié)。

3.1 檢測(cè)設(shè)備

   對(duì)于殺菌設(shè)備和殺菌工藝的驗(yàn)證需要使用系統(tǒng)溫度檢測(cè)設(shè)備。目前普遍采用丹麥ELLAB熱檢測(cè)設(shè)備，它分為無(wú)線設(shè)備和有線設(shè)備兩種。對(duì)于使用殺菌釜（殺菌鍋）對(duì)食品進(jìn)行高溫殺菌的，一般采用ELLAB有限設(shè)備對(duì)熱殺菌工序進(jìn)行驗(yàn)證；對(duì)于使用蒸柜、蒸煮機(jī)等其他殺菌設(shè)備的食品企業(yè)，一般采用ELLAB無(wú)線設(shè)備對(duì)熱殺菌工序進(jìn)行驗(yàn)證。ELLAB溫度檢測(cè)設(shè)備每年需要對(duì)溫度傳感器進(jìn)行一次校準(zhǔn)，一般在使用前用已校準(zhǔn)的水銀溫度計(jì)再次校準(zhǔn)。

3.2殺菌設(shè)備的驗(yàn)證

對(duì)于殺菌設(shè)備的驗(yàn)證，一般采用熱分布進(jìn)行檢測(cè)。熱分布檢測(cè)是食品熱殺菌工序驗(yàn)證的基礎(chǔ)，主要考察殺菌設(shè)備在食品殺菌過(guò)程中產(chǎn)品受熱是否均勻。所以，在進(jìn)行熱分布檢測(cè)時(shí)，殺菌設(shè)備一定要按照正常的生產(chǎn)規(guī)程填裝產(chǎn)品，單一對(duì)空載的殺菌設(shè)備進(jìn)行熱分布檢測(cè)是沒有意義的。同時(shí)，在進(jìn)行熱分布檢測(cè)時(shí)，還要對(duì)殺菌設(shè)備的各種性能指標(biāo)進(jìn)行考察和限定。目前，我國(guó)對(duì)出口罐頭食品生產(chǎn)已頒布出臺(tái)了《進(jìn)出口罐頭食品檢驗(yàn)規(guī)程》（SN/T 0400.1~0400.9-2005）。

在進(jìn)行熱分布檢測(cè)時(shí)，溫度傳感器應(yīng)均勻分布在殺菌設(shè)備內(nèi)，常見殺菌設(shè)備所對(duì)應(yīng)的溫度傳感器數(shù)量見表1。為確保熱分布測(cè)試的準(zhǔn)確性，重復(fù)測(cè)試3～5次，每次應(yīng)詳細(xì)記錄殺菌設(shè)備及產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，例如：蒸汽壓力、供汽方式、產(chǎn)品擺放形式、放置的產(chǎn)品數(shù)量等等。現(xiàn)以A、B兩個(gè)食品廠使用的側(cè)噴式殺菌鍋熱分布檢測(cè)進(jìn)行舉例說(shuō)明。食品A廠殺菌鍋的熱分布檢測(cè)圖見圖2，恒溫階段放大圖見圖3；食品B廠殺菌鍋的熱分布檢測(cè)圖見圖4，恒溫階段放大圖見圖5。

表1 殺菌設(shè)備對(duì)應(yīng)的溫度傳感器數(shù)量

食品A廠殺菌鍋的殺菌規(guī)程是108℃殺菌20min，從圖2可以明顯發(fā)現(xiàn)在恒溫階段殺菌鍋內(nèi)壓力不是很穩(wěn)定，導(dǎo)致在39min左右有一明顯降溫過(guò)程；從圖3可以看出各傳感器檢測(cè)點(diǎn)位的溫度始終沒有聚合，恒溫階段最低溫度大約在105℃，不能滿足殺菌規(guī)程的要求。通過(guò)計(jì)算在恒溫階段，該殺菌鍋內(nèi)各檢測(cè)點(diǎn)位最大溫差為 。說(shuō)明A廠的殺菌鍋熱分布不是很均勻，需進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)備條件。

 

圖2   食品A廠殺菌鍋熱分布檢測(cè)圖

 

圖3 食品A廠殺菌鍋熱分布檢測(cè)恒溫階段放大圖

 

圖4   食品B廠殺菌鍋熱分布檢測(cè)圖

 

圖5   食品B廠殺菌鍋熱分布檢測(cè)恒溫階段放大圖

食品B廠殺菌鍋是采用梯度殺菌規(guī)程，從圖4、圖5可以看出殺菌鍋內(nèi)各傳感器檢測(cè)點(diǎn)位的溫度在恒溫階段聚合的較好，放大后未發(fā)現(xiàn)溫度曲線有明顯波動(dòng)，說(shuō)明熱量分布很均勻、穩(wěn)定。而且通過(guò)計(jì)算在恒溫階段，該殺菌鍋內(nèi)各檢測(cè)點(diǎn)位最大溫差僅有 。該廠殺菌鍋的溫差僅為食品A廠的1/7。

3.3 殺菌工藝的驗(yàn)證

食品殺菌工藝的驗(yàn)證是HACCP體系中最關(guān)鍵的控制點(diǎn)之一，殺菌工藝的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。如果殺菌不足則不能完全消除產(chǎn)品中的有害微生物和致病菌，導(dǎo)致產(chǎn)品在保質(zhì)期內(nèi)有可能腐敗，該食品在消費(fèi)過(guò)程中就會(huì)存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。但如果過(guò)度殺菌則會(huì)影響產(chǎn)品的風(fēng)味和口感，同時(shí)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也會(huì)大量的流失。所以，如何能夠找到一個(gè)合理、安全的殺菌工藝是產(chǎn)品R&D人員最重要也是最困難的事情。

食品殺菌工藝的驗(yàn)證必須在殺菌設(shè)備熱分布檢測(cè)合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。對(duì)于殺菌工藝的驗(yàn)證，一般采用產(chǎn)品熱穿透進(jìn)行檢測(cè)。熱穿透檢測(cè)的目的主要是考察在殺菌過(guò)程中產(chǎn)品內(nèi)部所受傳熱能量是否可以滿足產(chǎn)品的安全性要求。

對(duì)于熱殺菌而言，具體的熱加工過(guò)程可以通過(guò)兩種方法完成。一種是先用熱交換器將食品殺菌并達(dá)到商業(yè)無(wú)菌的要求，然后裝入經(jīng)過(guò)殺菌的容器并密封；另一種是先將食品裝入容器，然后再進(jìn)行密封和殺菌。前一種方法多用于流態(tài)食品，由于熱處理是在熱交換器中進(jìn)行，傳熱過(guò)程可以通過(guò)一定的方法進(jìn)行強(qiáng)化，傳熱也呈穩(wěn)態(tài)傳熱；后一種方法是傳統(tǒng)的罐頭食品加工方法。

影響容器內(nèi)食品傳熱的因素包括：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；食品和容器的物理性質(zhì)；加熱介質(zhì)（蒸汽）的溫度和食品初始溫度之間的溫度差；容器的大小。對(duì)于蒸汽加熱的情況，通常認(rèn)為其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)很大（相對(duì)于食品的導(dǎo)熱性而言），此時(shí)傳熱的阻力主要來(lái)自包裝及食品。對(duì)金屬包裝食品來(lái)說(shuō)，傳熱時(shí)熱穿透的速率取決于容器內(nèi)食品的傳熱機(jī)制。對(duì)于粘度不很高的液體或湯汁中含有小顆粒固體的食品，傳熱時(shí)食品會(huì)發(fā)生自然對(duì)流，熱穿透的速率較快，而且此時(shí)的對(duì)流傳熱還可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)或攪拌罐頭來(lái)加強(qiáng)，如旋轉(zhuǎn)式殺菌設(shè)備。容器內(nèi)裝的是特別黏稠的液態(tài)食品或固態(tài)食品時(shí)，食品中的傳熱主要以傳導(dǎo)的方式進(jìn)行，其熱穿透的速率較慢。還有一些食品的傳熱可能是混合形式的，當(dāng)食品的溫度較低時(shí)，傳熱為熱傳導(dǎo)，而食品的溫度升高后，傳熱可能以對(duì)流為主。這類食品的熱穿透速率隨傳熱形式的變化而發(fā)生變化。

要準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)罐頭類食品在熱處理中的受熱程度，必須找出能代表罐頭容器內(nèi)食品溫度變化的溫度點(diǎn)，通常人們選罐內(nèi)溫度變化最慢的冷點(diǎn)（Cold point）溫度，加熱時(shí)該點(diǎn)的溫度最低（此時(shí)又稱最低加熱溫度點(diǎn)，Slowest heating point），冷卻時(shí)該點(diǎn)的溫度最高。

罐頭冷點(diǎn)的位置與罐內(nèi)食品的傳熱情況有關(guān)。對(duì)于傳導(dǎo)傳熱方式的罐頭，由于傳熱的過(guò)程是從罐壁傳向罐頭的中心處，罐頭的冷點(diǎn)在罐內(nèi)的幾何中心。對(duì)于對(duì)流傳熱的罐頭，由于罐內(nèi)食品發(fā)生對(duì)流，熱的食品上升，冷的食品下降，罐頭的冷點(diǎn)將向下移，通常在罐內(nèi)的中心軸上、罐頭幾何中心之下的某一位置。而傳導(dǎo)和對(duì)流混合傳熱的罐。其冷點(diǎn)在上述兩者之間。熱穿透檢測(cè)溫度傳感器安裝示意圖見圖6。

 

圖6   熱穿透檢測(cè)溫度傳感器安裝示意圖

在進(jìn)行熱穿透檢測(cè)時(shí)，溫度傳感器應(yīng)安放在產(chǎn)品內(nèi)部或冷點(diǎn)附近。一般熱穿透檢測(cè)需要6～8支溫度傳感器，記錄產(chǎn)品在殺菌過(guò)程中溫度的變化情況。通過(guò)專業(yè)軟件，如ELLAB的ValsuiteBasic軟件，可以計(jì)算出產(chǎn)品的殺菌值又稱F值。F值是指在一定的致死溫度下將一定數(shù)量的某種微生物全部殺死所需的時(shí)間。一般將標(biāo)準(zhǔn)殺菌條件下的殺菌值記為F0。通過(guò)實(shí)際檢測(cè)的F值與產(chǎn)品安全理論計(jì)算的殺菌值F比較，可以驗(yàn)證食品的殺菌工藝是否安全（見表2）。

表2 實(shí)際殺菌值與理論殺菌值對(duì)比表

	殺菌效果
實(shí)際F值＞＞理論F值	殺菌過(guò)度
實(shí)際F值≥理論F值	殺菌合理
實(shí)際F值＜理論F值	殺菌不足

4．小結(jié)

無(wú)論是殺菌設(shè)備的熱分布檢測(cè)，還是測(cè)試產(chǎn)品熱穿透驗(yàn)證試驗(yàn)，在工廠預(yù)定的殺菌工藝中，只有設(shè)備穩(wěn)定且經(jīng)校準(zhǔn)良好，3次重復(fù)測(cè)試的結(jié)果有相當(dāng)高的重現(xiàn)性時(shí)，其檢測(cè)結(jié)果才有可靠性。若重現(xiàn)性較差．說(shuō)明操作有誤或設(shè)備不穩(wěn)定。特別是使用蒸汽作為能源供應(yīng)的殺菌設(shè)備，蒸汽的不穩(wěn)定對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響較大。若熱殺菌工序經(jīng)過(guò)評(píng)估驗(yàn)證符合要求，則應(yīng)當(dāng)按照測(cè)試時(shí)設(shè)定的殺菌規(guī)程進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，才能有效的保證產(chǎn)品質(zhì)量。所以當(dāng)某個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品其熱加工工藝等條件或參數(shù)有變動(dòng)時(shí)，需要對(duì)殺菌設(shè)備熱分布和產(chǎn)品熱穿透情況進(jìn)行重新檢測(cè)和驗(yàn)證。

由于食品熱殺菌過(guò)程中對(duì)殺菌設(shè)備的要求比較高，一般食品企業(yè)殺菌設(shè)備常年使用對(duì)設(shè)備缺乏維護(hù)，易產(chǎn)生安全隱患，一般推薦食品企業(yè)每年對(duì)殺菌設(shè)備進(jìn)行一次熱分布檢測(cè)。

食品熱加工殺菌工藝的驗(yàn)證是HACCP體系中最重要的關(guān)鍵控制點(diǎn)之一，由于殺菌設(shè)備的熱分布和產(chǎn)品熱穿透檢測(cè)的特殊性、重要性。因此，推薦食品企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品熱加工殺菌工藝的確認(rèn)和驗(yàn)證由具有資質(zhì)的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。

 

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬朝輝．HACCP體系在三類產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]．中國(guó)食品衛(wèi)生雜志，2002，14(4)：45-49．

[2] 潘永．HACCP體系建設(shè)對(duì)我國(guó)食品出口的影響及對(duì)策[J]．生產(chǎn)力研究，2006，10:152-154．

[3] 曾慶孝．食品生產(chǎn)的危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)原理與應(yīng)用[J]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2000:10-11．

[4] 楊永華編著．企業(yè)推行食品安全管理體系HACCP實(shí)用教程[M]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003．

[5] 楊潔彬等編．食品安全性[M]．北京：中國(guó)輕工業(yè)出版杜，1999．

[6] 桑雨周．危害性分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)系統(tǒng)(HACCP)的建立與實(shí)施[J]．內(nèi)品衛(wèi)生，1999，4(6)：78~80．

[7] 許喜林．危害分析和關(guān)鍵控制點(diǎn)(HACCP)系統(tǒng)的建立[J]．山西食品工業(yè)，2000，(3)：18-20．

[8] 陳小娥，方旭波．殺菌技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用進(jìn)展[J]．浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，21(1)：62-65．

[9] 李汴生．熱殺菌與非熱殺菌特性與方法[J]．糧油加工與食品機(jī)械，2001，7：14-15．

 

 

 

DETERMINATION AND CONFIRMATION OF HEAT STERILIZATION CRITICAL PROCEDURE OF HACCP SYSTEM

ZHU Huaping1，CHENG Shizhou2，YANG Qian2

 (1.Tianjin Key Laboratory of Food Nutrition and Safety , Tianjin University of Science and Technology, 300457；2.

 

Abstract：Food heat process technology was one of the most critical control points of HACCP system. In this paper, determination and confirmation methods of food heat sterilization technology and the test methods of heat distribution of sterilization equipment and production heat penetration were studied.

 

Key words：Heat sterilization, Heat distribution, Heat penetration, HACCP

原文下載： 《HACCP體系中熱加工殺菌關(guān)鍵工序的確認(rèn)和驗(yàn)證》