殺菌公式中F值的計算

1、（二）公式法公式法最初由Ball提出，后來經(jīng)美國制罐公司熱工學研究組簡化后，用來計算簡單型 和轉(zhuǎn)折型傳熱曲線上殺菌時間和F值，簡化雖會引起一些誤差但無明顯影響?，F(xiàn)已列入美國食品藥物管理局有關(guān)規(guī)定，在美國得到普遍應(yīng)用。公式法是根據(jù)罐頭在殺菌過程中內(nèi)容物 溫度的變化在半對數(shù)坐標紙上所繪出的加熱曲線，以及殺菌一結(jié)束，冷卻水立即進入殺菌鍋進行冷卻的曲線才能進行推算并找出答案。它的優(yōu)點是可以在殺菌溫度變更時算出殺菌時 間，但其缺點是計算較繁，費時，用公式法計算比較費時，尤其是產(chǎn)品傳熱呈轉(zhuǎn)折型加熱曲 線時，還容易在計算中發(fā)生錯誤，又要求加熱曲線必須呈有規(guī)則的簡單型加熱曲線或轉(zhuǎn)折型加熱曲線，才能求得較正確的

2、結(jié)果。1標繪加熱曲線計算時首先將罐內(nèi)冷點溫度變化數(shù)據(jù)與時間繪在半對數(shù)坐標紙上，如果所得傳熱曲線 呈一條直線時為簡單加熱曲線，如呈二條直線，則為轉(zhuǎn)折型加熱曲一線，可求得傳熱速率 fh （及f2）和滯后因子j、科，如為轉(zhuǎn)折型加熱曲線時，還須繪制冷卻曲線，求得 X、fc,計 算時需有Fi表、f/u： logg圖和r： logg圖。2殺菌值（Fo值）和殺菌時間計算各符號含義介紹：Z熱力殺菌時對象菌的熱力致死時間曲線的斜率（min）,也即對溫度變化時熱力致死時間相應(yīng)變化或致死速率的估量。低酸性食品按Z=10C肉毒桿菌計算；酸性食品在低于100 C殺菌時可按 Z=8 C計算。fh加熱曲線中直線部分的斜率，

3、機橫一個對數(shù)周期所需要的時間（ min）。在轉(zhuǎn)折 型加熱曲線中轉(zhuǎn)折點前第一條加熱曲線部分的斜率也為fh。f2加熱曲線中轉(zhuǎn)折點后第二條曲線的斜率（min）。j在半對數(shù)坐標紙上加熱曲線呈直線前加熱時間的滯后因子，j RT I T 工。RT IT IRT殺菌或殺菌鍋溫度（C）。IT 罐頭食品初溫（C）,殺菌鍋進蒸汽前容器內(nèi)裝食品的平均溫度。I T 假初溫，它處于橫坐標上按58%升溫時間標定的點引出的垂直線和加熱曲線直線部分延長線相交的交點上，該交點視為假起始點。如升溫時間為15min,它處于和15X0.58=8.7min 一點引出的垂直線的交點上。X 轉(zhuǎn)折型加熱曲線中第一條直線從42%升溫時間包括在

4、內(nèi)的假起始點到它轉(zhuǎn)折點的加熱時間（min）。fc半對數(shù)冷卻曲線中直線部分的斜率（min）。Cw 冷卻水溫度（C）。B理論加熱時間（min）,即42%升溫時間+殺菌時間。tp從殺菌鍋升溫到達殺菌溫度時開始直至蒸汽關(guān)閉和冷卻開始時止的間隔時間，它為實際殺菌時間（min）, tp=B 0.42X升溫時間（min）。CUT 升溫時間（Come-up time）,從殺菌鍋進蒸汽一直到殺菌鍋升溫到殺菌溫度時 止的相隔時間（min）。I初溫和殺菌鍋溫度差值（C）,即I=RT-ITog殺菌溫度和終止殺菌（停止進汽）時罐內(nèi)食品測點溫度間的差值（C）。m+g 殺菌溫度和冷卻水溫度間的差值（C），即RT-Cw o

5、m+g=100C時f/u： 10gg和r： 10gg相關(guān)圖對 m+g=70110C也適用。F在基準溫度中殺死一定數(shù)量對象菌所需要熱處理的時間（min）,即該菌的殺菌值。低酸性食品的基準溫度常用121.1 C。Fi 在任何其他致死溫度時和121.1C時熱處理一分鐘相當?shù)臅r間（ min）。此即F121.11 時匕 510g X1； T）L iZU實際殺菌過程中罐內(nèi)測點上在各致死溫度時接受的熱致死量累積值以殺菌（鍋） 溫度所需殺菌時間表示之。測點上累積熱致死量應(yīng)和對象菌在基準溫度時所需F值相等。即 U=FFir加熱殺菌時全部殺菌值（F）中加熱部分所占比例，在一定 Z和m+g條件下，r為 log g或

6、g的對應(yīng)值。t0.1殺菌溫度和食品測點溫度間差值為0.1 C時，從“校正零點”或“假初溫”算起的加熱殺菌時間（min）。tu食品測定溫度瞬間到達g=0.1 C后繼續(xù)加熱殺菌時間（min）,即B t0.1=tu?，F(xiàn)用示例進行計算。（1）簡單型加熱曲線凈重284克整清水馬蹄罐頭以1045/115C殺菌，罐頭內(nèi)容物初溫為13C,罐頭冷卻用水溫16C ,求該產(chǎn)品的殺菌強度Fo值？根據(jù)罐頭冷點溫度測定記錄標繪加熱曲線（圖210）,其曲線呈一直線，屬于簡單加熱曲線。由曲線求得 fh=6.0, j=0.9314。按照表2-13 “簡單型加熱殺菌熱傳導曲線的加熱殺 菌致死值計算表”逐項計算并填寫：Z 10Cf

7、h6.0minRT115CFi由W錄表 2-? 查得Z=10C時，RT=115C時的Fi值為4.074Cw 16 Cm+gRT Cw=115-16=99 CIT 13CI T 10X0.58=5.8min,由圖2-10加熱曲線的直線部分延長線與 5.8min相交點的溫度為20 cjI RTIT =11520=95 CI RTIT=11513=102 CjjI/I=95/102=0.9314log jI log95=1.9777B42%升溫時間+殺菌時間=0.42X 10+45=49.2minB/fh49.2/6.0=8.2Log glogjI B/fh=1.9777 8.2=6.2222如果L

8、og g 1或g0.1 C ,不要再逐項計算，可超越兩項后，從“to” 一項起再逐項計算。t0.1fhX (logjI+1)=6.0 X (1.9777+1)=6.0X2.9777=17.8662mintuB-t0.1=49.2-17.8552=31.3338minfh/U0.1從 f/u ： log g 相關(guān)圖查得 log g= 1 時的 fh/U0.1 值為 0.7fhfh U 0.1Fi60 2.10390.7 4.07431.3338/ 4.074=7.69F=fhfh U0.1Fi=2.1039+7.69=9.795min284克清水馬E8罐頭經(jīng).10.145/.115C殺菌后的殺菌

9、值.FR.為9.8min若認為該產(chǎn)品的Fo值過大并要求減為F=6min,則要求多長的殺菌時間？如采用114c或121c殺菌時又需要多長時間？按表2-14 “簡單加熱殺菌熱傳導曲線的加熱殺菌時間計算表”逐項計算并填入該項 內(nèi)。F6minZ10Cfh6.0min,仍按圖2-10為依據(jù)j0.9314,仍按圖2-10為依據(jù)RT115CFi 同前例4.074Cw 16Cm+g99 CIT 13CI 102Cjl 95 clogjI 1.9777fh/u fh/ (FXFi) =6.0/ (6X4.074) =6.0/24.444=0.2455log g從 fh/u： log g 相關(guān)圖(圖 2-)上 f

10、h/u=0.2455 時按 Z=10C 的曲線查得 log g 1,故仍按順序計算，故log jI log g 1.9777 (0.56) =2.5377BfhX (log jI -log g) =6X2.5377=15.23mintpB (0.42 X CUT)=15.23 (0.42X 10)=15.234.2=11.03 11min當284克清水馬蹄罐頭殺菌溫度為121c時，則殺菌時間僅需11min即可，它比114c的36min縮短2倍多，比115c的30min縮短1.5倍多。這明顯地看出高溫短時殺菌的優(yōu)越 rwwrwCTrrwMwvnrwiziirrwrwawvwwvawirtrvMW

11、BHwvwwMMweiiwwwrfimrwwwwwwiflrwMwwnirMwwwwwwfM-wizwM_MMWfwwMWizwBMwwwMMMv_iv_vvMvvwwM_MMwwrMwwii_wwvHwwMwsi-r% 性。(2)轉(zhuǎn)折型加熱曲線2,950克清水竹筍罐頭白殺菌條件是15-40-10/116C,冷卻水溫為 20 C,罐頭殺菌前初溫為66 C,求其殺菌強度F。值？根據(jù)罐頭中心溫度測定記錄儀標繪加熱曲線(圖2-11),其曲線呈二條直線，屬于轉(zhuǎn)折型加熱曲線，是對流和傳導傳熱復(fù)合過程，殺菌前期是對流加熱，而后期是傳導傳熱。 多數(shù)的油浸類或清水類大塊罐頭屬于這種類型。由第一條直線求得fh值

12、，第二條直線求得f2值,并自二條直線的交點所對應(yīng)的時間減去58%升溫時間求出 X值，而j值仍以第一條直線求得，冷卻曲線fc同樣以實測溫度一時間的記錄標繪出圖2-12,并以橫跨一對數(shù)周期為冷卻速率fc值。然后按表2- 15 “轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導時的加熱殺菌致死值計算表”逐項計算并填 寫：Z 10Cfh24.4min （圖2-11中第一條直線的傳熱速率）f254min （圖2-11中第二條直線的傳熱速率）fc22min （圖 2-12）j0.68 （如圖 2-11 所示，I T =82 C , j=jI/I=RT I T /RT IT=116-82/116-66=34/50=0.68min ）X

13、 17.5 min （X=26.28.7=17.5,參見圖 2-11） RT116CIT 66 c Cw 20 cB42%升溫時間+殺菌時間=0.42 X 15+40=46.3min I RTIT=116-66=50 CjI 0.68 X 50=34 Clog jI log34=1.5315X/fh17.5/24.4=0.717log gbh0.8145, （log jI X/fh=1.53150.717=0.8145）m+g RT Cw=116-20=96 Cfh/Ubh 16,（從r： log g相關(guān)圖查得log gbh=0.8145時按Z=10C曲線查得的fh/Ubh值為 16）rbh0

14、.71,(從 f/u : log g 相關(guān)圖查得 log gbh=0.8145 時，按 m+g=100C 的曲線查得 r=0.71)(Bx)/f20.5333, (46.3 17.5) /54=28.8/54=0.5333)Log g 0.281, (log gbh(Bx)/f2=0.8145 0.5333=0.281)修正 log g 0.3225，當 fzwfc時，按 log g+0.07 (1 fc/f2)計算，則 0.281 + 0.07 (1 22/54) = 0.281 +0.07X 0.593=0.281 + 0.0415=0.3225,由于修正后的 log g-1 ,故按次序計

15、算 下去f2/u3.4,(從f/u： log g相關(guān)圖查得log g = 0.3225時，按Z=10C曲線查得f/u值，得出 f2/u=3.4)Fi3.236min,由附錄表 2-查彳# Z=10 C時，RT=116C時的 Fi 值為 3.236minFi4.91min, (f2544 91)0.71(5424.4)、“ 0.41 163.236f2 U Fi 3.4 3.236F20.41min, rbh( f2 fh)(fh U bh )FiFoFiF2=4.91 0.41=4.5 minFo值為 4.5min。（如用一般法求Fo_值.結(jié)果為4.57min兄十分接近）如考慮到Fo偏高，而采

16、用F值為4min ,則需要多少殺菌時間？按表2- 16 “轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導時的殺菌時間計算表”逐項計算并填寫:Fo4.0minZ至rbh各項與前計算F值相同。rbh(f2 fh)fh U U bh0.71 (54 22.4)1.402,(16。71 31.6161.402)f2/U3.76,(FFirbh (f2fh)fh Ubh544 3.236 1.4023.76log g0.36,(從f/u: 10g g相關(guān)圖上按Z=10C曲線查得f/u為3.76時相應(yīng)的10g g值， 得出 log g=0.36)修正 10g g0.32,由于 fzwfc,按 10g g 0.07( 1 fc/f2

17、)計算，貝U 0.360.07(1 22/54)=0.36-0.07X 0.593=0.360.042= 0.32f2X (log gbh-log g)26.70min, (54X (0.81450.32) =54X 0.4945=26.70B44.2min, X+ f 2X (log gbh-log g)=17.5+26.7=44.2tp38min, B0.42X CUT=44.20.42X 15=37.9= 38如以F值為4.0min來殺菌2,950克清水竹筍罐頭，則需要殺菌時間38min,即用153810/116C殺菌式（初溫_.66C,冷卻水溫 20C）。表2-13簡單型加熱殺菌熱傳導

18、曲線的加熱殺菌致死值計算表產(chǎn)品名稱pH罐 型日期F值計算項目ZfhJRTFi （從Fi表）Cwm+g =RT CwITI =RT ITJI =j X ILog jIB =t P+0.42CUTB/fhLog g =logjI B/fh若10g g 1時，超越到t0.1一項起計算fh/U （從 f/U ： log g 圖查）F = -fh- fh /UFit0.1 =fhX （log jI + 1）tu =B 10.1fh/U 0.1 （從 f/U ： log g 圖求 log g= 1 時的fh/U）fhfh U0.1 Fitu/FifhF =h+tu/Fifh 1 U0.1F i表2-14簡

19、單型加熱殺菌熱傳導曲線的加熱殺菌時間計算表商品名稱pH罐 型日期B值計算項目FZfhjRTFi （查Fi表）Cwm+g (RT-Cw)ITj =RT-ITjl =j X ILog jIfh/U =f h/(FiX F)Log g （從 f/u : log g 圖） （若log g-1時 超越到t0.1一項起計算）Log jI-log gB =f hX(logjI-log g)tp =B-0.42CUTt0.1 =fhX (log jI + 1)fh/U0.1(從 f/U :log g 圖， 求 log g=-1 時的 fh/U)fhtu =FXFih一 fh U0.1B =t 0.1+tutp

20、=B-0.42 X CUT表2-15轉(zhuǎn)折型加熱曲線熱傳導時的加熱殺菌致死值計算表商品名稱pH罐型日期F0值計算項目Zfhf2fcjxRTITCwBt p+0.42CUTI=RT-ITjI=j x ILog jIX/f hLog g bh=lOgjI-X/f hm+g=RT-Cwfh/U bh (從 f/u:log g 圖)rbh從 r:log g 圖(B-X)/f 210gg=logg bh (B x)/f2修正 log g(f2Wfc時) =log g+0.07(1-fc/f 2)(若修正的log g-1時超越到t0.1 一項起計算)f2/U(從 f/U:log g 圖)Fi（從Fi表）Fif2(f2 /U ) FiF2rbh( f 2 f h )(fh .U bh) Fi