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十进制减少时间(D值)

1920
应用微生物学中的微生物培养和温度监测热消毒装置。

(图片仅供参考)

D 值是指在特定温度下杀死 90%(或减少一个对数值)目标微生物种群所需的时间。它是热杀菌中的一个关键参数,可量化微生物对热的抵抗力。例如,如果 [latex]10^6[/latex] 孢子数量的 D 值为 2 分钟,则需要 2 分钟才能将其减少到 [latex]10^5[/latex]。

D 值或十进制还原时间是热处理科学的基石,可精确测量生物体的耐热性。它是特定微生物在一组确定条件(温度、pH 值、水活性等)下的特定值。该值来自微生物存活曲线,即在恒定温度下,存活生物数量的对数与暴露时间的关系曲线。对于一阶反应,该曲线会产生一条直线,D 值是斜率的负倒数。在数学上,它表示微生物数量减少 90% 所需的时间。例如,肉毒梭菌孢子在 121°C 下的 D 值为 1.5 分钟([latex]D_{121}[/latex]),这意味着在该温度下每暴露 1.5 分钟,这些孢子的数量就会减少 10 倍。要实现 12 个菌落的减少(低酸性罐头食品的标准,即 "12D 概念"),所需的加工时间为 [latex]12 \times D[/latex],或 [latex]12 \times 1.5 = 18[/latex] 分钟。这就确保了没有存活肉毒杆菌孢子残留的极高概率。D值对于设计既能有效确保安全,又不会苛刻到降低产品(无论是食品、药品还是医疗器械)质量的灭菌工艺至关重要。不同微生物的 D 值相差很大;无性繁殖细菌的抗性(D 值较低)通常远低于细菌内孢子。

量化热阻的概念源于20世纪初的开创性工作,尤其是在罐头食品行业。像W.D. Bigelow和C. Olin Ball这样的科学家致力于突破食品保藏中简单的试错法。他们开展了系统性的研究,以确定杀死腐败微生物和致病微生物(尤其是肉毒梭菌)所需的温度和时间组合。这项研究促成了“热致死时间”(TDT)曲线的建立,以及D值和相关Z值(描述D值的温度依赖性)的正式确定。这种定量方法将食品加工从一门艺术转变为一门科学,实现了罐头食品的安全大规模生产,并为多个行业的现代灭菌验证奠定了基础。它提供了一种描述微生物抗性和工艺杀灭能力的通用语言。

UNESCO Nomenclature: 2401
- 微生物学

类型

量化指标

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 描述反应速率与温度关系的阿伦尼乌斯方程
  • 一级反应动力学
  • bigelow 和 esty 对细菌热死亡的研究

应用程序

  • 设计和验证食品工业中的巴氏杀菌和灭菌循环
  • 计算医疗器械的灭菌时间
  • 环境微生物学研究
  • 药品生产过程控制

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: d 值、十进制还原时间、热杀菌、微生物学、对数还原、耐热性、食品加工、肉毒梭菌、动力学、验证。

历史背景

十进制减少时间(D值)

1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930
1940
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1940

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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