无菌包装技术

【摘要】详细论述无菌包装技术中包装产品的灭菌、包装材料的灭菌、包装环境的灭菌和包装后完整的封合四个要素。分类描述了灭菌的基本原理，各种灭菌方法和灭菌设备的特点，并介绍了高新技术在无菌包装中的作用．对从事无菌包装技术人员及无菌设备的选择具有帮助和指导作用。

【关键词】包装产品灭菌；包装材料灭菌；包装环境灭菌；填充与封合。

【引言】无菌包装技术包括包装产品的无菌、包装材料的无菌、包装环境的无菌和包装后完整的封合四个要素。无菌包装与传统的灌装工艺和其他所有的食品包装的不同之处在于食品单独连续灭菌，包装也单独灭菌，两者相互独立。上述四个环节中任何一个环节未能彻底灭菌都将影响产品的无菌效果，因而进行无菌包装应注意各个环节的灭菌操作。

一、包装产品的灭菌技术

（一）灭菌技术

食品物料的灭菌分为热力灭菌和冷灭菌、综合灭菌等。食品物料包装的物料灭菌到目前为止主要是热力灭菌，又分为低温灭菌、高温短时灭菌和超高温短时灭菌。主要灭菌介质有过热蒸汽、饱和蒸汽、干热蒸汽、湿热空气等；物料的冷灭菌方法主要指紫外线灭菌、辐射灭菌、微波灭菌等。综合灭菌是指两种或两种以上的灭菌方法同时使用，达到提高灭菌效果和缩短灭菌时间的目的。热力灭菌的基本原理是建立在食品品质及营养成分不遭受破坏的温度与微生物受热死。

亡的温度两者之间有很大差异这一规律之上的。通常温度越高，杀灭微生物所需要的时间越短。但损害食品品质、营养价值、色泽和风味真正重要的因素是加热时间过长，而不是高温。在120℃以下灭菌时，食品成分的保存率为70％；而在130℃以上的高温短时灭菌与超高温短时灭菌中，食品成分的保存率上升到90％以上。由于它有许多优点，特别是可以解决既能杀灭食品中的微生物，又能较好地保持食品品质与营养价值这一对矛盾，现广泛用于牛乳、果汁及果汁饮料等产品的生产。

（二）食品灭菌温度的选择

选择食品灭菌温度的主要依据是食品内的细菌种类和细菌含量、物料的pH值、热敏性及易氧化性。食品中最值得关注的微生物是梭状芽孢杆菌，在无氧环境中生长，它比使食物腐败的普通细菌更受到重视，因肉毒芽孢引起的污染是致命的，又不显示出危险的征兆，如腐败的气味和味道。相对来说，高酸度的食物不易受梭状芽孢杆菌在内的微生物的污染。梭状芽孢杆菌在pH值≤4．6的介质中不生长，凶此，pH值的大小也是决定物料灭菌温度的主要因素。

（三）食品灭菌的分类

（1）热灭菌

①低温灭菌(巴氏灭菌)

巴氏灭菌条件为61～63℃130 min或72～75℃／15—20 min。巴氏灭菌方法既可直接作用于产品，也可将产品充填并密封于包装容器后，在上述条件下杀灭包装容器内的细菌。巴氏灭菌可以杀灭多数致病菌，而对于非致病的腐败菌及其芽孢的杀灭能力不够，是一种比较温和的热处理形式，巴氏消毒处理不会引起食品营养价值的重大损失。但需与其它储存手段如冷藏、冷冻、脱氧等保藏方法相配合，才可达到一定的保存期要求。高酸性食品的pH值小于3.7，在此酸度下致病菌无法生长，腐败菌也无法生长。因此灭菌并不是需要特别注意的问题，保持品质成为首要目的。一般采用巴氏灭菌就可满足要求。巴氏灭菌技术主要用于柑橘、苹果汁饮料食品的灭菌，灭菌的对象是酵母、霉菌和乳酸杆菌等。此外，巴氏灭菌果酱、糖水水果罐头、啤酒、酸渍蔬菜类罐头、酱菜等的灭菌。对于那些不耐高温处理的低酸性食品，只要不影响消费习惯，常利用加酸或借助于微生物发酵产酸的手段，使pH值降至高酸或酸性食品的范围，可以利用低温灭菌达到保存食品品质和耐藏的目的。此法所需时间较长，对热敏食品不宜采用。

②高温短时灭菌(HTST)

灭菌条件为85～90℃13—5min或95℃／12min，主要用于低温流通的无菌奶和低酸性果汁饮料的灭菌。采用换热器在瞬间把物料加热到接近100℃，然后速冷至室温。此方法需时较短，效果较好，有利于产品保质，主要用于杀灭酵母菌、霉菌、乳酸菌等。酸性食品的pH值在3.7~4.5之间，食品中的致病菌不易生长，但腐败菌可以生长，一般采用超高温瞬时灭菌或高温短时灭菌。对低酸性食品可通过加酸或发酵的方法使之转化为酸性食品，从而降低灭菌要求，提高货架寿命，此法用于处理食品中的番茄汁、乳酪等。

③超高温瞬时灭菌(UST)

超高温瞬时灭菌是指在温度和时间分别为135～150℃和2～8s的条件下，对乳品或其它食品进行处理的一种工艺。低酸性食品pH值大于4.6，可以为致病微生物提供理想的生长条件，且腐败微生物也可良好地生长。

一般采用超高温瞬时灭菌，可较好保持产品的营养、风味，其典型应用是对牛乳制品的灭菌以及部份蔬菜制品灭菌。液体食品的超高温瞬时灭菌是将食品在瞬问加热到高温而达到灭菌目的，有二种方法：

1.直接加热法。是利用直接加热设备将食品和加热介质直接接触，用高压蒸气直接向食品喷射，使食品以最快速度升温，几秒钟内达到140℃一160℃维持数秒钟，再在真空室内除去水分，然后用无菌冷却机冷却到室温。如对牛奶采用直接加热的UHT灭菌技术，可先将牛奶迅速(15—20s)加热到140—150℃，保持2～4s，随后在15—20s内冷却至室温。由于食品与蒸汽有了直接的接触，因此对蒸汽品质有持殊要求。

2.间接加热法。是利用换热器使产品与热介质分隔，产品与热介质间完全没有直接接触。因此，对蒸汽纯度的要求不需要太高，蒸汽和高温热水均可作为热介质。

(2) 紫外线灭菌

紫外线对液体物料的灭菌效果较为理想，使用时，可使液体物料如饮料、牛奶等以薄层状通过紫外线照射区即可灭菌。

(3)磁力灭菌

把需灭菌的食品放人0．6特磁场的N极与s极之间，经过连续搅拌，不需加热，即可达到灭菌的效果，而对食品中的营养成份无任何影响，此技术主要适合于流动性食品的灭菌。

(4)欧姆法加热灭菌技术

欧姆法加热灭菌技术在国外已经进入工业应用阶段，一些厂家已生产出可供食品厂应用的欧姆加热器。其优点是可以加工粘度较高或颗粒较大的液体食品。颗粒直径可达2．5厘米。目前存在的主要问题是系统的预灭菌仍需采用过热蒸汽。因此在无菌系统的配置时要配成混合式。

(5)膜分离技术

膜分离技术在水的净化、乳清的分离中已有广泛的应用。在食品加工中则是组合膜的开发和应用。主要用于浓缩果汁，可以浓缩到600BX。方法是水果原汁超滤得到澄清汁与果酱两大部分，前者成为水、维生素c、芳香成份等低分子物，后者成为悬浮固形物、细菌、真菌等物。将澄清汁反渗透除去一部分水，将果酱灭菌后与脱去水的浓缩清汁调配即得浓缩果汁。