第四节 包装材料的灭菌和无菌包装

1. 选择考虑因素:
热稳定性, 化学(分解等)
物理: 外形, 力学性能等
化学稳定性: 化学物, 射线不使材料结构发生改变
阻隔性, 气体, 光线,水分, 卫生安全性 于人体无害 经济性
康美纸盒
空气
纸 盒 多 层 原 材 料 的 结 构
1. 印刷层
2. PE层
印刷 防水,保护
3. 纸板层
4. PE层 5. 铝箔层
卷 材
成型 无菌 工作 原理
纸盒预制无菌包装(combilbloc 系统)
纸筒(纸塑铝复合材料)预先制成,成型, 装料 封口完 成; 盒子外形美观结实 生产速度较快, 设备外形高度低
纸筒的预制作过程示意
装料 ——形式： 单管 液体物料 双管 带颗粒液料 性能: 粒度 最大20mm 粘度 80-100Pas 颗粒含量: 50% (必要时, 用消泡剂)消泡, 方法, 蒸汽喷射, 超声波密封结合. 有时需要有一定的项隙空间， 充氮或别的惰性气体
第四节 包装材料的灭菌和无菌包装
一、基本概念原理 二、包装材料、食品及无菌化 三、无菌包装设备与包装过程
一、基本概念、原理
无菌包装是灭菌包装的一种类型。灭菌包装主要起源于 两大类产品，一种是需要对已混入包装内的微生物进行处 理的医药品及医疗器械；另一种是需要延长包装有效期的 某些加工食品。
灭菌包装包括“无菌包装”和对包装件的“最后灭菌”两种方式
3. 玻璃瓶包装系统
洗瓶机，瓶子倒立
瓶子杀菌机
瓶子充填封盖
4. 塑料瓶无菌包装系统
以热塑性颗粒塑料为原料,采用吹模工艺制成容器,在无 菌环境下,直接在模中进行装料,封口. 容器不需要二次灭菌 (制成的瓶已经无菌). 内容物: UHT乳, 果味乳, 巧克力饮料, 婴儿配方乳,水果饮料, 柠檬汁,以及非碳酸饮料(碳酸饮料不适用). 容器大小: 1ml - 10 L 聚乙烯, 聚丙烯, 及其共聚物. 过程: 吹模、装料、封口、脱模
无菌室 级别 100 1,000 10,000 悬浮微生物量 个/立方 个/升 英尺 0.1 以下 0.0035 以下 0.5 以下 0.0175 以下 落下微生物量 个/平方英 个/平方米。 周 尺。周 1,200 以下 12,900 以下 6,000 以下 64,600 以下
2.5 以下 0.0884 以下 30,000 以下 323,000 以下
康美包灌装机灌装区的洁净度可控制至100级。 灌装车间要求设计至10,000级左右。
三、无菌包装设备与包装过程
卷材包装机 (瑞典L-TBA)
纸盒预制无菌包装(combilbloc 系统)
无菌瓶装包装设备
大容量(箱中衬袋)无菌包装
卷材包装机 (瑞典L-TBA)
适用于液体(带颗粒)食品. 特点: 操作简化,劳动强度低, 重上材料周期1.5-3小时. 可保证高度无菌 一体化作业, 省去不同工序间的往返运输
combibloc FFS系统
1) 工作流程 图示
开袋
封底
a. 机器灭菌

无菌化措施 开机前: 过氧化氢蒸汽, 热空气混合物进行
运行时: 空气净化系统产生的无菌空气用分布系统分布, 以
层流流动状；区域维持正压
b. 容器灭菌 容器预热,
用与上相同的混合气体冲洗(避免H2O2留在壁面)
再用热无菌空气干燥, 进一步驱除残留的H2O2(<0.5ppm)
无菌措施: 系统(包括无菌空气管路)高压蒸气杀菌
容器:压缩空气过滤净化
汇源无菌生产 线工艺流程 （框图）
（四） 大容量(箱中衬袋)无菌包装
基本情形: 无菌内容物→装料→袋子中(预置于硬质包装容器 内)封口封箱. 袋子
材料：8层复合材料
规格: 大: 200公斤, 小25公斤 装料前已是无菌状态; 袋口装料嘴:装料时打开, 装完后闭上. 取料时打开, 取完后闭上. (保证保持无菌状态).
食品预杀菌
1.
杀菌方法: 种类很多, 液体食品多用高温短时
UHT：121℃高温灭菌技术或135℃高温灭菌技术；2~6s 巴氏灭菌：78～82℃ 30min
2. 及时冷却: 对包装材料, 营养素都是必须的. 3. 防止再污染: 尤其是传输时的再污染.
包装设备系统环境的无菌处理

1 开机前的预杀菌:
商业无菌并不代表绝对无菌， 绝对无菌在实际生产中是不可能的。
无菌包装原理

污染源：食物, 环境, 容器
变质源：外因(微生物), 内因(酶)

只要具备以下三项条件, 就是一个无菌包装系统
——对食品进行预杀菌 ——对包装容器进行杀菌 ——对装料封口环境进行无菌化处理
生产无菌产品的必要条件
包装材料 无菌 产品

热空气, 热蒸气, 化学气体, 要注意对包装机材料的影响(温度、腐蚀性,作用时 间) 热空气, 无菌空气─滤菌处理空气, 使包装环境维持 一定的正压状态(17mm水柱), 不使外界的污染源再 进入污染.

2. 无菌状态的保持:

无菌环境的建立 无菌室洁净度，一般从100至100,000级，级数的定义是以每 立方英尺空气中所含微尘粒径大于0.5 μ m的粒子总数为基准。 美国太空总署（NASA）NHB。5340.2规格概要
无菌环境
无菌环境封口
无菌产品
无菌传送 无菌
二、包装材料、食品及无菌化

包装材料
包装材料的杀菌方法


食品预杀菌
包装设备系统环境的无菌处理
包装材料及容器
无菌包装材料主要是纸容器和塑料包装材料，也有用金属 罐和玻璃瓶，经常使用的是由纤维纸、特殊涂料、铝箔、聚乙 烯薄膜和粘结剂等构成的多层复合材料。 （1）扁平袋： （2）直立袋： （3）砖型保鲜盒： （4）玻璃瓶：向玻璃瓶吹送153℃蒸汽，时间为1．5秒 钟，杀菌之后充填灭菌牛奶，拧紧螺旋盖； （5）金属罐：用过热蒸汽在容器内外加热45秒钟，使容 器温度高达221～222℃。罐盖用289～315℃的过热蒸汽灭菌 75～90s。
（三）双氧水 双氧水或双氧水＋低温热（深槽处理 喷雾处理 洗涤 处理） 125℃的温度和15％双氧水相结合，得到高达99．7％ 的无菌率。 （四）紫外线和低浓度双氧水结合杀菌法
0.1％的双氧水
包装容器的灭菌技术 （一）红外线辐射灭菌 高强度的均匀的红外线辐射。 辐射热通道采用两组控制条件： 温度／停留时间分别为28℃／20min和320℃／2min。 （二）层流通道灭菌 350℃的热循环空气。 （三）在高压釜中蒸汽灭菌 多在115到138℃范围内进行。
起骨架作用
内部保护膜 防光,防水,防氧
6. 粘结层
7. PE层
加强粘度
保护铝的作用
产品
纸盒生产
1 纸板卷 2 铝箔 3 印刷 4 折痕/切割 5 中封封合
6 纸盒终产品
7 装箱
包装材料的杀菌方法
一、纸、薄膜、复合膜等包装材料的灭菌技术 （一）紫外线灭菌 表面灭菌，波长在250～260nm左右。 机理：紫外线照射后微生物细胞内的核酸产生化学变化， 引起新陈代谢障碍，因而失去增殖能力。 （二）环氧乙烷 杀孢子能力可达99．5％，技术复杂，消毒时间长， 强烈的刺激性气味，主要用于医疗器械的灭菌包装。
节省包装材料的存放空间
系统主要工序过程
1). 包装材料(PE/纸板/PE/铝箔/PE(或其他塑料)以卷筒形式 进 入系统, 2). 无菌化,灭菌措施: 系统预灭菌: 35%过氧化氢溶液, 喷雾, 再用无菌 热空气 时间45min 包装材料: 35%过氧化氢(75℃)液深槽浸, 去除杀菌剂方法: 拮水辊, 空气刮水刀 3). 成型, 充填(装料)、封口、分离在一台机上完成 卷纸板→纸筒(纵向封口)---横向封底(高频)---注料──横封 顶切底(分离) 4) 折叠, 使底顶角叠在包装盒体上, ----大包装
瓶子的灭菌
倒置, 预热, 灭菌(吹入H2O2蒸汽+热空气混合气). 热空气吹干
瓶子充填封盖
瓶盖灭菌: 视瓶盖材料而定,(要求, 杀菌率达到5D) 不耐热的(塑料, 卷材料封盖膜)用H2O2溶液灭菌法; 耐热的(金属盖): 饱和蒸汽 装料: 重力, 低粘度液体 内插喷嘴装料(易起泡的) 定容积装料(活塞定量杯). 密封: 封口前或封口过程中,必要时用惰性气或蒸汽冲刷容器顶隙.
（二）半无菌包装 它是指对于难以完全灭菌的固体食品，如腊肠片、腊肉片、 猪牛肉混合香肠、蛋糕等，抑制其初发菌数并采用无菌材料在 无菌室内进行包装，然后进行冷藏流通的包装方法。 1 蛋糕 充气包装。15～18℃。 2 肉类加工品 真空包装。 3 家常菜 无菌状态下制造，在无菌室内进行无菌包装。
无菌: 即杀灭微生物使它不能有繁殖和生存的机会,指用物 理和化学方法使存在于产品的所有微生物丧失其活力,包括最 耐热的细菌芽孢。
方法 蒸汽 过热蒸汽 空气
致死效果 +++ +++ ++ 金属,玻璃
混合
微波
++
塑料，玻璃
纸盒灭菌
H2O2为过氧化物,具有强烈的氧化能力,可用作纸盒杀菌剂
氧化基理与下列反应有关: H2O2 O+O H2O+O O2
纸盒的灭菌效果与以下因素有关
•H2O2浓度 (33-35%) •H2O2喷洒量及温度 •H2O2反应时间 •纸盒的菌数(纸盒出厂时纸盒几乎无菌,注意贮藏时的环境,以防再污染)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
产品
微生物
包材
产品
微生物
包材
杀菌 装填与密 封 消毒已密 封的包装 装填与密 封
杀菌 无菌区
消毒包装产品
无菌包装产品
无菌包装优点：
（1）食品经过短时间高温灭菌或巴氏灭菌，不会破坏食 品的营养成分，对食品的质量没有影响。所含维生素能保 存95％，其色、香、味的损失均比包装后灭菌损失少；
（2）包装后食品可以在常温下进行保存和运输，降低了 流通成本，而且延长了食品的保存寿命； （3）无菌包装对包装材料的限制小，能使用多种包装材 料。
包装袋的组成
箱中袋包装机
设备外形
无菌瓶装包装设备
1. 瓶子种类
1）玻璃瓶, 塑料瓶 (PP,PC,PET气密性好.耐热性<74℃) 2) 广口瓶, 细口瓶 3) 一次性, 重复使用(装UHT乳的)瓶子,
2 无菌瓶装特点
1). 节能. 与后高压杀菌, 热装法比 2). 品质好. UHT优质品种, 3). 节员. 自动化程度高 4). 省地. 不用包装后的杀菌,消毒, 冷却,相应的输送设备 5). 容器可轻型化. 温度低, 压力变形小.
缺点： （1）很难用于流动性差的高粘度包装物品； （2）设备复杂，规模较大，造价高，因此起始成本高； （3）对操作管理要求十分严格，一旦发生污染，整批产 品就要全部报废。
无菌包装的种类： （一）完全无菌包装 它是指流动性食品在灭菌后用无菌包装材料在无菌的环境 下进行充填包装。这类包装可用于很多食品： 1 牛奶 130～150℃的温度下，经过2～6秒钟的超高温杀菌 2 柑桔汁、苹果汁等饮料 果汁的pH值在4．5以下，酵母菌、霉菌和乳酸杆菌等。最 高加热温度一般在100℃以下，数秒灭菌之后，冷却至20℃充 填包装。 3 番茄酱 快速杀菌的温度为90～95℃，快速冷却到40℃时就可充填 到经过灭菌的包装容器中。