无菌包装技术应用和发展

无菌包装技术应用及发展

1 前言

目前,在世界上许多地方,无菌包装已成为与人们生活最密切相关的包装形式之一,在饮料、奶制品等食品的包装上得到广泛应用，为广大食品生长企业带来无限商机。作为包装

是指经过杀菌的食品(饮料,奶制品,调味品等)在无菌环境中包装,封闭

,以期在不加防腐剂,不经冷藏的条件下取得较长的货架寿命。简单的说无菌包装是将包装材料,包装容器,包装内容物先杀菌,然后在无菌条件下包装。无菌包装最大的优点是在无菌条件下最大限度地保留食品原有的营养成分和风味,这一优点主要是运用了超高温瞬时灭菌技术,使食品在高温下只经受很短的时间(几秒,几十秒),迅速灭菌,然

包装。

无菌包装技术有许多优点：可以使食品的营养成分得以完好的保存；复合包装材料和真空状态可以使厂品免受光、气、异味和微生物的侵入，使食品不必加防腐剂，运输、仓储不需冷藏；无菌包装的产品外形呈砖形、包装材料使用纸质，产品的空间利用率高、重量轻，因此成本也不算高，据计算，以饮料为例，用软包装的成本只有金属罐的四分之一，装满后总重量的97%是饮料；该包装符合现在环保包装的潮流。

由于无菌包装具有以上优点，该技术目前已被广泛应用于是品、饮料、乳制品、和食用油等多种行业。另外，由于无菌包装技术具有明显的优越性，这项技术逐渐会在酿酒、

然后完成完整封合以防止再污染，从而生产出无菌产品。

流程图如下所示：包材的灭菌→无菌填充和包装→无菌产品

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产品灭菌→无菌输送

3 无菌包装系统

3.1 无菌包装原理

包装纸层数不同，产品的货架期不同，则无菌包装机结构不同，以六层纸无菌包装机为例，作一下简单介绍：包装材料从纸卷进入包装机，并上升到包装机背部。这时，纵封贴条经热合粘到包装纸的一侧。

纵封贴条有两个功能：加强纵封的接合和防止产品接触到包装材料的纸层。然后，包装纸进人双氧水槽进行灭菌，灭菌后，包装纸在无菌室内形成纸筒。无菌室能有效地防止任何微生物的污染，在生产中一直通有无菌空气以保证正压，产品的液位始终控制在横封液面之上，能有效防止泡沫的形成和气体的混人。两对横封压力爪连续不断地将包装纸拉过包装机，无菌产品连续不断地输出。

3.2 部件结构

机器上部结构；夹爪系统；终端折角成型系统；CU清洗系统；电器自控系统。

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浓度：35—50％(v／v) pH值：2～4 包材经贴条器贴条后进人具有一定液位的双氧水槽，在双氧水槽中浸泡10秒钟，双氧水温度为70℃，杀灭包材表面附着的微生物。

包材经过一对挤压辊轮去掉多余的双氧水，然后经过125℃无菌空气，所形成的“气刀”吹干包材表面双氧水。

通过向纸筒内不断通人125℃无菌空气，以便在包装的产品接触表面形成一道无菌空气屏障，能有效地防止微生物的再污染。

生产前：无菌室的灭菌是通过双氧水喷雾和无菌空气干燥来实现的，而无菌空气是通过包装机无菌空气加热器加热来实现的。液态双氧水喷射到无菌热空气中并瞬间蒸发，无菌空气和双氧水气体的混合物进人无菌室进行灭菌，冷凝在内表面的双氧水，通过无菌热空气进行干燥，完成无菌室的灭菌。

生产中：无菌室内吹入无菌热空气，并保持其正压，20～40mm水柱，实现无菌状态。

4.2.1 双氧水的喷雾和静止：125m1双氧水在压缩空气作用下形成3kg／cm2的喷雾压力，通过双氧水雾化器形成360℃的双氧水雾，进入无菌灌装室的各个角落，然后静止2min形成液滴，杀死无菌灌装室、灌注管、纵封加热器、短停加热器、清洗阀到灌注管之间的管道等处微生物。

4.2.2 无菌灌装室的预消毒：生产准备阶段为270℃无菌热空气。

4.2.3 无菌室、灌注管、纵封加热器等处的热空气杀菌：杀菌温度为360℃，杀灭空气中的微生物。

4.2.4 在无菌环境下完成完整封合

纵封：纵封加热器向包材吹入无菌热空气，包材的聚乙烯层在280～320℃下熔化，在压力辊的作用下，融合在一起，完成纵封，形成纸筒。

横封：包材内层的聚乙烯通过“电感加热”，即高频电流通过夹爪内U型金属圈，在包装纸的铝箔层形成反向电感电流，从而使铝箔受热并将热量传递给内层聚乙烯，在力和热

，通过超高温瞬时灭菌机来完成，产品的灭菌温度和时间为137℃／4秒或135℃／15秒。由于温度高、时间短，这样以来，即保持产品的原来营养成分尽量不损失，同时，杀灭产品中的微生物。

4.3.2 产品的无菌输送

超高温瞬时灭菌机输出的135℃／137℃的热水，经过产品管道—灌装机—产品回流管道—超高温瞬时灭菌机，循环20min，对管道进行灭菌，形成无菌管道。灭菌后的产品经过无菌管道，进行输送，从而完成产品的无菌输送。

4.3.3 蒸汽阀所形成的蒸汽障对产品阀内的产品起到保护作用：在产品阀与清洗阀之间安装一个蒸汽阀，用130℃、1.7kg／cm2的蒸汽形成屏障，避免产品与外界接触，起到保障作

素直接影响清洗效果，进而影响包装产品质量。

清洗程序：①50～60℃热水冲洗5～10min②浓度为1.5～2.0％、温度为75℃③用水冲洗3～5min，达到中性85℃的NaoH溶液循环20min④浓度为1.0～1.5％、温度为65～75℃的HN03溶液循环20min⑤清水冲洗3～10min达到中性。

5 包装特性

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材的灭菌系统以及清洗系统。

5.1 包装材料的无菌

无菌包装材料一般有金属罐、玻璃瓶、塑料容器、复合罐、纸基复合材料、多层复合软包装等几种。

5.1.1 金属罐

无菌包装使用最早的包装材料之一，主要分马口铁罐和铝罐两种，目前世界上金属罐无菌包装的最先进的典型代表是美国的多尔无菌装灌系统。多尔系统所采用的金属罐杀菌方法是干热杀菌，即采用高温过热蒸汽来杀菌，当空罐在输送链上通过杀菌室时，过热蒸汽车上下喷射45s，这时罐温上升到221～224℃，罐盖也采用287～316℃的过热蒸汽杀菌75～90s，这些温度足以杀灭全部的耐热细菌。该灌装系统的特点是:所有容器和设备均采用过热蒸汽杀菌，无菌程度高;罐头内部顶隙残留空气极少，几乎处于高真空状态，产品的质量安全可靠。

5.1.2 玻璃瓶

随着制造技术的发展，近年出现了轻量强化玻璃瓶，该技术的发展大大提高了玻璃瓶的耐热冲击性，大大推动了无菌包装技术的应用。我们可以采用饱和蒸汽对该玻璃瓶进行杀菌,接着进行灌装和压盖。杀菌时,温度为154℃，时间为1.5秒.

5.1.3 塑料容器

塑料是无菌包装中发展最快应用最广泛的材料，具有成本较低，形状多样化，机械适应性强等特点，近年来随着塑料薄膜的共挤复合以及容器成形技术的不断发展，塑料将成为无菌包装材料的主角。对于塑料包装材料的要求主要是具有对食品的保护保存性、适应流通的机械强度、包装机的适应性以及商品性等，尤其要求对氧气和水蒸汽有较高的阻隔性，因此当前世界各国所采用的无菌塑料材料主要是复合薄膜。

5.1.4 复合罐

一般是由两种以上材料组成的三片罐，即底和盖用金属罐，身用铝箔、纸板或聚丙烯等材料制成。复合罐具有印刷装潢效果好，成本低，质量轻，处理方便而不造成公害等优点，但复合罐的气密性比金属罐差，耐热性也差.

由于复合罐的耐热性较差，因此一般采用127℃左右的热空气杀菌，果汁在93℃以上温度杀菌后冷却到80℃进行热罐装，在灌装和密封区都采用无菌空气来保持正压，以防细菌污染。复合罐仅限于灌装高酸性的果汁这种低温和高酸性的条件下。

5.1.5 纸基复合材料

纸基复合材料容器是由纸、聚乙烯、铝箔等多种材料组成，西欧各国的无菌包装较多采用这类容器，尤以瑞典的利乐包装公司生产的无菌砖形盒、菱形袋为典型。这种厚约0.35mm的复合材料由8层材料构成，对氧气和水蒸汽的阻闭性极佳，而且印刷装饰效果也很好，饮用方便，产品的货架期长，是饮料无菌包装的理想材料。

纸容器的灭菌是采用过氧化氢与加热相结合的方法。先将包装材料经过过氧化氢水浴，然后在灌装时在进料管部位采用管形加热元件，使其间空气温度高达430℃，使纸表面的过氧化氢液膜迅速分解成水和新生态氧，这种氧具有极强的杀菌能力，使容器达到无菌的要求。

以德国PKL生产的康美盒为例,它是一种6层结构的复合软包装材料。最外层为聚乙烯，然后依次是白纸板、聚乙烯、铝箔、粘结层，最里层也是聚乙烯，采用白板纸代替牛皮纸作为基衬，使得纸盒的刚性大大加强。

5.1.6 新的无菌包装材料

纳米抗菌包装材料是近几年来刚刚兴起的新的无菌包装材料,它运用纳米技术对纯天然的基础材料进行改造，使之发挥出惊人的杀菌效果。抗菌、无菌包装能使菌体变性或沉淀，一旦遇到水，便会对细菌发挥更强的杀伤力，且吸附能力强，渗透力也很强，多次洗涤后也还有较强的抗菌作用。

5.2 包装产品的无菌

食品物料的杀菌分为热力杀菌和冷菌。食品无菌包装的物料杀菌到目前为止主要是热力杀菌，其又分超高温杀菌和高温短时杀菌两种。

物料的冷杀菌方法主要指紫外线和微波杀菌。超高温杀菌是指在温度和时间分别为135～150℃和2～8s的条件下，对乳品或其他食品进行处理的一种工艺。它具有许多优点，在杀死产品中的微生物的同时能较好的保持食品品质与营养价值，现已被广泛应用于牛乳、果汁及果汁饮料、豆乳、茶、酒、矿泉水及其它产品的生产。

对超高温杀菌有蒸煮味的物料可采用高温短时杀菌，在温度为70～75℃和时间为15～20s的条件下进行杀菌处理，此种方法可较好保持产品的营养、风味，其典型应用是对牛乳制品的杀菌以及部份蔬菜制品杀菌。