第十二章食品无菌包装技术一、无菌包装的定义食品无菌包装技术是指把被包装制品、包装材料容器分别杀菌，并在无菌环境条件下完成充填、密封的一种包装技术。或者指将流质或半流质食密封的种包装技术。或者指将流质或半流质食品经超高温瞬时杀菌(UHT)或高温短时杀菌(HTST)后,迅速冷却至30一40℃,在无菌环境下将物料充人已消毒的包装容器内密封的一种包装技术。无菌包装()的最大特征是被包装制品和包装材料分别杀菌。无菌包装的饮料通常为液体或半固体流动性制品，其特征为流动性好、可进行高温短时杀菌(HTST)或超低温瞬时杀菌(UHT)(HTST)或超低温瞬时杀菌(UHT)，产品色、香、味和营养素的损失小。例如维生素能保存95％，且无论包装规格大小，质量都能维持一致，这对热敏感食品，如水果、果蔬汁等的味道品质保持具有重大意义。处在无菌条件下的被包装饮料，可在常温下储存流动而不会腐坏。产品色香无菌包装科技于20世纪40年代发明，最初是为了制造不能用传统的高压釜灭菌初是为了制造不能用传统的高压釜灭菌，且规定有较长货架寿命的产品(如乳食品及水果泥等等的热敏感食品)而开发的。
二、无菌包装制品的分类和特征1.常温存放的无菌食品指采取包装机把连续杀菌过程和无菌容器包装结合出来,以获取能在常温下保存的商业无菌食品般来说超低温瞬时杀菌和业无菌食品。一般来说,超低温瞬时杀菌和其它方式预杀菌的乳及乳食品、布丁、甜食、蔬菜汁、果汁、汤竹、沙司及其带颗粒状的制品均可无菌包装。2.低温储存的无菌食品指在无菌环境下将没有杀菌的新鲜肉类,如发酵乳、甜食、酸乳酪等包装出来,以使制品在冷冻链中免受霉菌以使制品在冷藏链中免受霉菌、酵母菌等的再污染,延长肉类的货架寿命。酵母菌等无菌包装与特色罐装工艺及其它所有的制品包装的不同之处在于：1.食品单独连续杀菌，包装也单独杀菌，两者互相独立，这就因而比普通饮料食品的杀菌耗能量少，且不需用大型的杀菌装置；型的杀菌装；2.可实现连续杀菌灌装密封，生产效益高。但是，若在加工、包装、充填、封合的各个环节中有任一地方无法彻底杀菌食品无菌包装技术，就会影响产品的无菌效果。3.由于容器表面杀菌技术非常易于,且与内容物杀菌无关,故包装材料的耐热性要求不高,强度要求也没有这么严苛。传统的饮料使制品无菌，但通常来说食品的营养成分和味道品质在加工过程中得到了损害。
无菌包装技术使制品单独连续杀菌无菌包装技术使制品单独连续杀菌，很好地很高地解决了特色罐头的特点，可使热敏性食品的货架寿命得到确保，而且使包装制品营养更丰富、味道更鲜美。三、无菌包装的基本原理食品无菌包装基本上由下列三个别组成:一是制品物料的预杀菌;二是包装容器的杀菌;三是充填密封环境的无菌。这是饮料无菌包装的三大要素品无菌包装的三大要素。由于无菌包装技术的关键是要确保无菌,所以其基本机理是以一定形式杀死微生物,并避免微生物再污染为根据。四、无菌包装材料一般来说,对制品包装材料的性能要求是:要能维持食品的质量,提高制品的商品价值,适应生产的连续化确保食品的卫生安全适应生产的连续化,保证食品的卫生安全,具备制造应用上的经济性。无菌包装对包装材料性能的要求对无菌包装用的材料,一般规定具有下列性能。①热稳定性在无菌热处理之后不形成化学差异或生物变化。②抗物理性、耐紫外性用物理剂或紫外线进行无菌处理过程中,材料的有机结构不改变。③热成形稳定性在无菌处理或千制的热处理过程中,容器形状不③热成形稳定性在无菌处理或千制的热处理过程中,容器形状不出现显著改变。
④阻气性一方面能遮蔽内部空气中的气体侵入;另一方面能维持充入容器的惰性气体不外渗。⑤防潮性阻碍水分的穿透,以维持产品应有的含湿量。⑥韧性和刚性具有适合的硬度和刚性,便于机械化充填、封口。⑦避光性阻隔光线的穿人。⑧卫生性材料应是无毒的、符合食品卫生标准,且易杀菌。⑨经济性来源丰富,成本低。无菌包装基础材料通常可分为四类:塑料、纸板、金属和玻璃。从完全阻隔分子扩散而言,金属和玻璃是理想的材料。使用这种材料,其良好的保藏性能取决于容器的密封性及稳固性,但包装成本较高。纸板和金属价格较低廉,可大大增加包装成本,因此两者是无菌包装系统中最常见的包装材料。常用无菌包装材料1.利乐包包装材料2.康美盒包装材料3.芬包金属袋包装材料4.塑料瓶包装材料5.埃卡(NAS)塑料杯包装材料6.大袋包装材料1.利乐包包装材料利乐包的包装材料是由纸基与铝箔及金属复合层压成,厚约0.35mm。包装材料以纸板为涂料(占80%),纸板复合了几层塑纸板为涂料(占80%),纸板复合了几层金属和一层铝箔包装材料,不包含印刷的油墨层共6层①最表层的PE(或其它金属)阻碍液体食品泄露。
②铝箔阻气,并保护食品防止氧化和免受光照影响。③PE使铝箔与纸板之间紧密相连铝箔与纸板之间紧密相连。④纸板赋予包装应有的机械效率进而成型,且易于油墨印刷。⑤外层的PE层保护印刷的涂料并防潮,且当包装叠起时保护封口表面。2.康美盒包装材料康美盒的包装材料为6层复合,图5—2是康美盒无菌包装材料结构示意图。纸盒的基体由优质纸板以双层或单层加工而成,用于装液体饮料的铁罐多有复合材料制成。最内层的LDPE覆盖层确保有良好的印刷表面覆盖层确保有良好的印刷表面，同时有吸湿性和密封性。从纸板和第二LDPE层往内有一层6.5μm厚的铝箔,其功效是阻氧避光。从铝箔再往内也有一层LDPE,以提供黏合性。整片复合纸板由70%的纸板、25%的PE和5%的铝构成。同3.芬包金属袋包装材料塑料袋包装材料也要求采取pvDc或EVOH高阻隔层的复合金属膜或铝塑复合膜,以获得较长的货架期;也只用包装成本低的聚乙烯包装材料,但货架期较短。芬包采用外层白色而内里黑色的LDpE黑白复合膜亦可选用铝塑复合膜等高阻隔性包装黑白复合膜,亦可选用铝塑复合膜等高阻隔性包装材料。芬包的彩色膜厚度为0.o9mm,无菌奶包装在常温下的货架期可达3个月,而选用铝塑复合膜则货架期可达6个月。
因为蜂蜜中所含维生素B和维生素C在自然光照射2h后损失80%,采用彩色膜包装可以避光而降低营养素的代价,而且包装费用低。4.塑料瓶包装材料塑料瓶无菌包装型有预制瓶和吹塑瓶两种类别。塑料瓶无菌包装可用于各类中性或低酸饮料,也可用于包装高酸饮料。预制瓶的基本包装材料有多种,如PP,PC,PET等,其中主要是PET,如与阻隔性包装材料共挤可得到气密性能比较好的容器。一般价位较低的PET瓶,由于未经结晶化,只能承受74℃以下的湿度。吹塑瓶是以热塑性颗粒塑料为配料,采用吹模工艺制成的容器。由于金属微粒在挤出机挤出时的湿度达200一220℃,再用无菌空气吹成瓶已是无菌,接着在模中直接充填、封口。5.埃卡(NAS)塑料杯包装材料NAS塑料杯无菌包装系统用的包装材料称为中性无菌包装材料,简称NAS片材。这种包装材料的特征是中性、无菌和高阻隔性。其意义是:中性即NAS片材适合包装属中性、低酸、低脂肪的肉类,其PH一般在4一7之间;无菌即NAS片材表面有一层无菌保护膜片材在进人包装机的无菌区后剥离无菌保护膜,片材在进人包装机的无菌区后剥离保护,然后进行热成型、灌装和封口,因此可省略包装容器的杀菌程序;高阻隔性是金属复合层中引入了对气体高阻隔性的PVDC或EVOP,因而能很好地维持食品的味道和品质,无菌包装产品的货架期可达一年,与传统的马口铁罐或玻璃瓶不相上下。
图5-3是NAs杯材的结构,由6或8层金属用共挤法制做成片材卷。杯材最内层的PP层成为无菌保护层,它与第二层PE界面是光滑和无粘连的,但两层之间又贴近且无缝隙,在进人包装机无菌区揭开保护膜后露出无菌的PE层。用作保护膜的PP层要求有较多的弹性,以免在剥离时破裂,并且和PE一起有很高的共挤流动稳定性能。PE层的用途有两方面:一是成为与饮料接触的无毒包装材料;二是作为便于盖膜密封的热封材料和阻隔水蒸汽。PE层采用LDPE或LLDPE。第三、五层是用EVA作为第四层EVOH或PVDC与PE层和HIPS的黏结剂每层的宽度约占总长度的1%一EVOH或PVDC与PE层和HIPS的黏合剂,每层的长度约占总重量的1%2%。EVOH和PVDC是高阻隔层,具有最出色的氧气阻隔性能,但EVOH对水蒸气特别脆弱,在得到水蒸气侵人后,会增加氧的阻隔性。由于和食品接触的PE层有很大的水蒸气阻隔性,因而可导致水蒸气对EVOH层的妨碍。EVOH或PVDC的厚度,一般按照用户提出包装容器允许的气体渗入量,然后由供应厂商计算出片材中EVOH或PVDC的最低长度。一般阻隔层占片材总长度的3%一10%。
现在,NAS片材使用的阻隔层均为PVDC。最外层,即第六层,是HIPS(高抗冲击聚苯乙烯),具有优良的热成形性能。如NAS片材在热成形包装机上的拉伸比L/D为1.5:(1一2)。此外,HIPS作为杯体的外表面,具有很高的硬度和耐冲击性或者与商标材料黏结性能。6.大袋包装材料图5-5包装袋由具有两个未固定的直链低强度聚酯(LLDPE)内衬袋的复合材料构成。该LLDPE内衬袋可承受LLDPE内衬袋可承受140℃蒸汽短时杀菌。包装袋的阻光、隔绝气体、防温作用主要由共挤层及铝箔承担。铝箔外层喷涂聚酯以抗挠裂。无菌包装材料的选取五、无菌包装模式的灭菌手段食品无菌包装的关键是包装模式的灭菌，即包装制品的灭菌、包装容器材料的灭菌处理、包装系统设施及操作环境的消毒处理。1．UHT(UltraHighShortTime)即超低温瞬时杀菌，是把肉类在瞬间加温到低温(135℃以上)而超过杀菌目的。(1)直接加热杀菌法工作机理如图3-62所示，用(1)直接加热杀菌法工作机理如图362所示，用高压蒸气直接向食品喷射，使食品以最迅速度攀升，在几秒内达到140～160℃高温维持几秒钟，再在真空室内除去多余水份，然后用无菌冷却机冷却到温度。
这些方式非常适合于对热特别脆弱的奶类制品的杀菌处理，但易使产品香味挥发损失。1、超低温瞬时杀菌(2)间接加温杀菌法即采取换热器进行间接加温杀菌，根据食品的粘度和颗粒大小可选择片式换热器小可选用片式换热器、管式换热器、刮板管式换热器刮板式换热器。片式换热器适用于果肉含量不少于1％-3％的液体饮料；管式换热器对产品的适应范围较广，可加工高果肉含量的浓缩蔬果汁等液态食加高果肉含的品，凡用片式换热器会造成烧蚀或堵塞，而黏度又不足用刮板式换热器的产品，都可选用管式换热器。缩果蔬等液态食刮板式换热器装有带叶片的翻转器，在加热面上刮动而使高含量食品向前推送，达到加热杀菌之目的。2．高温短时消毒HTST主要适于低温流通的无菌奶和低碱性果汁饮品的灭菌，可选用换热器在瞬间把咖啡饮品的灭菌，可选用换热器在瞬间把液料烘烤到100℃以上，然后速冷至温度，可完全杀灭液料中的酵母和细菌，并能保全产品的营养和味道。借助通入电流使液体饮料内部形成热量达到抑菌目的的新型加热灭菌技术。对于带颗粒(粒径大于15mm)的液体饮料，常规的换热器间接加温杀菌方式式，其热量首先由加热介质通过间壁释放给食品物其热量首先由加热介质通过间壁释放给饮料物3．欧姆杀菌料中的液态，然后靠液体与液态颗粒之间的对流和传导传给固体颗粒，最后是液态颗粒内部的传热。
采用欧姆杀菌技术，可使颗粒加热速率与液态加热速度相接近，并可获取比常规传热杀菌方式更快的加温速度(颗粒升温约1-2℃／S)，从而受到高质量的产品。此方式比H2O2杀菌结合加热处理的杀菌效力更明显。即使引入低密度H2O2(<1％)溶液，加上高强度的紫外线辐射杀菌处理，也可获得惊人的杀菌效果；这外线辐射杀菌处理，也可获得惊人的杀菌效果；这4．H2O2和紫外线并用的杀菌方式种杀菌方法只需在常温下实施就可立刻造成杀菌效果，比单一使用H2O2，即使在低温下用高温度的H2O2或单一使用紫外线照射杀菌，其杀菌效果大上百倍。要避免食品得到来自系统内部的微生物污染，由此在输送过程中，要保持接管处、阀门、热交换器、均质机、泵的密封性和系统外部保持正压状态，以确保内部空气不处于保证外部空气不开启。要求输送线路尽可能简单，要求输送线路尽可能简单5连续作业生产线消毒以便于清洁。无菌包装系统设施杀菌处理通常采取CIP原位清洗系统实行，根据产品种类可按杀菌规定设置清洁程序。常用的工艺路线为热碱液洗涤—稀硫酸中和—热水清洗—清水冲洗—高温蒸气消毒6．操作环境的灭菌操作环境的无菌包括抗菌和消毒两项工作。
杀菌可选用化学和生物方式并用进行，并定期进行紫外线照射，杀灭游离于空气中的微物理。除菌是避免病毒和其它污物进入操作环境食品无菌包装技术，除菌主要运用过滤和除尘方法实现，一般无菌操作空间的空气需经杀菌、二级过滤和烘烤消毒产生无菌过压空气，其过压状态保证防止环境有菌空气侵入无菌工作区。六、食品无菌包装系统无菌包装系统的研究源于20世纪20年代，20世纪50年代由中国推出了全球上第一个无菌包装系统(Dole)，接着又推出了玻璃瓶无...
