包裝工藝學(xué)課件13

1、1第十三章 生物防護包裝工藝 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)2第十三章 生物防護包裝工藝 被包裝物品在流通過程中，除了受到環(huán)境、物理和化學(xué)環(huán)境、物理和化學(xué)諸因素的影響外，還受到生物因素生物因素的影響。這里，生物包括屬于動物界的部分昆蟲和害蟲，以及微生物類部分昆蟲和害蟲，以及微生物類的霉菌、細(xì)菌和酵母菌的霉菌、細(xì)菌和酵母菌等。本章將分別討論防霉、無菌和防蟲害防霉、無菌和防蟲害等生物防護包裝。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)3第一節(jié) 防霉包裝 由有機物構(gòu)成的物品，包括生物性物品及其制品，例如食品、干菜、果品、茶葉、卷煙、紡織品、塑料、橡膠制品、皮革制品、毛制品、紙及紙板等，最容易受霉菌

2、侵襲而發(fā)生霉變和腐敗。防霉包裝就是為了防止這類內(nèi)裝物霉變而采取的一定防護措施。一、防霉包裝的機理 霉菌是生長在營養(yǎng)基質(zhì)上并形成絨毛狀或棉絮狀菌絲體的真菌，它們不能利用陽光吸收二氧化碳進行光合作用，必須從有機物中攝取營養(yǎng)物質(zhì)以獲得能源。因此，在外界因素如溫度、濕度、營養(yǎng)物質(zhì)、氧氣和pH值等適宜時，就會使它們寄生著的物品霉變，不僅影響外觀，而且導(dǎo)致物品品質(zhì)下降。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)41. 物品霉腐的因素 （1）內(nèi)在因素。）內(nèi)在因素。容易霉腐的物品都含有霉腐微生物所需要的有機物，例如，霉腐微生物從含糖類的物品（如動物的肌肉、蜂蜜、水果、乳制品、棉麻纖維及其制品）中，從含有機酸的物品

3、（如蘋果、葡萄、柑橘等）中獲得碳酸供其生長繁殖用；從含蛋白質(zhì)的物品（如肉類、蛋類、魚類、乳類及其制品，皮革及其制品，毛線及其制品等）中獲得氮源，供其合成菌體的需要；再從含脂肪類物品中獲得碳源和能量，加上物品本身所含的水分，就構(gòu)成了良好的培養(yǎng)基，為霉腐微生物生長繁殖提供了條件。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)5（ 2）外界因素。）外界因素。酶腐微生物獲得了營養(yǎng)物質(zhì)后，還需要適宜的外界環(huán)境因素如相對濕度、溫度、空氣等生長條件。 相對濕度。相對濕度。水分對酶腐微生物生長繁殖非常重要，因為營養(yǎng)物質(zhì)必須溶于水才能被吸收，廢物必須在有水的條件下才能被排除；霉菌的胞內(nèi)酶和胞外酶所進行的生物化學(xué)反應(yīng)只有

4、在有水的條件下才能起到催化作用。所需水分主要來自物品本身所含水分和周圍空氣所含水分，而物品含水量是隨空氣相對濕度的大小而變化，當(dāng)物品含水量超過其安全水分時就容易霉腐，相對濕度越大，則越容易霉腐。為了防止物品霉腐，要求物品安全水分控制在12%以內(nèi)，環(huán)境相對濕度控制在60%以下。此時，霉菌一般都喪失了生長能力。 環(huán)境溫度與空氣。環(huán)境溫度與空氣。環(huán)境溫度主要影響酶的活性，霉腐微生物因種類不同，其所適應(yīng)的溫度也不相同，多數(shù)霉菌適應(yīng)的溫度范圍是2430，在此溫度下的酶的活性最強，新陳代謝作用隨之加速，生長繁殖也最旺盛。此外，霉菌的生長繁殖還需要足夠的和適量的氧氣，過多或過少都不利。第十三章 生物防護包裝

5、工藝包裝工藝學(xué)62. 物品霉腐的過程 物品霉腐一般經(jīng)過以下四個環(huán)節(jié)：物品霉腐一般經(jīng)過以下四個環(huán)節(jié)： （1）受潮。）受潮。物品受潮是霉菌生長繁殖的關(guān)鍵因素。當(dāng)物品吸收了外界水分受潮后，其含水量超過了安全限度，就為霉變提供了條件。 （2）發(fā)熱。）發(fā)熱。物品受潮后，霉菌開始生長繁殖，就要產(chǎn)生熱量。一部分供其本身利用，剩余部分就在物品中散發(fā)，并使內(nèi)部溫度高于外表溫度。 （3）霉變。）霉變。霉菌在物品上生長繁殖，開始生長菌絲，出現(xiàn)白色絨狀物，稱為菌毛，繼續(xù)生長形成小菌落，稱為霉點，菌落增大或融合成菌苔，稱為霉斑。霉菌代謝產(chǎn)物中的色素使菌苔呈現(xiàn)黃、紅、紫、綠、褐、黑、白等色。 （4）腐壞。）腐壞。物品發(fā)生

6、霉變后，由于霉菌攝取物品中的營養(yǎng)物質(zhì)，通過霉菌分泌酶的作用，發(fā)生霉?fàn)€變質(zhì)，產(chǎn)生霉變，物品內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到破壞，失去原來的物理機械性能，外觀出現(xiàn)污點或染上各種顏色，喪失了使用價值。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)7 根據(jù)上述霉菌生命活動的特點和霉腐過程，人們只要控制溫度、濕度、營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣等這些霉菌生長要素中的任何一個因素，就可以控制霉菌的生長，也就能確保包裝容器內(nèi)之物品免遭霉菌的侵襲。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)8二、防霉包裝等級與技術(shù)要求 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4768-1995防霉包裝中規(guī)定了機械、電工、電子、儀器和儀表等產(chǎn)品包裝件防霉等級，其他各類物品的專業(yè)技術(shù)文件中亦各自規(guī)定了防

7、霉等級。 1. 防霉包裝等級 防霉包裝等級分為4級。內(nèi)外包裝材料與包裝件按GB/T4857.21-1995防霉試驗方法進行28天防霉試驗天防霉試驗后，各等級有如下要求： 1級包裝：級包裝：產(chǎn)品及內(nèi)外包裝未發(fā)現(xiàn)霉菌生長。 2級包裝：級包裝：外包裝局部區(qū)域可有霉菌生長，面積不超過整個包裝件的10%，但不能影響包裝件的使用性能。 3級包裝：級包裝：產(chǎn)品及內(nèi)外包裝均出現(xiàn)局部長霉現(xiàn)象，面積不超過整個包裝件的25%。 4級包裝：級包裝：產(chǎn)品及內(nèi)外包裝局部或整件出現(xiàn)嚴(yán)重長霉現(xiàn)象，面積占整個包裝件的25%以上。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)9 2. 防霉包裝技術(shù)要求 根據(jù)防霉等級提出防霉包裝技術(shù)要求：

8、 （1）品質(zhì)要求。）品質(zhì)要求。 根據(jù)物品的性質(zhì)、儲運和裝卸條件，設(shè)計防霉包裝結(jié)構(gòu)、包裝結(jié)構(gòu)、工藝和方法工藝和方法，使包裝后的物品在規(guī)定的時間內(nèi)符合防霉包裝等級的要求。 a. 密封包裝要求在規(guī)定的時間內(nèi)，能控制包裝容器內(nèi)相對濕度低于或等于60%。 b. 非密封包裝要求在規(guī)定時間內(nèi)，采用有效防霉措施，使其符合防霉等級的要求。 被包裝物品在包裝前必須按規(guī)定進行嚴(yán)格檢查，確認(rèn)物品是干燥與清潔的，物品外觀無霉菌生長痕跡，以及無直接引起長霉的有機物質(zhì)的污染。 對被包裝物品采取防霉措施時，不應(yīng)對物品產(chǎn)生不良影響。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)10（2）材料要求。）材料要求。 所使用的材料在物品包裝前，

9、不應(yīng)有長霉現(xiàn)象與長霉斑痕。 包裝材料應(yīng)有強的耐霉性。凡耐霉性差的材料，應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定預(yù)先進行防霉處理。 直接接觸物品的包裝材料，不允許有腐蝕性，或產(chǎn)生腐蝕性氣體。 包裝材料在使用前應(yīng)按規(guī)定進行干燥處理。避免使用含水率與透濕率超過要求的材料。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)11（3）包裝環(huán)境條件）包裝環(huán)境條件 包裝環(huán)境條件中相對濕度不能超過規(guī)定范圍，保持環(huán)境清潔，避免有利于霉菌生長的介質(zhì)帶入包裝箱內(nèi)。 包裝過程中避免手汗和油脂等有機污染物污染物品和包裝件。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)12（4）儲運環(huán)境條件。）儲運環(huán)境條件。 儲運場所應(yīng)該干燥，并有適當(dāng)?shù)淖韪魧右宰柚钩睔鈴牡叵律?/p>

10、升，以免外包裝吸潮長霉。 倉庫堆放的包裝件之間及包裝件與墻之間應(yīng)留有通道，保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以便進行必要的觀察、清潔和處理，還有利于通風(fēng)，防止長霉。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)13三、防霉包裝設(shè)計與計算 防霉包裝有兩大類：密封防霉包裝與非密封防霉密封防霉包裝與非密封防霉包裝。包裝。 1. 密封防霉包裝密封防霉包裝 對外觀及性能要求高的物品，可選用以下方法進行密封包裝，防止其在運輸、儲存過程中長霉。 （1）干燥空氣防霉包裝。）干燥空氣防霉包裝。選擇氣密性好及透濕率低的各類容器或復(fù)合材料等進行密封包裝，在密封容器內(nèi)放置一定量的干燥劑（如硅膠、蒙脫石干燥劑等）及濕度指示紙（如氯化鈷濕度指示紙

11、，它在濕度大于60%時由藍(lán)色變成粉紅色)，以控制包裝容器內(nèi)的相對濕度小于或等于60%。 防霉包裝干燥劑用量的計算可參考本書第十章防潮包裝干燥劑用量的計算來進行。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)14（2）氣調(diào)防霉包裝。）氣調(diào)防霉包裝。氣調(diào)防霉包裝是通過降低包裝內(nèi)空氣中氧氣的濃度，人為地造成一個低氧環(huán)境，使霉菌的生長繁殖受到抑制，從而達(dá)到防霉的目的。氣調(diào)防霉包裝技術(shù)的關(guān)鍵是密封和降氧。氣調(diào)防霉包裝技術(shù)的關(guān)鍵是密封和降氧。包裝容器的密封是保證氣調(diào)防霉的重要條件，因此，包裝材料除具有低的透氧率和透濕率以外，還必須具有良好的封口性能。封口方法可根據(jù)不同的材料加以選擇。降氧是氣調(diào)防霉包裝的重要措施，

12、目前降氧的方法主要有：機械降氧法（真機械降氧法（真空包裝或充氣包裝）利化學(xué)降氧法空包裝或充氣包裝）利化學(xué)降氧法兩種。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)15 機械降氧法機械降氧法是在密封包裝容器內(nèi)，抽真空或置換充入保護性氣體，如N2、CO2等，使O2的濃度低于1%。 化學(xué)降氧法化學(xué)降氧法是在密封包裝容器內(nèi)放置適當(dāng)脫氧劑和氧指示劑。脫氧劑可把包裝容器內(nèi)的氧氣濃度降至0.1%以下，防止物品長霉和銹蝕。脫氧劑用量可按密封容器內(nèi)剩余空氣容積的1/5（以mL為計量單位）選擇相近的脫氧劑，如801脫氧劑規(guī)格有100型、200型多種型號，型號前數(shù)字表示該規(guī)格脫氧剎公稱脫氧量的mL數(shù)。 第十三章 生物防護包裝

13、工藝包裝工藝學(xué)16（3）氣相防霉包裝。）氣相防霉包裝。在密封容器內(nèi)放置具有揮發(fā)性或升華性的防霉劑，由于防霉劑具有抑菌或殺菌作用，利用其揮發(fā)氣體與霉菌直接接觸，殺死或抑制霉菌生長繁殖，以達(dá)到防霉的目的。 這類包裝的技術(shù)關(guān)鍵是密封和使用適量的防霉劑，目前氣體防霉劑有多聚甲醛、SF501、對硝基氯苯、環(huán)氧乙烷、對硝基苯甲醛等。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)172. 非密封防霉包裝非密封防霉包裝 非密封防霉包裝適合于一些對霉菌敏感度較低或經(jīng)過有效防霉處理后的產(chǎn)品，在不密封條件能夠達(dá)到防霉效果的包裝。 （1）低溫防霉包裝。）低溫防霉包裝。低溫防霉包裝是通過控制被包裝物品本身的溫度，使其低于霉菌生

14、長繁殖的最低界限，抑制酶的活性，它一方面抑制了生物性物品的呼吸、氧化過程，使其自身分解受阻；另一方面抑制了霉菌的代謝與生長繁殖，從而達(dá)到防霉的目的。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)18（2）藥劑防霉包裝。）藥劑防霉包裝。這種防霉包裝技術(shù)是把對霉菌有抑制或殺滅作用的化學(xué)藥品加到產(chǎn)品和包裝材料（如防霉紙）上，來防止產(chǎn)品霉變，其抑制或殺滅的機理主要是使菌體蛋白質(zhì)凝固、沉淀和變形；有的與菌體酶系統(tǒng)結(jié)合，影響菌體代謝，有的降低菌體的表面張力，增加細(xì)胞膜的透過性，使之發(fā)生細(xì)胞破裂或溶解。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)19（3）其他防霉包裝。）其他防霉包裝。 電離輻射防霉包裝技術(shù)電離輻射防霉包裝

15、技術(shù)主要應(yīng)用x射線與y射線，包裝的物品經(jīng)過電離輻射后即完成了消毒滅菌的作用，經(jīng)照射后，如果不再受到污染，配合冷藏條件，小劑量輻射小劑量輻射能延長儲存期數(shù)周至數(shù)月；大大劑量輻射劑量輻射可徹底滅菌，長期儲存。 紫外線防霉包裝技術(shù)紫外線防霉包裝技術(shù)使用紫外線最有殺菌作用的一段波長，即260nm左右，其殺菌力最強，但由于紫外線穿透力很弱，所以只能殺死物品表面的霉菌。當(dāng)包裝物品和包裝容器或材料在一定距離內(nèi)經(jīng)紫外線照射一定時間后，其表面的霉菌即被殺死，再予包裝則可延長包裝儲存期。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)20微波防霉包裝技術(shù)微波防霉包裝技術(shù)是使用頻率為300300000MHz的超高頻電磁波，在

16、它的作用下，霉菌吸收微波能量，一方面一方面轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴼⒕?，另一方面一方面菌體的水分和脂肪等物質(zhì)受到微波的作用，它們的分子之間發(fā)生振動摩擦而使細(xì)胞內(nèi)部受損與產(chǎn)生熱量，促使菌體死亡。微波產(chǎn)生的熱能在內(nèi)部，所以熱能利用率高，加熱時間短，加熱均勻。 遠(yuǎn)紅外線防霉包裝技術(shù)遠(yuǎn)紅外線防霉包裝技術(shù)使用頻率高于300000MHz的遠(yuǎn)紅外線電磁波，其作用與微波相似，其殺菌機理主要是遠(yuǎn)紅外線的光輻射和產(chǎn)生的高溫使菌體迅速脫水干燥而死亡。 高頻電場防霉包裝技術(shù)高頻電場防霉包裝技術(shù)是使含水分高的物品和霉菌在 “吸收”高頻電能后轉(zhuǎn)化熱量而殺菌。只要物品和霉菌有足夠的水分，同時又有一定強度的高頻電場，消毒殺菌瞬間即可完成

17、。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)21第二節(jié) 無菌包裝 無菌包裝是在被包裝物品、被包裝容器（材料）和輔料、包裝裝備均無菌的情況下，在無菌的環(huán)境中進行充填和封合的一種包裝技術(shù)。它常用于乳品、乳制品、果汁、飲料、食品及某些藥品等的包裝，尤其適于液態(tài)食品的包裝。所采用的包裝容器有杯、盤、袋、桶、缸、盒等，容積從10mL到1135mL不等；包裝材料主要采用塑料/鋁箔/紙/復(fù)合塑料薄膜，這種材料制成的容器可比金屬容器節(jié)省15%2.5%的費用，大大降低了包裝成本。其中被包裝的食品可在常溫條件下儲存1218個月不會變質(zhì)，保存68個月不損失風(fēng)味。經(jīng)過無菌包裝的食品無須冷藏庫儲存、冷藏車運輸、冷藏柜臺銷售，

18、因而節(jié)省能源，且成本較低，儲存期長，銷售方便，經(jīng)濟效益顯著，深受消費者歡迎。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)22一、無菌包裝的機理 無菌包裝過程主要包括：包裝品（材料或容器）的滅菌、被包裝物品的滅菌和在無菌環(huán)境下進行包裝作業(yè)，整個過程構(gòu)成一個無菌包裝系統(tǒng)。對于不同的包裝品（材料或容器），無菌包裝系統(tǒng)的組成部分也不盡相同。 實際上無菌包裝并非絕對無菌，無菌包裝只是一個相對的無菌加工過程，亦即“商業(yè)無菌 (commercial sterilization)。商業(yè)無菌是從商品角度對某些食品所提出的滅菌要求。就是指食品經(jīng)過殺菌處理后，按照所規(guī)定的微生物檢驗方法，在所檢食品中沒有活的微生物檢出，或

19、者僅能檢出極少數(shù)的非病原微生物，但它們在儲存過程中不可能進行生長繁殖。目前，無菌包裝中采用的殺菌方法主要有加熱殺菌（熱殺菌）和非加熱殺菌（冷殺菌）兩大類。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)231. 熱殺菌的機理 加熱是滅菌和消毒方法中應(yīng)用最廣泛的、效果較好的方法。這是由于食品變質(zhì)的主要原因是微生物在食品中生長繁殖，而加熱能使細(xì)菌的細(xì)胞中與繁殖性能相關(guān)的基因受熱變態(tài)，從而喪失繁殖能力。微生物中最耐熱的是細(xì)菌孢子，當(dāng)環(huán)境溫度在100以上時，溫度越高，孢子死亡得越快，即所需滅菌時間越短。表13-1所示為肉毒桿菌孢子在中性磷酸緩沖溶液中的死亡時間與溫度的關(guān)系。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)24

20、 食品通常有香味和色素，當(dāng)食品經(jīng)過一定的溫度和時間的加熱，它們會發(fā)生不同程度的變化，但是這種變化對溫度的依存關(guān)系比殺滅細(xì)菌孢子相對地小一些，而對時間的依存性大，從表13-1可以看出，加熱溫度在130以上殺滅細(xì)菌的時間顯著地縮短，因此，熱殺菌主要在盡可能短的時間內(nèi)以一定的溫度殺滅有害菌，以保持食品的品質(zhì)。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)252. 冷殺菌的機理 高溫在殺菌的同時往往會使食品的品質(zhì)受到不利的影響，為此，非加熱殺菌技術(shù)日益受到人們的重視。目前采用的冷殺菌技術(shù)主要有紫外線殺菌、藥物殺菌、射線殺菌、高壓殺菌、高電壓脈沖殺菌、磁力殺菌等。其作用機理各有不同，但都是在不需加熱的情況下作用

21、于細(xì)菌的蛋白質(zhì)、遺傳物質(zhì)及酶等，使細(xì)菌變質(zhì)致死，這種方法因不需加熱，所以對食品的色、香、味有很好的保護作用。更適合于一些不能加熱的食品或包裝品，因此，已被廣泛地采用。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)26二、無菌包裝的滅菌技術(shù)1. 滅菌技術(shù)的應(yīng)用 目前無菌包裝主要用于液態(tài)食品和固液混合食品中，固液混合食品可以進行連續(xù)滅菌或分別滅菌后再混合。此外，固態(tài)食品經(jīng)表面清洗或滅菌處理后，也可在無菌條件下用經(jīng)過滅菌處理的材料進行包裝，然后在低溫條件下儲存、運輸和銷售。隨著無菌包裝技術(shù)的不斷發(fā)展，以及對產(chǎn)品品質(zhì)的要求越來越高，許多食品或其原料都趨向于按照各自不同的特點與要求進行滅菌處理：第十三章 生物防

22、護包裝工藝包裝工藝學(xué)27（1）對被包裝食品的殺菌可根據(jù)食品自身的特性和要求來選擇最佳的方法，其目的是使食品的色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)成分得到最好的保護，并可延長其儲存期，便于儲運和銷售，（2）用于無菌包裝的食品與包裝品（包裝材料或容器）是分別進行滅菌的，不會導(dǎo)致傳熱障礙或普通罐裝食品滅菌時的那種共熱過程，避免食品與包裝品發(fā)生反應(yīng)，減少材料成分向食品中遷移。 （3）包裝品的表面滅菌可采用冷殺菌技術(shù)或其他有效的表面殺菌技術(shù)，所以，對一些耐熱性較差的包裝材料也能夠應(yīng)用于無菌包裝。 （4）滅菌技術(shù)應(yīng)適用于自動化生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，節(jié)能省工，有利于降低生產(chǎn)成本。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)282. 被包

23、裝物品的滅菌技術(shù) 用于被包裝物品的滅菌技術(shù)有兩種，一種是巴氏滅菌技術(shù)，另一種是超高溫短時間滅菌技術(shù)。 （1）巴氏滅菌技術(shù)。巴氏滅菌技術(shù)是將食品充填并密封于包裝容器后，在低于100溫度下保持一定時間。其目的是最大限度地消滅病原微生物。 巴氏滅菌溫度低、時間短、不破壞食品的營養(yǎng)與風(fēng)味；主要用于柑橘、蘋果等果汁飲料、鮮奶、稀奶油、冰淇淋原料、乳酸飲料、發(fā)酵乳、低度酒、生啤酒、醬油、熏肉、火腿等食品的滅菌。滅菌對象是酵母、霉菌和乳酸桿菌等。 巴氏滅菌裝置主要有間歇式殺菌裝置、連續(xù)式低溫滅菌裝置和微波加熱滅菌裝置等。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)29 間歇式滅菌裝置是一種比較古老、日漸被淘汰的裝置

24、；一般采用可以攪拌的夾層鍋，利用蒸汽、熱水和冷水達(dá)到加熱冷卻的目的；它熱交換率低、操作勞動強度大，目前只有一些小廠仍在使用。 連續(xù)式低溫滅菌裝置主要用于液態(tài)食品滅菌；熱交換方式有管式和板式兩種。最常用的是板式中的片式熱交換器，這種熱交換器的最高使用壓力可達(dá)0.40.5MPa、調(diào)節(jié)溫度范圍為-30150，流量允許范圍為0.5100m3/h，是連續(xù)式液體食品滅菌的主要裝置。 微波滅菌是近年發(fā)展起來的巴氏滅菌技術(shù)；其特征是加熱效率高、時間短、傳熱均勻、控制容易、自動化程度高；特別是在面包、糕點的防霉滅菌方面顯示了其他方法所沒有的優(yōu)越性。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)30（2）超高溫短時間 （

25、UHTST）滅菌技術(shù)。超高溫滅菌是指在135150溫度條件下、短時間對被包裝食品進行滅菌處理，以殺滅包裝容器內(nèi)的細(xì)菌。采用這種技術(shù)不僅能保證食品的品質(zhì)，生產(chǎn)效率也可大大地提高。目前廣泛用于乳品、果汁飲料、豆奶、茶、酒、礦泉水及其他產(chǎn)品的無菌包裝。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)31 實踐表明，滅菌時間過長，會導(dǎo)致食品的品質(zhì)下降，特別是對食品的顏色和風(fēng)味影響較大。從表13-1可見，滅菌溫度在100120時，細(xì)菌死亡時間一般較長，將溫度提高到135以上時，則死亡時間大為縮短；根據(jù)研究結(jié)果，滅菌溫度增加10，取得同樣滅菌效果的時間僅為原來滅菌時間的1/10。在滅菌條件相同的情況下，超高溫短時間

26、滅菌與低溫度長時間滅菌相比較，不僅滅菌時間顯著縮短，而且與品質(zhì)有關(guān)的食品成分保存率也很高，由表13-2可見，在120以下滅菌時，食品成分的保存率為70%，而在130以上的高溫短時間和超離溫短時間滅菌時，食品成分的保存率則上升到90%。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)32 超高溫短時間滅菌裝置有兩種類型。一種為直接加熱形式，就是用過熱蒸氣直接噴入液體狀食品或把液體狀食品噴入熱蒸氣，達(dá)到快速加熱滅菌的目的。直接加熱法最大的優(yōu)點是快速加熱和快速冷卻，最大限度地減少了越高溫短時間滅菌處理過程中可能發(fā)生的物理化學(xué)變化，但是要求熱蒸氣必須適于飲用，且對過氧化氫包裝件加熱前后的含水量要嚴(yán)格控制。另一種

27、為間接加熱形式，它是利用管式或板式熱交換器進行介質(zhì)間接交換作用加熱的間接加熱滅菌的過程；間接加熱由于溫度控制方便，設(shè)備占地面積小、效率高等特點，應(yīng)用比較廣泛。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)33（3）微波加熱滅菌。微波是指波長在1300nm、頻率為30030000MHz之間的電磁波，它遇到物體阻擋時能引起反射、穿透、吸收等現(xiàn)象；被物體吸收后能引起分子間的摩擦，把電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋Ｎ⒉缇夹g(shù)克服了常規(guī)加熱方式中先加熱環(huán)境介質(zhì)、在加熱食品的缺點，對食品的加熱方式是瞬間穿透式加熱，被加熱的食品直接吸收微波能量而產(chǎn)生熱能，加熱速度快，內(nèi)外受熱均勻，同時食品中的微生物因吸收微波能量而使體溫升高，破

28、壞菌體中蛋白質(zhì)成分，起到殺菌作用。 微波加熱可在120 130和1 2min條件下對多種液體、黏稠體及固體形狀食品進行滅菌，達(dá)到保色、保香、保味的效果。而且在食品包裝后還可以連同包裝一起進行滅菌處理。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)34（4）電阻加熱滅菌。電阻加熱滅是利用連續(xù)流動紅旗的導(dǎo)電液體的電阻熱效應(yīng)來進行加熱，以達(dá)到殺菌目的，是對酸性和低酸性的黏性食品和顆粒狀食品進行連續(xù)滅菌的一種新技術(shù)。 電阻加熱滅菌要求交流電的頻率在5060Hz之間，因為此時它的電化學(xué)性能穩(wěn)定，交流電的轉(zhuǎn)換率最高，且操作安全。電阻加熱的適應(yīng)范圍根據(jù)食品物料的導(dǎo)電率來決定，大多數(shù)能用泵輸送的、含有溶解離子鹽且含水

29、量在90%以上的食品都可用電阻加熱滅菌。且效果很好。 電阻加熱因為是在連續(xù)流動的液體中加熱，不需高溫?zé)峤粨Q，各種營養(yǎng)成分損失很少，且能量轉(zhuǎn)化率達(dá)90%以上，適合于對物料進行整體加熱，所以是顆粒狀和片狀食品實現(xiàn)瞬時無菌包裝的較好的方法，如土豆、胡蘿卜、蘋果片及牛肉、雞肉干等。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)35（5）高電壓脈沖滅菌。高電壓脈沖滅菌是將高壓脈沖電場作用于液體食品。有效地殺滅食品中的微生物，而對食品本生的溫度并無明顯影響，因而最大限度地保存了食品中原有的營養(yǎng)成分。 當(dāng)液體食品流經(jīng)高壓脈沖電場，由于外加電場的作用，液體中微生物的細(xì)胞膜上產(chǎn)生相應(yīng)的電熱，導(dǎo)致細(xì)胞膜上產(chǎn)生電荷分離。當(dāng)

30、電勢超過其臨界值（大約為lV）時，由于帶電分子間的相斥作用，引起細(xì)胞上出現(xiàn)空隙，導(dǎo)致細(xì)胞膜透過性增大和細(xì)胞膜功能受損，細(xì)胞膜受損程度與外加電場強度有關(guān)，當(dāng)外加電場強度等于或略高于某個臨界值時，細(xì)胞膜的暫時性損傷可以修復(fù)，而當(dāng)外加電場強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其臨界值時，細(xì)胞膜的損傷為不可逆性損傷，導(dǎo)致細(xì)胞最終死亡。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)36 高電壓脈沖的滅菌效果受很多因素的影響，不僅取決于電場強度、脈沖寬度、電極種類等，還與液體食品的電阻率、PH值、食品中微生物種類及原始污染程度等有關(guān)。目前已經(jīng)成功地將高壓脈沖滅菌用于牛奶、果汁等的滅菌。其滅菌過程是： 液體食品儲液罐熱交換器加熱裝置（升溫至

31、4050）真空脫氣裝置（除去液體中氣體和液泡，以免影響處理槽中電場的均勻性）脈沖電場處理槽（電場強度1230kV/cm，脈沖寬度1040m）熱交換器冷卻裝置（降溫至10以下）無菌包裝冷藏。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)37（6）超高壓滅菌。超高壓滅菌就是將食品在200600MPa超高壓下進行短時間的處理，由于靜水壓的作用使菌體蛋白質(zhì)產(chǎn)生壓力凝固，達(dá)到完全殺菌的目的。 微生物并非一個均一的體系，而是由水、電解質(zhì)、磷酸、脂肪酸、氨基酸等組成的，具有多種不同性質(zhì)和不同構(gòu)造特性。在200600MPa的超高壓下，由于組成細(xì)胞的各物質(zhì)的壓縮率不同，體積變化也存在著各向異性。這些不同構(gòu)造的物質(zhì)界面膜

32、在高壓下就會產(chǎn)生斷裂受到破壞，從而達(dá)到滅菌的目的。 超高壓滅菌的最大優(yōu)越性是對食品的風(fēng)味、色素、維生素C等沒有影響，營養(yǎng)成分損失很少，特別適用于果汁、果醬類食品的滅菌。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)38（7）磁力滅菌。磁力滅菌是把需滅菌的食品放于磁場中，在一定的磁場強度作用下，使食品在常溫下達(dá)到滅菌的目的。 磁力發(fā)生裝置采用直流電磁石，磁通量由次極 間的距離和電流的大小來決定。首先裝置一非晶體 的磁性體，然后將食品置于磁場中，如圖13-1所示。通過曲軸使電機的旋轉(zhuǎn)運動變成食品的上下運動，由于食品上下振蕩，發(fā)生電磁誘導(dǎo)作用，在非 晶體薄膜上生成了電動勢，產(chǎn)件了電流、還因非晶 體薄膜隨食品

33、上下移動對細(xì)菌產(chǎn)生攪拌作用，經(jīng)過 一定時間的連續(xù)振蕩，可使食品達(dá)到滅菌的效果。 由于這種方式不需加熱，不影響食品的風(fēng)味和品質(zhì)，主要適用于各種飲料、流體食品、調(diào)味品及其他各種固體食品的滅菌包裝。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)39（8）臭氧滅菌。臭氧（O3）的滅菌機理主要有兩種解釋：一種是臭氧很容易同細(xì)菌細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到破壞，導(dǎo)致細(xì)菌死亡；另一種說法認(rèn)為臭氧可以破壞細(xì)菌中的酶或DNA、RNA，從而使細(xì)菌死亡。 臭氧滅菌多用于飲水或食品原料的滅菌，近年來由于人們對臭氧利用技術(shù)了解的深入，臭氧被廣泛地用于食品的滅菌、脫臭、脫色

34、等方面，尤其是用于解決固體食品在生產(chǎn)過程中細(xì)菌的二次污染，臭氧有著其他滅菌方法所不及的特殊作用。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)403. 包裝品的滅菌技術(shù) 無菌包裝的包裝品必須不附著微生物，同時具有對氣體及水蒸氣的阻隔性。所以在無菌包裝前，還必須對包裝品進行滅菌處理。包裝品的滅菌通常有化學(xué)滅菌和物理滅菌兩類方法。 （1）化學(xué)滅菌法。 過氧化氫滅菌。過氧化氫俗稱雙氧水，它的滅菌工藝具有以下特點：（）提高過氧化氫溶液的濃度，可以提高其滅菌效能；常用濃度為25%30%；（）提高滅菌溫度。可以加速初生態(tài)氧的滅菌作用；常用溫度以80為宜；（）不同的微生物對過氧化氫的敏感程度是不同的，特別是細(xì)菌孢子

35、具有更強的耐藥力。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)41 過氧化氫溶液滅菌可采用浸漬法或噴淋法。滅菌處理后，包裝材料再經(jīng)熱空氣烘烤，能夠增強新生態(tài)氧的滅菌效果以消滅一部分殘存的細(xì)菌，同時材料表面余留的過氧化氫也已消失，隨即進行充填工序。滅菌時，如果結(jié)合使用潤滑劑，可以提高滅菌的效果，這時過氧化氫的濃度僅為15%20%，時間只需要34就能有效地殺死細(xì)菌。環(huán)氧乙烷滅菌。環(huán)氧乙烷氣體主要用于食品自動包裝機有關(guān)部件、包裝容器和封口材料的消毒滅菌。滅菌后有一部分殘留的環(huán)氧乙烷附著在包裝材料表面，需采取升溫和減壓的方法以加速環(huán)氧乙烷的散失。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)42（2）物理滅菌法。

36、紫外線滅菌。紫外線的滅菌機理是由于紫外線照射后微生物細(xì)胞內(nèi)的核酸產(chǎn)生化學(xué)變化，引起新陳代謝障礙，因而失去增殖能力。其滅菌效果與紫外線的波長、照射強渡（mWcm-2）以及照射時間（s）、濕度和照射距離有關(guān)。對于多數(shù)的微生物和細(xì)菌，波長在240280m的紫外線的滅菌效果最為有效。第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)43輻射滅菌。輻射滅菌即采用離子輻射的方法來進行滅菌。輻射處理可以在室溫下進行處理，能夠有效地控制微生物的生長，但有些酵母和過濾性病毒具有抗輻射能力，不會被輻射能量所殺死，此外，應(yīng)該了解，熱和光的輻射作用會損傷紙和和各種塑料的原有性能；例如，聚氯乙烯受熱或紫外線照射會加速老化和分解，離子

37、輻射會促使包裝材料中成分的化學(xué)變化。研究結(jié)果表明，輻射劑量為l0kGy或更低時，包裝材料的機械性能和化學(xué)性能只有很微小的變化。 第十三章 生物防護包裝工藝包裝工藝學(xué)44 以上所說包裝品的物理滅菌法也適用于被包裝物品的滅菌。當(dāng)前，食品滅菌工藝正在逐步擺脫傳統(tǒng)的加熱滅菌方式，向超高溫度短時間以及不直接對食品加熱的方向發(fā)展，以求最大限度的減少食品中營養(yǎng)成分的損失，盡量保持食品原有風(fēng)味，延長食品的儲存期。此外，滅菌方式也在向著配套的方向發(fā)展，例如采用高強度紫外線和低濃度過氧化氫相結(jié)合的滅菌方式，能夠取得顯著的滅菌效果（圖13-2），使用濃度低于1%的過氧化氫，加上高強度的紫外線在常溫下產(chǎn)生的滅菌效力是兩者單獨使用時的上百倍。由于過氧化氫濃度很低，對于殘留的過氧化氫也無須采取措施，避免了傳統(tǒng)過氧化氫滅菌需高溫、長時間等問題。 第十三章 生物防