《食品包裝學(xué)》課件11食品無菌包裝及其它包裝技術(shù)

1、食品包裝專用技術(shù)食品無菌包裝技術(shù)一、無菌包裝(aseptic packaging)概念 所謂食品無菌包裝技術(shù)，是指把被包裝食品、包裝材料容器分別殺菌，并在無菌環(huán)境條件下完成充填、密封的一種包裝技術(shù)。 無菌包裝包括包裝材料的無菌、包裝產(chǎn)品的無菌、包裝環(huán)境的無菌和包裝后完整封合四個要素。二、無菌包裝的特點及分類（一） 無菌包裝的特點： 對包裝內(nèi)容物可采用最適宜的殺菌方法（如HTST法、UHT法等）進行殺菌，使食品的色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)成分等品質(zhì)少受損害 由于包裝容器和食品分別進行殺菌處理，所以不管容器容量大小如何，都能得到品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，甚至還能生產(chǎn)普通罐裝法根本無法生產(chǎn)的大型包裝食品。再者，與

2、包裝后殺菌相比，食品與容器之間不易發(fā)生反應(yīng)，包裝材料成分向食品溶滲減少。 由于容器表面殺菌技術(shù)比較容易，且與內(nèi)容物殺菌無關(guān)，故包裝材料的耐熱性要求不高，強度要求也沒有那么嚴(yán)格。 適合于自動化連續(xù)生產(chǎn)，既省工又節(jié)能。（二）分類：1.按保存溫度分：1）常溫保存的無菌食品：把連續(xù)殺菌過程和無菌容器包裝結(jié)合起來，以獲得常溫儲存的商業(yè)無菌食品。 如鮮乳及乳制品、布丁、蔬菜汁、果汁、湯汁及帶顆粒的食品。2）低溫保存的食品：在無菌環(huán)境下將沒有殺菌的新鮮食品（如發(fā)酵乳、酸乳酪等）包裝起來，以使食品在冷藏鏈中免受霉菌、酵母菌污染。2.按包裝大小分成：大包裝和小包裝1）大包裝包裝容量為5-220L，最大可到100

3、0L，主要供食品廠家進行分裝銷售； 生產(chǎn)大包裝設(shè)備的廠家有瑞典利樂公司、意大利ELPO公司、芬蘭ELECSTER公司、我國的北京航空工藝研究所、沈陽自動化儀表研究所等。2）小包裝容量為70-1200ml，供市場銷售，直接供應(yīng)消費者。又可分為磚型包、塑料杯、塑料袋、塑料瓶等幾種形式。 生產(chǎn)磚型包設(shè)備的廠家有瑞典利樂公司、美國國際紙業(yè)公司、德國的PKI公司、KF公司、我國的廣東遠東公司等；生產(chǎn)塑料杯型包裝設(shè)備的廠家有德國的GASTI公司、BOSCH公司、HASSIA公司、法國ERCA公司等；生產(chǎn)塑料袋包裝設(shè)備的廠家有德國KF公司、芬蘭ELEC-STER公司、日本城南公司等；生產(chǎn)塑料瓶包裝設(shè)備的廠家

4、有瑞士TOMME-LAG公司、荷蘭STORK公司等。 三、無菌包裝材料（一）無菌包裝對包裝材料的要求1.熱穩(wěn)定性：在無菌熱處理期間不產(chǎn)生化學(xué)變化或物理變化。2.抗化學(xué)性、耐紫外性：用化學(xué)劑或紫外線進行無菌處理過程中，材料的有機結(jié)構(gòu)不改變。3.熱成型穩(wěn)定性：在無菌處理或干制的熱處理過程中，容器外形不發(fā)生明顯改變。4.阻氣性：一方面能阻隔外部空氣中的氧氣滲入；另一方面能保持充入容器的惰性氣體不外滲。5.防潮性：阻止水分的穿透，以保持產(chǎn)品應(yīng)有的含濕量。6.韌性和剛性：具有合適的韌性和剛性，便于機械化充填、封口。7.避光性：阻隔光線的穿入。8.衛(wèi)生性：材料應(yīng)是無毒的、符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，且易殺菌。9.經(jīng)

5、濟性：來源豐富，成本低。（二）無菌包裝常用包裝形式及使用的材料1.無菌磚無菌磚是由紙、鋁及塑料復(fù)合層壓加工而成，厚約0.35mm，典型結(jié)構(gòu)為：利樂包：PE紙板粘合層AlPEPE；康美包：PE白紙板PEAl粘合層PE。內(nèi)層為熱封和包容食品作用，鋁箔提供了最好的阻氧、阻水及避光性，粘結(jié)層使鋁箔與紙板之間相連結(jié)，紙板提供了剛性挺度及印刷性，外層的PE保護油墨及紙板。無菌包裝材料一般有金屬罐、玻璃瓶、塑料容器、復(fù)合罐、紙基復(fù)合材料、多層復(fù)合軟包裝等幾種。 2.無菌枕無菌枕也是多層紙、鋁、塑復(fù)合材料，與磚包接近，但是紙板材料不同。 其結(jié)構(gòu)為：PE紙粘合層Al粘合層PE。紙張為印刷層，具有良好的阻隔性、避

6、光性。3.屋頂包屋頂型包裝材料，一是PE/紙板/粘合樹脂/鋁箔/粘合樹脂/PE，具有類似磚包的保質(zhì)期； 二是PE/紙板/PE三層結(jié)構(gòu)的新鮮層，通常屋頂包一般指三層復(fù)合的材料。4.無菌杯無菌杯以?？ū∟AS）為典型代表。 ?？ū∟AS）的無菌包裝材料分為杯材、蓋材和商標(biāo)材三部分，其結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求比較復(fù)雜 NAS塑料杯無菌包裝系統(tǒng)用的包裝材料稱為中性無菌包裝材料，簡稱NAS片材。其結(jié)構(gòu)為：PP/PE/EVA/EVOH (乙烯-乙烯醇共聚物) /HIPS；PP/PE/EVA/PVDC/HIPS (高抗沖擊聚苯乙烯) ；PP/PE/EVA/PS/PVDC/HIPS。PP層是無菌保護層，PE層是

7、密封層及隔水層，EVA是粘合層，PVDC、EVOH是阻隔層。無菌杯蓋材結(jié)構(gòu)為Al/PE/EVA/PP；Al/PE/EVA/PET。PP、PET為保護層，PE膜為帶孔膜，Al箔可揭開露出飲料孔。無菌杯商標(biāo)材結(jié)構(gòu)為Al/PE/紙/熱熔膠結(jié)構(gòu)。5.芬包、百利包芬包與百利包可采用多種復(fù)合包裝材料：一是鋁塑復(fù)合膜，二是三層黑白膜（PE白色母/PE白色母/PE黑色母），三是PE白色母/粘合樹脂/EVOH/粘合樹脂/PE黑色母。不同結(jié)構(gòu)的材料保質(zhì)期有很大差6.軟塑袋除了常見的三層、五層共擠膜材料外，還有以下材料：單層塑膜：結(jié)構(gòu)為LDPELLDPE白色母吹塑膜。PVDC涂布膜：結(jié)構(gòu)為PVDC/三層共擠膜PE鍍

8、鋁膜：結(jié)構(gòu)為印刷層/PE/PE/VMPE。 干式復(fù)合膜：結(jié)構(gòu)為BOPP/PE，其結(jié)構(gòu)不常用8.紙杯紙杯由杯身與蓋材構(gòu)成，杯身結(jié)構(gòu)為PE/紙/PE，杯蓋為PET/Al/LDPE結(jié)構(gòu)。9.塑杯塑杯材料主要為PP及PS兩種，PP杯表面光潔、耐溫性好，PS杯挺度好，耐低溫性好。10.塑瓶、塑桶塑瓶材料為HDPE、PP及PET，塑桶一般為HPPE材料。四、無菌包裝的包裝體系殺菌方法 食品無菌包裝的關(guān)鍵是包裝體系的殺菌，即包裝食品的殺菌、包裝容器材料的殺菌處理、包裝系統(tǒng)設(shè)備及操作環(huán)境的殺菌處理。(一)無菌包裝食品的殺菌方法1超高溫瞬時殺菌( UHT，ultra high temperature short

9、 time) 是把食品在瞬間加熱到高溫(135以上)而達到殺菌目的。(1)直接加熱殺菌法(2)間接加熱殺菌法(1)直接加熱殺菌法 用高壓蒸氣直接向食品噴射，使食品以最快速度升溫，在幾秒內(nèi)達到140160高溫維持幾秒鐘，再在真空室內(nèi)除去多余水分，然后用無菌冷卻機冷卻到室溫。 這種方法特別適宜于對熱特別敏感的流質(zhì)食品的滅菌處理，但易使產(chǎn)品香味揮發(fā)損失。如對牛奶的UHT殺菌工藝采用：原料(5)預(yù)熱(1520s)到7580迅速加熱到140150保持(24s) 迅速降溫至80冷卻(1520s)至室溫的殺菌工藝。這種殺菌方式使牛奶在高溫段時間很短，能使產(chǎn)品完全殺菌，且能基本保持牛奶的營養(yǎng)和風(fēng)味。目前國際上

10、采用的有UHT噴射式殺菌(UHT injection steriliser)和UHT注入式殺菌(UHT infusion steriliser)兩種類型的設(shè)備。英國APV公司 UHT噴射式殺菌75801MPa蒸汽150保溫24s7710153035MPa英國APV公司 UHT噴射式殺菌當(dāng)溫度低于某值時報警，再低于限值時進液閥自動關(guān)閉控制牛乳殺菌前后密度保持不變法國拉吉奧爾公司 UHT注入式殺菌140高溫蒸汽閃蒸降至75 左右，并蒸發(fā)部分水分調(diào)節(jié)加熱蒸汽溫度通過控制殺菌前后溫度保持其水分和固形物含量不變(2)間接加熱殺菌法 即采用換熱器進行間接加熱殺菌，根據(jù)食品的黏度和顆粒大小可選用片式（板式）

11、換熱器、管式換熱器、刮板式換熱器。片式換熱器適用于果肉含量不超過13的液體食品；管式換熱器對產(chǎn)品的適應(yīng)范圍較廣，可加工高果肉含量的濃縮果蔬汁等液體食品，凡用片式換熱器會產(chǎn)生結(jié)焦或阻塞，而黏度又不足用刮板式換熱器的產(chǎn)品，都可采用管式換熱器。刮板式換熱器裝有帶葉片的旋轉(zhuǎn)器，在加熱面上刮動而使高黏度食品向前推送，達到加熱殺菌之目的。主要用于高黏度食品的加熱。在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)食品黏度和顆粒大小不同靈活選用。1）片式UHT系統(tǒng)與殺過菌牛乳熱交換至85穩(wěn)定6分鐘防止后續(xù)加熱產(chǎn)生過多沉淀高溫蒸汽加熱至138150冰水冷卻至100與原料乳換熱冰水冷卻至20 2)環(huán)形套管式UHT系統(tǒng) 荷蘭斯托克(Stock)公司

12、生產(chǎn)的環(huán)形套管式熱交換器是由兩根不銹鋼管套裝在一起并構(gòu)成螺旋盤管狀，內(nèi)管流動的物料與在外管與內(nèi)管之間逆向流動的蒸汽進行熱交換，快速并均勻地加熱物料。 環(huán)形套管式蒸汽間接加熱UHT殺菌系統(tǒng)與其他UHT殺菌系統(tǒng)相比有下列特點： 物料以強烈的湍流輸送，保證了物料均勻受熱和較長的運行周期。 大功率的高壓泵使物料在各熱交換器間流動，一直輸送到包裝機的灌裝間，從而減少了滅菌產(chǎn)品二次污染的可能性。2)環(huán)形套管式UHT系統(tǒng)與高溫物料熱交換而預(yù)熱超高溫殺菌熱交換器由一根在蒸汽罐中的單層不銹鋼管構(gòu)成保溫管與冷物料熱交換分別以冷水和冰水冷卻罐裝 3)刮板式UHT殺菌系統(tǒng) 3)刮板式UHT殺菌系統(tǒng)中國食品發(fā)酵工業(yè)研究

13、院研制2無菌包裝的其它殺菌方法1）歐姆殺菌方法 歐姆殺菌是一種借通入電流使液態(tài)食品內(nèi)部產(chǎn)生熱量達到殺菌目的的新型加熱殺菌技術(shù)。 對于帶顆粒(粒徑小于15mm)的液態(tài)食品，采用歐姆殺菌技術(shù)，可使顆粒加熱速度與液體加熱速度相接近，并可獲得比常規(guī)傳熱殺菌方法更快的加熱速度(顆粒升溫約12s)，從而得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。3）高溫短時殺菌HTST 主要用于低溫流通的無菌奶和低酸性果汁飲料的殺菌，可采用換熱器在瞬間把液料加熱到100以上，然后速冷至室溫，可完全殺滅液料中的酵母和細菌，并能保全產(chǎn)品的營養(yǎng)和風(fēng)味。2）電阻加熱UHT殺菌方法 借助大部分食品含有適度溶解的鹽離子的游離水分，具有較好的導(dǎo)電性，根據(jù)歐姆定

14、律，將電流通過連續(xù)流動的物料通道即可對物料進行加熱。(二)無菌包裝材料和容器殺菌方法 目前無菌包裝普遍使用紙塑類多層復(fù)合軟包裝材料或片材熱成型容器，這類材料在復(fù)合加工時的溫度高達200左右，這相當(dāng)于對包裝材料進行了一次滅菌處理，但貯運、印刷等加工過程會重新被微生物污染，如果直接用來包裝食品則會造成微生物的二次污染，因此，在無菌包裝時必須對包裝材料單獨進行殺菌處理。紙塑類包裝容器的殺菌有物理和化學(xué)兩種方法：物理方法常用紫外線輻射殺菌，化學(xué)方法常用H2O2殺菌。1紫外線殺菌 紫外線在波長250270nm范圍內(nèi)有較好的滅菌效果 紫外殺菌與照射強度、時間、距離和空氣溫度有關(guān)。例：采用高強度的紫外殺菌燈

15、照射長度為76.2cm的軟包裝材料，照射距離為1.9cm，照射時間為45s就能獲得較好的滅菌效果。 紫外殺菌還與材料表面狀態(tài)有關(guān)，對于表面光滑無灰塵的包裝材料，采用紫外線可殺滅表面上的細菌；對于壓凸的鋁箔表面，殺菌時間比光滑表面長3倍；對不規(guī)則形狀的包裝容器表面，則滅菌照射時間要比平面長5倍。同時，采用紫外殺菌時還需考慮材料的特性，特別是復(fù)合材料的內(nèi)層，如PVC、PVDC、LDPE等材料受紫外線照射后會降低其熱封強度約50。2過氧化氫(H2O2)殺菌 H2O2是一種殺菌能力很強的殺菌劑，對微生物具廣譜殺菌作用，毒性小，在高溫下可分解成氧和水： H2O2H2O+O “新生態(tài)氧”O(jiān)極為活潑，有極強

16、的殺菌力。其殺菌力與H2O2 的濃度和溫度有關(guān)： H2O2濃度越高、溫度越高，其殺菌效力就越好。H2O2的濃度小于20時，單獨使用殺菌效果不好，當(dāng)濃度為22H2O2在85時殺菌可得到97的無菌率，而濃度為15H2O2在125時殺菌可得到99.7的無菌率。 H2O2殺菌常采用溶槽浸漬或噴霧方法，使包裝材料表面有一層均勻的H2O2液，然后對其進行熱輻射，減少H2O2在包裝材料表面的殘留量，使H2O2完全蒸發(fā)分解成無害的水蒸氣和氧，同時增強滅菌效果。3H2O2和紫外線并用殺菌方法 此方法比H2O2殺菌結(jié)合加熱處理的殺菌效力更顯 著。即使采用低濃度H2O2 (1)溶液，加上高強度的紫外線輻射殺菌處理，

17、也可取得驚人的殺菌效果； 這種殺菌方法只需在常溫下施行就可 產(chǎn)生立即的殺菌效果，比單一使用H2O2 (即使在高溫下用高濃度的H2O2)或單一使用紫外 線照射殺菌，其殺菌效果大上百倍。4紫外線與乙醇或檸檬酸并用的殺菌方法 圖7-24和圖725為紫外線與乙醇和檸檬酸并用的殺菌效果圖。70的乙醇、檸檬酸液單獨使用時無殺菌效果，但與紫外線并用后均可在35s內(nèi)達到殺菌要求，其中最引人注意的是紫外線與檸檬酸并用的殺菌效果，當(dāng)枯草桿菌孢子污染程度達106個/cm2時，可在3s內(nèi)達到無菌狀態(tài)。(三)包裝系統(tǒng)設(shè)備及操作環(huán)境的殺菌1包裝系統(tǒng)設(shè)備食品經(jīng)殺菌到無菌充填、密封的連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)線上，要防止食品受到來自系統(tǒng)外部的微生物污染。1）要保持接管處、閥門、熱交換器、均質(zhì)機、泵等的