第七章 食品包裝新技術(shù)

第七章食品包裝新技術(shù)第一節(jié)無菌包裝技術(shù)第二節(jié)軟罐頭包裝技術(shù)第一節(jié)無菌包裝技術(shù)一、無菌包裝原理二、無菌包裝材料及其殺菌方法三、卷材紙盒的無菌包裝系統(tǒng)四、紙盒預(yù)制的無菌包裝系統(tǒng)五、玻璃瓶的無菌包裝系統(tǒng)六、塑料瓶的無菌包裝系統(tǒng)七、箱中襯袋大容量的無菌包裝系統(tǒng)一、無菌包裝原理1、無菌包裝的基本概念

食品無菌包裝技術(shù)是指被包裝的食品物料、包裝材料和包裝容器分開進(jìn)行殺菌，在無菌條件下進(jìn)行裝填和密封。

食品無菌包裝設(shè)備的種類：卷材紙盒無菌包裝設(shè)備、紙盒預(yù)制無菌包裝設(shè)備、無菌瓶裝設(shè)備；箱中襯袋無菌大包裝設(shè)備等。

無菌包裝的食品：能常溫保存的無菌食品和能在低溫下保存的無菌食品。無菌包裝的特點(diǎn)（1）包裝內(nèi)容物采用最適宜殺菌方法殺菌，色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)成分等食品品質(zhì)少受損害。（2）包裝容器和食品分別進(jìn)行殺菌處理，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，甚至能生產(chǎn)大型包裝食品。再者，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。（3）由于容器表面殺菌技術(shù)較易，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(qiáng)度要求也沒有那么嚴(yán)格。（4）適合于進(jìn)行自動化連續(xù)生產(chǎn)，既省工又節(jié)能。2、無菌包裝的基本原理食品無菌包裝基本上由以下三部分構(gòu)成：食品物料的預(yù)殺菌、包裝容器的滅菌、充填密封環(huán)境的無菌。這也可以說是食品無菌包裝的三大要素。由于無菌包裝技術(shù)的關(guān)鍵是要保證無菌，所以它的基本原理是以一定方式殺死微生物，并防止微生物再污染為依據(jù)。微生物致死的機(jī)理機(jī)械破壞機(jī)制化學(xué)作用機(jī)制生命力原理二、無菌包裝材料及其殺菌方法1、無菌包裝用的包裝材料無菌包裝用的材料要求具備以下性能：（1）熱穩(wěn)定性（2）抗化學(xué)性、耐紫外性（3）熱成型穩(wěn)定性（4）阻氣性（5）防潮性（6）韌性和剛性（7）避光性（8）衛(wèi)生性（9）經(jīng)濟(jì)性無菌包裝材料一般可分為：金屬、紙板、塑料和玻璃。金屬和玻璃：完全阻隔分子擴(kuò)散；紙板和塑料：價(jià)格較便宜，大大降低包裝成本；塑料具有不同的結(jié)晶度，有的塑料是非晶態(tài)的。材料中分子的排列規(guī)律對其性能也有直接的影響。經(jīng)過定向處理的材料，其透氣率降低，而透明度和機(jī)械強(qiáng)度都相應(yīng)地提高。要求性能推薦選用的材料抗張強(qiáng)度OPP、UPVC、PET、OPA、纖維素膜抗撕裂強(qiáng)度PVC、PE、PVDC/PVC、PP、EVA挺度紙、UPVC、EPS、含填料的PP、尼龍-11、ABS、PS耐穿刺性離子型薄膜、尼龍、PET折痕鋁箔、紙、醋酸纖維印刷性能紙、纖維素薄膜、尼龍、PET鋁箔、OPP、PS、PE熱封性LDPE、EVA、離子型薄膜、PVDC、涂塑PP、PVC、再生纖維素遮光性鉛箔、紙、鍍鋁薄膜隔絕水蒸氣鉛箔、LDPE、HDPE、PVDC、涂塑纖維素膜PP、PCTFE隔絕氧氣鉛箔、各種纖維素、PVDC、PA、PET、PCTFE、PVC、EVAL耐低溫(-40℃以下)紙、鉛箔、PET、PCTEF、PE、EVA、OPS、離子型OPP、UPVC、PVDC、尼龍耐高溫紙*、鉛箔、未涂塑玻璃紙、尼龍、PET、PCTFE表7-1包裝材料的合理選用*只能承受干熱。

2、包裝材料（容器）的殺菌包裝材料殺菌的一般要求：（1）D值低。（2）殺菌劑與包裝材料(容器)之間有良好的潤濕性。（3）殺菌劑應(yīng)易于從包裝材料(容器)表面除去。（4）所用的殺菌方法對操作者無害，對消費(fèi)者也無害。（5）對于不可避免的殘留殺菌劑要不損害產(chǎn)品品質(zhì)及消費(fèi)者健康。（6）殺菌方法應(yīng)對所用的包裝材料無腐蝕性。（7）具有與環(huán)境之間的相適應(yīng)性。（8）應(yīng)用上是可靠的、經(jīng)濟(jì)的。包裝材料殺菌方法：（1）加熱殺菌法：采用飽和蒸汽、過熱蒸汽或熱風(fēng)處理而達(dá)到充分殺菌的目的。適用于金屬罐和玻璃容器。（2）紫外線照射法和離子輻射法殺菌：適用于用紙、塑料薄膜及其復(fù)合材料制成的不能采用加熱殺菌的容器。（3）化學(xué)殺菌法：采用H2O2或環(huán)氧乙烷等進(jìn)行殺菌。

H2O2有滿意的殺菌效果。H2O2對微生物具有廣譜殺菌作用，其殺菌效果(D值)與其溫度有關(guān)，同溫度下H2O2的殺菌效果則與其溶液濃度有關(guān)。H2O2滅菌工藝只有在H2O2溶液溫度和濃度較高時(shí)才有可能應(yīng)用于無菌包裝。采用H2O2溶液滅菌時(shí)，須考慮其與包裝材料或容器表面的潤濕性。配備熱空氣噴射(90～100℃的熱空氣)，以增強(qiáng)H2O2的滅菌效能。圖6-1H2O2的溫度對細(xì)菌存活率的影響圖6-2H2O2的濃度對細(xì)菌成活率的影響環(huán)氧乙烷主要用于包裝機(jī)有關(guān)部件、包裝容器和封口材料的消毒滅菌。由于環(huán)氧乙烷氣體對乙烯基塑料有滲透作用，而包裝機(jī)中許多與食品接觸的部件往往是由乙烯基塑料制成的，因此當(dāng)用環(huán)氧乙烷殺菌時(shí)，應(yīng)采取升溫和減壓的方法加速它的揮發(fā)排出。三、卷材紙盒的無菌包裝系統(tǒng)1.TetraPak無菌裝置的特點(diǎn)（1）包裝材料以板材卷筒形式引入；（2）所有與產(chǎn)品接觸的部件及機(jī)器的無菌腔均經(jīng)滅菌；（3）包裝的成型、充填、封口及分離在一臺機(jī)器上進(jìn)行。使用卷材來制作容器的優(yōu)勢

（1）機(jī)器操作人員的工作任務(wù)比較簡化，只需安裝包裝材料，勞動強(qiáng)度低；（2）因?yàn)橹皇瞧秸臒o菌材料進(jìn)入機(jī)器的無菌區(qū)，可保證高度無菌；（3）集成型、充填、封口為一體，不需要和工序間的往返運(yùn)輸；（4）包裝材料的存儲空間小，且無需空容器的存儲空間；（5）包裝材料利用率高。包裝材料的組成1.聚乙烯(外層)2.印刷層3.紙板(雙層)4.聚乙烯(拉伸)5.鋁箔6.聚乙烯7.聚乙烯(抗氧化性)利樂包包裝材料組成2、包裝的過程

下面以L-TBA／8無菌包裝機(jī)為例說明這類無菌包裝的典型過程。全過程大致分為以下幾步：（1）機(jī)器的滅菌；（2）包裝材料的滅菌；（3）包裝的成型、充填、封口和割離；（4）帶頂隙包裝的充填；（5）單個(gè)包裝的最后折疊。

圖7-1L-TBA/8充填系統(tǒng)的滅菌首先是空氣加熱器預(yù)熱和縱向紙帶加熱器預(yù)熱，在達(dá)到360℃的工作溫度后，將35％H2O2溶液通過噴嘴分布到無菌腔及機(jī)器其它待滅菌的部位。H2O2的噴霧量及噴霧時(shí)間是自動控制的，以確保最佳的殺菌效果。噴霧之后，用無菌熱空氣使之自動干燥。圖7-2包裝材料的滅菌包裝材料引入后即通過一充滿35％H2O2溶液(溫度約75℃)的深槽，其行徑時(shí)間根據(jù)滅菌要求可預(yù)先在機(jī)械上設(shè)定。包裝材料經(jīng)由滅菌槽之后，再經(jīng)擠壓拮水輥和空氣刮水刀，除去殘留的H2O2，然后進(jìn)入無菌腔。圖7-3TB/TBA的縱向密封圖7-4充填管(TetraPakNr.O4:15/J-09)四、紙盒預(yù)制的無菌包裝系統(tǒng)

1、特點(diǎn)

典型設(shè)備是德國PKL公司的Combibloc無菌包裝設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）靈活性大，可以適應(yīng)不同大小的包裝盒，變換時(shí)間僅需要2min；（2）紙盒外形較美觀，且較堅(jiān)實(shí)；（3）產(chǎn)品無菌性也很可靠；（4）生產(chǎn)速度較快，而設(shè)備外形高度低，易于連續(xù)化生產(chǎn)。2、操作過程

機(jī)器的滅菌→預(yù)制筒開袋、封底→容器的滅菌→充填→消泡→封頂→盒頂成型。使預(yù)制筒張開、封底形成一個(gè)開頂?shù)娜萜?，然后用進(jìn)行滅菌。在無菌環(huán)境區(qū)內(nèi)將滅菌過的物料灌入無菌容器。根據(jù)被填充產(chǎn)品的性質(zhì)，必要時(shí)可使用合適的消泡劑，為了盡可能使頂隙減小，可使用蒸汽噴射與超聲波密封相結(jié)合的方法消泡。如果需要產(chǎn)品有可搖動性的形狀，則需留足夠的頂隙空間，以便充以氮?dú)獾榷栊詺怏w。最后封頂，并進(jìn)行盒頂成型后送往下道工序。圖7-6康美盒無菌包裝系統(tǒng)工藝過程1、特點(diǎn)（1）節(jié)能（2）產(chǎn)品質(zhì)量好（3）自動化程度高，節(jié)約工作人員（4）設(shè)備占用空間小（5）容器的溫度、壓力變形小五、玻璃瓶的無菌包裝系統(tǒng)（1）瓶子的滅菌瓶子經(jīng)一段時(shí)問預(yù)熱后，被送至滅菌工序。滅菌劑管逐漸插入瓶內(nèi)，吹出蒸汽與熱空氣的混合物，對容器的全部內(nèi)表面進(jìn)行滅菌。待滅菌劑管完全插入后，瓶子上升，稍稍上升，稍稍離位，流出滅菌劑進(jìn)入環(huán)隙的通路，如此容器內(nèi)外表面經(jīng)一定時(shí)間的滅菌作用之后，凝結(jié)在內(nèi)外表面上的水蒸汽由熱的無菌空氣吹干。滅菌劑流速、溫度和濃度等操作可按不同容器的要求來調(diào)節(jié)。2、操作過程（2）瓶蓋的滅菌瓶蓋的滅菌要根據(jù)瓶蓋材料的特性采用不同的方法。若瓶蓋為熱敏性的，則采用前述的溶液滅菌法；若瓶蓋為非熱敏性的，則可采用飽和蒸汽熱滅菌等方法。無論采用何種方法，均要確保整體無菌。（3）無菌填充根據(jù)物料性質(zhì)的不同，采用不同的充填方式。一般對低黏度液體，采用重力充填；對易產(chǎn)生泡沫的物料，采用內(nèi)插噴嘴充填；對高黏度的流體和漿體，采用活塞式充填機(jī)；對含顆粒的流體和漿體，采用專門設(shè)計(jì)特殊充填閥的替代活塞式充填機(jī)。這種特殊充填閥保證了噴射而不漏水的定量給料，它可以處理含有直徑大到12mm的混合物。（4）封蓋

在封口之前或封口過程中必要時(shí)可采用無菌惰性氣體或蒸汽沖刷容器的頂隙。當(dāng)充填極度敏感的物料時(shí)，惰性氣體沖刷可在充填過程之前就進(jìn)行。玻璃瓶無菌包裝系統(tǒng)圖7-9玻璃瓶的無菌包裝系統(tǒng)左：洗瓶機(jī)，瓶子倒立；中：瓶子殺菌機(jī)；右：瓶子的充填和封蓋六、塑料瓶的無菌包裝系統(tǒng)

塑料瓶無菌包裝系統(tǒng)有吹塑瓶和預(yù)制瓶兩種類型，前者吹塑制瓶時(shí)構(gòu)成無菌狀態(tài)并充填和封口，后者將預(yù)制瓶在無菌包裝機(jī)內(nèi)再殺菌后充填和封口。（1）吹塑瓶無菌包裝系統(tǒng)吹塑瓶無菌包裝系統(tǒng)：以熱塑性顆粒塑料為原料，采用吹模工藝制成容器，在無菌環(huán)境下，直接在模中進(jìn)行物料的充填、封口。其顯著特點(diǎn)是容器不需要二次滅菌，因?yàn)樵跀D壓吹模成型后，模中的容器已是無菌的了，故在無菌環(huán)境下可直接進(jìn)行充填、封口。塑料瓶的造型隨市場需要而變化，但同時(shí)也受吹模工藝及經(jīng)濟(jì)的影響。設(shè)備的生產(chǎn)能力取決于模具的數(shù)量、充填體積等。用于制造容器的主要材料是聚烯烴類，如聚乙烯、聚丙烯及其共聚物等。主要考慮的性能是材料的熔點(diǎn)是否適用于擠壓、吹模，且無毒、無臭、無味。2、操作過程（2）吹塑瓶無菌包裝的過程

①吹模中容器的成型②吹模中的無菌充填、封口③制品脫模④封口⑤定量給料裝置的在線清洗玻璃瓶和預(yù)制塑料瓶無菌包裝過程

玻璃瓶和預(yù)制塑料瓶無菌包裝系統(tǒng)的主要特性是在生產(chǎn)過程中，包裝系統(tǒng)內(nèi)部始終充填著略高于大氣壓的無菌空氣，使外界大氣中的細(xì)菌等不能進(jìn)入，從而達(dá)到包裝時(shí)無菌環(huán)境的要求。其包裝過程如下：（1）瓶子的滅菌（2）瓶蓋的滅菌（3）無菌填充（4）封蓋七、箱中襯袋大容量的無菌包裝系統(tǒng)

箱中襯袋無菌包裝：將充填無菌物料的袋子裝入箱子(或桶等)內(nèi)的包裝方式。1、箱中襯袋無菌包裝的特點(diǎn)（1）充填嘴區(qū)域內(nèi)氧氣的滲透減至最小。（2）采用蒸汽殺菌是理想的可行方法，因?yàn)樗踩煽?，可與食品接觸，且可進(jìn)行溫度、時(shí)間的測量記錄。（3）可充填酸性和低酸性的食品。（4）無菌取料（5）由于包裝頂隙極小，故氧氣的作用及運(yùn)輸過程中包裝袋撓裂的危險(xiǎn)減至最小。但該裝置也存在不適宜充填帶顆粒和纖維的物料的問題。如果充填這類產(chǎn)品，袋的封口易造成假封。STAR-ASEPT無菌包裝過程STAR—ASEPT充填裝置的殺菌和充填工序(1)蒸汽殺菌(2)充填產(chǎn)品(3)蒸汽沖洗(4)充填完畢先用鉗子提起充填嘴，按預(yù)設(shè)的溫度和時(shí)間進(jìn)行蒸汽殺菌。殺菌過程由內(nèi)部組裝的監(jiān)測系統(tǒng)來控制和錄下。當(dāng)殺菌結(jié)束后，袋子松開，以便充填。然后充填閥打開，充填嘴被拉向后，物料沖入袋中直至達(dá)到預(yù)定的重量。于是充填閥關(guān)閉，充填閥與充填嘴之間的小間隙則在用蒸汽沖洗之后才閉合。最后充填嘴關(guān)閉。一旦充填過程全部完成，袋子自動松離鉗子。2、包裝袋STAR-ASEPT包裝袋復(fù)合材料構(gòu)成示意STAR-ASEPT包裝袋由帶有兩個(gè)未固定的直鏈低密度聚酯(LLDPE)內(nèi)襯袋的復(fù)合材料構(gòu)成。該LLDPE內(nèi)襯袋可承受140℃蒸汽短時(shí)殺菌。包裝袋的阻光、隔絕氧氣、防濕作用主要由共擠層及鋁箔承擔(dān)。鋁箔外層噴涂聚酯以抗撓裂。第二節(jié)軟罐頭包裝技術(shù)蒸煮袋是采用由聚酯、鋁箔、聚烯烴等材料復(fù)合而成的多層復(fù)合薄膜用黏合劑通過干法或其他復(fù)合后切制或一定尺寸的軟質(zhì)包裝容器，適宜于填充多種食品，可熱熔封口，并能耐高溫高濕熱殺菌。軟罐頭食品是將各種不同的食品原料加工處理后，裝入熱熔封口的蒸煮袋內(nèi)，經(jīng)過適度的加熱殺菌，使之成為能長期保存，食用方便的食品。一、蒸煮袋的分類和性質(zhì)按其是否具有阻光性可分為帶鋁箔層的不透明蒸煮袋和不帶鋁箔層的透明蒸煮袋；按其耐高溫程度分為普通蒸煮袋（耐100～121℃殺菌溫度）、高溫殺菌蒸煮袋（耐121～135℃殺菌溫度）和超高溫殺菌蒸煮袋（耐135～150℃殺菌溫度）三類；按包裝規(guī)格分大型蒸煮袋及小型蒸煮袋。

鋁箔蒸煮袋：數(shù)層