纸卷成形包装系统

纸卷成形包装系统纸卷成形包装系统是目前使用最广泛的包装系统。包装材料由纸卷连续供给包装机，经过一系列成形过程进行灌装、封合和切割。纸卷成形包装系统主要分为两大类，即敞开式无菌包装系统和封闭式无菌包装系统。

一、敞开式无菌包装系统敞开式无菌包装系统的包装容量有200mL、500mL、1000mL等，包装速度一般有3600包/h、4500包/h两种形式。

(1)敞开式无菌包装系统的结构。利乐3型无菌包装机(TBA/3是典型的敞开式无菌包装系统。如图4-8所示，包装材料从纸卷进入包装机后上升到包装机的背部，纵封贴条经热黏合到包装纸的一侧20纵封贴条黏合主要有以下两个功能：加强纵封的结合和防止产品外漏。黏合纵封贴条之后，包装纸经辊轮涂上一层双氧水膜，随后由一双压力辊轮将多余的双氧水除去、这时包装纸已达到最高位，随后向下移动，经纵封加热器和导轮而成纸筒，残留的双氧水经加热器蒸发随后向下移动，经纵封加热器和导轮而形成纸筒，残留的双氧水经加热器蒸发然后产品开始灌入。产品的液位始终控制在横封液面之上，两对横封压力器连续不断地将包装纸拉过包装机，同时产品也连续不断地进^包装机。横封是通过两步来完成的，即黏合和切割。有效的黏合需要两大因素，即温度和压力，封合时的温度是电感加热产生的，即通过夹爪夹住圆柱形的纸筒，这样纸筒就变成了长方形。产品在封合区通过夹爪的压力将其挤出，夹爪内的U形金属圈通入高频电流，高频电流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至内层聚乙烯使其熔化。在夹爪压力的作用下聚乙烯同时迅速冷却使熔化的聚乙烯固化，完成了封合。封合后夹爪内的切刀在封合区内将包装切割开(图1)。产品通过灌注管进入纸筒，其下端(图1)位于产品液面之下，这样能有效防止泡沫的形成。灌注、封合后的包装经过终端成形器，将顶部和底部的边角分别弯曲、折叠、叠合而成形。

(2)敞开式无菌包装系统的无菌包装环境的形成。①包装机的灭菌：在生产之前，包装机内与产品接触的表面必须经过灭菌，其灭菌是通过包装机自身产生的无菌热空气来实现的，无菌热空气是由无菌空气装置吸收周围环境内空气，由空气加热器加热至足以对空气进行有效灭菌的温度(280℃以上)。在灭菌过程中，无菌热空气直接接触包装机与产品接触的表面，当产品阀人口温度达到180℃时，计时器启动，在一定时间内(30min以上)完成灭菌。灭菌后，水冷却器启动，无菌热空气被冷却，冷却后的无菌空气将产品接触表面冷却。这时整个生产前的预灭菌过程结束，包装机进入准备生产状态。②包装纸的灭菌：包装材料的灭菌有多种形式，但对于纸包装系统应用最广泛是双氧水灭菌。纸包装系统双氧水灭菌通常分为以下两个步骤。第一，双氧水膜的形成。在包装纸灭菌前均匀地在与产品接触的表面涂上一层双氧水膜是保证其灭菌的前提条件，敞开式无菌包装系统的这一过程是由双氧水槽实现的。敞开式无菌包装系统工作时，包装纸先经过贴条，再进入双氧水槽，通过一套辊轮系统将一层双氧水膜附在包装纸的产品接触表面上，同时带走部分包装纸表面所附着的微生物。这里所使用的双氧水必须含有润湿剂以降低双氧水的表面张力，否则由于产品接触表面(聚乙烯)具有疏水性，不可能被均匀地涂上双氧水膜。润湿剂的添加量为0.3％左右。双氧水槽并不对包装纸进行灭菌，因为这里温度较低，达不到所需的灭菌效果，它只是将一层双氧水薄膜附在包装纸上以进行后序的灭菌。值得注意的是，涂布双氧水膜后整个包装纸是暴露于空气中向前移动的，因此包装间具有稳定的温度和湿度是十分重要的，否则将影响双氧水的蒸发量，最终影响到对包装纸的灭菌效果。第二，包装纸的灭菌。涂上双氧水膜的包装纸经挤压辊轮除去多余的双氧水，向下经导轮、成形环等形成纸筒，一直到达管加热器和横封区域。包装纸的灭菌是通过管加热器对双氧水加热而实现的，管加热器是缠绕在产品灌注管外的电子元件，它一直延伸至纸筒的中部。根据包装容积的大小不同，管加热器的温度范围也不同，一般来说在450～650℃范围内。管加热器通过传导和辐射加热将包装纸内表面温度加热至110～115℃，被蒸发为气体的双氧水大大提高了灭菌效率，因此，包装纸的灭菌是在这一过程中完成的。在实际生产过程中，为防止微生物污染，一方面通过管加热器区域蒸发的双氧水气体上升，另一方面通过向纸筒内不断通人无菌空气，这样两者在包装纸表面形成了一道无菌空气屏障。二、封闭式无菌包装系统封闭式无菌包装系统最大的改进之处在于建立了无菌室，包装纸灭菌是在无菌室内的双氧水浴槽内进行，并且不需要润湿剂，提高了无菌操作的安全性。这种系统的另一改进之处是增加了自动接纸装置并且包装速度有了进一步的提高。封闭式包装系统包装容积范围较广，从l00mI到1500mL，包装速度最低为5000包/h，最高为18000包/h。

(1)封闭式无菌包装系统的结构。图2是典型的封闭式无菌包装系统结构。在生产中，包装纸沿纸卷上升到达纵封贴条器，纵封条经热合后到包装纸的一侧，然后进入双氧水浴槽，灭菌后的包装纸在无菌室内形成纸筒。为保证无菌室内不受微生物的污染，在生产中一直通有无菌空气保持其正压。封闭式无菌包装系统的横封、纵封与敞开式基本相似，为防止气泡的形成和气体的混入，1．纸卷2．H202槽3．无菌室4．纸筒成形5．产品灌注6．产品液位下封合横封也是在产品的液位之下。另外，封闭式无菌包装系统可以生产出带有顶隙的产品，即在灌注产品的同时注入氮气。图2典型的封闭式无菌包装系统结构

(2)封闭式无菌包装系统无菌环境的形成。①包装机的灭菌：封闭式无菌包装机的灭菌比敞开式要复杂，其主要分为两个部分：第一是对产品接触表面的灭菌，这与敞开式无菌包装系统基本相似；第二是对无菌室的灭菌。无菌室的建立是对封闭式无菌包装系统最大的改进。无菌室是由不锈钢制成的封闭空间，无菌室内包括双氧水槽、挤压辊轮、无菌空气喷射器、导向轮、压力辊轮等。灭菌是通过双氧水蒸气与无菌热空气联合实现的。首先将空气加热至280℃以上，然后用35％的液态双氧水喷人无菌空气并瞬间蒸发，无菌空气和双氧水的混合气体进入无菌室，奴氧水凝结于无菌室内表面，随后被无菌热空气干燥，至此无菌室的灭菌过程结束。在生产过程中，向无菌室内通入125℃的无菌空气，一方面保持无菌室的正压，另一方面蒸发掉残留于包装纸表面的双氧水。双氧水蒸气进入无菌空气循环系统后通过水环压缩机使双氧水溶于密封水中。一般情况下为节省水资源，在排掉密封水之前，用其在空气冷却器中作为冷却介质。②包装纸的灭菌与敞开式系统不同：封闭式无菌包装系统包装纸的灭菌主要是在双氧水浴槽内进行的。包装纸由纸卷经纵封贴条器、辊轮等进入无菌室，纵封条通过热风或电感加热黏合于包装纸的一侧，然后进人双氧水浴槽。为保证一定的灭菌效率，双氧水的温度一般在70℃以上。包装纸在双氧水中停留的时间是由包装速度和双氧水液面的高度所决定的，实际生产中其停留时间保持在6s以上。双氧水的含量通常保持在35％以上。经过双氧水浴槽的包装纸由一对挤压辊轮除去多余的双氧水后，再由125℃左右的无菌热空气将其表面干燥，这样既保证