包装技术 第七八章

第七章无菌包装技术(自学)

马桃林第一节无菌包装概述一、无菌包装技术的定义所谓无菌包装技术是在被包装物、包装容器或材料、包装辅助器材无菌的情况下，在无菌的环境中进行充填和封合的一种包装技术。二、食品无菌包装分类

1．按食品在容器内外灭菌分为：最后灭菌：是指被包装物品充填到容器中之后，进行严密封口，再进行灭菌处理。无菌加工：通常包括四种不同的操作，即包装设备要预先灭菌，物品要在填充之前灭菌，包装材料(或容器)灭菌和包装环境灭菌。

2．按杀菌方法分为：加热杀菌：杀菌通道、杀菌釜辐射杀菌：利用紫外线、远红外线、放射线（γ射线、β射线）、微波等电磁波辐射杀菌，物理杀菌化学药物杀菌：现在应用的杀菌剂有氯气、次氯酸盐、碘制剂、季铵盐、两性表面活性剂、洗泌汰类及乙醇等，见表7-１

表7-１食品工厂所用的杀菌剂卤素类氯系：次亚氯双盐、漂白粉、高度漂白粉、氯气碘系：碘仿、磺＋阳离子表面活性剂过氧化物类过氧化氢水乙醇系乙醇、异丙醇双胍系洗泌汰、聚乙烯双胍醛系福尔马林、戊二醛、乙二醛酚系碳酸、甲酚、六氯酚第二节被包装物品的灭菌技术一、超高温短时间灭菌技术超高温短时间灭菌技术：就是将食品充填并密封于复合薄膜包装材料制成的包装袋后，使其在短时间内保持130℃左右的高温，以杀灭包装容器内的细菌。二、巴氏灭菌技术巴氏灭菌技术：是将食品充填并密封于包装容器后，在一定时间下保持100℃以下的温度，杀灭包装容器内的细菌。第三节包装容器（或材料）的灭菌技术一、药物灭菌技术药物灭菌所用的杀菌剂必须是杀菌力强，对设备无腐蚀，杀菌过程中不会生成有害物质，同时在包装材料中残留量少的药物。目前，最通常用的杀虫剂是过氧化氢，俗称双氧水。过氧化氢的杀菌力是与它的浓度和温度有关，浓度越高，温度越高，杀菌效力就越好。常用于杀菌的过氧化氢的浓度是25％～30％，温度是60～65℃。

二、紫外线灭菌技术紫外线的灭菌效果与紫外线的波长、照射度以及照射时间有关，波长在250～260nm左右为最强。微生物经过紫外线照射后的存活菌率，可用下列公式表示：S＝P／P0＝ｅ－Ｅｔ／Q

式中：S——细菌的存活菌率

P——紫外线照射后细菌的存活数

P0——紫外线照射前的细菌数

E——有效放射照度ｔ——照射时间

Q——把Ｓ段设为１／ｅ＝36.5％时，所必须的照射线量（有效放射照度×照射时间）

使用紫外线杀菌还需注意以下事项：

１．防止异物结构由于紫外线能量小，穿透能力差，所以只限于表面杀菌。因此作为紫外线杀菌对象的食品容器，包装材料在制造和处理时，必须特别注意避免异物粘附。

2．初菌数的管理(见下图)

包装容器（或包装材料）初菌数少，灭菌的安全率就高，并能缓和灭菌条件。

3．有效放射照度的管理高性能紫外线杀菌装置的照度受紫外线灯管的老化、灯泡及反射面的油垢、手垢、烟、灰尘等污染的影响而降低。

第四节无菌包装系统无菌包装系统：主要包括包装容器输入部位、包装容器的灭菌部位、无菌充填部位、无菌封口部位、包装件的输出部位。

一、无菌罐装包装系统（图7-2）在此系统中产品与包装罐分别进行消毒灭菌。包装罐由传送带送入机器，然后通过消毒灭菌部位，在此部位包装罐被过热蒸汽消毒灭菌，蒸汽的温度约为200℃，但此蒸汽不是饱和蒸汽，因此这种蒸汽的杀菌效果与热空气相类似。包装罐经过消毒灭菌后，到冷却部位，在此部位用过压无菌空气降低包装罐的温度。当包装罐通过充填部位时，预先消毒灭菌的产品在充满过压无菌空气的无菌环境下，充填入罐。然后加上已经过消毒灭菌的罐盖，接口处用特殊设备焊合起来。最后将已封入产品的包装罐由输送带输出。二、塑料瓶无菌包装系统（图7-3）该系统采用过氧化氢对包装材料进行化学灭菌。两个塑料材料卷筒（一个作容器体，一个作容器盖）分别送入系统。卷筒1提供底部材料，卷筒13提供上盖材料。材料经过过氧化氢液洗涤，然后通过3、4两段，在那里过氧化氢或其中一部分因负压而分解，而后由4、11两个干燥器作用而使残留的过氧化氢分解。干燥部分也被应用于软化塑料。成型器6使容器成型，成型后的容器通过充填区域8。充填部位保持在过压无菌空气下充填，充填后容器离开充填部位进入封口部位12。同时上盖的材料通过过氧化氢槽9，再经加热元件10除去过氧化合物。然后将封口，密封后的包装件输出。

三、塑料袋无菌包装系统（图7-4）该系统中两个卷筒塑料薄膜上下合在一起，然后封成各自独立的小袋子。根据塑料材料的种类，可对这些包装袋采用不同的方式灭菌。已经过灭菌的产品由无菌针将产品灌进这些预先杀菌的包装袋内，满袋装后，在灌装点以下封口，完成无菌包装，输出无菌包装件。

第八章防震包装技术

马桃林

防震包装又称缓冲包装:它是指为了减轻内装物受到的冲击和振动、保护其免受损坏所采取的一定的防护措施的包装。防震包装所研究的主要内容有以下几个方面：

(1)产品在流通过程中的受力情况，即流通过程中产品破坏的外因。

(2)产品本身对外力的承受能力，即产品破损的内因。

(3)防震包装材料、性能及选择依据。

(4)缓冲包装的总体设计。包装件受外力作用的三个过程：堆积过程中主要受静压力作用（增加容器和材料的强度）运输过程中主要受振动力作用装卸过程中主要受冲击力作用第一节防震包装的受力分析（自学）一、产品所处的环境产品被包装后形成包装件。从包装工厂到顾客拆除包装，主要经过堆积、运输和装卸三大过程。堆积过程主要受静压力作用，运输过程主要受振动力的作用，装卸过程主要受冲击力作用。克服静压力对产品的影响主要靠包装容器、包装材料的强度，克服振动和冲击的影响主要靠防震措施。

1．振动环境（略）

2．冲击环境（略）二、产品受冲击时的受力分析包装件从某个高度下落时有两个过程：势能→动能→做功。可知冲击力和包装件（或被包装物品）的重量与落下高度、变形量有关。所以缓冲包装设计的基本问题，就是要考虑包装内物品的重量，其允许加速度最大值和可能落下的高度，决定使用最经济的缓冲材料和尺寸。三、各种运输方式的加速度系数包装件在运输、贮存等过程中，情况相当复杂，振动和冲击通常是交替或同时产生，对产品的危害可归结为所产生加速度最大值的大小。

1.铁路运输火车的启动和停车，急刹车；道轨的不合格，车辆编组作业；通过道叉；甩车等。产生的加速方向，有前后、上下、左右，各种情况下加速减速都会产生对包装的冲击。

2.汽车运输汽车运输情况比铁路运输远为复杂，因为车型、载重量、行车速度、公路路面状况等都对振动和冲击产生很大影响。

3.船舶运输船舶的振动主要有纵摇和横摇两种方式，前者为上下，后者为左右。船载包装货物的振动除了受船本身振动大小影响外，还受船仓的位置、船的大小、动力装置的位置的影响。

4.飞机运输飞机在飞行中一般只产生振动，振动大小主要受机种、空中气流的影响。四、包装件的落下高度包装件在装卸作业过程中，最易遭受外力，产生冲击损失分为机械装卸作业和人工装卸作业两种冲击形式。机械装卸作业时，用叉式升降机进行粗暴作业的话，能产生G为1的冲击加速度；传送带上移动物品时，G值一般小于1，运送的终点和中继点G可能达到几十以上。起重机、吊车进行装卸时，包装件垂直下落和横移与其他物品撞碰时，会产生G大于几十甚至上百的冲击力。人工装卸时，对于包装件的不同重量、体积、形状和操作环境，所产生的冲击是不同的。防震包装后要保证在最易落下高度范围内跌落时，不损坏内装物。

五、允许加速度系数产品的允许加速度是指产品遭受机械性损坏时所能承受的最大加速度值。此值大小可以表示所能承受的冲击力大小。允许加速度同样以重力加速度的倍数表示，记为Gm，称其为允许加速度系数。一般把一批产品的95％所能承受的最大加速度值视为允许加速度。以下几种破坏都是由于加速度所造成的：

a匀质产品的变形和破裂

b外壳破坏

c应力集中

d部件的移动

e振动破坏为了要防止上述原因造成产品损坏，就要采用防震包装。防震包装按产品允许加速度的大小分为三等：第一级：脆弱产品，Gm≤40；第二级：较弱产品，Gm＝41～90；第三级：一般物品，Gm＞91。

第二节常用防震包装的材料及其性能要求防震包装的作用主要是克服冲击和振动对被包装物品的影响。克服冲击所采用的方法通常叫缓冲，所用材料叫缓冲材料；克服振动而采用的方法通常叫防振、隔振，所用材料叫防振材料、隔振材料。缓冲材料与防振材料、隔振防材料统称为防震材料。防震包装是综合考虑了冲击和振动的影响而采用的方法。

一、防震材料的分类

1.按外形分（无定形防震材料和定形防震材料）

(1)无定形缓冲材料，主要有屑状、丝状、颗粒状、小块或小条等形状，将它们填充在产品周围。与定形缓冲材料相比，在运输包装中无定形缓冲材料的用量有下降的趋势。

(2)定形缓冲材料，主要是各种材料组成的垫角、隔板、衬垫等，用它们将产品隔开、固定或包围。如成型纸浆、瓦楞纸板衬垫、纸棉材料、棕垫、弹簧、合成材料等。

2.按材质分类

(1)植物纤维素类，如纸屑、纸浆、稻草、麦杆、合成纤维等。

(2)动物纤维类，如猪鬃、羊毛、毛毡等。

(3)矿物纤维素，如玻璃纤维、石棉、矿物棉等。

(4)气泡结构类，诸如天然橡胶、合成橡胶、泡沫塑料、气泡塑料薄膜、气泡片材、发泡板材和就地发泡材料等。

(5)纸类，诸如瓦楞纸板、开槽隔板、玻璃纸衬料、旧报纸和皱纹纸等。

(6)防震装置类，诸如弹簧、悬挂装置等。

二、防震材料的性能要求防震材料必须具有其特定的性能。１．能吸收冲击能量２．能吸收振动外力，使其衰减３．具有较好的复原性４．具有温度、湿度的安定性５．吸湿性小６．酸碱性要适中

7、防震包装材料还必须有较好的挠性和抗张力，必要的耐破损性、化学稳定性和作业适性三、几种主要的防震材料常用防震包装材料特性比较见表8-8

１．泡沫塑料泡沫塑料可定义为具有细孔海绵状结构的发泡树脂材料。通常是将气体导入并分散在液体树脂中，随后将发泡的材料固化。泡沫塑料有：热塑性树脂泡沫塑料（聚乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料等）；热固性树脂泡沫塑料（酚醛树脂、尿醛树脂、环氧树脂制成的泡沫塑料）。

２．气垫薄膜气垫薄膜是另一种类型的合成缓冲材料。在两层塑料薄膜之间采用特殊的方法封入空气，使薄膜之间连续均匀地形成气泡。两层薄膜中，制成凸起气泡的一层较薄，另一片基层较厚，呈平板状结构。根据缓冲要求不同，也可制成三层的气垫薄膜，它的缓冲效果比两层更佳。气泡有圆形、半圆形、钟罩形等形状。制造气垫薄膜，最好采用挤出复合法，也可以采用吹塑复合法。３．兽毛填充橡胶防震材料把猪毛、马毛、合成纤维等用天然橡胶作为弹性粘合剂将其粘合，制成防震胶垫，即兽毛填充橡胶防震材料。由于组成的纤维和粘合剂都具有弹性，制造时又使其具有很大的空隙率，所以吸收冲击能量能力很强。第三节防震包装技法防震包装的主要方法有四种：全面防震包装部分防震包装悬浮式防震包装联合方式的防震包装。一、全面防震方法系指内装物与外包装之间全部用防震材料填满来进行防震的包装方法，根据所用防震材料不同又可分为以下几种：１．压缩包装法用弹性材料把易碎物品填塞起来或进行加固，防震时能有效地吸收能量，分散外力，有效保护内装物。２．浮动包装法

用弹性材料（小块衬垫）进行空隙填充，分散内装物所受的冲击力。

３．裹包包装法系采用各种类型的片材把单件内装物裹包起来放入外包装箱盒内。４．模盒包装法系利用模型将聚苯乙烯树脂等材料做成和制品形状一样的模盒，用其来做包装制品达到的防震作用。５．就地发泡包装法是以内装物和外包装箱为准，在其间充填发泡材料的一种防震包装技术。ａ．用混合枪将少量液体喷注在箱底；ｂ．当液体开始发泡时，放入一层塑料薄膜，把产品置于其上；ｃ．产品上面再放一层塑料薄膜，然后继续注入液体；ｄ．最后很快将箱子封好。

对于整体性好的产品和有内包装容器的产品，仅在产品或内包装的拐角或局部地方使用防震材料进行衬垫即可，这种方法叫部分防震包装法。所用防震材料主要有泡沫塑料的防震垫、充气塑料薄膜防震垫和橡胶弹簧等。这种方法主要是根据内装物特点，使用较少的防震材料，在最适合的部位进行衬垫，力求取得好的防震效果，并降低包装成本。本法适用于大批量物品的包装上。二、部分防震包装技法三、悬浮式防震包装法对于某些贵重易损的物品，采用坚固的外包装容器，把物品用带子、绳子、吊环、弹簧等物吊在外包装中，不与四壁接触，达到防震效果。

四、联合方法在实际缓冲包装中常将两种或两种以上的防震方法配合作用。例如既加铺垫，又填充无定形缓冲材料，使产品得到更充分地保护。有时可把异种材质的缓冲材料组合起来使用，例如可将厚度相等的异种材料并联使用，也可将面积相等的异种材料串联结合使用。第四节防震包装的设计方法防震包装的设计有两方面的含义：一是指对新产品防震包装的设计；二是指对旧产品原包装进行改进设计。一、防震包装的设计程序

(1)确定环境；

(2)确定产品的易损性；

(3)选择合适的防震缓冲垫；

(4)设计和制造原型包装；

(5)对原型包装进行试验和修正。

(6)包装材料的经济情况

(7)考虑其它的保护问题

(8)特殊的装运要求

(9)包装的封闭情况二、确定环境对于冲击来说，在整个运输过程中会多次遇到，而且大小程度不同，因此，就要选择用户所希望防护的最苛刻的跌落高度作为基准。