第七章 食品包装新技术

第七章食品包装新技术第一节无菌包装技术第二节软罐头包装技术第一节无菌包装技术一、无菌包装原理二、无菌包装材料及其杀菌方法三、卷材纸盒的无菌包装系统四、纸盒预制的无菌包装系统五、玻璃瓶的无菌包装系统六、塑料瓶的无菌包装系统七、箱中衬袋大容量的无菌包装系统一、无菌包装原理1、无菌包装的基本概念

食品无菌包装技术是指被包装的食品物料、包装材料和包装容器分开进行杀菌，在无菌条件下进行装填和密封。

食品无菌包装设备的种类：卷材纸盒无菌包装设备、纸盒预制无菌包装设备、无菌瓶装设备；箱中衬袋无菌大包装设备等。

无菌包装的食品：能常温保存的无菌食品和能在低温下保存的无菌食品。无菌包装的特点（1）包装内容物采用最适宜杀菌方法杀菌，色泽、风味、质构和营养成分等食品品质少受损害。（2）包装容器和食品分别进行杀菌处理，产品品质稳定，甚至能生产大型包装食品。再者，食品与容器之间不易发生反应，包装材料成分向食品溶渗减少。（3）由于容器表面杀菌技术较易，且与内容物杀菌无关，故包装材料的耐热性要求不高，强度要求也没有那么严格。（4）适合于进行自动化连续生产，既省工又节能。2、无菌包装的基本原理食品无菌包装基本上由以下三部分构成：食品物料的预杀菌、包装容器的灭菌、充填密封环境的无菌。这也可以说是食品无菌包装的三大要素。由于无菌包装技术的关键是要保证无菌，所以它的基本原理是以一定方式杀死微生物，并防止微生物再污染为依据。微生物致死的机理机械破坏机制化学作用机制生命力原理二、无菌包装材料及其杀菌方法1、无菌包装用的包装材料无菌包装用的材料要求具备以下性能：（1）热稳定性（2）抗化学性、耐紫外性（3）热成型稳定性（4）阻气性（5）防潮性（6）韧性和刚性（7）避光性（8）卫生性（9）经济性无菌包装材料一般可分为：金属、纸板、塑料和玻璃。金属和玻璃：完全阻隔分子扩散；纸板和塑料：价格较便宜，大大降低包装成本；塑料具有不同的结晶度，有的塑料是非晶态的。材料中分子的排列规律对其性能也有直接的影响。经过定向处理的材料，其透气率降低，而透明度和机械强度都相应地提高。要求性能推荐选用的材料抗张强度OPP、UPVC、PET、OPA、纤维素膜抗撕裂强度PVC、PE、PVDC/PVC、PP、EVA挺度纸、UPVC、EPS、含填料的PP、尼龙-11、ABS、PS耐穿刺性离子型薄膜、尼龙、PET折痕铝箔、纸、醋酸纤维印刷性能纸、纤维素薄膜、尼龙、PET铝箔、OPP、PS、PE热封性LDPE、EVA、离子型薄膜、PVDC、涂塑PP、PVC、再生纤维素遮光性铅箔、纸、镀铝薄膜隔绝水蒸气铅箔、LDPE、HDPE、PVDC、涂塑纤维素膜PP、PCTFE隔绝氧气铅箔、各种纤维素、PVDC、PA、PET、PCTFE、PVC、EVAL耐低温(-40℃以下)纸、铅箔、PET、PCTEF、PE、EVA、OPS、离子型OPP、UPVC、PVDC、尼龙耐高温纸*、铅箔、未涂塑玻璃纸、尼龙、PET、PCTFE表7-1包装材料的合理选用*只能承受干热。

2、包装材料（容器）的杀菌包装材料杀菌的一般要求：（1）D值低。（2）杀菌剂与包装材料(容器)之间有良好的润湿性。（3）杀菌剂应易于从包装材料(容器)表面除去。（4）所用的杀菌方法对操作者无害，对消费者也无害。（5）对于不可避免的残留杀菌剂要不损害产品品质及消费者健康。（6）杀菌方法应对所用的包装材料无腐蚀性。（7）具有与环境之间的相适应性。（8）应用上是可靠的、经济的。包装材料杀菌方法：（1）加热杀菌法：采用饱和蒸汽、过热蒸汽或热风处理而达到充分杀菌的目的。适用于金属罐和玻璃容器。（2）紫外线照射法和离子辐射法杀菌：适用于用纸、塑料薄膜及其复合材料制成的不能采用加热杀菌的容器。（3）化学杀菌法：采用H2O2或环氧乙烷等进行杀菌。

H2O2有满意的杀菌效果。H2O2对微生物具有广谱杀菌作用，其杀菌效果(D值)与其温度有关，同温度下H2O2的杀菌效果则与其溶液浓度有关。H2O2灭菌工艺只有在H2O2溶液温度和浓度较高时才有可能应用于无菌包装。采用H2O2溶液灭菌时，须考虑其与包装材料或容器表面的润湿性。配备热空气喷射(90～100℃的热空气)，以增强H2O2的灭菌效能。图6-1H2O2的温度对细菌存活率的影响图6-2H2O2的浓度对细菌成活率的影响环氧乙烷主要用于包装机有关部件、包装容器和封口材料的消毒灭菌。由于环氧乙烷气体对乙烯基塑料有渗透作用，而包装机中许多与食品接触的部件往往是由乙烯基塑料制成的，因此当用环氧乙烷杀菌时，应采取升温和减压的方法加速它的挥发排出。三、卷材纸盒的无菌包装系统1.TetraPak无菌装置的特点（1）包装材料以板材卷筒形式引入；（2）所有与产品接触的部件及机器的无菌腔均经灭菌；（3）包装的成型、充填、封口及分离在一台机器上进行。使用卷材来制作容器的优势

（1）机器操作人员的工作任务比较简化，只需安装包装材料，劳动强度低；（2）因为只是平整的无菌材料进入机器的无菌区，可保证高度无菌；（3）集成型、充填、封口为一体，不需要和工序间的往返运输；（4）包装材料的存储空间小，且无需空容器的存储空间；（5）包装材料利用率高。包装材料的组成1.聚乙烯(外层)2.印刷层3.纸板(双层)4.聚乙烯(拉伸)5.铝箔6.聚乙烯7.聚乙烯(抗氧化性)利乐包包装材料组成2、包装的过程

下面以L-TBA／8无菌包装机为例说明这类无菌包装的典型过程。全过程大致分为以下几步：（1）机器的灭菌；（2）包装材料的灭菌；（3）包装的成型、充填、封口和割离；（4）带顶隙包装的充填；（5）单个包装的最后折叠。

图7-1L-TBA/8充填系统的灭菌首先是空气加热器预热和纵向纸带加热器预热，在达到360℃的工作温度后，将35％H2O2溶液通过喷嘴分布到无菌腔及机器其它待灭菌的部位。H2O2的喷雾量及喷雾时间是自动控制的，以确保最佳的杀菌效果。喷雾之后，用无菌热空气使之自动干燥。图7-2包装材料的灭菌包装材料引入后即通过一充满35％H2O2溶液(温度约75℃)的深槽，其行径时间根据灭菌要求可预先在机械上设定。包装材料经由灭菌槽之后，再经挤压拮水辊和空气刮水刀，除去残留的H2O2，然后进入无菌腔。图7-3TB/TBA的纵向密封图7-4充填管(TetraPakNr.O4:15/J-09)四、纸盒预制的无菌包装系统

1、特点

典型设备是德国PKL公司的Combibloc无菌包装设备。其优点是：（1）灵活性大，可以适应不同大小的包装盒，变换时间仅需要2min；（2）纸盒外形较美观，且较坚实；（3）产品无菌性也很可靠；（4）生产速度较快，而设备外形高度低，易于连续化生产。2、操作过程

机器的灭菌→预制筒开袋、封底→容器的灭菌→充填→消泡→封顶→盒顶成型。使预制筒张开、封底形成一个开顶的容器，然后用进行灭菌。在无菌环境区内将灭菌过的物料灌入无菌容器。根据被填充产品的性质，必要时可使用合适的消泡剂，为了尽可能使顶隙减小，可使用蒸汽喷射与超声波密封相结合的方法消泡。如果需要产品有可摇动性的形状，则需留足够的顶隙空间，以便充以氮气等惰性气体。最后封顶，并进行盒顶成型后送往下道工序。图7-6康美盒无菌包装系统工艺过程1、特点（1）节能（2）产品质量好（3）自动化程度高，节约工作人员（4）设备占用空间小（5）容器的温度、压力变形小五、玻璃瓶的无菌包装系统（1）瓶子的灭菌瓶子经一段时问预热后，被送至灭菌工序。灭菌剂管逐渐插入瓶内，吹出蒸汽与热空气的混合物，对容器的全部内表面进行灭菌。待灭菌剂管完全插入后，瓶子上升，稍稍上升，稍稍离位，流出灭菌剂进入环隙的通路，如此容器内外表面经一定时间的灭菌作用之后，凝结在内外表面上的水蒸汽由热的无菌空气吹干。灭菌剂流速、温度和浓度等操作可按不同容器的要求来调节。2、操作过程（2）瓶盖的灭菌瓶盖的灭菌要根据瓶盖材料的特性采用不同的方法。若瓶盖为热敏性的，则采用前述的溶液灭菌法；若瓶盖为非热敏性的，则可采用饱和蒸汽热灭菌等方法。无论采用何种方法，均要确保整体无菌。（3）无菌填充根据物料性质的不同，采用不同的充填方式。一般对低黏度液体，采用重力充填；对易产生泡沫的物料，采用内插喷嘴充填；对高黏度的流体和浆体，采用活塞式充填机；对含颗粒的流体和浆体，采用专门设计特殊充填阀的替代活塞式充填机。这种特殊充填阀保证了喷射而不漏水的定量给料，它可以处理含有直径大到12mm的混合物。（4）封盖

在封口之前或封口过程中必要时可采用无菌惰性气体或蒸汽冲刷容器的顶隙。当充填极度敏感的物料时，惰性气体冲刷可在充填过程之前就进行。玻璃瓶无菌包装系统图7-9玻璃瓶的无菌包装系统左：洗瓶机，瓶子倒立；中：瓶子杀菌机；右：瓶子的充填和封盖六、塑料瓶的无菌包装系统

塑料瓶无菌包装系统有吹塑瓶和预制瓶两种类型，前者吹塑制瓶时构成无菌状态并充填和封口，后者将预制瓶在无菌包装机内再杀菌后充填和封口。（1）吹塑瓶无菌包装系统吹塑瓶无菌包装系统：以热塑性颗粒塑料为原料，采用吹模工艺制成容器，在无菌环境下，直接在模中进行物料的充填、封口。其显著特点是容器不需要二次灭菌，因为在挤压吹模成型后，模中的容器已是无菌的了，故在无菌环境下可直接进行充填、封口。塑料瓶的造型随市场需要而变化，但同时也受吹模工艺及经济的影响。设备的生产能力取决于模具的数量、充填体积等。用于制造容器的主要材料是聚烯烃类，如聚乙烯、聚丙烯及其共聚物等。主要考虑的性能是材料的熔点是否适用于挤压、吹模，且无毒、无臭、无味。2、操作过程（2）吹塑瓶无菌包装的过程

①吹模中容器的成型②吹模中的无菌充填、封口③制品脱模④封口⑤定量给料装置的在线清洗玻璃瓶和预制塑料瓶无菌包装过程

玻璃瓶和预制塑料瓶无菌包装系统的主要特性是在生产过程中，包装系统内部始终充填着略高于大气压的无菌空气，使外界大气中的细菌等不能进入，从而达到包装时无菌环境的要求。其包装过程如下：（1）瓶子的灭菌（2）瓶盖的灭菌（3）无菌填充（4）封盖七、箱中衬袋大容量的无菌包装系统

箱中衬袋无菌包装：将充填无菌物料的袋子装入箱子(或桶等)内的包装方式。1、箱中衬袋无菌包装的特点（1）充填嘴区域内氧气的渗透减至最小。（2）采用蒸汽杀菌是理想的可行方法，因为它安全可靠，可与食品接触，且可进行温度、时间的测量记录。（3）可充填酸性和低酸性的食品。（4）无菌取料（5）由于包装顶隙极小，故氧气的作用及运输过程中包装袋挠裂的危险减至最小。但该装置也存在不适宜充填带颗粒和纤维的物料的问题。如果充填这类产品，袋的封口易造成假封。STAR-ASEPT无菌包装过程STAR—ASEPT充填装置的杀菌和充填工序(1)蒸汽杀菌(2)充填产品(3)蒸汽冲洗(4)充填完毕先用钳子提起充填嘴，按预设的温度和时间进行蒸汽杀菌。杀菌过程由内部组装的监测系统来控制和录下。当杀菌结束后，袋子松开，以便充填。然后充填阀打开，充填嘴被拉向后，物料冲入袋中直至达到预定的重量。于是充填阀关闭，充填阀与充填嘴之间的小间隙则在用蒸汽冲洗之后才闭合。最后充填嘴关闭。一旦充填过程全部完成，袋子自动松离钳子。2、包装袋STAR-ASEPT包装袋复合材料构成示意STAR-ASEPT包装袋由带有两个未固定的直链低密度聚酯(LLDPE)内衬袋的复合材料构成。该LLDPE内衬袋可承受140℃蒸汽短时杀菌。包装袋的阻光、隔绝氧气、防湿作用主要由共挤层及铝箔承担。铝箔外层喷涂聚酯以抗挠裂。第二节软罐头包装技术蒸煮袋是采用由聚酯、铝箔、聚烯烃等材料复合而成的多层复合薄膜用黏合剂通过干法或其他复合后切制或一定尺寸的软质包装容器，适宜于填充多种食品，可热熔封口，并能耐高温高湿热杀菌。软罐头食品是将各种不同的食品原料加工处理后，装入热熔封口的蒸煮袋内，经过适度的加热杀菌，使之成为能长期保存，食用方便的食品。一、蒸煮袋的分类和性质按其是否具有阻光性可分为带铝箔层的不透明蒸煮袋和不带铝箔层的透明蒸煮袋；按其耐高温程度分为普通蒸煮袋（耐100～121℃杀菌温度）、高温杀菌蒸煮袋（耐121～135℃杀菌温度）和超高温杀菌蒸煮袋（耐135～150℃杀菌温度）三类；按包装规格分大型蒸煮袋及小型蒸煮袋。

铝箔蒸煮袋：数层