UHT灭菌乳及无菌包装.ppt

第一部分 UHT灭菌乳及工艺 No.1 Chapter : UHT-Sterilized Milk And Technology,第一节 UHT原料乳 No.1 Section Raw milk(UHT),第二节 UHT加工原理 No.2 Section Processing Principle (UHT),第三节 UHT清洗 No.3 Section CIP (UHT),第一节 UHT原料乳-UHT灭菌乳1, 牛乳的营养价值高，是微生物的良好培养基。 牛乳 杀菌前如保存不当，一些微生物会进行发酵，导致牛乳酸 度上升，蛋白质热稳定性下降。在加工时容易出现结焦、蛋白质 絮凝等现象。 原料乳中含有过多细菌，在繁殖代谢中产生各种脂肪酶和蛋白 酶，这些酶在经UHT灭菌后仍然具有活力，在产品的贮存期分解 蛋白和脂肪而产生一系列非微生物的质量缺陷，如脂肪上浮，凝 块等。,UHT灭菌乳2,异常乳：主要是乳房炎乳 导致牛乳细菌含量高，产生大量的蛋白酶，可存活于UHT乳中，使产品在贮存期内变苦，形成凝块等，影响产品品质。异常乳不适于UHT灭菌乳的加工。 混入初乳，末乳或抗生素乳的牛乳不适于UHT灭菌乳加工。,UHT灭菌乳3,牛乳热处理 引起褐变反应、形成乳石、蛋白质凝聚以及维生素损失等变化。 使用劣质的原料乳不可能生产出高质量的灭菌乳。 生产UHT灭菌乳的原料乳，其细菌数和体细胞数应越少越好。,理化特性,pH值 6.66.8 滴定酸度T 16 酸度(以乳酸计) 0.144 蛋白质热稳定性 75酒精试验呈阴性 抗生素含量g/ml 青霉素 0.004 其它 不得检出 体细胞数(个/ml) 500000,微生物,荷兰人A.vanleeuwenhoek,16321723,首次制造出了可观察到细菌的显微镜，他被称做“显微镜之父”。 法国化学家路易.巴斯德（L.Pasteur,1822-1895），发明了热处理方法，这种方法目前称做巴氏杀菌法。 细菌的形状：细菌的形状特征可区分为三种：球状、杆状和螺旋状。,细菌的形状,细菌的大小：球菌的大小介于0.41.5m 之间, 杆菌的长度介于1-10m之间,微生物特性,细菌总数(cfu/ml) 100000 芽孢总数(cfu/ml) 100 耐热芽孢总数(cfu/ml) 10 嗜冷菌(cfu/ml) 1000,微生物简介1,1、产品分类 低酸产品：pH4.5 UHT灭菌处理以获得商业无菌 高酸产品：pH4.5 90120的巴氏灭菌处理。 2、芽孢的形成 芽孢是细菌在生存条件不利时的一种保护形式，不利因素如加热和冷却、消毒剂的存在、水分或营养物质的缺乏等 3、杀菌温度 70、几秒钟内，大部分细菌死亡。 杀死全部的芽胞杆菌 湿热：120蒸汽、30min 干热：160、2h,微生物简介2,4、细菌的繁殖 良好条件下，细菌每隔20-30分钟分裂一次 如0.5小时分裂一次，最佳温度下，牛奶中的1个细菌/ml，在10h内将变成1百万个细菌/ml 繁殖周期：迟缓期 对数期 平稳期 衰退期 不利的条件：贮存温度低、pH值低等,细菌生长曲线图,细菌的繁殖,微生物简介3,5、牛奶中生化和酶系统的作用 碳水化合物分解 水解 发酵 蛋白质分解 气味强烈、强刺激性气味的氨 脂肪分解 气味和口味强烈 异味产生 如烂味、泥腥味、水果味、鱼腥味等 色素的产生 类胡萝卜素、 花色素、 黑色素 毒素的产生 致病菌产生毒素,微生物简介4,6、细菌的计数 细菌的生长和繁殖：适宜的营养物的肉汤，有利生长的温度、盐浓度、pH等条件 琼脂：含有果冻状的半固体物质的固体培养基 细菌丛（菌落）：琼脂上每一个细菌不断繁殖形成一个细菌丛 ，十万或更多的细菌形成肉眼可见的菌落 菌落外观：因细菌的菌株、所用琼脂及营养物种类的不同而有所不同 稀释度 1:1 ，1:10 ，1:100 ，1:1000 ，1:10000 细菌计数 ：稀释度平铺在琼脂上的菌落数,平板计数,牛乳中的细菌 根据温度适应范围，细菌可分成 嗜冷（耐冷）细菌：在20以下具有最佳生长温度。 某些能在7以下生长繁殖。 嗜温细菌：在20-44之间有最佳生长温度。 嗜热细菌：在45-60之间有最佳生长温度。 耐热细菌：能耐70以上的高温，能抵抗高温而不 被杀死。 乳品生产中对耐冷菌尤其注意，因为这些微生物在7或更低温度下贮存的农场原乳和市乳中具有活力。 存在于牛乳中的细菌群可以区分为乳酸菌、大肠菌、丁酸菌、丙酸菌和腐败菌。,微生物简介5,微生物简介6,真菌分为酵母菌和霉菌 酵母菌 6062 几分钟即可杀死 霉菌 7274 1015秒即可杀死 所以这些有害细菌的存在一般是二次污染的结果 严格的奶品加工卫生制度：如隔离包装车间，保持地面、墙壁和房顶清洁，使用符合卫生标准的建材等等 8、细菌培养时间 （参考） 微生物总数 30 48小时 大肠杆菌 37 24小时 酵母菌/霉菌 25 5天 耐热孢子 35 72小时,第二节 UHT加工原理,UHT产品定义及常用语 UHT产品 将物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135150，并在这一温度下保持2-7秒以使其达到商业无菌的水平；产品冷却后灌装于无菌包装容器中，以使产品能够在非冷藏条件下进行分销。 灭菌 杀灭产品中微生物的过程（用100以上的温度进行 热处理） 无菌 处于没有活体细胞存在或所有活体细胞已被杀死的 状态下 商业无菌 产品处于无致病微生物；无微生物毒素；以及在 正常的仓储、运输条件下，微生物不发生增殖的 状态。,UHT产品定义及常用语,食品加工中灭菌的目的并不是使每单个包装的产品都不含残留的微生物，因为采用加热方法来致死微生物，要达到绝对无菌的理想状态是不可能的。 实际上的目的只是达到商业无菌，即保证产品在消费者食用前不变质就行了（致病菌的存活和生长的可能性可忽略且产品不能有任何其他消费者不能接受的变化） 欧共体对UHT产品的定义： 物料在连续流动的状态下，经135 以上不少于1s的超高温瞬时 灭菌（以完全破坏其中可以生长的微生物和芽孢），然后在无菌 状态下包装于微量透气容器中，以最大限度地减小产品在物理化 学及感官上的变化。UHT产品应能在非冷藏条件下分销。,灭菌乳的灭菌原理,产品灭菌是指对产品进行高温处理，以杀死所有的微生物和耐热酶。灭菌后的产品能较好地保持其中的营养成分，并能在室温下长期储存。 绝对无菌在实际生产中是不可能的：并非所有的微生物在受到灭菌/消毒处理时都立即被杀死。相反：在一定的时间里仅有部分微生物被杀死，其余的则活了下来。 灭菌过程每进行一次都会产生一定的灭菌效果，在加热灭菌的过程中，灭菌作用因加热时间和温度的不同而有所不同。 温度越高，时间越长，灭菌过程越有效，即灭菌作用越显著。,典型的UHT灭菌乳加工工艺 1, 无菌包装 无菌包装机 或 无菌平衡罐 无菌包装机,物料系统：（单向）,平衡槽 离心泵 预热段（70-80）脱气罐 均质机（75）,加热段a（95）保持管（22s蛋白稳定）加热段b,灭菌段（137） 保持管（灭菌温度保持） 热回收段a,冷却段a 冷却段b（25-28） 无菌罐或无菌灌装机,热水系统： （循环）,加热段a 加热段b,灭菌段柔和加热,热水罐 多级泵 热回收段 蒸汽加热段,蒸汽,相关知识点：,管式换热器：,管式热交换器，不同于板式热交换器，它在产品通道上没有接触点，这样它就可以处理含有一定颗粒的产品。颗粒的最大直径取决于管子的直径，在UHT处理中，管式热交换器要比板式热交换器运行的时间长。从热传递的观点看，管式热交换器比板式热交换器的传热效率低,通常使用的多管道的管式热交换是基于传统的列管式热交换器的原理，其产品流过一组平行的通道，提供的介质围绕在管子的周围，通过管子和壳体上的阻力，产生一定的紊流，实现有效的传热。同一段内可能使用不同规格/模式的管式热交换器,蛋白稳定：,乳蛋白具有良好的热稳定性（结垢率）对UHT乳的加工相当重要，因为其直接影响到UHT系统的连续运转时间和灭菌情况。乳蛋白的热稳定性可通过酒精试验间接测定，一般具有良好热稳定性的牛乳至少要通过75%的酒精试验,由两种结垢物的类型来分析加工工艺中蛋白稳定的必要性及其工作机理,A：主要由蛋白质组成（还包括少量的脂肪乳糖和无机盐）大量形成在95-100 的温度范围,B：主要由无机盐组成（还包括少量的脂肪乳糖和蛋白质）从90 开始形成并且随着温度的升高而增加（清洗所针对的对象乳石）,背压的作用：,产品在加工过程中是不能沸腾的，因为产品沸腾后所产生的蒸汽将占据系统的流道，从而减少了物料的灭菌时间使灭菌效率降低。,在间接加热系统中，沸腾往往产生于灭菌段。在乳制品的加工过程中，沸腾所产生的气泡将增加产品在加热表面变性结垢的几率，从而影响热传递。,为防止沸腾，产品在最高温度时必须保持一定的背压使其等于该温度下的饱和蒸汽压（水的产品水分含量高）,实验室测定，140 下需保持3.0Bar的背压以避免料液沸腾；,通常情况下，液态乳制品中溶有一定比例的空气.水中溶解的空气是可逆的，一旦水的温度升高，空气就会逸出直至水沸腾。,在间接加热系统中尚未达到沸点时，一些小气泡就已产生，尤其是较高的流动性所导致的局部流速的增加会使压力下降，这样就更容易产生气泡，这些气泡同样能促使产品结垢。,为防止气泡产生，所提供的背压必须高于该温度下的饱和蒸汽压，根据经验，所提供的背压至少要比饱和蒸汽压高1Bar,这样在UHT的管式换热器的灭菌段就需要保持4Bar的背压。由于产品在流动的过程中压力会下降，因此在灭菌段之前产品的压力应高于背压，特别是在加工粘性流体时，产品的压力应更高，,均质机一级和二级均质的不同效果 a:一级 b：二级,a,b,脱气：,采用真空脱气罐可以除去细小的分散气泡和溶解氧。最好以伞形或切线进入，尽量大地占据脱气罐内表面，靠自身重力致使气泡拉碎或逸出，从而可增加脱气效果。 工作时，将牛乳预热至78 后，泵入真空脱罐，由于牛乳中的水分蒸发指使温度立刻降低。这时牛乳中的空气和水蒸气扩散到罐顶部； 如有冷凝器，则蒸发的牛乳冷凝回到罐底部，而空气及一些非冷凝气体（异味）由真空泵抽吸除去。,无菌罐的采用给生产增加了许多灵活性，但同时也增加了微生物污染的危险性。故关键所在是选用无菌罐前要正确了解无菌罐性能，生产中要严格监控。,无菌罐,典型的UHT灭菌乳加工工艺 2,137,(4s),蒸汽,列管式热交换器,第三节 UHT清洗清洗定义及作用机理,清洗 通过物理和化学的作用去除被清洗表面上可见和不可见的杂质的过程。清洗所要达到的清洗标准是指被清洗表面所要达到的清洁程度。 CIP（原位清洗）的定义 是指设备(罐体、管道、泵等)及整个生产线在无须人工拆开或打开的前提下，在闭合的回路中进行清洗；清洗过程是在达到一定的湍动性和流速的条件下，通过清洗液对设备表面喷淋或在管路中循环。,清洗的标准,物理清洗 被清洗表面上去除了肉眼可见的污垢。 化学清洗 被清洗表面上不仅去除了肉眼可见的污垢，而且还去除了微小的、通常为肉眼不可见的沉积物。 微生物清洁 被清洗表面上极大部分附着的细菌和病原菌被杀死了。 无菌清洁 被清洗表面附着的所有微生物均被杀灭了。这是UHT和无菌包装的基本要求。,清洗过程中的作用机理,清洗作用 主要包括溶解作用、热的作用、机械作用、界面活性作用、化学作用 水、酸、碱清洗剂的主要作用 水的作用：水是极性化合物，对碳水化合物、蛋白质及一些盐类物质有较强的溶解作用。 NaOH（苛性钠）类碱性清洗剂：分解蛋白、脂肪类结垢。在高温时可将脂肪皂化(将脂肪转化为能溶于水的形式)。 HNO3（硝酸）类酸性清洗剂：具有较强的渗透能力，溶解无机盐类的结垢，使沉积物不残留在清洗过的表面上。,影响清洗效果的五大因素,清洗剂种类 清洗液浓度 清洗温度 清洗时间 清洗流量 在生产过程中，清洗和杀菌不可替代，杀菌是在物理清洁和化学清洁的基础上的微生物清洁。,清洗液浓度与清洗时间的关系,清洗液浓度、清洗时间、清洗温度对清洁效果的影响,管式UHT灭菌系统的清洗程（例）,1、清水预冲洗15分钟（顶出管路中的物料），达到基本澄清 2、生产温度下的热碱性洗涤剂（如137，浓度为22.5%氢 氧化钠溶液）循环3055分钟 3、清水冲洗至中性（用pH值试纸检测） 4、105的酸性洗涤剂循环2035分钟（如浓度为11.5%的 硝酸溶液） 5、清水冲洗至中性（用pH值试纸检测） 注：以上时间仅为参考，具体时间以生产实际状况定！,AIC（中间）清洗,AIC（中间清洗）的定义 是指生产过程中，在没有失去无菌状态的情况下，对热交换器进行清洗，而后续的灌装生产可在无菌罐供料的情况下或者中间清洗结束后，继续进行的过程。,AIC的清洗程序,A 清水顶出UHT灭菌机管道中的产品。 B 用碱性清洗液（如浓度为2%的氢氧化钠溶液）按“中间清洗”程序在管道内循环。 注意 循环时要保持正常的加工流速和温度，以便维持UHT保持 灭菌管道内及其后续热交换器的无菌状态 循环时间UHT灭菌机自动控制，以管路中压力降到典型的 清洁状况（即水循环时的正常压降）为准 不进行正常的中间清洗，将影响换热效率、增大能耗，影 响产品质量及风味。而且，会影响无菌包装机的灌装精度 及正常生产。,清洗的启动标准, 纯牛奶：连续生产时间达到6小时以上，建议AIC 花色奶（如可可奶等）：连续生产时间达到8小时以上， 建议AIC 根据生产管路内的结垢情况判断 AIC CIP P 0.10.15MPa 0.3MPa t 57 911 注: AIC - 中间清洗 CIP 生产(最终)清洗 P - 热交换器中的压降 t - 热交换器中物料/过热水温差,酸碱清洗液浓度测定,通常用滴定法检测酸碱清洗液的浓度，以保证清洗效果。 NaOH浓度% 2.0 2.5 HNO3浓度% 1.0 1.5 必须确定清洗循环结束之后的清洗液浓度在标准范围之内。,第二部分 无菌包装技术,第一节 无菌包装膜技术要求（略） 第二节 无菌包装生产卫生要求（略） 第三节 无菌包装机灭菌方式（略） 第四节 无菌包装机的清洗（略） 第五节 产品无菌测试相关工作 第六节 UHT和无菌包装机的连接,第一节 无菌包装膜 - 技术要求1（略）,无菌包装膜必须达到灭菌乳产品生产和保存期要求， 否则会严重影响生产和产品质量。,第二节 无菌包装生产卫生要求（略）,要保证无菌包装产品的质量，其中关键之一就是做好生产卫生工作。 环境卫生 无菌包装是将无不良微生物产品包装于无不良微生物的包装中，在该操作过程中微生物不能进入产品中或包材，故无菌包装车间有较高卫生要求。 - 空气 在生产区域内，空气可能成为产品的污染源。通风系统必须保证进口空气是清洁的、无异味，并已排除各种可能的污染因素。 过滤后的正压空气 定期空曝试验,无菌包装车间空气（略）,物理条件 通风口过滤器: 达到10万级 空气流速：0.20.3 m/s 正压：2040 Pa 温度：1535 24小时平均温度30 相对湿度：3080% 无凝露 换气次数：1015次/h 温度和湿度在一定时间内应保持相对稳定。 卫生条件 用空降实验：15分钟，细菌总数小于30个菌落 。 灭菌措施：更换空气过滤器，安装紫外线灯杀菌，喷雾灭菌等,无菌包装（略）,供水质量在乳品生产过程中有至关重要的作用。 原料或生产用水必须达到国家规定的生活饮用水标准。 对直接或间接接触产品包装的用水，必须定期进行微生物检测。 对清洗用水处理或使用不当，可能会对清洗效果、产品质量造成不必要的负面影响。 使用受到污染的清洗水，将导致清洗和杀菌后的设备出现再污染。 若最后用硬水进行冲洗，可能引起设备、管路中出现鳞片状沉淀。,无菌包装用蒸汽（略）,乳品生产中的蒸汽不论其用途，必须由饮用水产生。加工过程中间接用的蒸汽也必须是经过处理的。 直接喷射到产品中的蒸汽必须是“烹调用蒸汽”。,材料卫生（略）,包装膜的卫生很重要，每周两次用(4x10-4)(8x10-4)mol/l次氯酸钠溶液在灌装间喷雾20min。 在换膜处设有清洗消毒液（如75%医用酒精），换膜时操作工必须用医用酒精洗手。 每天对膜仓底部进行清洁、消毒。膜仓内禁止放置其它任何物品。 包装膜应有固定的专用库房，库房内保持清洁干燥，并与其它物品隔离。,无菌包装人员卫生（略）,无菌包装区域内所有的人员都要严格遵守卫生规范要求。对保证产品的安全、质量以及预防微生物污染而制定。 1、个人卫生 保持良好的个人卫生，是乳品厂所有员工最基本的素质要求。 - 手的清洁 乳品生产员工应随时保持双手的卫生和清洁 - 毛发控制 生产人员必须戴能包住头发的工作帽 - 疾病控制 所有员工必须有卫生防疫部门颁发的健康证书。 - 出入控制 离开生产区域时，必须换下工作服、长筒靴和工作帽。等，进入时再换上，并进行手部清洁。车间出口必须有消毒池。 2、工作服 工作服不仅可防止和减少人体对周围生产环境的污染，预防由于着装不当造成的工伤事故，同时标志员工所处的工作状态和岗位要求。,包装容器灭菌 无菌条件下灌装、封合 商业无菌产品 产品灭菌 无菌包装示意图,第三节 无菌包装灭菌方式,无菌仓灭菌（略）,无菌包装条件之一：封合必须在无菌区域内进行，以防止微生物污染。 在生产过程中必须保证无菌仓的正压，以防止外界有害微生物进入。 无菌仓的无菌保证,包装膜的灭菌（略）,灌装机物料管路的灭菌方法（略）,第四节 无菌包装机的清洗（略）,在乳品加工生产中，由于清洗不彻底，很容易使牛乳原料或产品受到微生物的污染，最终造成严重的产品污染事故。 清洗对所有的乳品加工厂都具有非常重要的作用。 与产品直接接触的设备的清洗是食品生产过程中必不可少的部分。 食品生产者必须要经常保持高的卫生标准；这不仅指生产中的设备，同时也包括生产中的工作人员，,清洗内容,对无菌包装机而言，仅达到物理清洁或化学清洁的标准是不足以符合生产卫生质量要求的，必须达到微生物清洁的标准。主要包括以下几项。 - 无菌包装车间地面、墙壁等的清洁 - 无菌机内外表面清洁 - 无菌空气粗过滤器的清洁或更换，无菌过滤器的检查及更换 - 无菌仓内表面、各部件的清洁，以及内部空间的灭菌 - 无菌机物料管路和顶罐的清洁及灭菌等,清洗程序（略）,清洗效果的测定,无菌包装机要求达到微生物清洁。 首先要达到物理和化学清洁。 1、目视检查 检查清洗后的设备表面，不允许有乳垢残留，基本达到物理清洁或化学清洁。 2、微生物检查 检查的部位与目视检查的部位基本一样。 取样：无菌水润湿灭菌棉栓 在经过清洗消毒后的10cm10cm面积内抹拭 检测其细菌总数和大肠菌群。 也可用无菌水冲洗受检管道表面，作微生物检查。,第五节 产品无菌测试相关工作,保证产品无菌测试不受其他因素干扰，以便分析查找原因，对有关包材、UHT装置及无菌测试时所用原料乳做一定规定。 - 设备调试运行状况 - 设备CIP及人工清洗，设备杀菌 - 原料奶、包装膜、双氧水、物料管路等 - 取样数量及保温试验 - 测试结果,产品无菌测试工作注意事项1,1、包装材料 2、UHT到无菌包装机的管路必须使用304或