防霉腐包装技术原理

第五章防霉腐包装技术原理 操作方法 一 微生物的种类 细菌 球菌 杆菌 螺旋菌 霉菌 丝状真菌的统称 酵母菌 单细胞的真核微生物 常见微生物 第一节防微生物包装技术 病毒 没有直接的霉腐性 腐蚀性微生物 第一节防微生物包装技术 第一节防微生物包装技术 物质循环 微生物是人类的朋友 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证 有用物质的生产 基因工程为代表的现代生物技术 第一节防微生物包装技术 少数微生物也是人类的敌人 艾滋病 天花 鼠疫 疯牛病 禽流感 SARS 第一节防微生物包装技术 二 微生物的生长环境 第一节防微生物包装技术 碳源 淀粉 脂肪 纤维素 葡萄糖等有机化合物 二氧化碳 碳酸盐等物质 氮源 氨基酸 硝酸盐 尿素以及大气中的氮 能源 氧化某些化合物而得到 部分微生物能够利用光能 微量元素 磷 硫 铁 镁 钠 钙etc 水分活性 水分活性Aw p p0细菌 0 9 酵母菌 0 88 霉菌 温度 20 30 低温生物 30 40 中温生物 50 60 高温生物 PH值 细菌 PH 7 8乳酸菌和醋酸菌例外 酵母菌和霉菌PH 4 6 温度氧气PH值 霉变 长霉 霉菌在物品上经过生长繁殖后 出现肉眼能见到的霉菌 例 食品 干菜 干果 茶叶 卷烟 纺织品 针棉织品 塑料 橡胶制品 皮革 毛织品 纸与纸板等 腐败 由细菌 酵母菌等引起物品中营养物质的分解 使物品遭到侵袭破坏而出现腐烂现象 蔬菜 水果 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 食品的霉腐变质1 新鲜水果和蔬菜的变质水果 PH 4 5酵母菌 霉菌蔬菜 PH 5 7酵母菌 霉菌 少数细菌果蔬的变质主要有细菌 酵母菌 霉菌的分别作用或联合作用而导致 其变质现象表现为浑浊 产生酒精 有机酸的变化等 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 食品的霉腐变质2 粮食及其制品的变质含水量 13 霉菌 曲霉 青霉 镰刀霉等 霉菌生长过程中产生的毒素 如黄曲霉毒素 岛青霉毒素等可造成慢性食物中毒 甚至诱发癌症 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 食品的霉腐变质3 鲜奶及奶制品的变质鲜牛奶 3 5 蛋白质 3 8 脂肪 4 5 乳糖和0 7 无机盐 各种维生素 易受细菌作用 乳酸菌 酪酸菌 产气杆菌 大肠杆菌 产碱杆菌 酵母和霉菌 变质的牛奶最易导致急慢性肠道炎 奶粉 含水量 5 不易使微生物生长繁殖炼乳 变质主要是由于杀菌不充分和包装不严格而导致的 炼乳变质的现象表现为凝固 产气 变苦 胀罐 变稠 形成钮扣状物等 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 食品的霉腐变质4 肉类及鱼类的变质肉类 细菌 酵母菌 霉菌 肉类受微生物污染 导致腐败变质 并传播疾病或引起食物中毒 肉类变质的现象 主要袭现在发粘 变色 生成霉斑 气味改变等 鱼类 水中微生物 比肉类脆 含水量高 更容易发生腐败变质 鱼类变质首先表现出浑浊 无光泽 表面组织被分解而变得疏松 鱼鳞脱落 鱼体组织腐烂 并分解产生氨 硫化氢 硫醇 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 食品的霉腐变质4 鲜蛋的变质PH 8 0 9 6 抗菌物质 溶酶 蛋壳保护常温下 短时间内不易受微生物侵扰 温暖潮湿环境下 微生物可逐渐从蛋壳气孔侵入内部 如枯草杆菌 变形杆菌 产碱杆菌 芽枝霉 分枝抱霉 毛霉 枝霉等 在蛋的内部生长繁殖 使蛋变质而造成散黄蛋 泻黄蛋和贴壳蛋等 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 工业品的霉腐变质1 皮革制品 纺织品的霉变蛋白质 纤维素含水量低 PH 7温度湿度适宜时发生霉变 曲霉 木霉 青霉 毛霉及细菌 对皮革产生破坏作用 使之长称和损坏 同时 也使纤维的色泽 拉力 强度遭到破坏 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 工业品的霉腐变质2 光学仪器的霉变玻璃是碱和细砂等组成 受潮湿后 玻璃表面会氧化导致发霉 表面不光滑 霉菌 细菌 在光学仪器上 特别是玻璃制品上 生长的微生物主要是灰绿曲霉等微生物 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 工业品的霉腐变质3 磁带 感光胶片的霉变明胶 卤化银 木霉 黄曲霉 变色曲霉 镰刀霉 一旦温湿适宜 霉菌就会在磁带上繁殖 严重时可使磁带相互粘合 发生断裂 感光胶片的徐膜成分是明胶和卤化银化合物 微生物极易在明胶上繁殖生长 胶卷上的胶膜一旦生菌 形成霉斑 就失去商品价值 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 工业品的霉腐变质4 油漆涂料的霉变漆酚和漆酶 胶质 有机物 水分15 30 细菌和霉菌 如极毛杆菌 芽抱杆菌 小球菌等 使其腐败 发臭 变色 从而影响质量 特别是干燥性能与色泽 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 工业品的霉腐变质5 化妆品的霉腐变质动物性有机物 无机物 碳源 氮源 水分以及微量元素 化妆品生产工艺不卫生 原料预处理不足 包装容器被污染 芽枝霉 黑曲霉 交链抱霉 白曲霉 顶抱霉 黄曲霉 芽抱杆菌 产气杆菌 枯草杆菌 白喉杆菌 葡萄球菌 链球菌等 适宜温度下 污染的微生物就会迅速生长 大量繁殖 致使膏霜霉腐变质 乳化性被破坏 透明液状制品变浑浊 产品的pH改变 产生异味 发生变色或产气现象 尤其高档营养膏霜更易发霉 腐败 第一节防微生物包装技术 三 微生物与物品霉腐变质的关系 医药品的菌污染与变质医药染菌可能性较小 少量微生物在一定适宜环境下可导致变质和引起用药者中毒和感染 微生物污染带来危害主要有以下几点 药剂的外观和形态变化药剂有效果成份破坏微生物产生毒素使用药者继发感染微生物产生每敏物质 脂多糖 蛋白质 第一节防微生物包装技术 四 包装材料的抗霉阻菌性与选择 抗霉阻菌性能好的包装材料金属材料及容器 钢铁 铝 耐湿 不透水 不透油 不透气 机械强度高2 钙塑瓦楞纸箱 以聚烯烃树脂 轻质碳酸钙为填料 配以少量助剂 通过压延形成瓦楞纸板 然后经过热粘合形成纸箱 优点 质轻美观 抗霉阻菌性能较好 防潮性能也较木箱好 缺点 耐老化性能差 打滑 适用于中 小型产品 可以代替木箱 第一节防微生物包装技术 四 包装材料的抗霉阻菌性与选择 抗霉阻菌性能一般的包装材料塑料薄膜及容器 聚乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯等热塑性塑料 含碳素及微量元素 易长霉或滋生细菌 包装前应该杀菌或抑菌2 复合材料 基体增强体 增强材料 玻璃纤维 碳纤维 硼纤维 芳纶纤维 碳化硅纤维 石棉纤维 抗霉阻菌性能差 用于防霉腐包装时 使用前应杀菌或抑菌 第一节防微生物包装技术 四 包装材料的抗霉阻菌性与选择 抗霉阻菌性能差的包装材料纸 纸板 木材 油毡 羊毛毡等以动植物为原料制成的包装材料这些材料均属天然有机物料 经加工后材料的表面又涂覆有涂料 油墨 颜色等 使这些材料沾有更丰富的营养物质 如多糖 蛋白质 油脂等成了微生物生长繁殖的最佳营养源 这些材料一般不适合用于防霉腐包装 若必须选用此类包装材料时 需经严格的灭菌 抑菌等技术处理后 才能用于防霉腐包装 第一节防微生物包装技术 五 产品的防霉包装技术 密封型防霉包装技术 必要条件 氧气 水分和基质 机理 控制其中某个因素 适于对外观及性能要高的产品1 气调防霉包装技术改变包装内的空气组成成分 降低氧的浓度 低氧环境下抑制霉菌的生命活动和生物性产品的呼吸作用 技术核心 1 密封 要求材料透气率低 透湿率低 封口性能良好2 降氧 a 机械降氧 抽真空 充气体 真空包装b 化学降氧 用脱氧剂 氧指示剂注意 脱氧剂用量不得超过内装物体积的五分之一 2 干燥防霉包装技术降低包装内水分及产品本身含水量 是霉腐微生物得不到其生长繁殖所需的水分 从而达到防霉的目的 技术核心 1 密封 密封性能良好 透湿性较低复合材料2 降湿 使用干燥剂 常用硅胶 生石灰 湿度指示剂 3 气相防霉包装技术使用具有挥发性的防霉剂 利用其挥发的气体直接与霉腐微生物接触 杀死或抑制其生长 以达防霉目的 常用气相防霉剂 多聚甲醛 环氧乙烷 SF501 非密封型防霉包装技术1 温控防霉包装技术通过控制产品及其周围的温度 使该温度低于霉腐微生物生长最低界限 一方面抑制生物性商品呼吸氧化过程 减少其营养物质的分解 另一方面抑制霉腐微生物的生长繁殖 以达防霉目的 即低温冷藏 水分结冰 细胞死亡 低温防霉和冷冻防霉 要求材料要耐低温 2 化学药剂防霉包装技术使用防霉防腐的化学药剂对产品或包装材料进行处理 可在某工序中加入 可喷洒涂抹于产品表面 也可用防霉腐剂浸泡包装材料 防霉机理 蛋白质凝固 沉淀 改变表面张力 破坏细胞结构常用防霉剂 四氯苯二甲腈 皮革 铜版纸 791防霉剂 塑料 涂料 橡皮 纸张 油漆 五氯酚 多霉净 菌霉净等选取原则 高效低毒 使用安全 操作简便对产品本身质量不造成很大影响本身要具有良好的化学稳定性 耐热性 效果持久性储存方便 成本低 3 电离辐射防霉包装技术4 紫外线 远红外线 微波 高频电场防霉技术防霉机理 短时间内温度骤升 使菌体死亡UV UVC 260 265nm 穿透力弱 脂肪蛋白质照后发臭 不适宜食品杀菌5 干热杀菌 100C一300 湿热杀菌 用蒸汽 121C 138 或140 以上 和热水 80 左右 100 左右 第二节无菌包装技术 定义 是指在被包装物 包装容器或材料 包装辅助物无菌的情况下 在无菌的环境中进行充填和封和的一种包装技术 一 无菌包装系统无菌包装是一个连续灭菌的过程 从被包装物的输入 包装容器或材料的输入 或直接成型 被包装物的充填以及最后的封合 冲切都必须在无菌的环境下进行 以无菌罐装系统流水线为例 空罐输入 包装罐灭菌 充填部位灭菌 内装物已杀菌 罐盖部位灭菌 封口部位灭菌 满罐输出 二 无菌包装的范围与特点1 主要对象 食品 乳制品 饮料 药品等2 主要特点 根据食品的自身特性及要求选择最佳方法进行包装 对内装物 容器 材料分别进行杀菌 能应用于耐热性能差的包装材料 容器表面冷杀菌 能够自动地连续生产 成本低 效率高 三 无菌包装的机理商业无菌 经过无菌处理后 产品和媒介物可能仍然会有可存活微生物 但是它们是无害菌或者不会再发生转变 使产品发生微生物个体的繁衍而腐败 1 热杀菌与繁殖有关的基因受热变态 使得细菌的细胞丧失繁殖能力 杀死细菌孢子高温短时 保鲜保营养2 冷杀菌紫外线 药物 射线 臭氧 高压 磁力 四 被包装物的灭菌技术1 巴氏杀菌技术 低温长时间巴氏杀菌 LTLT 1 定义 食品充填于密封的包装容器中 61 63 条件下保持30分钟 最大限度杀灭病原微生物 2 特点 低温 不破坏食品成分 3 专杀对象 霉菌 乳酸菌 4 间歇杀菌 连续杀菌短时高温杀菌技术 HTST2 超高温杀菌技术UHT 1 定义 将食品在120 140 的高温下灭菌几秒钟 并很快冷却至室温 然后在灭菌区内灌装和封盖 牛奶的UHT灭菌参数是135 140 3 4s 2 形式 直接加热 用于液态食品 间接加热 热交换管道 温度易控制 高温杀菌时芽孢致死时间和食品成分保存率 杀菌温度上升对杀菌和褐变效应比值的影响 3 微波杀菌技术 0 3 300GHZ 4 高电压脉冲杀菌技术5 电阻加热杀菌技术 酸性或低酸性的粘性食品 6 磁力杀菌技术7 臭氧杀菌破坏微生物细胞 DHA RNA 用于饮用水 食品原料 五 包装材料及容器的灭菌技术1 药剂灭菌技术 1 要求 灭菌能力强 对机械设备无腐蚀 不产生有害物质 残留物要少 2 常用种类 双氧水 强氧化剂 且生成物无污染 双氧水的浓度越高 环境温度越高 杀菌效果越好22 85 97 15 125 99 7 通常浓度为25 30 环境温度为60 65 常用方法 蒸气杀毒 浸渍杀菌单独使用双氧水灭菌效果不佳 有效氯 氯气 次氯酸 4000mg 1次氯酸钠水溶液 pH值为4 5 常温99 92 85 99 96 3600mg l次氯酸钠水溶液 pH值为4 5 175 99 99 缺点 氯对金属材料的强腐蚀性 使这种方法在技术上受到限制 无残存微生物 环氧乙烷 易燃易爆 杀抱子能力可达99 5 但由于使用起来技术复杂 消毒时间长 且环氧乙烷有强烈的刺激性气味 主要用于医疗器械的灭菌包装 2 紫外线灭菌技术存活率S Et Q 经验公式 E 有效放射照度 单位面积所接受的光通量 t 照射时间Q 把S定义为36 8 时所需的照射线量 有效放射度 照射时间 1 防止异物结构 因为紫外线穿透力差 如果表面附着异物 杀菌就不能进行彻底 2 初菌数管理 初菌数太多 相互堆积形成阴影 杀菌也会不彻底 要降低初菌数 可以进行清洗等预处理 3 有效放射照度的管理 优点 不残留药剂 安全性高 使用方法简便等优点缺点 设备昂贵 寿命短 灭菌的成本高 灭菌不够彻底 六 无菌包装的发展方向 1 高温短时2 非直接加热3 合理配套使用新的杀菌技术 第三节防霉腐包装设计 一 防霉腐包装的等级 长霉加速试验28天 GB T4768 1995 防霉包装 1级 肉眼看不见霉菌2级 霉菌呈个别点状结构 直径小于2mm 生长区面积小于总面积10 3级 霉菌呈稀疏点状结构 直径2 4mm 生长区面积小于总面积25 4级严重长霉 面积占总面积的25 以上 该等级只表明包装结构的抗霉能力 不表明内装物的抗霉能力 相关标准GB T4857 21 1995 包装运输包装件防霉试验方法 CJB573A 305 98 引信环境与性能试验方法 GJB573A 305 98 引信环境与性能试验方法霉菌试验 二 技术要求1 对包装材料的要求 吸水透湿率低 耐霉腐性好2 对包装环境