无菌灌装机原理及应用

I 摘 要 无菌加工技术和包装使产品在常温状态下具有较长的保质期 有助于以较低 的成本将高质量的液体食品运输至较远的地方 不仅使食品的生产过程更趋合理 还缩短了存储期 为消费者提供了更多便利与选择 中国乳品市场的特殊之处正 是要把大量产于华北 例如内蒙古等地的新鲜优质奶源 运到更广阔的华南市场 提供了适合长途运输 便于贮藏并长期保鲜的技术解决方案 的包装深受客户和 消费者的信赖 是因为它保障了食品的安全 营养和新鲜 而且给商家的储运和 消费者的使用都带来了极大的方便 优质的产品加上全方位的服务 让客户感觉 物超所值 为客户产品安全和赢利能力提供了有力保障 关键词 关键词 无菌 回收 II 目 录 1 原理 1 2 的历史 4 3 分类方法 4 4 现状 5 5 发展 6 6 前沿性知识 7 1 1 原理原理 无菌包装只适于非碳酸性食品的包装 最初使用对象仅仅限于牛奶和果汁 现 已用于各种不同的液态食品的包装 无菌包装是一种新颖的包装形式 其包装过程是 把经超高温灭菌的物料在无菌状态下用经灭菌的包装材料包装好 使盒内的物料得 于保存在无空气 光线及细菌的理想环境中 不需冷藏或加防腐剂仍可保持品质半 年不变 无菌包装系统由三部分组成 一是包装材料的灭菌 二是产品的灭菌 三 是无菌环境的包装 包装材料的灭菌是在包装机进行的 产品的灭菌通常是在超高 温瞬间灭菌机进行的 灭菌的包装材料和产品的结合是在包装机内无菌环境中进行 的 一 包装材料的灭菌 包装材料灭菌如图一所示 方法是将包装材料从卷筒向上运行时 经浓度大约为 35 含有适当润湿剂 双 氧水槽 包装材料上存在的某些细菌大部分被洗掉 而少量的细菌则被杀灭 由于 润湿剂的作用 过氧化氢薄膜覆盖整个包装材料卷筒纸 随着其经一弯曲滚筒开始 向下运行的过程 也延长其露空过程 从而增加灭菌效果 当卷筒纸继续向下运行作纵向密封后 其管内螺旋形管式加热器产生辐射热达 400 600 将纸内的涂料加热到 110 120 高温 使纸内涂铺塑料层表面细菌数很 少 与此同时 由于提高过氧化氢薄膜的温度 形成过氧化氢气体和非常活泼的原 子氧 然后采用压力滚轮或热空气将双氧水从包材上去除 处理和密封食品的环境 也不能含有潜在的污染菌 这意味着灌装和密封设备在灌装前以及在生产过程中必 须为无菌状态 这可以通过采用热空气和蒸汽或将热处理与双氧水化学无菌处理相 结合来实现 对包装材料纸进行最后的化学灭菌处理 使其全干燥进人填充器前呈 无菌状态 2 二 产品的灭菌 产品泵入包装机灭菌一般是在与相配套瑞典阿法一拉伐公司出的超高温瞬间灭 菌机进行的 如图二所示 以牛奶灭菌说明 大约 3 7 生奶经平衡罐和泵流入片式加热器 与往外流的已消毒牛奶进 行回热交换 生奶被加热至大约为 66 经均质机均质后流人片式加热器 与环流的加热水进行热交换 热水靠蒸汽喷射器加热至 140 生奶则被加热至 135 140 再流经加热器外的持热件 保持杀菌温度 4 秒后 流人加热器 与热水环流冷端进行一级回热冷却 被冷却至大约 70 再流经加热器 与进 人生奶进行二级回热冷却至大约 20 25 然后流人无菌包装机进行无菌充填密封 三 无菌环境的包装 无菌包装机内进行无菌包装如图三所示 来自空气收集罩的空气被送回到水环 或压缩机加压 经气水分离器分离水后 空气进人加热器被加热至 350 灭菌的 空气经冷却器冷却至约 80 图略 通过管 8 送至密封纸液面上空 由于螺旋管 形管式加热器加热 对包装材料纸进行灭菌 同时过氧化氢继续蒸发 对密封纸管 液面上空进行灭菌的结果 使液面上空皇无菌状态 而由管 3 送入灭菌气流被隔板 6 折流向上 把汽化消毒液排掉 由于这是继续进行的 因此在密封纸管内形成无菌 空气层 这样可防止密封纸管内再被厂房的细菌感染 在这样无菌环境中 产品通 过管 2 进入液面下进行充填 横向密封 经最后折叠机折叠 单独的包装件便离开 包装机 3 如果包装机在生产过程中停车较久 由于没有过氧化氢进入管子区 就会增加再 感染的危险性 因此 经过一定时间停车以后 必须对包装机再度进行灭菌处理 1 空气收集罩 2 进料管 3 进气管 4 管式加热器 5 无菌空气流 6 隔板 7 浮子 8 液面 9 节流阀 图三包装机内无菌环境的包装 无菌包装是一种新颖的包装 由于产品采用超高温瞬时灭菌后于无菌状态下 用已灭菌的包装材料纸包装好 免去再高温长时间灭菌工序 因而其营养成分都比 传统加工法损失要少得多 2 的历史的历史 在二次世界大战期间 有大量农村人口涌入城市 人们居住地方与食品生产距离 拉远 因而对食品分销的关注程度亦相对地提高 当时消费者需要交还装牛奶的玻 璃瓶予制造厂商 以便再次使用 鲁宾 劳辛早已洞悉这种传统食品分销方式 将影 响自助商店桶装牛奶的销售量 有鉴于此 鲁宾 劳辛于是号召了一群有活力的人士 并说服他们创造新的包装技术有其必要性 遂起而研究一种既实用且可用完即丢的 牛奶包装盒 这种包装后来在乳品制造业产生重大改革 为消费者带来安全及容易 携带的包装 早在 20 世纪 50 年代 是最先为液态牛奶提供包装的公司之一 自此以后 它就成为世界上牛奶 果汁 饮料和许多其它产品包装系统的大型供货商之一 1991 年 的生产延伸至液态食品加工设备 厂房工程及干酪生产设备 今天 它是 世界上能够提供综合加工设备 包装和分销生产线 以及为液态食品生产厂提供设 计方案的国际性公司 4 3分类方法分类方法 的 砖型包 和 枕型包 是大家常见的牛奶和饮料纸包装 它可是适度包装 的经典之作 2004 年 9 月在纽约现代艺术馆的 朴素经典之作 展览上 包被誉为 充满设计灵感的 让生活变得更简单 更方便 更安全 的适度包装的杰作 小 小包 凝聚着不少科技和智慧 简约而不奢华 给我们的生活带来了不小的变化 我国北方大草原的优质牛奶 就是依靠无菌包 才得以方便地送到千里之外的千家 万户 砖 指经印刷后 由纸 塑 铝复合共挤而成 用于牛奶饮料等液体无菌灌装 因成型后的包装形式四四方方 形如砖块 又因瑞典公司在全球尤其是在国内占据 大量市场 故得名 是公司在 1952 年推出的第一种包装 1961 年 出现无菌型款式 更适合易腐食品 实现非冷藏条件下的存储和分销 公司的瑞典语名称 Tetra Pak 即来自于此 Tetra 即为四面体的意思 枕 经印刷后 由纸 塑 铝复合共挤而成 用于牛奶饮料等液体无菌灌装 成型后的包装形式长条 形如枕头 又因瑞典公司在全球尤其是在国内占据大量市 场 故被称作枕 枕保鲜的食品通常可以存放较长时间 但比砖的时间略短 4 现状现状 今天 在全球共有 57 家销售公司 获许可经营的 48 家包装材料厂以及 12 家 包装机器装配厂 公司拥有 20261 名员工 而 2005 年度的净销售收入约为 81 07 亿欧元 的产品在超过 165 个市场上销售 在 2005 年 公司共生产了 1208 亿件包 装 为全球消费者提供了 644 亿升的液态食品产品 的创始人鲁宾 劳辛博士曾经说过一句格言 包装带来的节约应超过其成本 包装对全球食品的安全营养和人类健康有着巨大的贡献 如果没有包装 50 以上 的液态食品将会因变质或被污染而无法输送到消费者手中 自 19 世纪中期 巴斯特 发明了巴氏灭菌消毒法以来 它一直被视为食品科学的一项重要突破 而随着无菌 加工技术和包装在 20 世纪 40 年代的出现 为食品科学带来又一次革命 1989 年 瞬间超高温无菌加工技术被美国食品工艺研究所誉为 50 年来食品科学中最重要的成 果 而正是无菌包装及加工技术领域的先驱 包在保护功能和满足情感需求之间找到了很好的平衡点 与塑料瓶 玻璃瓶相 比 砖型和枕型的包 容积率相对较大 而且这种包装形状更易于装箱 运输和存 储 如果从技术角度来看 包是由纸 铝 塑组成的六层复合纸包装 能够有效阻 隔空气和光线 而这些正是容易让牛奶和饮料变质的杀手 因此 小小包 让牛奶 和饮料的消费更加方便而安全 而且保质期更长 实现了较高的包装效率 但大家 5 需要注意的是 包装的物品绝对不可以放在微波炉里加热 那样会带来炸弹的效果 当然 除此之外 包完全做到了 安全可靠朴实有华 首先 它的形状简约而 大气 外层纸片可以根据不同产品的诉求 方便地印刷不同的设计 或鲜艳 或清 新 或卡通 完全可以因产品而异 因消费者而异 还在 砖 的基础上 在尽量 节约成本的前提下 进行创新地变异 推出了手感好 有金属质感 更显高档和时 尚的 钻 包装 比如市场流行的 雅哈 咖啡包装 充分体现了年轻时尚的气息 包装材质成分中 长纤维优质纸浆 铝和塑料的含量分别约为 75 5 和 20 包使用的纸张必须由纯净的漂白浆制成 不能采用废纸为原料 目前一般采用 100 的针叶木纸浆为原料 用长网造纸机抄制 要求纸板横幅定量一致 物理强度好 纸张克重在 7og m2以上 国内大部分采用的是从瑞典 芬兰等北欧国家进口的光面 涂布纸 一般的无菌包具有六层结构 由外至内依次是聚乙烯层 它保护包的图案 阻止纸板吸收外界水分 热封成盒 第二层是纸板 它是包的基材 上面印刷精美 的图文信息 第三层是聚乙烯层 该层是铝纸板的粘附中介 第四层是铝箔 它可以 阻挡紫外线 细菌进入包内部 也是灌装过程中加热的媒介 第五层是粘性塑料 它 是内层聚乙烯与铝箔的粘附介质 有效地对酸性饮品实现无菌包装 第六层又是聚 乙烯层 它是通过热封成盒 形成无菌包装的必要材料 在包装给人们带来诸多方便的同时 包也带来了污染和浪费 据显示 2004 年 我国总计消耗包装 110 亿个 约占全球总量的 10 按照每个包装材料 10 克计算 这些包装总计 11 万吨 包装的污染存在两个方面的问题 单纯从普通垃圾角度考虑 11 万吨的垃圾需 要耗费大量的人力 物力来处理 而包装产生的更为严重的问题是 这种包装材料 的内层是铝 这种金属层不易降解 目前没有更好的销毁办法 造成在某些地区废 弃的包装堆积如山 长此以往 一旦金属物质渗入地下会影响到地下水水质 渗入 土壤会影响土质 因为这类垃圾的堆放点往往是农村或城乡接合部地区 被污染的 水和土壤又会污染农作物 牲畜 最终使人类健康受到危害 事实上 使用铝纸复合包装还有另外一个弊端 那就是费用高 一般来讲 一个 250 毫升装包装成本价格大约在 0 3 元左右 如果减少这一部分成本无论对奶农还是对 消费者来讲都将是一件好事 5 发展发展 作为一家执著绿色愿景的公司 一直以来都从负责任企业的长远眼光出发 以 高度的社会责任感和环保意识承揽起更多的绿色责任 在中国积极履行环保使命 并以 4R 环保原则为行为准则 6 所谓 4R 环保原则即 Renewing 可再生 采用可再生资源 这是可持续发展的关键所在 Reducing 减量化 提高原材料和能源的使用效率 降低碳排放 减轻对环境的影响 Recycling 可循环 推动消费后纸包装的循环再利用 这是环保的具体表现 Responsibly 负责任 全方位实践企业社会责任 Renewing 可再生 无菌纸包装 75 的原材料是纸板 来自于可再生资源 森林 选用的纸板 100 来自管理良好 符合可持续管理原则的森林 近年来随着我们生活水平的提高 健康意识的不断增强 对牛奶 果汁等饮料 的需求量越来越大 由此产生的废弃包也越来越多 其实 它们完全是一种 放错 了地方的资源 通过专业厂家的处理和加工 废弃包能够生产出再生纸 地板 垃 圾桶 衣架 乒乓球拍 托盘等一大批生活用品和工业用料 既有益于环保 又能 产生良好的经济效益 包为六层复合纸包装 其中约 75 的成份为优质长纤维纸浆 这些纸浆无疑是再 生纸的优质原料 为了保护人类的生存环境 本着高度的社会责任感 积极帮助开 发包的回收再利用技术 目前 一条新兴的废弃复合纸包装回收产业链正从南到北 逐渐形成 上海 杭州 深圳等地都建立了专业的回收厂 回收再利用技术主要分三类 1 水力再生浆技术 将包中的纸浆分离出来 生产再生纸 而将包中的塑料和铝成 分挤压成粒 成为生产塑料制品的很好原料 2 塑木技术 包本身包含优质的纸质纤维 铝和塑料 把它们碾碎挤压 生产塑木 产品 正是物尽其用 成本低廉 室内家具 室外园艺设施 工业托盘等等 都广 受欢迎和好评 3 彩乐板技术 将废弃包直接粉碎 热压处理 制成彩乐板 彩乐板可以制成多种 产品 尤其是果皮箱 既美观 耐用又成本低廉 不过 回收厂家现在普遍面临的问题是缺乏足够的废弃包原料 生产线还处于 吃不饱 的状态 因此 宣传包回收知识 培养回收习惯 建立便利的回收体系 是需要迫切解决的问题 同时也是一个漫长的过程 需要厂商和社会的共同努力 因此 本着保护人类环境的社会责任感 于 2005 年 5 月在上海和 青年报 联合主 办了 回收包 快乐做环保 有奖回收公益活动 号召消费者积极参与包回收 树 立良好的回收习惯 共同为环保事业贡献力量 2006 年 9 月起 支持北京联合开源 再生资源回收利用有限公司对社区拾荒者进行培训 并借助正规化 规模化的回收 网络在百余个社区开展回收工作 短短 4 个月的时间 回收量就迅速上升到 50 多吨 7 6 前沿性知识前沿性知识 新型乳品灭菌方案 Tetra Lactenso Aseptic 2008 年 全球推出新型超高温灭菌生产线 Tetra Lactenso Aseptic 它帮助乳 品客户进入一个 以较少的原料投入获得较大的产品产出 的生产理念 Tetra Lactenso Aseptic 超高温灭菌生产线都是