果汁无菌包装工艺

TianjinTianjin UniversityUniversity ofof sciencescience TechnologyTechnology 天津科技大学 食品科技专题讲座 学院 食品工程与生物技术 专业 食品科学与工程 学号 08142209 姓名 卢俊毅 果汁无菌包装工艺果汁无菌包装工艺 2 目录目录 果汁无菌包装工艺 3 一 无菌包装食品生产实例 3 1 乳制品 3 2 果汁饮料 3 3 肉食加工品 3 二 果汁无菌包装工艺过程 4 1 果汁无菌包装前期工作 4 2 果汁无菌包装的灭菌处理 5 1 灌装 6 附 果汁饮料的无菌冷灌装创新技术 7 2 果汁无菌包装件检验 9 3 贴吸管 9 5 外包装 9 三 果蔬汁饮料无菌处理和包装的关键 9 1 无菌处理和包装基本要求 9 2 无菌处理和包装技术应用现状 11 3 果汁无菌包装工艺果汁无菌包装工艺 无菌包装食品 是指包装前使食品呈无菌状态 用无菌材料包装 不需 要再加热杀菌的食品 国际的食品卫生对食品保存剂等的规定严格 而食品又 趋向低糖低盐化健康倾向 而一般食品本身贮藏性差 因此无菌包装食品国际 上发展迅速 既能保持食品风味 又节省能源 国际上无菌包装食品比例逐年 上升 推动了包装材料 包装机械设备的相应快速发展 一 无菌包装食品生产实例一 无菌包装食品生产实例 1 乳制品乳制品 原料乳中存在芽孢杆菌 梭状杆菌 芽胞乳杆菌 脱硫肠状杆菌等芽孢细菌 地衣芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌占芽孢杆菌属中的 80 超高温短期杀菌 UHT 能杀灭芽孢杆菌 德 法等国生产牛乳用 140 145 杀菌 2 6 秒钟 后无菌充填包装 常温 20 27 下保存一个月都不变质 包装材料先行 无菌 杀菌 后无菌充填包装 乳制品包括牛乳 咖啡用乳 加入果汁的乳包 装过程为塑料片杀菌 成型 灭菌 充填 密封 修剪 2 果汁饮料果汁饮料 果汁制品中 生长的微生物为木醋杆菌等醋酸菌和植物乳酸杆菌 明串珠菌 属 芽孢杆菌 短杆菌等细菌和青霉菌 曲霉菌等 果汁饮料的无菌充填包装 方法与牛乳相同 果汁 pH 在 4 0 以下 杀菌对象有酵母 霉菌 乳酸杆菌等 杀菌最高温度 100 以下 例如桔汁杀菌 93 100 保持 5 20 秒钟急速冷 却到 20 左右 无菌充填包装 进入杀菌过的铝箔纸无菌充填包装后货架寿命 在室温下能保持一年以上 3 肉食加工品肉食加工品 肉食加工品中 火腿 切片腊肠等上生长的细菌以芽孢杆菌属细菌最多 其 次是葡萄球菌属 乳杆菌 微球菌等细菌 肉食加工品制造如火腿 先对原料 4 灭菌使呈无菌态 然后烟熏 切片等 使微生物死灭是关键 无菌包装技术是 在包装物 被包装物 包装辅助器材均无菌的条件下 在无菌的环境中进行充 填和封合的一种包装技术 无菌包装技术使包装的产品不添加防腐剂 在常温条件下无需冷藏也能保鲜 半年或 1 年以上而不变质 还具有耗能低 耗用包材少 制造成本低 包装效 率高 经济效益好和质量轻便 以及废弃包装可回收再利用等优点 适于长途 运输 无菌包装的应用越来越广泛 由包装液体到流体 半流体和膏体 由一般果汁 到牛奶 茶类 蔬菜汁 汤料 酒类 水类 药液等 这里主要介绍果汁无菌 包装应用 果汁无菌包装是将无菌的果汁 包装容器和包装辅助材料 置于无 菌环境中 用无菌灌装机进行充填和封合的一种包装系统 果汁类食品经过高 温瞬间灭菌 再将温度降至 20 30 即达到无菌要求 二 果汁无菌包装工艺过程二 果汁无菌包装工艺过程 果汁无菌包装工艺过程大致上可分为前期工作 灭菌处理和包装三部分 1 果汁无菌包装前期工作果汁无菌包装前期工作 果汁无菌包装的前期工作包括选择复合材料 设计砖形纸盒和盒坯结构图 并进行装潢果汁无菌包装的前期工作包括选择复合材料 设计砖形纸盒和盒坯结构图 并进行装潢 设计 然后交付包装材料专业工厂按照装潢设计的图案 文字 色彩进行印刷 按照结构设计 然后交付包装材料专业工厂按照装潢设计的图案 文字 色彩进行印刷 按照结构 设计进行压痕裁切 最后以卷筒纸料运入包装厂 设计进行压痕裁切 最后以卷筒纸料运入包装厂 1 选择材料 果汁无菌包装采用的包装容器有杯 盒 袋 桶等 这里主要介绍砖型盒类包 装容器 果汁无菌包装材料主要采用复合薄膜 复合薄膜由六层材料组成 即聚乙烯 纸 聚乙烯 铝箔 聚乙烯 聚乙烯复合材料 用复合薄膜制成的包装纸盒重量仅 为同容积玻璃瓶的 8 不仅成本较低 而且产生的废物较少 有利于环境保护 2 设计砖形纸盒 市场上常见的砖形无菌包装纸盒容量为 250ml 其结构设计图中实线表示轮 5 廓裁切线 虚线表示内折叠压痕线 点划线表示外折叠压痕线 运到包装工厂 的包装材料卷筒直径为 0 8m 可制 250ml 的砖形无菌包装纸盒约 5000 个 3 装潢设计 装潢设计时首先要考虑商品包装的要求 选择合适的式样 其次要考虑图案 文字和色彩的正确 适当运用 遵循 科学 美观 适用 经济 促销 的原 则 力争设计美观 具有时代感 装饰性和民族性 同时 为了达到以上设计目标 必须采用先进的工艺技术 例如 CAD 计算 机辅助设计 CAM 计算机辅助制造 专业软件如包装纸盒结构设计专业软件 Flunder Pack 4 印刷 纸容器的印刷可采用传统的模拟印刷和新型的数字印刷两大类 目前大多数 仍采用模拟印刷 在常规四大印刷方法中 平版印刷最常用 而平版中主要采用 PS 版 因为 PS 版制版简单 快捷 版材轻而价廉 并随着新光源 新感光材料 新型设备 的应用 制版质量不断提高 其中柔性版印刷也已广泛用于包装印刷 5 复合 复合过程在整个工序是最为重要的 因为它对整个容器的包装功能起着决定 作用 例如纸容器利乐包印刷后的半成品重新放在复合过的退卷架上 经过四 次淋膜 一次铝箔 铝箔可防紫外光 确保内装物的质量 的粘合作用 最后 在收卷部绕成卷筒状 利乐包的四层塑料从外层 复合层 内层 1 内层 2 分 别用不同厚度的聚乙烯或改性聚乙烯树脂为原料 经过四台挤出机挤出成型后 约 1300mm 宽的薄膜 与纸张 铝箔粘合在一起 再由专业厂家经过裁切压痕完 成 最终以卷筒状运送到包装工厂 2 果汁无菌包装的灭菌处理果汁无菌包装的灭菌处理 果汁是由不同水果制成的 它们的成分和特性各不相同 与包装相关的主要因素是果汁果汁是由不同水果制成的 它们的成分和特性各不相同 与包装相关的主要因素是果汁 的酸性 酶 维生素的酸性 酶 维生素 C 色泽和香味 果汁变质主要是由酵母和霉菌引起的 色泽和香味 果汁变质主要是由酵母和霉菌引起的 杀菌过程通过高温控制产品中微生物的含量 目前常用的杀菌方式有高温短 时 HTST 和超高温瞬时 UHT 杀菌 选择时应根据产品特性而定 处理不当 6 会造成微生物杀灭不彻底或产品失色 失香 并破坏其中的营养成分 同时包装前后要对操作车间的环境进行灭菌处理 并保持车间环境内的气压略 高于外界大气压 以阻止外界空气进入车间 减少细菌和污物的侵袭 生产车间的地面 墙壁 操作台 工具等也应定期进行杀菌消毒 同时 应适 时对物料流通管道及贮存器进行全自动循环清洗 3 果汁无菌包装工艺果汁无菌包装工艺 果汁无菌包装工艺主要包括以下流程 果汁无菌包装工艺主要包括以下流程 1 灌装 灌装 灌装是整个包装工艺过程中最重要的工序 它由一系列工序组成 并在一台灌 装机上完成 无菌灌装机的工作过程 纸卷上料 使用一辆特制手推车 把纸卷推送到机器旁 并可使用自动驳 纸器 当旧纸卷快用完时 在不停机的状态下 把新旧纸卷接驳起来 纸卷 1 由马达驱动的进料滚筒 3 送进 惰轮 2 可以启动或停止进料滚筒 3 纸带走行 至 4 处打印生产日期 并压横折痕 封合 为了使无菌纸盒背面热封后不会发生渗漏现象 要用胶带对热封部 分进一步密封 具体方法是用封条粘贴器将宽 8mm 的 PP 胶带的一半贴在包装纸 里面一侧的边缘上 另一半在纵封时与包装纸的另一侧边缘粘合 得到紧密结 实的封口 灭菌 包装纸在灌装之前先通过 H2O2 过氧化氢 槽 6 浸渍 进行灭菌处 理 H2O2 的浓度一般为 25 30 提高灭菌温度 可加速初生态氧的灭菌作用 以 80 为宜 干燥 使用一对滚筒 7 挤压掉包装纸上的过氧化氢 同时 使用气帘 8 喷 出 140 150 的高温无菌空气以吹干经挤压后仍然残留在包装纸表面上的 H2O2 使之分解成为无害的水蒸气和氧气 这时高温空气还能增强新生态氧的 灭菌效能 杀掉一部分残存的细菌 热封与灌装 包装纸通过 4 个导辊和成型器形成管状 这时包装纸两侧边 缘搭接约 8mm 由纵封装置 10 将包装纸里外面的 PE 膜在搭接处连续热封 并 且将预先贴在内边缘的 PP 胶带牢固粘接 与此同时 经过杀菌处理并从无菌管 道输送来的果汁通过灌装管 9 注入纸筒 为了达到无菌包装的要求 灌装管端 7 部一直淹没在果汁内 定容 压棱 横封 装置由两对连续上下运动的夹爪构成 一对夹爪扣合 时 将 250ml 果汁封闭在压棱成型的纸筒体腔内 并将底部横封 横封利用包 装纸内表面的两层 PE 薄膜进行热封 热封宽度约 16mm 在此宽度上用裁切刀 切为上下两部分 上一半作为前一个纸盒的底封口 另一半作为后一个纸盒的 顶封口 夹爪与纸筒同步运行到最下位置时 另一对夹爪张开运行上来 在前 一对夹爪的顶面重复以上工作 两夹爪的底面与顶面相距约 0 7mm 的间隙 如 此循环 使纵封成圆筒灌装 定容 压棱成型 横封切断在纸筒连续不断运行的 情况下一直循环下去 大大提高了生产率 每分钟可包装 100 盒 120 盒 折角 小包装顶部及底部的侧角在砖形折叠器 14 内分别被折向侧面和底面 并利用 160 高温蒸气喷在底面和侧面的四个位置 使其顶面两侧角与侧面粘 贴 底面两侧角与底面粘贴 在折叠器内纸盒底部朝上 从折叠器卸放到传送 带 15 上时 成品顶部朝上 附 果汁饮料的无菌冷灌装创新技术 附 果汁饮料的无菌冷灌装创新技术 果蔬汁饮料和果酒类产品由于其原料的特性 产品主要是依靠水果汁生产 出来 因而 营养更丰富 口味更新鲜 更具有绿色天然的特征 深受广大消 费者的喜欢 以水果汁为主要原料生产的饮料和果酒类产品发展势头相当迅猛 在欧美等发达国家更是倍受推崇 人们追求天然绿色和原汁原味 使传统的碳 酸饮料和配制型果味饮料受到了严重的挑战 但是 由于果汁饮料和果酒类产 品具有营养丰富 维生素 C 含量高 纯天然等特点 产品在生产和保鲜过程中 存在易于变质的问题 尤其是生产过程中环境卫生控制不严 导致微生物的滋 生 造成细菌和霉菌的感染 从而引起产品颜色和味道的破坏 水果中维生素 C 含量的迅速减少 甚至造成大批产品的报废 因而直接影响到产品的质量和 在市场上的形象 过去水果汁饮料和果酒类产品在生产过程中 为避免上述情况的产生 在 工艺设计上 主要考虑采用传统的热灌装法 这种做法虽然可以满足无菌灌装 的要求 但受到技术工艺水平和设备条件的限制 果汁饮料和果酒在灌装中存 在诸多弊病 如容器成本高 灌装时产品较长时间处在高温状态下 引起产品 8 风味的劣变 大量减少产品中维生素 C 含量 难于保证产品中其它热敏营养成 分不受破坏 而且多数热灌装饮料和果酒都要另外添加防腐剂 以保证产品受 到细菌的感染而不变质 在人们追求绿色食品消费时尚的今天 崇尚的是原汁 原味 对饮料和果酒中营养成分的流失和减少 以及防腐剂的添加都是与市场 消费潮流格格不入的 是广大消费者不愿接受的 为了很好地解决这一技术问题 一种被称为饮料和果酒行业全球先进的灌 装新技术 无菌冷灌装运应而生 它起原于欧美发达国家 发展较快的是意 大利的这 POCOMAC 和 SASIB 两家公司 我国是刚刚才开始应用该项技术 主要 是通过引进国外的设备才带入该项新型的灌装技术 目前的普及面不大 正处 在推广和发展阶段 无菌冷灌装技术行内认为是一种完全可以替代过去的热灌 装技术的优良方法 它不需用热的灌装物来保证容器的杀菌 而是通过控制灌 装环境卫生条件得以保证 典型的无菌冷灌装生产线需要配备瓶杀菌机 盖杀 菌机 洗瓶机 连接通道杀菌设备 无菌水冲洗机 无菌水发生器以及去除清 洗机和灭菌剂等 对物料主要采用 UHT 超高温瞬时灭菌 然后在 250C 常温下灌 装 以最大限度减少物料受热时间 这种技术的优点就在于使产品能够在低温 状态 常态 下进行灌装 包装 以保持饮料和果酒类产品特有的天然风味 尽可能达到原汁原味 在不使用防腐剂的条件下 能够保证产品有更好的保鲜 度和更长的保存期 使之具备更大的天然食品的优越性 无菌冷灌装技术对于灌装过程中无菌条件的要求十分严格 灌装时所有接 触物料的设备 物品和空间都必须经过严格的消毒和灭菌处理 主要的工艺条 件 一 物料采用先进的 UHT 超高温瞬时灭菌工艺和设备 二 灌装之前要求 对灌装设备及输送管道进行蒸汽灭菌 保证所有接触物绝对无菌 三 对包装 物要进行杀菌液杀菌 并做到用无菌水冲洗干净并烘干后使用 四 对于其它 接触到物料的物品 如 N2 和 CO2 等要进行高精度地过滤后 以达到除菌和洁净 才可使用到物料之中 五 灌装车间室内要做到百级洁净空间 通过微生物隔 离层将其与周围环境隔离 为果汁饮料和果酒灌装提供完全的无菌环境条件 另外无菌冷灌装工艺技术的推广应用 更重要环节是人的因素 由于无菌冷灌 装技术的工艺条件较为复杂 必须由素质高和责任心强的操作人员严格掌握 按技术规程进行操作 还必须制定严格的质量管理制度 应用质量管理中的危 9 害分析和关键控制点方法 对产品质量进行全面的控制和管理 2 果汁无菌包装件检验 果汁无菌包装件检验 严格的检验措施也是确保无菌冷灌装工艺顺利实施的重要保证 无菌灌装间的 操作要求极为严格 必须按照操作规程进行 在灌装过程中 化验人员必须使 果汁无菌包装件实行在线检验 灌装机刚调整后 在贴管之前 每 10min 抽检 两盒 检查成型 封合粘贴质量及灌装容量 在运行正常后 每 30min 抽检两 盒 检查内容相同 3 贴吸管 贴吸管 吸管是为便于消费者饮用而设 它由专业工厂制造 材质为聚乙烯塑料 长度 为 115mm 直径 4mm 预先装在与其长短相适应的两层聚乙烯塑料薄膜中并排分 别封合 以备使用 吸管贴在无菌包装纸盒背面的对角线上 由专用的贴管机 完成 4 中包装 中包装 瓦楞纸托盘用 E 型瓦楞纸板制成 根据纸盒排列的形式 其尺寸为 395mm 193mm 110mm 先在托盘机上排列产品 共装有 3 9 27 个无菌纸盒 接着在热收缩包装机上利用 PVC 薄膜对托盘与产品构成的包装单元形成收缩包 装件 5 外包装 外包装 在堆码机上将瓦楞纸托盘堆码在联运平托盘上堆码成 8 层 层间交错排列 这 样一个托盘可放中包装件 12 8 96 个 无菌包装盒 2592 个 最后在缠绕式拉 伸包装机上用宽 500mm 的线性低密度聚乙烯拉伸薄膜 自上而下以螺旋线形式 缠绕 也可用宽 1m 的拉伸薄膜在回转式拉伸包装机上进行整幅裹包 10 三 果蔬汁饮料无菌处理和包装的关键三 果蔬汁饮料无菌处理和包装的关键 1 无菌处理和包装基本要求无菌处理和包装基本要求 无菌处理和包装是将预先灭菌的产品在无菌的环境中充填并密封在无菌容器中 的加工技术 无菌包装产品可以在室温下长期贮存 无菌包装用到三个基本 术语 无菌系统 无菌处理系统和无菌包装系统 无菌系统是指为了生产密 封包装的商业无菌的产品所需要的整个系统 包括产品杀菌系统和包装系统 无菌处理系统是指对产品进行杀菌并将无菌产品传送到包装设备的系统 无 菌包装系统包括在无菌条件下将无菌产品充填在无菌容器中并加以密封的所有 设备 无菌处理关键技术 无菌处理系统 即产品杀菌系统的主要组成有输 送泵 加热器 保持管 冷却器 背压阀和无菌贮罐 由于无菌包装产品是由 泵连续输送的 因此无菌包装产品的杀菌是连续进行的 因此也称之为连续杀 菌 无菌包装产品连续杀菌所要求的无菌性与常规的罐头食品相同 但无菌 包装产品在装入容器之前通常采用高温短时 HIST 甚至超高温瞬时 UHTST 杀菌 高温短时和超高温瞬时杀菌除了与常规的罐头食品杀菌相同之 外 还有它的特殊性 目前国际上对高温短时杀菌还没有明确的定义 但一般都认为对于 pH 大于 4 6 的低酸性食品 温度 138 145 时间为 1 30s 的杀菌方式 是高温短 时杀菌 这也是大多数无菌包装低酸食品杀菌常用的工艺规程 杀菌温度在 150 166 时间在 0 1 0 01s 称之为超高温瞬时杀菌 少数蒸汽直接喷 射加热的产品杀菌系统有所采用 对于 pH 4 6 的酸性食品 温度 93 96 时间为 15 30s 称之为高温短时杀菌 更确切地说 应该是高 温巴氏杀菌 这是大多数无菌包装酸性食品杀菌系统采用的杀菌规程 无菌包装产品杀菌计算和控制是无菌包装能否取得成功的关键技术之一 无菌包装产品杀菌计算依赖于杀菌温度和杀菌时间 如果无菌处理系统采用的 是间接式热交换器 除了产品在高温下的保持管中取得杀菌值之外 加热和冷 却过程中也产生一定的杀菌值 这两部分的杀菌值加起来是整个杀菌过程的杀 菌值 无菌包装的关键技术在于包装材料或包装容器的杀菌 无菌性的获得和保 11 持 为了达到上述两个目的 对无菌包装系统关键控制点的监控和记录是很重 要的 与传统的生产方式相比 无菌系统的自动记录和监测任务要重得多 这 是因为无菌包装固有技术的复杂性和诸多关键因子的关联性决定的 所采用的记录和监测系统的种类取决于生产过程中的各种因子的波动性 例如 预先设定的灌装速度波动性是很小的 当灌装速度是关键因子时 操作 员进行监测以保证灌装速度处在关键限值之内 但如果关键因子是温度 情况 就大不相同了 由于温度受很多因素的影响 波动性很大 因此需要温度自动 记录仪或监测仪 无菌包装系统的记录有两类 一类是生产记录 另一类是仪表记录 仪表 记录提供了无菌包装系统操作状态的连续性记录 对于自动记录仪 操作员应 保持记录纸清晰 并标明开始杀菌 生产或杀菌结束 生产结束的时间 如果 由于某种原因如杀菌温度偏低 无菌空气压力不足或灌装出现问题而停止生产 在记录纸上应标明停止生产以及从新开始生产的时间 生产记录是无菌系统保 持过程中的手工记录 操作员应该在记录上写明事情发生的时间以及与纠正行 动有关的任何信息 对于无菌贮罐 记录应表明罐已经过杀菌 罐内无菌空气的压力是否正常 如果无菌空气是由过滤器产生的 则过滤器以及无菌空气供应系统的杀菌温度 和时间应该监控并记录 记录还应该表明在生产开始时满足其他关键因子的要 求 过滤介质应在适当的时间间隔进行更换 2 无菌处理和包装技术应用现状无菌处理和包装技