第八章2 无菌包装技术.ppt

1.一、无菌包装的原理和意义无菌包装技术：是指将包装好的食品和包装材料容器分别灭菌，并在无菌环境条件下完成灌装和封口的包装技术。广泛用于液体或半液体液体食品，如果蔬汁、液态奶、酱类食品和营养保健食品。食物可以在常温下储存和流通。第三节食品无菌包装技术2。无菌包装技术发明于20世纪40年代，用于生产不能用传统高压灭菌器灭菌但需要较长保质期的产品(如乳制品和香蕉酱等热敏食品)。3、无菌包装技术发展的历史，1913年，丹麦丁尼生公司对牛奶进行了热灭菌和无菌包装，1921年获得了无菌保鲜加工专利。20世纪20年代，美国研究了加热-冷却-灌装(HCF)的无菌工艺，主要是罐的灌装和密封设备。罐头食品和盖子用饱和蒸汽消毒，密封空间的正压用蒸汽或蒸汽和空气的混合气体保持。20世纪40年代末，瑞典的乳品工业和机械制造业合作研发了用于乳品加工的超高温瞬时杀菌技术，同时成功开发了一种生产可行的装置。该装置是乳品加工中利乐派克无菌包装系统的重要组成部分。20世纪40年代，美国开始发展多尔-马丁无菌罐装系统。1950年，第一个工业无菌灌装设备出现在市场上。在过去的20 30年里，无菌包装技术的研究取得了很大的进展，不仅应用于乳品行业，而且广泛应用于其他食品行业。尤其是果汁、蔬菜汁、豆浆、酱油食品和营养保健食品的无菌包装，应用范围更广，数量更大。特点：包装食品和包装材料容器分开消毒。食品杀菌时间短，产品的色、香、味和营养损失少；2.与普通罐头产品相比，杀菌能耗少，不需要大型杀菌装置，可实现连续杀菌、灌装、封口，生产效率高；3.包装材料和容器的表面杀菌技术相对简单，对耐热性要求不高。4.与包装后灭菌相比，食品与容器之间的反应不容易，减少了包装材料向食品中的迁移。尽管无菌包装有许多优点，但仍有一些缺点：(1)难以用于流动性差的高粘度包装；(2)设备复杂，规模大，成本高，初始成本高；(3)操作和管理要求非常严格，一旦发生污染，整批产品都会报废。(1)无菌包装食品的灭菌方法(1)超高温瞬时灭菌(UHT)1)直接加热灭菌方法：将高压蒸汽直接喷在食品上，以最快的速度升高食品的温度，在几秒钟内达到140-160的高温并保持几秒钟，在真空室中除去多余的水分，然后用无菌冷却器将食品冷却至室温。例如，对牛奶采用超高温灭菌技术如下：7。表层牛奶的加热温度与孢子死亡时间、褐变与成分变化的关系、加热温度()与孢子破坏程度的关系、孢子死亡时间与褐变程度的关系以及食品有效成分的残留率分别为1001400min 10.7% 1101036min 2.533% 1201004min 6.273% 1301。00030S 15.692% 14010，0004.8S 39.098% 150100，0000.6S 97.599%，8，2)间接加热灭菌法采用热交换器。板式换热器可根据食品的粘度和粒度进行选择：含浆量不超过1-3%的液体食品；管式换热器：应用范围广；刮板热交换器：高粘度食品。HTST主要用于低温流通的无菌牛奶和低酸果汁饮料的杀菌。热交换器可以用来在瞬间将液体材料加热到100以上，然后快速冷却到室温。液体材料中的酵母和细菌可以被完全杀死，并且pr的营养和风味(2)无菌包装材料和容器的灭菌方法根据材料的不同，玻璃和金属可以通过加热灭菌：过热蒸汽灭菌纸和塑料：物理方法：紫外线辐射灭菌波长250-270纳米，灭菌效果和辐照强度，时间，距离，空气温度，材料表面状态；化学方法：H2O2或环氧乙烷的杀菌效果与H2O2的温度和浓度有关。11.灭菌方法：1。直接注入高压蒸汽(用于食品和玻璃容器的消毒)2。紫外线照射过氧化氢喷雾处理(用于纸和塑料容器的消毒)。12.图1h202的温度对细菌存活率的影响，13。图8-8-2h2o 2浓度对细菌存活率的影响，14。采用浸泡在溶解罐中或喷涂的方法，使包装材料表面有一层均匀的H2O2液体，然后对包装材料表面进行热辐射，减少包装材料表面H2O2的残留量，使H2O2完全蒸发分解成无害的水蒸气和氧气，同时增强杀菌效果。H2O2灭菌过程只能在H2O2溶液的温度和浓度相对较高时应用于无菌包装。一般情况下，当H2O2浓度达到30%，杀菌温度为80时，可以达到较好的杀菌效果。当H2O2溶液用于灭菌时，必须考虑与包装材料或容器表面的润湿性。只有良好的润湿性才能达到更好的杀菌效果。因此，有时需要结合使用有效的湿润剂。配备热风喷嘴(90 100热风)，提高H2O2的杀菌效率。图8-3紫外线和过氧化氢联合杀菌法的杀菌效果。16. (3)包装系统设备和操作环境的杀菌方法。1 .包装系统设备的灭菌食品被灭菌至无菌灌装密封连续作业生产线，防止食品被系统外微生物污染。因此，在输送过程中，应保持连接管，以及连接管、阀门、热交换器、均质机、泵等的密封性。应保持系统内部的正压状态，以确保外部空气不会进入。同时，要求输送线尽可能简单，以便于清洁。CIP2。操作环境的消毒常规紫外线照射和空气过滤17，3。食品无菌包装系统1。1961年，利乐包和阿普尔公司合作成功开发了一套无菌包装系统，解决了灭菌和包装的一体化问题，是液体食品包装发展的里程碑。利乐派克无菌设备的特点(1)包装材料以卷筒的形式介绍；(2)与产品和机器的无菌腔室接触的所有部件均已消毒；(3)包装的形成、填充、密封和分离在一台机器上进行。使用卷材制作容器的优点：(1)机器操作人员的工作任务相对简化，只需安装包装材料，劳动强度低；(2)由于只有光滑的无菌材料进入机器的无菌区，因此可以保证高度无菌；(3)一体化、灌装、封口一体化，不需要工序间往返运输；(4)包装材料的储存空间小，不需要空的容器储存空间；(5)包装材料利用率高。19，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)，图8-4利乐包装材料的组成，20。包装过程。以下是L-TBA/8无菌包装机的一个例子，以说明这种无菌包装的典型过程。整个过程大致分为以下几个步骤：(1)机器灭菌；(2)包装材料的灭菌；(3)包装的成型、填充、密封和切断；(4)用顶部间隙包装填充；(5)单个包装的最终折叠。21，图8-5L-TBA/8灌装系统的灭菌：首先，空气加热器预热和低包装材料通过灭菌罐后，通过挤压对抗水辊和气水刮刀去除残留的H2O2，然后进入无菌室。23，图TB/TBA纵向密封，图填充管(TETRAAKNR。O 4:15/J-09)，24，2。纸箱预制无菌包装-康美宝无菌包装系统，典型设备是德国PKL公司的康美宝无菌包装设备。操作过程中机器的灭菌预制管的打开和密封容器的灭菌灌装脱泡封盖箱顶成型。将预制桶打开并密封以形成顶部开口的容器，然后对其进行消毒。将无菌材料装入无菌环境区域的无菌容器中。如果要求产品具有摇摆形状，则应留出足够的顶部空间，以便填充惰性气体，如氮气。最后，盒子的顶部将被盖住，然后盒子将被模制并被送到下一个过程。图8-7康美盒无菌包装系统、26台、8-8台康美盒无菌包装机、1台盒坯输送台、2台盒坯底部加热装置、3个活动吸盘、4个成型轮、5个顶部折痕装置、6H2O2集气罩、7个热风干燥装置、8个灌装机构、9个热打印装置、10个顶部压扁装置、11个输送轮、12个盒顶部密封装置等工艺流程。27，3。金属罐的无菌包装，图8-9无菌罐装包装系统1包装罐的灭菌场所；2-填充位置；3-包装罐盖的灭菌部分；4-密封部件。金属罐：金属罐是最早的无菌包装形式之一，主要分为锡罐和铝罐。目前，世界上最先进的金属罐无菌包装代表是美国多尔无菌罐装系统。都乐系统采用的金属罐灭菌方法是干热灭菌，即采用高温过热蒸汽进行灭菌。当空罐通过输送链上的灭菌室时，过热蒸汽自上而下喷射45秒，然后罐温升至221-224，罐盖用过热蒸汽在287-316灭菌75-90秒，足以杀死所有耐热细菌。由于所有的容器和设备都是用过热蒸汽灭菌的，所以无菌程度高，罐顶间隙残留空气很少，罐处于高真空状态，产品质量安全可靠。塑料瓶的无菌包装有两种类型的塑料瓶无菌包装系统：吹塑瓶，当吹塑瓶被制造并被填充和密封时形成无菌状态，和预制瓶，其在无菌包装机中被消毒后被填充和密封。(1)吹塑瓶无菌包装系统吹塑瓶无菌包装系统采用热塑性颗粒塑料为原料，采用吹塑工艺制作容器。在无菌环境下，材料被直接填充和密封在模具中。其显著特点是容器不需要二次灭菌，因为挤压吹塑后，模具中的容器是无菌的，所以可以在无菌环境中直接灌装和密封。该系统可包装各种产品，如超高温灭菌奶、果味奶、巧克力饮料、婴儿配方奶、水果饮料、柠檬汁及其他饮料(碳酸饮料除外)。塑料瓶的形状随市场需求而变化，但也受到吹塑工艺和经济性的影响。设备的生产能力取决于模具数量、灌装量等。用于制造容器的主要材料是聚烯烃，如聚乙烯、聚丙烯及其共聚物。(2)吹塑瓶的无菌包装，(1)吹塑中容器的成型，(2)吹塑中的无菌填充，密封，(3)产品的脱模，(4)密封，(5)定量装置的在线清洗，(32)图8-10塑料瓶无菌包装系统1-材料卷轴；2，9-过氧化氢罐；3-吸入液体；4，11-干燥空气；5-加热元件；6-热塑性模塑(用无菌空气)；7-无菌灌装场所；8-填充区域(无菌通道)；10-负压干燥；12-真空密封；13-铝材料桶(上盖)；14-冲孔剪切模具；15-输出。玻璃瓶和预制塑料瓶的无菌包装工艺。玻璃瓶和预制塑料瓶的无菌包装系统的主要特点是在生产过程中，包装系统的内部消毒剂管逐渐插入瓶子中，蒸汽和热空气的混合物被吹出以对容器的整个内表面进行消毒。在灭菌剂管完全插入后，瓶子上升，稍微上升，稍微离开该位置，并从灭菌剂通道流出进入环形间隙，从而在容器的内表面和外表面灭菌一段时间后，冷凝在内表面和外表面上的水蒸汽被热的无菌空气干燥。消毒剂的流速、温度和浓度可根据不同容器的要求进行调节。(2)瓶盖灭菌。根据瓶盖材料的特点，瓶盖的灭菌应采用不同的方法。如果瓶盖是热敏性的，应采用上述溶液灭菌方法。如果瓶盖是非热敏性的，可以采用饱和蒸汽热杀菌等方法。无论使用何种方法，都必须确保整体无菌。36，玻璃瓶无菌包装系统，图8-11左玻璃瓶无菌包装系统之一：洗瓶机，瓶子倒置；中型：瓶装消毒器；右图：瓶子灌装和密封，37，图8-12玻璃瓶无菌包装系统2，38，6。用于热成型塑料杯的无菌包装设备主要包括法国欧卡、美国热成型和波什生产的型号。图8-13热成型塑料杯的轮廓以及盖和膜39的结构。Erca热成型塑料杯无菌包装设备Erca热成型塑料杯无菌包装机在结构上类似于卧式热成型-灌装-真空密封(FFS)包装机，但杯子材料的热成型、灌装和热封都是在封闭的无菌室内进行，然后分成4或6个成品。图8-14Erca热成型塑料杯无菌包装设备，41，7。STAR-ASPET无菌包装工艺，箱内有内衬袋，图8-15 STAR-ASPET灌装设备(1)蒸汽灭菌(2)灌装产品(3)灌装后蒸汽冲