UHT灭菌乳及无菌包装原理概述

UHT灭菌乳及无菌包装第一页，共六十一页。第一部分 UHT灭菌乳及工艺第一节

UHT原料乳第二节

UHT加工原理第三节

UHT清洗第二页，共六十一页。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。第三页，共六十一页。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。

第四页，共六十一页。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。第五页，共六十一页。理化特性

pH值 6.6—6.8

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µg/ml —青霉素 ≤0.004 —其它 不得检出体细胞数(个/ml) ≤500000第六页，共六十一页。微生物

荷兰人A.vanleeuwenhoek,1632~1723,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。

第七页，共六十一页。细菌的形状

细菌的大小：球菌的大小介于0.4～1.5μm之间, 杆菌的长度介于1-10μm之间第八页，共六十一页。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第九页，共六十一页。微生物简介11、产品分类低酸产品：pH>4.5UHT灭菌处理以获得商业无菌高酸产品：pH<4.590～120℃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杆菌和梭形芽孢杆菌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

第十页，共六十一页。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细菌的繁殖速度公式： N=N0x2 N=到时间t时每ml的细菌数 N0=开始时每ml的细菌数 t=细菌生长时间(h) t0=细菌代时(h)不利的条件：贮存温度低、pH值低等微生物简介2tt0第十一页，共六十一页。细菌的繁殖第十二页，共六十一页。微生物简介35、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 致病菌产生毒素第十三页，共六十一页。微生物简介46、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第十四页，共六十一页。平板计数第十五页，共六十一页。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。第十六页，共六十一页。微生物简介6真菌分为酵母菌和霉菌 酵母菌 60～62℃几分钟即可杀死 霉菌 72～74℃10～15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小时第十七页，共六十一页。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135～150℃，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。第十八页，共六十一页。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。第十九页，共六十一页。典型的UHT灭菌乳加工工艺1•前处理

原料乳验收预处理/标准化巴氏杀菌冷却/保温罐贮存到UHT灭菌机•UHT处理

泵入UHT平衡罐脱气(83℃)均质15-20MPa(5MPa)UHT灭菌(137℃4s)冷却(20-25℃)•无菌包装无菌包装机 或无菌平衡罐无菌包装机第二十页，共六十一页。一级和二级均质的不同效果

a:一级b：二级ab第二十一页，共六十一页。典型的UHT灭菌乳加工工艺2137℃(4s)蒸汽第二十二页，共六十一页。列管式热交换器第二十三页，共六十一页。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。第二十四页，共六十一页。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。

第二十五页，共六十一页。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。第二十六页，共六十一页。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。影响清洗效果的五大因素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

第二十七页，共六十一页。管式UHT灭菌系统的清洗程序（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2～ 2.5%氢氧化钠溶液）循环45～55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30～35分钟（如浓度为1～ 1.5%的硝酸溶液） 5、清水冲洗至中性（用pH值试纸检测）第二十八页，共六十一页。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。第二十九页，共六十一页。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。第三十页，共六十一页。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 CIPΔP 0.1～0.15MPa 0.3MPaΔt 5～7℃ 9～11℃注:AIC-中间清洗 CIP–生产(最终)清洗 ΔP-热交换器中的压降 Δt-热交换器中物料/过热水温差第三十一页，共六十一页。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。第三十二页，共六十一页。第二部分 无菌包装技术第一节

无菌包装膜技术要求第二节

无菌包装生产卫生要求第三节

无菌包装机灭菌方式第四节

无菌包装机的清洗第五节

产品无菌测试相关工作第六节UHT和无菌包装机的连接

第三十三页，共六十一页。第一节无菌包装膜-技术要求1

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。尺寸参数—宽度：260～320mm±0.5mm—厚度：95～110μm误差：5μm—膜卷纸桶内径：76mm—膜卷外径：最大360mm重量最大为25kg合格膜卷—卷边整齐-膜卷侧面平齐度：±0.3mm，收卷时保证张力均衡；—

膜卷内部无破损、无断膜，一般无接头-每吨膜接头≤3个；—

表面平整、无污渍、纸桶完好。—膜表面保持低细菌数：≤50cfu/cm2

第三十四页，共六十一页。无菌包装膜技术要求2

包装膜材料 —基层材料：LDPE或线性LDPE —阻隔材料：产品保质期与包装膜使用的阻隔材料有关： 3层带中间阻隔层LDPE/PVDC复合膜：保质期30天。 5层高阻隔层LDPE/EVOH复合膜：保质期90天。 —包装膜内层必须含有阻隔紫外光物质，使产品保持稳定。机械特性 —

膜条拉断时的延伸率 纵向：350%±20% 横向：700%±20% 具体检测方法参考相关标准 实际使用中可采用手挤、重压等方法检测。—抗冲击强度：至少为200g的包装袋从5米高处摔落地面，仍保证不漏。第三十五页，共六十一页。无菌包装膜技术要求3表面特性—包装膜必须能够在转动辊及成型架上平稳和不间断的滑动，无粘涩感。—添加防阻滞介质，防止杀菌后膜拖不动。热封特性—设备封合温度调整范围在30℃以上。—复合膜合适的封合温度在160（130）℃左右。影响热封效果的主要因素—热封时间、热封温度及封合压力—复合膜的热封性能—

热封头、加热方式、四氟布、硅胶板等—印刷版面设计及所用油墨质量第三十六页，共六十一页。无菌包装膜技术要求4透气性（阻氧性）—透氧性：氧气对延长大多数产品的保质期都是有害的，因此，包装膜必须有好的阻氧性能。PVDC阻隔膜普通PE膜O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2O2第三十七页，共六十一页。无菌包装膜技术要求5表面印刷

—表面印刷层外应有防护层，保证能承受送膜辊的挤压以及45℃、35%双氧水的长时间（30分钟以上）浸泡。—色标与底色一般为黑-白色（反差大）—色标宽度：5mm长度：15mm—在日期/批号打印侧的色标长度范围内，不得有任何其它图案（如十字线、印字等）。—当整版切口与横封刀重合时，必须保证拖膜色标检测区内有色标，具体参照公司提供的示意图。—如使用不合格包装膜，生产中可能出现漏袋率高、频繁偏膜、掉色、走膜不畅等问题。增加了包材损耗率，严重时甚至导致大批坏奶。第三十八页，共六十一页。第二节无菌包装生产卫生要求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 定期空曝试验第三十九页，共六十一页。无菌包装车间空气

物理条件 通风口过滤器:达到10万级 空气流速：0.2～0.3m/s 正压：20～40Pa

温度：15～35℃ 24小时平均温度≤30℃ 相对湿度：30％～80%无凝露 换气次数：10～15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，喷雾灭菌等第四十页，共六十一页。无菌包装用水供水质量在乳品生产过程中有至关重要的作用。 ①原料或生产用水必须达到国家规定的生活饮用水标准。 ②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。第四十一页，共六十一页。无菌包装用蒸汽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”。第四十二页，共六十一页。材料卫生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。第四十三页，共六十一页。无菌包装人员卫生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。第四十四页，共六十一页。包装容器灭菌

无菌条件下灌装、封合 商业无菌产品

产品

无菌包装示意图第三节无菌包装灭菌方式第四十五页，共六十一页。无菌仓灭菌无菌包装条件之一：封合必须在无菌区域内进行，以防止微生物污染。中亚公司无菌包装机的无菌空气是将空气进行二级过滤后再加热至42℃，最后经无菌过滤产生，无菌空气无菌率为99.95％。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 -通过双氧水喷雾及保持 -无菌空气将包装膜上的双氧水烘干及保持正压 -灌注管的双氧水浸泡 -紫外线灯的辅助杀菌 -良好的密封结构第四十六页，共六十一页。包装膜的灭菌由双氧水浸泡箱，双氧水刮除装置，无菌热风烘干及排放系统，紫外线杀菌等相结合完成的。双氧水浸泡箱内设有多排导膜辊，使包装膜的浸泡时间足够长。双氧水刮除装置刮去包装膜两面附着的双氧水。无菌热风烘干系统用风机吹出经加热和无菌过滤的热风将包装膜烘干，确保了包装膜上双氧水的低残留量。在温度约为42℃、浓度为30-35%的双氧水中持续浸泡后，经无菌空气烘干并辅以紫外线辐射，是对包装膜进行灭菌的较好方式。第四十七页，共六十一页。物料管路及顶罐的灭菌方法 物料管道及顶罐的灭菌通过饱和蒸汽灭菌 蒸汽压力：0.3～0.4MPa 灭菌温度：137℃以上 连续保持：30分钟 实现对物料管路系统可靠灭菌。第四十八页，共六十一页。第四节无菌包装机的清洗在乳品加工生产中，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，第四十九页，共六十一页。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第五十页，共六十一页。清洗程序

1、用温水清洗 要获得较好的清洗效果，在产品加工结束后应立即用温水进行预洗，水温不应超过50℃。直到排出的水基本澄清为止，有效的预洗能除去管路内至少90％的非结焦残留物。2、用碱清洗:用2％的碱溶液加热至80℃循环清洗15分钟。3、用温水冲洗至中性。4、用酸清洗：用1％HN03溶液加热至80℃循环清洗15分钟。5、用温水冲洗至中性。-在CIP清洗过程中，清洗液要保持一定的流速，以便能对容器、管道的清洗面产生良好的机械洗涤作用。 -无菌灌装机是非受热设备，不会形成奶垢，在实际清洗过程中根据清洗效果可适当减少用酸清洗次数。第五十一页，共六十一页。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10cm×10cm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。第五十二页，共六十一页。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--测试结果第五十三页，共六十一页。产品无菌测试工作注意事项11、包装材料常温下30天货架期，厚度不小于90µm。2、UHT到无菌包装机的管路必须使用316L食品级不锈钢管，焊接时充氩保护，要求焊缝平整、均匀、可靠。物料灭菌工艺为137℃、保持3-4秒，物料出口温度应为20-25℃，物料送达无菌包装机时必须符合商业无菌标准，物料送达时间小于20分钟。3、只能用符合UHT原料乳的新鲜纯牛奶作无菌测试。如纯牛奶通过无菌测试，其它合格的花色奶也一样。4、双氧水浓度必须为30～35%，CPT级（食品级）。

第五十四页，共六十一页。产品无菌测试工作注意事项25、测试前必须对各管路接头及密封垫、顶罐密封圈、背压管路、无菌空气过滤器仓、无菌室内部各部件、灌注管等所有与包装膜及物料有接触的地方进行检查和清洗（75%医用酒精）。6、无菌测试操作人员必须从机器杀菌开始对整个无菌测试过程作完全记录，以便检查。7、无菌机在待机生产状态下，对无菌仓作细菌沉降试验，灌注头浸泡后作空包涂抹试验，检验无菌仓和膜筒内的无菌性。8、关键点控制：在整个生产过程中，生产开始时、换接膜时、可疑点、临时停机、生产结束时的产品在生产过程中最容易出现质量问题，应严格控制。第五十五页，共六十一页。产品无菌测试工作注意事项39、连续测试三批，每批生产间隔24小时，生产时对A、B机产品箱分别进行顺序编号。 测试生产时，前、中、后各取5袋，生产结束后进行pH值等常规化验，并记录详细数据，以备开袋时比较。10、每批抽样不少于每头2400包，并