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食品无菌包装技术


艺 。这种工艺虽已失传 , 但它曾作为一种无菌保藏 方法于 1921 年获得专利 。1917 年 , 美国人 Dunk2 ley 获得了先用饱和蒸气对罐盖进行高温杀菌 , 然 后再将预杀菌的食品充填到罐内并封口的食品保藏 方法的专利 。1950 年 , 美国首次在市场上投放了 商业用无菌充填设备 ( 多尔无菌装罐机) 。
1  无菌包装的操作原理

Ξ Ξ

0  概述

   食品无菌包装技术 , 是指将被包装食品 、包装 容器 、包装材料及包装辅助材料分别杀菌 , 并在无

菌环境中进行充填封合的一种包装技术 。无菌包装 的食品一般为液态或半液态流动性食品 , 其特点为 流动性食品可进行高温短时杀菌 ( HTST) 或超高 温短时杀菌 ( U HT) 。1913 年 , J ensen 在丹麦采用 了先将牛奶进行超高温加热再进行无菌灌注的工

   食品无菌包装过程包括 : 包装机械及操作环境 的杀菌处理 , 包装食品的杀菌 , 包装容器的预制成 型及杀菌处理 , 定量灌装 、封合 、装箱打包运出

等 , 各工序环节都要保证食品包装操作的无菌条 件 。无菌包装与传统的罐装工艺和其他所有的食品 包装的不同之处在于 : 食品单独连续杀菌 , 包装也 单独杀菌 , 两者相互独立 , 这就比普通罐头制品的 杀菌耗能量少 , 且不需用大型的杀菌装置 。无菌包 装可实现连续灌装密封 , 生产效率高 。 2  无菌包装的操作要点    进入无菌灌装系统的食品物料、包装容器 、操

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第 5 卷第 2 期 饮料工业                     200212 Vol15   . 2 No Beverage Industry

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食品无菌包装技术
唐  勇

西南农业大学食品科学院   重庆   400716

摘要   着重讨论了无菌包装技术的工作原理 、操作要点 , 对比了国内外无菌包装机械的生产与运用 。结合现有的食品高新技 术 , 论述了其与无菌包装技术的配合及使用前景 。 关键词 : 灭菌 ; 高新技术 ; 无菌包装 中图分类号 : TS20616 文献标识码 : A

作设备及环境都应是无菌的 , 任一环节未能彻底杀 菌都将影响产品的无菌效果 , 因而进行无菌包装应 注意各个环节的灭菌操作 。
211   无菌包装食品的灭菌方法 21111   食品的性质决定采用的热杀菌工艺 ( a) 均质液体食品

在适宜的热交换器中 , 高速流动的低粘度均质 液体可以进行很好的温度平衡 , 有很高的热传导系 数 , 因而加热温度可以较高 , 均质液体食品的加热 时间很短 。 ( b) 含有较小固体颗粒的液体食品 需要较长的加热 、保温和冷却时间来平衡颗粒 的内部温度 , 所以其温度平衡只能在缓慢的热传导 过程中完成 。如果其液相物质的粘度较高 , 就需要 采用刮板式热交换器进行加热和冷却 ; 反之则采用 片式或管式热交换器进行加热和冷却 。如果食品中 固体颗粒的直径或边长达到了 15mm , 可以采用双 层管式和刮板式热交换器进行加热和冷却 。 ( c) 含有较大固体颗粒的液体食品 含有较大固体颗粒的液体食品要达到温度平 衡 , 就需用很长的时间 , 因而加热 、保温和冷却的 时间均必须大大延长 , 例如液体中含有边长达 15 ~25mm 的土豆块或块状蔬菜 。这类食品的常用高 温杀菌工艺为 : 将液相与固相分离 , 对液相物质进 行连续作业的 U HT 工艺 , 对固相物质则在无菌容 器中断续地用蒸气直接进行杀菌 , 然后在无菌的条

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改稿日期 : 2002 — — 06 29 作者简介 : 唐勇 , 男 , 1976 年生 , 西南农业大学硕士在读 。

饮料工业

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Beverage Industry

件下将液相与固相重新混合并灌注 。 温短时杀菌 ( HTST)
21112   液体食品的超高温短时杀菌 ( U HT) 及高 212   包装容器的灭菌方法 90s , 使其温度达到 289 ~ 325 ℃, 即达到完全灭菌

之目的 。

装 , 最初是由美国 VOSE 公司研究的 , 英国乳业 研究所建立了 N IRD 无菌充填系统 , 即向玻璃瓶吹 送 154 ℃ 18M Pa 的蒸气加热 115~2s , 杀菌之后充 4 填无菌牛奶 , 封口即形成无菌包装产品 。
213   包装机械及操作环境的灭菌处理 RH) 。 3  国内外无菌包装技术现状 311   国外的无菌包装技术

高温而达到杀菌目的 , 有二种方法 : ( a) 直接加热法   用高压蒸气直接向食品喷射 , 使 食品以最快速度升温 , 几秒钟内达到 140 ~ 160 ℃, 冷却机 冷 却 到 室 温 。如 对 牛 奶 采 用 直 接 加 热 的 U HT 杀菌技术 , 可先将牛奶迅速 ( 15 ~ 20s) 加热 到 140~150 ℃, 保持 2~ 4s , 随后在 15 ~ 20s 内冷 维持数秒钟 , 再在真空室内除去水分 , 然后用无菌

却至室温 。 ( b) 间接加热法   根据食品的粘度和颗粒大小 , 选 用板式换热器 、管式换热器 、刮板式换热器 。 2111212  高温短时杀菌 ( HTST)  HTST 杀菌 丰富的维生素等营养成分 。 温度越高 , 杀菌效力就越好 。常用于杀菌的 H2 O2 一起完全蒸发 , 分解成无害的水蒸气和氧 。

法主要用于果汁等饮料的灭菌 。可采用换热器在瞬 间把果汁加热到接近 100 ℃, 然后速冷至室温 , 可 完全杀灭果汁中的酵母和细菌 , 并能保全果汁中的

装容器的杀菌方法有物理方法和化学方法两种 。物 理方法有加热处理 、紫外线辐射 、高频电场处理 等 。对纸塑料包装材料进行彻底的热处理会使其材 料发脆而难以封口 , 单独使用紫外线照射杀菌处理 和高频电场杀菌处理 , 其杀菌效果差 。因此 , 实际 工程中常采用化学药物灭菌技术或化学方法与物理 方法相结合的灭菌技术 。纸基包装材料采用药物灭 菌方法有较好的效果 , 所用的杀菌剂必须杀菌力 强 , 对设备无腐蚀 , 杀菌过程中不会生成有害物 质 , 同时在包装材料上的药物残留少 。 目前最常用的杀菌剂是过氧化氢 ( H2 O2 ) 。过

氧化氢的杀菌力与其浓度和温度有关 , 浓度越高且 的浓度为 25 %~ 30 % , 温度为 60 ~ 65 ℃。杀菌采

用溶槽浸渍或喷雾方法 , 使包装材料或容器表面有 一层均匀的 H2 O2 液 , 然后对其进行热辐射加热 , 使存留在包装材料或容器表面上的 H2 O2 和热空气

采用过热蒸气杀菌 。在容器内外加热 45s , 使容器 温度达到 221 ~ 232 ℃, 罐盖用过热蒸气加热 75 ~

2111211   超高温短时杀菌是将食品在瞬间加热到 21211   纸塑料类包装容器的杀菌   用于纸塑料包 21212   金属罐 、盖的杀菌方法   金属罐 、盖一般

行无菌处理 。包装机械可用热碱水洗涤 , 经稀盐酸 中和 , 热水冲洗 , 再用高温蒸气杀菌 。操作环境可 采用化学灭菌和物理灭菌并用的方法进行无菌处 理 , 并定期地进行紫外线照射以杀灭游离于空气中 的微生物 。一般无菌室安装有空气过滤装置和紫外 线灭菌装置用以保持无菌室经常性的无菌状态 。无 菌室的洁净度 、温度和湿度都应符合规定的标准 (温度一般为 18 ±2 ℃, 湿度一般为 55 % ±10 %    无菌包装要求从杀菌到包装密封的整个工艺过

程中防止外部微生物的侵入污染 , 食品流经的各个 连接部位要保证可靠的密封 。在无菌包装过程要充 分注意微生物二次污染的可能性 , 尽量缩短杀菌过 的食品和包装容器与空气直接接触的时间 。一般要 在无菌操作环境设立检测装置以监控环境中微生物 数量 , 保证包装产品的无菌 。

为两大类 。a1 无菌袋式大包装 , 主要用于包装水 几升到 200L , 大容量的甚至可以达到 1000L 。具 有代表性的生产商是美国 CHERR Y - BU RRELL 公司和 SCHOLL ECOR 公司 , 这种包装方式具有保 常温下保持 9 ~ 12 个月不变质 , 风味可保持 6 ~ 8 鲜好 、便于存储运输 、无须冷藏的特点 , 一般可在 个月 。b1 无菌小包装 , 主要是包装直接饮用品 , 无菌液体包装系统 、法国 ERCA 公司无菌杯式包 装生产线的 “埃卡包” ( Erca Pak) ; 另一种是瑞典 利乐 (L EAL ER) 公司无菌盒式包装线生产的 “利 乐包” ( Tet ra Pak) 。
1981~1987 年 , 世界各国在物料杀菌方面申

果和蔬菜的浓缩汁等粘稠物料 , 其包装容量一般从

以供市场零售 。目前主要有杯式与盒式两种形式 。 具有代表性的是国际纸业 ( International Paper ) 的

请的专利达 300 多项 。主要方式有过热蒸汽杀菌 、

21213   玻璃瓶的杀菌方法   关于玻璃瓶的无菌包

   食品包装前 , 首先应对包装机械及操作环境进

   目前 , 国际上的无菌包装按用途和容量通常分

第 5 卷第 2 期    200212                  Vol15   . 2 No

干热空气杀菌 、化学溶剂杀菌 、紫外线杀菌 、放射 线杀菌 、微波杀菌等 。高电压杀菌的技术与设备也 在研究中 , 并得到初步应用 。 例如 : 德国 P KL 公司生产的 COMB IBLOC 无 菌包装系统 , 根据其产品技术介绍 , 该系统能够包 装各种各样的产品 , 从矿泉水到含肉粒菜屑的汤料 等 , 无所不能 。其工作过程是 : 压平的盒体被一个 真空取盒器从储盒器中取出并折叠成长方形 , 用热 空气将盒底的聚乙烯封口面吹开并在压力下拉开成 型 , 然后用传送链把盒送入充填器的无菌区 ; 在无 菌区里这些盒依次从一个喷嘴下面通过 , 喷嘴向盒 里喷双氧水 ( H2 O2 ) , 喷入量由计算机控制 ; 接着 这些盒依次进入干燥区 , 在 7 个连续的位置上由喷 嘴向盒内吹入热的无菌空气 , 使盒内的双氧水蒸发 掉 , 再将无菌的产品充入盒内 , 并进行密封 。在整 个灭菌 、充填和封口过程中 , 还要用无菌的冷空气 使系统通道保持适度的高压 , 以防止空气从外面透

北京航空工艺研究所

4  高新技术与无菌包装配合运用新思路 411   高静水压灭菌技术

   高静水压技术利用液体为传压介质 , 使食品处 于高压状态 , 达到灭菌 。其操作温度低 , 对食品热 损伤小 , 处理的产品适宜于无菌灌装 。美国佐治亚 大学 ( George Univ1) 的 Toledo 教授使用连续高静 水压设备对橙汁进行灭菌 ( 原始带菌量为 816 × 107) 处理 , 操作压力 > 400M Pa , 作用 013 ~ 1s , 臭氧灭菌机理在于 O3 / H2 O 形成强氧化电极电

第 5 卷第 2 期                       : 食品无菌包装技术 唐 勇 Vol15   . 2 No

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表1  无菌灌装线指标对比
灌装精度
%

技术指标

包装容量
L

生产能力 袋? h
[ - 1]

意大利 EL PO

20 20 20 20

250 300 180 150

日本 TOPPAN 沈阳市自动化 仪表研究所

出口液温为 65 ℃, 然后采用实验室无菌包装设备灌 5   结论 装 , 产品在 4 ℃下贮藏 , 90d 无任何劣变现象 , 保 无菌包装包括了物料 、容器 、生产系统的无菌 持了原有的色泽与风味 。其无菌包装设备由箱体 、 操作 , 对于物料要力求最小的热损伤 , 才能保证原 氮气输送管 、高温高压蒸气输送管和物料输送管组 料的天然色泽风味 , 适宜选择高成本投入的无菌包 成 。灌装前 , 将包装容器置于箱体中 , 通入高温蒸 装线 ; 容器的灭菌要选用对产品无不良影响的快捷 汽杀菌 , 然后通入高压灭菌后的物料 , 最后充氮气 灭菌方式 , 且安全无毒 ; 生产系统的无菌维持 、检 密封 。 测是保证无菌灌装连续运行的关键 。因此无菌包装 412   臭氧灭菌技术 技术包括了设备 、人力 、技术的综合投入和协同配 合 ( 感谢美国佐治亚大学 Romeo Toledo 的支持) 。

± 15 0 ± 15 0 ± 15 0

位 ( ≈213 , 而 H2 O2 / H2 O 为 11776 ) , 所以对微生

物的细胞膜细胞壁中的磷脂 、蛋白质有破坏作用 , 当 O3 进入细胞后会破坏酶和遗传物质 , 从而杀灭 微生物 。将臭氧与水混合形成臭氧水 , 可代替双氧 水处理无菌包装容器 , 同时由于自身的半衰期 ( 5 ~14min) 作用 , O3 会自行分解为氧和水 , 据报道 臭氧水杀菌速度比氯水快 300~ 1000 倍 , 同时臭氧 对环境灭菌也非常有效 , 还可以去除异味 。

入。 312   国内的无菌包装技术 北京航空工艺研究所于 1988 年底研制成功国 内第一条大袋无菌包装生产线 , 并通过了原轻工部 专家组的验收 。1993 年 3 月通过了原轻工部组织 进口设备 , 1995 年被列为国家级新产品 。广东省 远东食品包装机械有限公司 10 年前开发了一种简 易式半自动无菌包装生产线 , 该生产线采用分体结 构 , 包装部分采用 4 台单机和多台辅助设备完成灭 菌 、包装等各个工序 。表 1 为国内外几家无菌灌装 线的生产指标对比 。
每次灌装量
2~250 3~201 5~500

的鉴定 。该所还成功地研制出适用于 28 %浓度番 茄酱和 24 %以上浓度浓缩果汁的高效多功能连续 杀菌系统和无菌灌装系统 ; 开发了与上述生产品相 应的短时高温连续杀菌系统和计算机软件 , 解决了 设备自身杀菌和无菌检验等技术 。该项成果达到
80 年代国外同类产品的先进技术水平 , 可以替代

蒸汽用量
Kg? [ - 1 ] h 50 19 10 30

压缩空气压力
MPa 016 015 018 017

19~208

饮料工业

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Beverage Industry

Aseptic packaging in f ood processing
TAN G Yong

( College of Food Science , Sout hwest Agricultural University , Chongqing   400716 , China)

Abstract : The working principles and operating essentials of aseptic packaging are focused on , and t he manufacture and application of aseptic packaging machinery at home and abroad are compared. In addition , t he combination of aseptic packaging wit h modern high advanced food processing technology is prospected. Key words : sterilization ; high advanced technology ; aseptic packaging

〔 本刊讯〕

“2003 亚洲食品配料展”将在上海举行
   由欧洲博闻有限公司 、上海博华国际展览有限公司及 上海科技会展有限公司联合主办的 “2003 亚洲食品配料及 技术展”将于明年 3 月 5 日至 7 日在上海光大会展中心举 行。 素称 “世界第二” “亚洲第一”的食品配料大展 , 是 、 第五次在沪与海内外观众见面 , 这个展会是主办单位在欧 亚大陆举办的主要系列食品展之一 。1990 年 , 该展进入亚 洲并在新加坡 、泰国 、日本和中国香港地区进行巡回展示 , 从而在东南亚地区建立品牌 , 获得亚洲地区良好的口碑和 认可 。 该展会 4 年前首次登陆中国上海 , 受到中国食品行业 的热烈欢迎 , 并取得令人可喜的丰硕成果 。记者从刚刚结 束的 “2002 亚洲食品配料 ( 中国 ) 展”中了解到 , 有来自
670 家海内外知名食品配料企业和包装企业参展 , 还有近

200 家企业未能拿到摊位 。此展是目前亚洲规模最大 、最

具权威和影响的专业展之一 , 涉及美国 、丹麦 、荷兰 、芬 兰、 法国 、澳大利亚 、日本 、马来西亚 、法国 、比利时 、 埃及 、以色列 、土耳其 、泰国 、印度 、新加坡 、韩国和台 湾 、香港特别行政区等 20 个国家与地区 , 展出面积达到
23 000 平方米 , 展位近 1000 个 。同时此项展会在 2002 年

内 , 还将在巴黎 、曼谷 、东京和华沙等地举行展示活动 , 将吸引多达 3000 家中外厂商和超过 70000 名海内外参观 者。 “进口与出口相结合”是明年食品配料展的鲜明主题和

重要办展方针 , 据了解 , 明年此展举办时间正逢上海市政 府召开的 “华东进出口商品交易会” 届时万商云集 , 商机 , 无限 , 将形成贸易展和专业展相得益彰的空前场面 。

“国际食品科技联盟中国总部授权仪式” 在上海隆重举行
轻工总会副会长潘蓓蕾接受 “权力”
  “国际食品科学技术联盟中国总部授权仪式”在上海 隆重召开 , 国际食品科学技术联盟 ( IU FOST) 主席 Dr1 W ? Spices 向中国轻工总会副会长 、中国食品科学技术学会
( CIFST) 理事长潘蓓蕾女士授权 , 此刻 , IU FOST 中国总

第 5 卷第 2 期    200212                  Vol15   . 2 No

1962 年在伦敦召开的首届国际食品科技大会上提出

的 , 1970 年成立于美国华盛顿的国际食品科学技术联盟是 一个国际性的 , 由各国食品科技界代表自愿参加的非赢利 性组织 , 其宗旨是促进世界食品科技的发展和培育活动 , 多年来 , 其在世界食品科学家 、工艺学家之间的国际合作 中发挥了十分积极的作用 。 中国食品科学技术学会成立于 1980 年 , 1984 年 9 月 正式加入国际食品科学技术联盟 , 是该联盟的国家会员成 员 , 现在 , 这两个组织紧密合作 , 将共同发展食品科学技 术以及相关领域 , 共同组织研讨会 , 进行信息技术交流 , 这将进一步促进我国在食品安全 、食品保证 、食品教育诸 领域的发展 , 使中国在食品领域中更快 、更好地融入到世 界上去 。

部正式宣告成立 。今后 , 中国食品科学技术学会将管理国 际食品科学技术联盟中国总部 , 并以 IU FOST 中国总部的 名义开展各项工作 。 作为食品科技界的全球性专业组织 , 国际食品科学技

术联盟在中国设立 IU FOST 中国总部 , 这标志着该联盟与 其成员 —— — 中国食品科学技术学会 ( CIFST) 开始了更广 泛的合作 , 据了解 , 中国食品科学技术学会管理中国总部 , 这在食品科学技术联盟历史上还属首次 。这也是世界看好 中国 , 中国溶入世界的历史必然 。


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