淺談食品無菌包裝(下)
2006-09-18 10:11 來源:中國包裝報 作者:林其水 責編:中華印刷包裝網
根據無菌包裝食品的特性,可將選用的材料制成適于該產品包裝的形式,主要有:
(1)無菌紙包裝:用于無菌包裝的紙包裝材料實際上是一種復合材料,是由紙/聚乙烯/鋁箔/沙林樹脂等多層復合的紙板。其中紙為結構材料,聚乙烯為粘結材料,沙林樹脂為熱封材料,而鋁箔則為高阻隔材料。無菌紙包裝有兩種形式:屋頂包和磚形包。
。2)無菌杯式包裝:無菌杯式包裝使用的材料為多層共擠無菌包裝片材,其結構為 PP/PE/ADH/PVDC 或 EVOII/ADH/PS。其中 PP 為可剝離的無菌包裝保護膜,PVDC、EVOH 為高阻隔材料,PS 為結構材料。成卷的無菌包裝片材在進入無菌室前剝開 PP 膜,在無菌室內露出無菌的 PE 表面并在無菌室中成型-灌裝-封蓋,然后貼標。無菌包裝用的蓋材是 Al/PE/PET的多層復合材料,其中 PET 為可剝離層。
。3)無菌鋁/塑袋包裝:這種包裝方法類似無菌紙包裝,只不過所用材料是鋁/塑復合膜,包裝形式是袋裝。
(4)箱中袋:對于大容量的包裝可以采用箱中袋的形式。將已經滅菌的食品灌入經過預滅菌的密封的多層塑料袋中,灌裝后的袋子裝在木質或紙板制成的外包裝箱中或鋼桶中,主要包裝濃漿或基料。目前這種包裝形式已基本取代了鐵桶或塑料桶作包裝,食品內加防腐劑的保存食品的方法。
(5)瓶裝:主要有玻璃瓶和塑料瓶等。玻璃瓶的無菌包裝早在 1942 年就得到了開發,但是一直未形成大規模工業化生產。近年來隨著玻璃瓶制造技術的發展,出現了輕量強化玻璃瓶,玻璃瓶的耐熱、耐沖擊性大為提高,即使內外溫差在 800 攝氏度以上也不致產生破裂,從而增進了其在食品無菌包裝上的應用,擴展了無菌包裝技術的應用領域。塑料瓶可以在成型時滅菌并立即灌裝,也可以在灌裝前滅菌。滅菌的瓶子在無菌室中灌裝和壓蓋。一般的瓶子不能重復使用,用高級的聚碳酸醋制成的瓶子可以重復使用。但這種瓶子的市場占有率還比較低。
。6)金屬罐:金屬罐是無菌包裝使用最早的包裝形式之一,主要分馬口鐵罐和鋁罐兩種,目前世界上金屬罐無菌包裝的最先進的典型代表是美國的多爾無菌裝罐系統。多爾系統所采用的金屬罐滅菌方法是干熱滅菌,即采用高溫過熱蒸汽來滅菌。當空罐在輸送鏈上通過滅菌室時,過熱蒸汽從上下噴射 45 秒,這時罐溫上升到 221 攝氏度~224 攝氏度,罐蓋也采用 287 攝氏度~316攝氏度的過熱蒸汽滅菌 75 秒~90 秒,這樣的高溫足以殺滅全部的耐熱細菌。由于所有容器和設備均采用過熱蒸汽滅菌,因此無菌程度高,罐頭內部頂隙殘留空氣極少,且處于高真空狀態,產品的質量安全可靠。
。7)復合罐:復合罐是由兩種以上材料組成的三片罐,即底和蓋用金屬,罐身用鋁箔、紙板或聚丙烯等材料制成。復合罐的印刷裝潢效果好,成本低,質量輕,處理方便而不造成公害。但復合罐的氣密性比金屬罐差,耐熱性也較差,因此歐美和日本各國都用它作為冷凍濃縮果汁的無菌包裝容器。由于復合罐的耐熱性較差,因此一般采用 127 攝氏度左右的熱空氣滅菌,果汁在93 攝氏度以上滅菌后冷卻到 80 攝氏度進行熱灌裝。灌裝和密封區都采用無菌空氣來保持正壓,以防細菌污染。盡管如此還難以殺滅耐熱的細菌芽孢,因此復合罐僅限于灌裝高酸性的果汁。在低溫和高酸性的條件下這些殘存的細菌芽孢不會繁殖生長,因此可保證食品的衛生指標。
。8)紙基復合材料容器:紙基復合材料容器是由紙、聚乙烯、鋁箔等多種材料組成,西歐各國的無菌包裝較多采用這類容器,尤以瑞典的利樂包裝公司生產的無菌磚形盒、菱形袋為典型。這種厚約 0.35mm 的復合材料由 8 層材料構成,對氧氣和水蒸氣的阻隔性極佳,而且印刷裝演效果也很好,飲用方便,產品的貨架期長,也是飲料無菌包裝的理想材料之一。紙容器的滅菌是采用過氧化氫(雙氧水)與加熱相結合的方法。先將包裝材料經過過氧化氫水浴,然后在灌裝時在進料管部位采用管形加熱元件使其間空氣溫度很高,促使紙內表面過氧化氫液膜迅速分解成水和新生態氧,這種氧具有極強的滅菌能力,使容器達到無菌的要求。也有采用高濃度的過氧化氫溶液在 80 攝氏度左右溫度下對包裝材料進行 8 秒~9 秒的滅菌工藝。
。9)塑料容器:塑料是無菌包裝中發展最快、應用最廣泛的材料,它的成本較低,形狀多樣化,機械適應性強,特別是近年來塑料薄膜的共擠復合以及容器成型技術的不斷發展,推動了塑料在無菌包裝材料領域的發展。對于塑料包裝材料的要求主要是具有對食品的保護保存性、適應流通的機械強度、包裝機的適應性以及商品性等,尤其要求對氧氣和水蒸氣有較高的阻隔性,因此當前世界各國所采用的無菌塑料主要是復合薄膜。目前,我國的塑料薄膜生產企業絕大多數尚沒有生產這類無菌包裝材料,也缺乏聚偏二氯乙烯類阻隔性良好的國產材料;在制造無菌包裝容器方面,缺乏嚴格的潔凈室條件以及各種滅菌措施。因此,要發展我國的無菌包裝,包裝材料制造是極重要的一個環節。由于塑料耐熱性較差,因此目前對塑料包裝材料的滅菌方法常用過氧化氫滅菌,也有用過氧化氫低濃度溶液與紫外線、無菌熱空氣相結合的技術,據報道這些方法均有良好的滅菌效果。為了防止過氧化氫在操作環境內擴散,采用低濃度過氧化氫是比較有利的。
除了以上所列的包裝容器和材料外,在無菌包裝中還會涉及一些特殊的材料,如金屬復合材料及容器、紙質與金屬復合的容器等。而且,隨著人們對食品質量要求的提高和人類生存環境的可持續發展需要,包裝材料和容器逐漸走向環保和綠色,特別是在人們日常消費的食品包裝方面,更加需要注意健康和綠色。因此,無菌包裝容器的發展將是無菌包裝技術廣泛應用需要解決的一個重要課題,而它的發展將以健康無毒、綠色環保、經濟實用為主要的目標和方向。
在包裝材料使用中要注意對包裝材料(容器)的滅菌,常用的滅菌方法有:藥劑滅菌(如過氧化氫、乙醇等)、過熱蒸汽滅菌、紫外線滅菌等。不同的滅菌方法存在著不同的缺陷,要根據不同的材料選用合適的滅菌方法。采用何種包裝材料及其對應的滅菌方法,在很大程度上決定了無菌包裝系統的構造類型、復雜程度和穩定性等。一般來說,紙塑類包裝容器可用紫外線、過氧化氫、乙醇、過氧化氫+紫外線、乙醇+紫外線等方法滅菌,對于熱敏性塑料瓶、復合膜及紙容器還可用放射線輻照滅菌,而金屬、玻璃包裝容器、金屬罐蓋等一般采用熱力方法、過熱蒸汽、過氧化氫+熱力等方法滅菌。對包裝材料和容器的滅菌,要按經過嚴格試驗所確定的可靠的滅菌形式進行,由于無菌包裝容器多采用軟質復合袋,因此要考慮盡量減少長時間的高溫對材料品質的影響,這是無菌包裝的重要環節和無菌包裝成敗的關鍵。
3.注意包裝機械及操作工作的滅菌消毒
包裝環境(即包裝生產線)包括設備和工作環境。無菌包裝設備是一個機組的總稱,它主要由滅菌冷卻和無菌灌裝設備兩大部分組成。在機組中必須配備相適應的物料輸送系統,要有完全可靠的自動控制系統,要設置自動清洗系統,要使用特殊的包裝材料。工作中要求水、電、蒸汽、壓縮空氣的供應必須完全可靠。食品所經過的系統必須保證無菌,食品灌裝進入包裝容器時所經過的空間環境要保證無菌。此外,無菌包裝一般都要用大型設備,尤其是食品滅菌機和無菌包裝機,設備投資大,成本較高;操作和管理的衛生要求嚴格,難度大,一旦污染將會成批報廢,造成浪費,損失很大,而且從頭到尾的各個環節必須重新滅菌;設備和產品的專一性強,不適宜生產小批量多品種的產品,泛用性差;無菌包裝難以應用在高粘度食品以及固體食品上,一般只用于流動性較好的食品。
無菌包裝要求從食品經滅菌到無菌充填到包裝密封的整個工藝過程中防止外部微生物的侵入污染,食品流經的各個連接部位要保證可靠的密封,防止食品受到來自系統外部的微生物污染,在無菌包裝過程中要充分注意微生物的二次污染,盡量縮短殺過菌的食品和包裝容器與空氣直接接觸的時間。在食品包裝前,首先應對包裝機械及操作環境進行無菌處理。包裝機械可用熱堿水洗滌,經稀鹽酸中和,熱水沖洗,再用高溫蒸汽滅菌。操作環境可采用化學滅菌和物理滅菌并用的方法進行無菌處理,一般無菌室安裝有空氣過濾裝置和紫外線滅菌裝置,用以保持無菌室經常性的無菌狀態?啥ㄆ诘剡M行紫外線照射以殺滅游離于空氣中的微生物。保證無菌室的潔凈度、溫度和濕度都應符合規定的標準(溫度一般控制在 18 攝氏度左右,濕度一般為 55%左右)。操作環境除菌是防止細菌和其它污物進入操作環境。除菌主要采用過濾和除塵方法實現,一般無菌操作空間的空氣需經消毒、二級過濾和加熱消毒產生無菌過壓空氣,其過壓狀態保證避免環境有菌空氣滲入無菌工作區。包裝機械的滅菌常用環氧乙烷處理,由于環氧乙烷氣體對乙烯基塑料有滲透作用,而包裝機中許多與食品接觸的部件往往是由乙烯基塑料制成,因此,當用環氧乙烷滅菌時,應采取升溫和減壓的方法加速其揮發逸出。在輸送過程中,要保持接管處、閥門、熱交換器、均質機、泵等的密封性和系統內部保持正壓狀態,以保證外部空氣不進入。同時要求輸送線路盡可能簡單,以利于清洗。無菌包裝系統設備滅菌處理一般采用 CIP 原位清洗系統實施,可根據產品類型可按滅菌要求設定清洗程序。要在無菌操作環境中設立檢測裝置以監控環境中微生物數量,保證包裝產品的無菌。
4.保證包裝封口無菌
包裝封口對無菌包裝來說是最后的環節,也是關鍵的一個環節,直接影響產品的包裝品質和儲存期。其要求是一方面是能防止微生物和氣體或水蒸氣侵入,另一方面是不能讓產品自身的氣味和原液溢出。多數無菌包裝封口采用熱封、超聲波封、膠封或氣封,有些用折疊、咬合封口。封口時應注意壓力要均勻分布于密封表面;封口過程的條件如封口溫度、時間、壓力必須有安全界限,并能控制;封口表面應避免產品或其他污物污染;封口位置必須準確,特別是熱成型/灌裝/封口同機進行情況下更應防止封口位置發生偏差。(peter)
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