无菌包装生产技术简介

无菌包装即使在发达的国家，也还算是高新技术。特别是食品安全问题在全球引起重大关注的今天，无菌包装生产技术更显得尤为重要。无菌包装生产技术以瑞典利乐（Tetra pak）包装有限公司的为典型代表，其在液体食品尤其是乳饮品生产方面的无菌包装生产技术已研究积累了十分丰富的经验，对其用户制定有一整套非常严格的技术与工艺要求规范，所以该公司的产品不论在哪个国家和地区都获得成功，并已成为无菌包装的优秀代表，且长期处于统治或“垄断”地位，使得中、小企业觉得无菌包装技术高不可攀，一定程度地束缚了人们的思想。到目前止，全球只有利乐、康美、国际纸业、意伟卡等屈指可数的几家供应商。

无菌包装技术有许多优点，一是可以使食品的营养成分得以完好的保存；二是复合包装材料和真空状态可以使产品免受光、气、异味和微生物的侵入，使食品不必加防腐剂，运输、仓储不需冷藏；三是无菌包装的产品外形呈砖形、包装材料使用纸质，产品的空间利用率高、重量轻，因此成本也不算高。据计算，以饮料为例，用软包装的成本只有金属罐的四分之一，装满后总重量的97%是饮料；四是该包装符合现在环保包装的潮流。发达国家的绝大多数牛奶和半数以上的果汁均采用了无菌包装。此项包装工艺正在我国推广，并被业内人士广泛看好。

目前，我国包装行业总体水平与一些发达国家相比落后许多年，以无菌包装的产品来说，在发达国家中，此类包装已占整个饮料的65%以上，且平均每年以5%～10%的速度增长，有的国家人均年消耗达100多包。在我国，每年虽有1000亿包（盒）无菌包装饮料面世，但人均年消费仅1包多，远未达到世界每人年平均20包的水平，因此无菌包装在我国有着很大的发展潜力。随着我国人民生活水平的提高，无菌包装逐渐被我国消费者所认同。无菌包装自20世纪70年代引入我国，改革开放30年，国外已有许多知名厂家纷纷与国内合作建厂，或把产品销往我国，从而推动了无菌包装技术在我国的发展，从事无菌包装开发的生产单位也越来越多。无菌包装技术的发展与无菌包装的包装材料的发展及包装设计的改进有着密切的关系。屋顶形纸盒在20世纪20年代末期已初具雏形，此时纸盒内壁是采用涂蜡工艺。20世纪60年代，这种工艺被挤压涂塑所取代。到了20世纪70年代，标准的半品脱包装纸盒诞生了。随后不久，容量为226.8g（8oz）的“经济包”问世，1986年，“厚壁包”亮相，这种包装不仅能抵制果汁的酸性，同时能保留果汁的香味，延长了产品的货架期。1990年，帽塞屋顶形纸盒“巧鲜屋”面世。1995年，美国国际纸业公司下属的长青包装机械公司研制出一套完整的“长青罐装机和厚壁纸包材系列”，使“新鲜屋”包装的鲜牛奶货架期延长到28天。

无菌包装生产技术是无菌包装的核心，也可称为软件，只有掌握了它的核心技术，才能运用好它的硬件（车间、设备、包材等），无菌包装生产技术至少包括如下几方面。

1.环境控制技术

无菌包装的环境十分重要，从工厂选址、设计、建设、装修，到设备选型、安装、使用维护等都十分讲究。就我国目前的情况和国家相关法规和标准要求，工厂的选址、设计、建设按食品生产企业卫生要求、选定的设备和布局要求、工艺及尺寸建设就可以了。至于装饰，则要按无菌包装要求做。包装（灌装）车间最好能按GMP认证规范的要求做，具体还要根据各地核发卫生许可证和生产许可证部门的要求办。一般来说，包装车间的无菌程度要通过做空气细菌降落试验和检验来判定。具体方法，ϕ9cm的培养皿倾入10mL灭菌营养琼脂培养基，待凝固后，置于包装间内让它暴露15min，然后封闭，拿到实验室，将培养皿倒置于35℃±2℃的培养箱中培养48h后计算，如每个平皿内细菌总数超过30个菌落，则判定包装间内的卫生状况不良，在此种情况下包装间必须进行地面、墙壁清洗、灭菌，直到符合无菌室要求为止。

除了微生物卫生条件要求外，包装间内还应控制一定的物理条件，大概如下：空气流速为0.2～0.3m/s；过压为2～4mmH₂O；温度为15～30℃；相对湿度为30%～70%；换气次数为10～15次/h。

2.加工控制技术(www.xing528.com)

1）相对来说加工间不需包装间那么严格，但必须符合食品生产的卫生要求和生产条件。所有生产加工用的设备、清洗系统、送料系统，均应具备用蒸汽消毒和化学品（酸、碱）清洗的要求。这些设备和设施，在生产前必须彻底清洗和消毒，特别是送料管道必须通蒸汽消毒，表面要达到85℃并要维持15～20min。

2）加工调配必须严格按生产规程进行，灭菌方式必须是UST超高温瞬时灭菌，既要达到灭菌效果又要保持产品色、香、味，至于灭菌温度和时间，视产品而定，由工艺师给出。

3）生产完毕要及时彻底清洗车间地面和所有设备及管道，而且每个星期要进行酸、碱清洗1～2次。由CIP就地清洗系统进行。清洗完毕，要把容器和管道内的剩余水排掉；车间保持通风干燥，防止微生物滋生。

3.包装技术

由于无菌包装种类较多，如纸盒包装，塑瓶包装、玻璃瓶包装、塑杯包装、塑料薄膜包装、软塑管包装等，所以各自的包装技术也不尽相同，这里仅以有代表性的复合纸包装为例。

复合纸包装是以聚乙烯/纸或纸板/聚乙烯三层或以聚乙烯/纸或纸板/聚乙烯/铝箔/聚乙烯/聚乙烯六层纸基复合材料或同这些复合材料制成的半成品盒坯作为包材的包装。前者是将已按包装产品规格尺寸印刷复合好并分切成卷筒状的包材，装上包装机器后，经放卷、整理、打印日期批号、预贴封口条、化学灭菌、物理灭菌、卷接预成筒、纵向封合、持续灭菌、横向封合、充填、封合、预成型、整型、粘角（枕形、三角形无此工序）获得成品的包装；后者是以预先制好盒坯，成叠装上包装机后，经底部加热（可以是热风也可以是（超声波）软化、压合成型、消毒、充填、顶部预折痕、顶部加热、顶部压合、获得成品（屋形盒）、粘角、获得成品（康美盒）。前者的关键技术有：封口条粘贴、纵向搭接粘合，横向封合和无菌系统。通常，封口条由自动跟踪粘贴系统来自动完成，7mm宽的封口条通过该系统可以准确稳定地经过预热自动粘贴到复合纸的单向切口边上，为纵向搭接封合打下基础。它可以是热风加热，也可以是高频感应加热或超声波加热。不论哪种方法都要求可以根据包装速度、材质、熔点等要求进行调节调整的，以确保预贴准确、牢固。纵向封合是通过对要搭接的纸边进行一向表面另一向里面同时加热，然后通过牵引拉动经过成型器的内外滚轮滚压即可实现纵向搭接封合。加热可以是热风，也可以是高频感应，也可以是超声波。不管哪种加热方法，都必须具备可调节性能，用高频感应和超声波加热方式，纸筒里必须要有牢靠的垫板，外面也要有压板。其效果好坏主要看封口条和纸边粘贴是否牢固、可靠，能有效防止液体食品在此处渗漏（注：带有铝箔的包材不能使用高频感应加热）。横向封合通常是在两个包装切断之间即一个包装的顶部和另一个包装的底部两道封口同时进行，切断后就获得包装好的产品。这里的封合一般采用高频感应电源，通过变压器增压和感应头与包材及垫板压力作用产生感应热能，熔化包装内层聚乙烯，实现封合，也有用超声波或直接电热板块加热的。无论哪种方法，均要求其上下、左右的平衡度，若不平衡，就算性能多好的高频电源和超声波都难以达到理想的封合效果。判定其封合效果的好坏，是用剪刀剪开，用双手平衡撕裂，如果裂开层看到均匀的纸质，说明封合效果较佳，如果能看到光亮的塑料或铝箔，说明封合效果差，或者未粘合。它的封合原理是热熔内层聚乙烯，机械压力粘合和冷却固化。任何一个环节不当都可能造成封合效果不好。判定封合效果好坏还可以通过压力试验，一般一个250mL的复合包装产品在平压的45kgf压力下，维持30min不破裂不渗漏就很好了，现场也可双手使劲匀力挤压，裂开后看断裂情况，可以判定其封合效果。

无菌系统包括化学灭菌和物理灭菌。化学灭菌一般采用35%左右浓度的过氢化氧浸洗，物理灭菌是采用特殊手段提高化学灭菌的效果和维持包装机内的无菌环境。它还包括充填系统的灭菌、清洗接口等，以便包装结束后及时彻底清洗。若是包装奶制品，充填器最好是拆下用75%浓度的乙醇在密封下浸泡，下次生产时将其取出装上，经清洗灭菌后使用。后者的关键技术有：底部封合，康美包通常采用高效超声波对纸盒底部搭接部分的聚乙烯通过超声波的振能活化熔融和机械压力实现粘合，而屋形盒则通过热风罩的特殊部位发出的热风对纸盒底部重叠部分进行加热，经机械压合成形。灭菌通常是35%浓度的过氧化氢对纸盒内壁喷雾处理，然后无菌热空气烘干，充填区内保持无菌状态，这类包装一般都不能灌满，纸盒上端会存在空气（氧气），所以无菌环境要特别严格。为了保证产品质量，可以加入惰性气体，如N₂等。顶部封合可以是超声波也可以是高频感应和热风加热方式。康美包顶部的角耳是采用热风加热方式经机械压力粘合的。