食品物料包装的灭菌和包装材料灭菌设备的特点-上海怡健医学

   发布日期:2022-06-11 21:01:09     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:95    评论:0    
核心提示:包装环境的无菌和包装后完整的封合四个要素。包装也单独灭菌,两者相互独立。因而进行无菌包装应注意各个环节的灭菌操作。前世界上金属罐无菌包装的最先进的典型代表是美国的多尔无菌罐装系统。封口即形成无菌包装产品。塑料将成为无菌包装的主角。使用时必须在无菌环境中打开盖子进行灌装。随即在无菌环境中进行灌装。纸塑料复合包装容器的灭菌方法有物理方法和化学方法两种。

【摘要】详细阐述无菌包装科技中包装产品的灭菌、包装材料的灭菌、包装环境的灭菌和包装后完整的封合四个要素。分类叙述了灭菌的基本机理,各种灭菌手段和灭菌设备的特性,并介绍了高新科技在无菌包装中的作用.对从事无菌包装科技员工及无菌设备的选用具备帮助和指导作用。【关键词】包装产品灭菌;包装材料灭菌;包装环境灭菌;填充与封合。【引言】无菌包装科技包含包装产品的无菌、包装材料的无菌、包装环境的无菌和包装后完整的封合四个要素。无菌包装与特色的灌装工艺和其它所有的制品包装的不同之处在于食品单独连续灭菌,包装也单独灭菌,两者互相独立。上述四个环节中任何一个环节未能彻底灭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。一、包装产品的灭菌技术(一)灭菌技术制品物料的灭菌分为热力灭菌和冷灭菌、综合灭菌等。食品物料包装的物料灭菌到目前为止主要是热力灭菌,又分为低温灭菌、高温短时灭菌和超高温短时灭菌。主要灭菌介质有过高蒸汽、饱和蒸气、干热蒸汽、湿热空气等;物料的冷灭菌手段主要指紫外线杀菌、辐射灭菌、微波消毒等。综合灭菌是指两种或两种以上的灭菌手段同时使用,达到提升灭菌效果和提高灭菌时间的目的。

热力灭菌的基本机理是设立在食品质量及营养成分不受到破坏的温度与微生物受热死。亡的温度两者之间有巨大变化这一规律之上的。通常温度越高,杀灭微生物所必须的时间越短。但损伤食品质量、营养价值、色泽和味道真正重要的原因是加热时间过长,而不是低温。在120℃以下灭菌时,食品成份的保存率为70%;而在130℃以上的低温短时灭菌与超高温短时灭菌中,食品成份的保存率飙升到90%以上。由于它有许多特点,特别是可以缓解既能杀灭食品中的微生物,又能很好地维持食品质量与营养价值这一对矛盾,现广泛用于牛奶、果汁及咖啡饮品等产品的制造。(二)饮料灭菌温度的选用选择食品灭菌温度的主要根据是肉类内的细菌品种和真菌含量、物料的pH值、热敏性及易氧化性。食品中最值得关注的微生物是梭状鞭毛杆菌,在无氧环境中生长,它比使食物腐败的普通细菌更遭到重视,因肉毒芽孢引起的污染是致命的,又不显示出危险的迹象,如腐败的味儿和气味。相对来说,高浓度的食物不易受梭状芽孢杆菌在内的微生物的污染。梭状芽孢杆菌在pH值≤4.6的介质中不生长,凶此,pH值的大小也有决定物料灭菌温度的主要原因。

(三)食品灭菌的分类(1)热灭菌①低温灭菌(巴氏灭菌)巴氏灭菌条件为61~63℃130min或72~75℃/15—20min。巴氏杀菌方式既可直接作用于产品,也可将产品充填并密封于包装容器后,在上述条件下杀灭包装容器内的病菌。巴氏杀菌可以杀灭多数致病菌,而针对非致癌的腐败菌以及芽孢的杀灭能力不够,是一种非常柔和的热处理方式,巴氏杀菌处理不会导致肉类营养价值的重大代价。但需与其他存储方式如冷藏、冷冻、脱氧等保藏方法相配合,才可超过一定的保存期规定。高酸性食品的pH值大于3.7,在此温度下致病菌能够生长,腐败菌也能够生长。因此灭菌并不是必须非常注意的难题,保持质量作为首要目的。一般采取巴氏灭菌就可满足规定。巴氏杀菌技术主要用于树莓、苹果汁汽水食品的杀菌,灭菌的对象是酵母、霉菌和乙酸杆菌等。此外,巴氏杀菌果酱、糖水水果软糖、啤酒、酸渍蔬菜类饮料、酱菜等的灭菌。对于这些不耐低温处理的低酸性食品,只要不妨碍消费习惯,常运用加酸或通过于微生物发酵产酸的方法,使pH值降至高酸或酸性食品的范围,可以运用低温杀菌达到储存食品质量和耐藏的目的。

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此法所需时间较长,对热敏食品不宜选用。②高温短时灭菌(HTST)灭菌条件为85~90℃13—5min或95℃/12min,主要用于高温流通的无菌奶和低碱性果汁饮品的杀菌。采用换热器在瞬间把物料加热到接近100℃,然后速冷至温度。此方式需时较短,效果很好,有促使产品保质,主要用于杀灭酵母菌、霉菌、乳酸菌等。酸性食品的pH值在3.7~4.5之间,食品中的致癌菌不易生长,但腐败菌可以生长,一般选用超低温瞬时灭菌或高温短时消毒。对低酸性食品可借助加酸或发酵的方式使之转换为酸性食品,从而减少灭菌要求,提高货架寿命,此法用于处理饮料中的蕃茄汁、乳酪等。③超低温瞬时灭菌(UST)超低温瞬时灭菌是指在频率和时间分别为135~150℃和2~8s的条件下,对酒类或其他肉类进行处理的一种工艺。低酸性食品pH值小于4.6,可以为致病微生物提供理想的生长条件,且腐败微生物也可良好地生长。一般采取超低温瞬时灭菌,可很好保持产品的营养、风味,其典型应用是对牛乳制品的杀菌以及部份水果制品灭菌。液体饮料的超低温瞬时灭菌是将肉类在瞬问加热到低温而超过灭菌目的,有二种方式:1.直接加热法。

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是借助直接加热设施将制品和加热介质直接接触,用高压蒸汽直接向食品喷射,使食品以最迅速度攀升,几分钟内达到140℃一160℃维持数秒钟,再在真空室内除去水分,然后用无菌冷却机冷却到温度。如对牛奶采取直接加热的UHT灭菌技术,可先将牛奶迅速(15—20s)加热到140—150℃,保持2~4s,随后在15—20s内冷却至常温。由于肉类与蒸汽有了直接的接触,因此对蒸汽品质有持殊要求。2.间接加温法。是运用换热器使产品与热介质分隔,产品与热介质间完全没有直接接触。因此,对蒸汽纯度的要求不应该太高,蒸汽和低温冷水均可成为热介质。(2)紫外线灭菌紫外线对液态物料的灭菌效果较为理想,使用时,可使液态物料如食品、牛奶等以薄层状通过紫外线照射区就能灭菌。(3)磁力灭菌把需灭菌的饮料放人0.6特磁场的N极与s极之间,经过连续搅拌,不需烘烤,即可达到杀菌的疗效,而对饮料中的营养成份无任何妨碍,此技术主要适于于流动性制品的灭菌。(4)欧姆法加热灭菌技术欧姆法加热灭菌技术在美国尚未开启工业应用阶段,一些厂商已制造出可供食品厂应用的欧姆加热器。

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其特点是可以加工粘度较高或颗粒较大的液态食品。颗粒半径可达2.5厘米。目前存在的主要难题是平台的预灭菌仍需采取过热蒸汽。因此在无菌系统的配置时要配成混合式。(5)膜分离技术膜分离科技在水的洁净、乳清的分离中已有广泛的应用。在食品加工中则是组合膜的研发和应用。主要适于浓缩果汁,可以浓缩到600BX。方法是食物原汁超滤得到澄清汁与橙汁两大部分,前者作为水、维生素c、芳香成分等低分子物,后者作为悬浮固形物、细菌、真菌等物。将澄清汁反渗透除去一部分水,将果酱灭菌后与脱去水的浓缩清汁调配即得浓缩咖啡。膜分离技术浓缩咖啡产品纯度高,风味与营养成份损失很少,是咖啡饮品加工有效的浓缩和杀菌方式。二、热力灭菌设备的选用(一)热力灭菌设备的分类热力灭菌的关键设施是热交换设备。食品粘度和颗粒大小的不同决定了换热器的不同。换热器分为直接加热式和间接加热式两种。直接加热式换热器又称混合式换热器,这类换热器是运用冷、热流体直接接触,彼此混合进行换热的。直接烘烤式换热器具有传热效率高、单位体积提供的传热面积大,设备结构简洁,在制造中较少积垢,因而可延长制造连续时间,价格便宜等特点。

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但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。常用的间接加温式换热器有板面式换热器、管式换热器和刮扳式换热器三种。根据食品的黏度和内含物颗粒大小采用换热器。(二)板面式换热器板面式换热器适用于果肉含量不少于1%一3%的液体饮料。这类换热器都是借助板面进行传热的换热器。板面式换热器按传热板面的结构方式可分为下面四种:螺旋板式换热器、板式换热器、板翅式换热器和板壳式换热器。板面式换热器的传质性能要比管式换热器优越,由于其构架上的特征,使流体能在较低的速率下就超过湍流状态,从而提高了传热。板面式换热器采用石材制作,在大体量组织制造时,可减少设施费用,但其耐压性能比管式换热器差。(三)管式换热器管式换热器对产品的适应范围较广,可加工高果肉含量的浓缩蔬果汁等液态食品。凡用板式换热器会造成烧蚀和堵塞无菌包装技术,面硬度又不足用刮板式换热器的产品,都可选用管式换热器。这类换热器都是借助管子壁面进行传热的换热器。按传热管的结构方式不同可分为蛇管式换热器、套管式换热器和管壳式换热器。管式换热器虽然在传热效率、结构紧凑性(换热器在单位重量中的传热面积m2/m2)和单位传热面积的金属消耗量(kg/m2)等方面都不如其它新型换热器,但它带有结构结实、可靠、适应性强、易于制造、能承受较高的操作压力和频率等特点。

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在低温、高压和小型换热器中,管式换热器仍占绝对优势,是目前使用最广泛的一类换热器。(四)刮板式换热器刮板式换热器是一种专门用于粘稠产品和颗粒产品的无菌加工系统,装有带叶片的翻转器,在加热面上刮动而使高含量食品向前推送,达到加热灭菌的目的。三、包装容器的杀菌技术因为无菌包装材料类型多、性质变化大、灭菌时容器样式不同及运用的灭菌介质不同等因素,使灭菌方法这些。(一)根据容器的灭菌手段划分(1)塑料罐的杀菌金属罐是无菌包装使用最早的包装材料之一,主要有马口铁罐和铝罐两种,目前世界上塑料罐无菌包装的最先进的典型代表是中国的多尔无菌罐装系统。该系统的塑料罐采用过热蒸汽消毒。当空罐在输送链上借助灭菌室时,过热蒸汽车从上下喷射45s,这时罐温回升到221~224℃,罐盖也选用287~316℃的过热蒸气杀菌75~90s,此温度足以杀灭全部的耐热细菌。由于所有容器和设施都配备过热蒸气杀菌,因此无菌程度高,罐头内部顶隙残留空气很少,且进入高真空状况无菌包装技术,产品的品质安全可靠。(2)玻璃瓶的杀菌玻璃瓶的无菌包装始于1942年,但因为易碎、重量大、不耐热冲击等,所以经常未产生大规模工业化生产。

近年来随着玻璃制品生产科技的演进,出现了轻质强化玻璃瓶,使玻璃瓶的厚度减少、耐热冲击性也大大提升,即使内外温度800℃以上也不致破裂,这就大大促使了玻璃瓶的应用。英国乳业研究所成立了NIRD无菌充填系统,即向玻璃瓶吹送154℃,0.48MPa的蒸气加热1.5~2s,灭菌之后充填无菌牛奶,封口即产生无菌包装产品。(3)塑料容器的杀菌塑料是无菌包装中发展最快、应用最广的材料,它的成本较低、形式多元化,机械适应性强,特别是近年来金属薄膜的共挤复合或者容器成形技术的不断演进,塑料将作为无菌包装的主角。对于金属包装材料的规定主要是带有对制品的保护存放性、适应流通的机械效率。(4)箱中袋的灭菌大包装通常选用铝塑复合软袋,灭菌手段主要为控温法和辐射法。部分厂家制造时已将大包装袋用钴60照射灭菌,袋上已压有灌装嘴,出厂时用瓶子密封好。使用时需要在无菌环境中开启瓶盖进行灌装。如果袋是未经灭菌的,在灌注前只用过热蒸气杀菌,随即在无菌环境中进行灌装。(5)纸塑料类复合包装容器的杀菌纸塑料复合包装容器的杀菌方式有生物途径和物理方式两种。

物理方式有加热处理、紫外线辐射、高频磁场处理等。对纸塑料包装材料进行彻底的热处理会使其材料发脆而无法封口,单独使用紫外线照射灭菌处理和高频电场灭菌处理,其灭菌效果差。因此,实际项目中常运用数学方式与生物途径相结合的灭菌技术。纸基包装材料选用中药灭菌手段有较多的疗效所用的灭菌剂必须消毒力强,对仪器无腐蚀,灭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。目前最常用的灭菌剂是氨基化氯(H2O2)氨基化氢的杀菌力与其密度和湿度有关,浓度越高且湿度越高,灭菌效力越好。常用于灭菌的,H2O2的温度为25%一30%,温度为60~65℃。灭菌方法采用溶槽浸渍或喷洒方法,使包装材料或容器内壁有一层均匀的液H2O2,然后对其进行热辐射加热,使存留在包装材料或容器内壁上的H2O2和热空气一起完全蒸发、分解成无害的水蒸气和氧。(二)按灭菌介质划分(1)物理法①热处理可以有效地灭菌,不会造成有毒物质,但对包装材料原本会造成有害的妨碍,能量损耗较大。热处理的介质有干热空气、过热蒸汽、饱和蒸气和成形热等。②辐射法放射线辐射包括γ射线、β射线和χ射线等。

辐射法仅用于热敏性塑料瓶、复合膜及纸容器。辐射时,剂量过大会加速包装材料的老化和分解。因此,辐射剂量要限制,且包装材料必须较厚的保护层;紫外线带有强烈的表层灭菌作用,波长为250~260um时灭菌效果最好,此法需使用专门设计的高性能设备,对聚乙烯、低强度聚乙烯有增加其热封强的功效,使偏氯乙烷共聚物产生胶状,而对高聚物、高密度聚乙烯则影响较小;红外线辐射可以作为热源使用,一般不直接用于杀菌;微波对包装材料表面的灭菌效果不显著。(2)化学法单纯的物理法不能超过灭菌要求。而生物药剂浓度较高时,易使药剂有残留。①环氧丙醇其杀菌效果较好,但有毒,消毒时间过长,对乙烯塑料有渗入作用,残留量较高,不适合单独使用。②有效氯仍然在常温下,灭菌效果也很高,灭菌率达99.92%(49g/L有效氯的次氯酸钠,PH值4.5)。但因为氯对塑料材料有强烈的腐蚀作用,而妨碍了...

 
 
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