文章简介：浅谈适合食品无菌包装的制造材料
根据无菌包装食品的特性，可将选用的材料制成适于该产品包装的形式，主要有：
（1）无菌纸包装：用于无菌包装的纸包装材料实际上是一种复合材料，是由纸／聚乙烯／铝箔／沙林树脂等多层复合的纸板。其中纸为结构材料，聚乙烯为粘结材料，沙林树脂为热封材料，而铝箔则为高阻隔材料。无菌纸包装有两种形式：屋顶包和砖形包。
（2）无菌杯式包装：无菌杯式包装使用的材料为多层共挤无菌包装片材，其结构为 PP／PE／ADH／PVDC 或EVOII／ADH／PS。其中 PP 为可剥离的无菌包装保护膜，PVDC、EVOH 为高阻隔材料，PS为结构材料。成卷的无菌包装片材在进入无菌室前剥开 PP 膜，在无菌室内露出无菌的 PE表面并在无菌室中成型－灌装－封盖，然后贴标。无菌包装用的盖材是 Al／PE／PET的多层复合材料，其中 PET 为可剥离层。
（3）无菌铝／塑袋包装：这种包装方法类似无菌纸包装，只不过所用材料是铝／塑复合膜，包装形式是袋装。
（4）箱中袋：对于大容量的包装可以采用箱中袋的形式。将已经灭菌的食品灌入经过预灭菌的密封的多层塑料袋中，灌装后的袋子装在木质或纸板制成的外包装箱中或钢桶中，主要包装浓浆或基料。目前这种包装形式已基本取代了铁桶或塑料桶作包装，食品内加防腐剂的保存食品的方法。
（5）瓶装：主要有玻璃瓶和塑料瓶等。玻璃瓶的无菌包装早在 1942年就得到了开发，但是一直未形成大规模工业化生产。近年来随着玻璃瓶制造技术的发展，出现了轻量强化玻璃瓶，玻璃瓶的耐热、耐冲击性大为提高，即使内外温差在800摄氏度以上也不致产生破裂，从而增进了其在食品无菌包装上的应用，扩展了无菌包装技术的应用领域。塑料瓶可以在成型时灭菌并立即灌装，也可以在灌装前灭菌。灭菌的瓶子在无菌室中灌装和压盖。一般的瓶子不能重复使用，用高级的聚碳酸醋制成的瓶子可以重复使用。但这种瓶子的市场占有率还比较低。
（6）金属罐：金属罐是无菌包装使用最早的包装形式之一，主要分马口铁罐和铝罐两种，目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装罐系统。多尔系统所采用的金属罐灭菌方法是干热灭菌，即采用高温过热蒸汽来灭菌。当空罐在输送链上通过灭菌室时，过热蒸汽从上下喷射45 秒，这时罐温上升到 221 摄氏度～224 摄氏度，罐盖也采用 287 摄氏度～316摄氏度的过热蒸汽灭菌 75 秒～90秒，这样的高温足以杀灭全部的耐热细菌。由于所有容器和设备均采用过热蒸汽灭菌，因此无菌程度高，罐头内部顶隙残留空气极少，且处于高真空状态，产品的质量安全可靠。
（7）复合罐：复合罐是由两种以上材料组成的三片罐，即底和盖用金属，罐身用铝箔、纸板或聚丙烯等材料制成。复合罐的印刷装潢效果好，成本低，质量轻，处理方便而不造成公害。但复合罐的气密性比金属罐差，耐热性也较差，因此欧美和日本各国都用它作为冷冻浓缩果汁的无菌包装容器。由于复合罐的耐热性较差，因此一般采用 127 摄氏度左右的热空气灭菌，果汁在93 摄氏度以上灭菌后冷却到 80摄氏度进行热灌装。灌装和密封区都采用无菌空气来保持正压，以防细菌污染。尽管如此还难以杀灭耐热的细菌芽孢，因此复合罐仅限于灌装高酸性的果汁。在低温和高酸性的条件下这些残存的细菌芽孢不会繁殖生长，因此可保证食品的卫生指标。
（8）纸基复合材料容器：纸基复合材料容器是由纸、聚乙烯、铝箔等多种材料组成，西欧各国的无菌包装较多采用这类容器，尤以瑞典的利乐包装公司生产的无菌砖形盒、菱形袋为典型。
这种厚约 0.35mm 的复合材料由 8层材料构成，对氧气和水蒸气的阻隔性极佳，而且印刷装演效果也很好，饮用方便，产品的货架期长，也是饮料无菌包装的理想材料之一。纸容器的灭菌是采用过氧化氢（双氧水）与加热相结合的方法。先将包装材料经过过氧化氢水浴，然后在灌装时在进料管部位采用管形加热元件使其间空气温度很高，促使纸内表面过氧化氢液膜迅速分解成水和新生态氧，这种氧具有极强的灭菌能力，使容器达到无菌的要求。也有采用高浓度的过氧化氢溶液在80 摄氏度左右温度下对包装材料进行 8 秒～9 秒的灭菌工艺。
（9）塑料容器：塑料是无菌包装中发展最快、应用最广泛的材料，它的成本较低，形状多样化，机械适应性强，特别是近年来塑料薄膜的共挤复合以及容器成型技术的不断发展，推动了塑料在无菌包装材料领域的发展。对于塑料包装材料的要求主要是具有对食品的保护保存性、适应流通的机械强度、包装机的适应性以及商品性等，尤其要求对氧气和水蒸气有较高的阻隔性，因此当前世界各国所采用的无菌塑料主要是复合薄膜。目前，我国的塑料薄膜生产企业绝大多数尚没有生产这类无菌包装材料，也缺乏聚偏二氯乙烯类阻隔性良好的国产材料；在制造无菌包装容器方面，缺乏严格的洁净室条件以及各种灭菌措施。因此，要发展我国的无菌包装，包装材料制造是极重要的一个环节。由于塑料耐热性较差，因此目前对塑料包装材料的灭菌方法常用过氧化氢灭菌，也有用过氧化氢低浓度溶液与紫外线、无菌热空气相结合的技术，据报道这些方法均有良好的灭菌效果。为了防止过氧化氢在操作环境内扩散，采用低浓度过氧化氢是比较有利的。
除了以上所列的包装容器和材料外，在无菌包装中还会涉及一些特殊的材料，如金属复合材料及容器、纸质与金属复合的容器等。而且，随着人们对食品质量要求的提高和人类生存环境的可持续发展需要，包装材料和容器逐渐走向环保和绿色，特别是在人们日常消费的食品包装方面，更加需要注意健康和绿色。因此，无菌包装容器的发展将是无菌包装技术广泛应用需要解决的一个重要课题，而它的发展将以健康无毒、绿色环保、经济实用为主要的目标和方向。
在包装材料使用中要注意对包装材料（容器）的灭菌，常用的灭菌方法有：药剂灭菌（如过氧化氢、乙醇等）、过热蒸汽灭菌、紫外线灭菌等。不同的灭菌方法存在着不同的缺陷，要根据不同的材料选用合适的灭菌方法。采用何种包装材料及其对应的灭菌方法，在很大程度上决定了无菌包装系统的构造类型、复杂程度和稳定性等。一般来说，纸塑类包装容器可用紫外线、过氧化氢、乙醇、过氧化氢＋紫外线、乙醇＋紫外线等方法灭菌，对于热敏性塑料瓶、复合膜及纸容器还可用放射线辐照灭菌，而金属、玻璃包装容器、金属罐盖等一般采用热力方法、过热蒸汽、过氧化氢＋热力等方法灭菌。对包装材料和容器的灭菌，要按经过严格试验所确定的可靠的灭菌形式进行，由于无菌包装容器多采用软质复合袋，因此要考虑尽量减少长时间的高温对材料品质的影响，这是无菌包装的重要环节和无菌包装成败的关键。
3.注意包装机械及操作工作的灭菌消毒
包装环境（即包装生产线）包括设备和工作环境。无菌包装设备是一个机组的总称，它主要由灭菌冷却和无菌灌装设备两大部分组成。在机组中必须配备相适应的物料输送系统，要有完全可靠的自动控制系统，要设置自动清洗系统，要使用特殊的包装材料。工作中要求水、电、蒸汽、压缩空气的供应必须完全可靠。食品所经过的系统必须保证无菌，食品灌装进入包装容器时所经过的空间环境要保证无菌。此外，无菌包装一般都要用大型设备，尤其是食品灭菌机和无菌包装机，设备投资大，成本较高；操作和管理的卫生要求严格，难度大，一旦污染将会成批报废，造成浪费，损失很大，而且从头到尾的各个环节必须重新灭菌；设备和产品的专一性强，不适宜生产小批量多品种的产品，泛用性差；无菌包装难以应用在高粘度食品以及固体食品上，一般只用于流动性较好的食品。
无菌包装要求从食品经灭菌到无菌充填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，防止食品受到来自系统外部的微生物污染，在无菌包装过程中要充分注意微生物的二次污染，尽量缩短杀过菌的食品和包装容器与空气直接接触的时间。在食品包装前，首先应对包装机械及操作环境进行无菌处理。包装机械可用热碱水洗涤，经稀盐酸中和，热水冲洗，再用高温蒸汽灭菌。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，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。可定期地进行紫外线照射以杀灭游离于空气中的微生物。保证无菌室的洁净度、温度和湿度都应符合规定的标准（温度一般控制在18 摄氏度左右，湿度一般为55%左右）。操作环境除菌是防止细菌和其它污物进入操作环境。除菌主要采用过滤和除尘方法实现，一般无菌操作空间的空气需经消毒、二级过滤和加热消毒产生无菌过压空气，其过压状态保证避免环境有菌空气渗入无菌工作区。包装机械的灭菌常用环氧乙烷处理，由于环氧乙烷气体对乙烯基塑料有渗透作用，而包装机中许多与食品接触的部件往往是由乙烯基塑料制成，因此，当用环氧乙烷灭菌时，应采取升温和减压的方法加速其挥发逸出。在输送过程中，要保持接管处、阀门、热交换器、均质机、泵等的密封性和系统内部保持正压状态，以保证外部空气不进入。同时要求输送线路尽可能简单，以利于清洗。无菌包装系统设备灭菌处理一般采用 CIP原位清洗系统实施，可根据产品类型可按灭菌要求设定清洗程序。要在无菌操作环境中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。
4.保证包装封口无菌
包装封口对无菌包装来说是最后的环节，也是关键的一个环节，直接影响产品的包装品质和储存期。其要求是一方面是能防止微生物和气体或水蒸气侵入，另一方面是不能让产品自身的气味和原液溢出。多数无菌包装封口采用热封、超声波封、胶封或气封，有些用折叠、咬合封口。封口时应注意压力要均匀分布于密封表面；封口过程的条件如封口温度、时间、压力必须有安全界限，并能控制；封口表面应避免产品或其他污物污染；封口位置必须准确，特别是热成型／灌装／封口同机进行情况下更应防止封口位置发生偏差。
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