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我国无菌包装技术现状及发展前景

2021-08-18 来源:廊坊机械信息网

我国无菌包装技术现状及发展前景

无菌处理和包装技术应用现状

无菌处理和包装技术诞生于20世纪30年代,至今已有70多年的历史。在这70多年的发展过程中,无菌处理和包装技术跨越了两个光辉的里程碑。其一是在40年代初美国的马丁-道尔(Martin-Dole)开发了马口铁罐无菌包装系统。这个系统使用直接或间接加热器对食品进行预杀菌,用过热蒸汽对马口铁罐进行杀菌,在用过热蒸汽杀菌的无菌环境中完成充填和密封。其二是在60年代初瑞典的罗林琪和雷奇(Loelinge&Regez)为乳品生产开发了使用过氧化氢对软性包装材料进行杀菌的包装系统。这个系统采用蒸汽直接喷射杀菌牛乳,用过氧化氢杀菌包装材料。这个系统就是现在的利乐包(TetraPak)无菌包装系统,除了使用蒸汽和过氧化氢作为包装容器的杀菌剂之外,随着时间的推进和技术的发展,相继开发了其他许多重要的包装材料杀菌方法,包括强力紫外线,热空气、γ- 射线辐照、热成形等。这些新杀菌方法的开发和成功应用使无菌包装系统层出不穷,屡建新功,不仅仅可以使用多种包装材料和容器,而且适用于不同的包装容量。现在,国际上已有30多家公司提供各种不同类型的无菌处理和包装系统。

目前,国际上80%的零售无菌软性包装食品是乳或含乳制品,美国几乎90%的无菌小包装(零售容量)是果汁饮料产品。大量(220L)无菌包装在美国应用十分广泛,主要应用于番茄浆和果浆制品。

我国无菌包装技术呈现蓬勃发展的美好前景,现在已有种类繁多,型号不一的无菌处理和包装系统。虽然这些系统大部分是进口的,但也有不少国产设备。我国无菌小包装产品主要是果汁及果汁饮料、乳和含乳材料。大容量无菌包装产品主要是番茄浆和浓缩果汁,如浓缩苹果汁等。

今天的无菌处理和包装技术绝大部分还只能用于生产均质液态食品。含颗粒状食品的无菌处理和包装还有许多研究和开发工作要做,尤其是低酸性块状食品的无菌处理和包装系统还需要数年的时间才能在工业中应用。

尽管如此,无菌处理和包装技术已在食品工业中发挥了重要作用,不愧为一朵灿烂的“艺术之花”。

无菌处理和包装基本要求

无菌处理和包装是将预先灭菌的产品在无菌的环境中充填并密封在无菌容器中的加工技术,无菌包装产品可以在室温下长期贮存。

无菌包装用到三个基本术语:无菌系统,无菌处理系统和无菌包装系统。

无菌系统是指为了生产密封包装的商业无菌的产品所需要的整个系统,包括产品杀菌系统和包装系统。

无菌处理系统是指对产品进行杀菌并将无菌产品传送到包装设备的系统。

无菌包装系统包括在无菌条件下将无菌产品充填在无菌容器中并加以密封的所有设备。

无菌处理关键技术。无菌处理系统,即产品杀菌系统的主要组成有输送泵、加热器、保持管、冷却器、背压阀和无菌贮罐。由于无菌包装产品是由泵连续输送的,因此无菌包装产品的杀菌是连续进行的,因此也称之为连续杀菌。

无菌包装产品连续杀菌所要求的无菌性与常规的罐头食品相同。但无菌包装产品在装入容器之前通常采用高温短时(HIST),甚至超高温瞬时 (UHTST)杀菌。高温短时和超高温瞬时杀菌除了与常规的罐头食品杀菌相同之外,还有它的特殊性。

目前国际上对高温短时杀菌还没有明确的定义,但一般都认为对于pH 大于4.6的低酸性食品,温度138 ~145℃、时间为1~30s的杀菌方式,是高温短时杀菌,这也是大多数无菌包装低酸食品杀菌常用的工艺规程。杀 菌温度在150~166℃,时间在0.1~0.01s,称之为超高温瞬时杀菌,少数蒸汽直接喷射加热的产品杀菌系统有所采用。对于pH≤4.6的酸性食品,温度93℃~96℃,时间为15~30s,称之为高温短时杀菌,更确切地说,应该是高温巴氏杀菌,这是大多数无菌包装酸性食品杀菌系统采用的杀菌规程。

无菌包装产品杀菌计算和控制是无菌包装能否取得成功的关键技术之一。无菌包装产品杀菌计算依赖于杀菌温度和杀菌时间。如果无菌处理系统采用的是间接式热交换器,除了产品在高温下的保持管中取得杀菌值之外,加热和冷却过程中也产生一定的杀菌值。这两部分的杀菌值加起来是整个杀菌过程的杀菌值。

无菌包装的关键技术在于包装材料或包装容器的杀菌,无菌性的获得和保持。为了达到上述两个目的,对无菌包装系统关键控制点的监控和记录是很重要的。与传统的生产方式相比,无菌系统的自动记录和监测任务要重得多,这是因为无菌包装固有技术的复杂性和诸多关键因子的关联性决定的。

所采用的记录和监测系统的种类取决于生产过程中的各种因子的波动性。例如,预先设定的灌装速度波动性是很小的,当灌装速度是关键因子时,操作员进行监测以保证灌装速度处在关键限值之内。但如果关键因子是温度,情况就大不相同了。由于温度受很多因素的影响,波动性很大,因此需要温度自动记录仪或监测仪。

无菌包装系统的记录有两类:一类是生产记录,另一类是仪表记录。仪表记录提供了无菌包装系统操作状态的连续性记录。对于自动记录仪,操作员应保持记录纸清晰,并标明开始杀菌、生产或杀菌结束、生产结束的时间。如果由于某种原因如杀菌温度偏低,无菌空气压力不足或灌装出现问题而停止生产,在记录纸上应标明停止生产以及从新开始生产的时间。生产记录是无菌系统保持过程中的手工记录。操作员应该在记录上写明事情发生的时间以及与纠正行动有关的任何信息。

对于无菌贮罐,记录应表明罐已经过杀菌,罐内无菌空气的压力是否正常,如果无菌空气是由过滤器产生的,则过滤器以及无菌空气供应系统的杀菌温度和时间应该监控并记录。记录还应该表明在生产开始时满足其他关键因子的要求。过滤介质应在适当的时间间隔进行更换。

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