无菌包装的主要特点和应用
　　食品无菌包装技术是指在限定的卫生条件下，将包装食品、包装容器、材料或所装辅助器材灭菌后，在无菌的环境中将食品进行充填包装和封合的一种包装技术。通过种包装技术加工的食品可以不用防腐剂和无需冷藏来延长食品的保质期。在新的食品不断涌现的今天，要求包装技术不断发展和新产品，以满足食品更快速包装的技术需求。如在广阔的饮料市场中，其产品不断更新换代，不同风味、高营养价值的产品中的风味和营养成分对高温敏感，就不适宜使用热包装，而无菌包装使用的技术是高温短时，这一点对于不断涌现的饮料新产品是十分理想的。

　　无菌包装技术给食品生产者提供了最好的选择，现在食品加工者已将无菌包装用于各适合的领域：已成为包装食品的最佳选择。一般来说，无菌包装食品主要有如下特点：(1)产品必须是可由泵连续输送的流体。这包括了较稠性食品或含固体颗粒的半流体食品。(2)产品的品质均匀且其对风味、营养成分以及其他功能品质的保存较佳。无菌产品通常以高温短时间或超高温瞬间来进行产品的灭菌处理。比较传统罐头低温长时间的加工方式，无菌加工产品对其风味、营养成分以及其他功能品质的保存较佳且产品品质均匀。(3)产品使用的包装材料可选择的范围较广。由于无菌产品的充填包装作业是在常温下进行，包装容器无需考虑能耐高温、高压，因此包装材料的选择范围相当大。(4)产品制造应用无菌加工及包装技术是最节省能源的。无菌产品一般采用高温短时间灭菌，常温充填包装的方法，其加工设备所使用的热交换灭菌机通常可将能源再回收使用，能源的消耗少。另外，产品的运销是以常温流通不需冷藏，储存运销的成本低。(5)无菌加工及包装技术也能适用于大型包装及大型储运系统。因无菌包装食品的生产、产品与包装材料的灭菌是分开处理的，产品不会因容器大小造成加热不均匀，而是能够保持均一的品质。

　　无菌包装明显减少企业的流通成本，由于包装纸盒可折叠起来减少占用空间，使在单一交通工具下，可以运送更的产品。高速技术进步的包装装备必将推进无菌包装在食品加工中的更广泛应用。无菌包装对食品包装来说意义重大，它是保证食品卫生的极其重要的手段，在食品包装中具有明显的优势。近年来风靡世界各国，成为食品包装上的一场重大变革，发展非常迅速，也是未来食品包装的主要发展方向。据资料统计，2004 年，美国无菌包装市场的收入为 46.1 亿美元，预计到 2010 年可达 53 亿美元。

　　无菌包装技术是一项对食品及药品的安全性实现综合技术保障的系统工程，它集光机电一体化技术、现代化学、物理学、微生物学、自动控制、计算机通讯等多项高新技术为一体。为满足产品的安全性要求，系统本身的每一个子系统无不包含着新技术、新材料、新工艺的成果。为了满足高可靠度的要求，每一个子系统从设计到制造，从运行实验到运行监控，以及信息反馈与补偿修正都要融入现代质量的理念，达到设备固有可靠性与运行可靠性统一。高可靠度意味最终产品的高安全性，而实现高可靠度必须有诸多相关学科的高新技术为支撑。尽管各类无菌包装设备的技术指标与最终产品的环境特性相关而存在着差异性，但最终必须以实现安全性保障为终极目标。 [page]

　　归纳起来，无菌包装主要有以下特点：(1)能有效地防止食品变质。食品中富含微生物生长必需的营养素，它们在食品中的生长繁殖，最终将导致食品的变质、腐败，因此，减少或杀灭这些有害的微生物将有效地保护食品。(2)无菌包装的食品灭菌热效率高，而且可以在常温下进行保存和运输，无需利用特殊装置，可降低流通费用、节省能源，方便运输。(3)有些产品经过无菌处理能够提高质量，如生装的肉类、禽类罐头，通过加热灭菌后变熟，组织软化，风味改善；鱼类的骨头和鱼刺也变得酥松可食。(4)可采用高温瞬时或者超高温灭菌的先进技术，使食品的加热时间大大缩短，从而能最大限度地保持食品原有的色、香、味和营养价值。(5)无菌包装的食品其卫生性已得到充分保证，因此，启封后即可放心食用，如消毒牛奶、罐头食品等，使用十分方便。(6)能大大延长食品的保质期和货架寿命。经无菌处理的食品，其中的有害微生物含量甚微，在有效保存期内质量保持完好，而且在常温下就可储藏，有利产销。(7)对包装材料的耐热性要求可降低，可以使用塑料、纸等成本较低的包装材料，包装容器的形状及大小可以变化，特别适宜加工大型的食品包装容器，这是过去一般罐头食品无法做到的。

　　随着技术、设备、材料等方面的发展研究和完善，使食品的无菌包装应用范围日益扩大，现在已经广泛应用于牛奶、巧克力、奶酪、乳酸菌饮料、布丁、果冻、奶油冻等甜点心；咖啡、冰淇淋、茶、酒、豆奶、水果汁、蔬菜汁等饮品；调味品、香料等食品的包装。从被包装的食品形态来看，已从液体、粘稠酱类均质食品向液固混合、颗粒、固体块状食品方面发展。

食品无菌包装要注意的问题
　　根据食品无菌包装的一般工作流程：包装材料(或容器)及辅助器具灭菌一被包装物灭菌(即产品灭菌)→操作环境灭菌(无菌包装)→灭菌产品。即要实现食品的无菌包装必须具备四个要素，就要保证被包装食品、包装材料和容器、包装机械(工具)和操作环境无菌，最后还要求包装后完整封合无菌。因此，在食品无菌包装中要注意包装食品、包装材料的选用和灭菌，在整个操作中还要注意包装设备和环境的灭菌。

1.食品的灭菌
　　食品无菌包装在包装前要将食品按规定进行的灭菌和冷却等工艺进行处理，以保证无菌；目前灭菌技术方法主要有过热蒸汽灭菌、饱和蒸汽灭菌、干热空气灭菌、湿热空气灭菌、紫外线灭菌、射线辐照灭菌、微波灭菌及化学药剂灭菌等多种方法。各种灭菌方法除了单独使用外，有时还同时应用两种或两种以上的灭菌方法，以提高灭菌效果。具体选择哪种灭菌方法主要应以食品的性质来定，同样的灭菌方法对不同性质的食品其效果差异较大。例如，均质液体食品，在适宜的热交换器中，高速流动的低效度均质液体可以进行很好的温度平衡，有很高的热导率，因而加热温度可以较高，均质液体食品的加热时间很短。对于含有较小固体颗粒的液体食品，需要较长的加热、保温和冷却时间来平衡颗粒的内部温度，所以其温度平衡只能在缓慢的热传导过程中完成。如果其液相物质的粘度较高，就需要采用刮板式热交换器进行加热和冷却；反之则采用户式或管式热交换器进行加热和冷却。如果食品中固体颗粒的直径或边长达到了 15mm，可以采用双层管式和刮板式热交换器进行加热和冷却。而含有较大固体颗粒的液体食品，若要达到温度平衡，就需用很长的时间，因而加热、保温和冷却的时间均必须大大延长。例如液体中含有边长达15mm～25mm 的土豆块或块状蔬菜，这类食品的常用高温灭菌工艺为：将液相与固相分离，对液相物质进行连续作业的超高温短时灭菌(UHT)工艺，对固相物质则在无菌容器中断续地用蒸汽直接进行灭菌，然后在无菌的条件下将液相与固相重新混合并灌注。

2.选用合适的无菌包装材料
　　由于食品无菌包装的技术特点和对包装效果的要求，必须选用适于食品无菌包装的材料。总的来说，对食品无菌包装材料的特性，主要有如下要求：(1)有高度的阻隔性。由于空气和水分是细菌生长所必须的条件，所以良好阻气阻湿的包装材料有利于食品适用期的延长，良好阻隔性的包装材料也有利于阻隔外界细菌侵入包材内部食品中的可能性。(2)要有足够的强度，防止包装材料在流通过程中损坏。(3)要有足够的耐灭菌能力，在灭菌过程中不被损坏，并且能透过灭菌所需的热或射线，能保证均匀全面地做到彻底的灭菌。(4)包装材料印刷图案在灭菌过程中不被损坏，尤其是表面印刷用过氧化氢消毒时，印刷品不变色、不脱落。(5)要有良好的耐热、耐寒、耐候性。某些无菌包装食品，需在－20 摄氏度的深冷下保存，包装材料应有良好的耐寒性，不发脆。(6)包装材料耐针刺性好，耐曲折性、低温热封性好。[page]

　　目前适于食品无菌包装的材料主要有以下几种：(1)金属材料：有镀锡铁板、无锡铁板和铝板等，以铝板为主；金属材料重量大、成本高，防潮、防水，气密性和耐油性很好。用作容器和容器盖，内部需用涂料，一次性使用，易于回收处理，在自然条件易于分解。使用前需灭菌处理，不易清洗和灭菌。(2)玻璃材料：其重量大、成本低、透明，可方便地观察内部情况，防潮、防水，气密性和耐油性很好，但使用不方便，不易清洗和灭菌。制成的成品不易携带，但可重复使用和回收处理，对环境影响小。使用前需严格灭菌处理，不易清洗和灭菌。(3)塑料：其重量轻、成本低、透明，可方便地观察内部情况，防潮、防水，气密性和耐油性较好。一次性使用，不易于回收处理，在自然条件下不容易分解。对环境有较大影响，使用前灭菌工作较少。(4)纸类材料：其重量轻、成本较低，但防潮、防水，气密性和耐油性不好，需涂塑。一次性使用，易于回收处理，在自然条件下易于分解，使用前灭菌。(5)复合材料：包括复合塑料、纸塑复合材料、金属塑料复合材料和纸金属塑料复合材料等。其中纸金属塑料复合材料是最主要的包装材料，其性能好、重量轻，具有纸金属和塑料的优点，避免了它们单独使用时的缺点。制成成品后便于携带，价格低，一次性使用，但在自然条件下不易分解，也不易回收处理。

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。[page]

　　（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。[page]

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。

文章来源:食品伙伴网