食品無菌包裝是近年來國(guó)際上發(fā)展迅速應(yīng)用廣泛的一種食品高新包裝技術(shù),，它在食品保鮮等方面有著其他包裝不可比擬的優(yōu)越性。無菌包裝誕生于 20 世紀(jì) 40 年代，自從 60 年代隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展及在食品包裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使食品無菌包裝如虎添翼,，市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，據(jù)報(bào)道,。目前發(fā)達(dá)國(guó)家的液體食品無菌包裝包裝已占所有包裝的 80%以上,。隨著無菌包裝技術(shù)、設(shè)備,、材料的不斷發(fā)展,，使無菌包裝發(fā)展作為一種特殊的包裝技術(shù)在包裝市場(chǎng)中占據(jù)著重要的地位，也成為未來食品綠色包裝的發(fā)展方向,。
無菌包裝的主要特點(diǎn)和應(yīng)用
食品無菌包裝技術(shù)是指在限定的衛(wèi)生條件下,，將包裝食品、包裝容器,、材料或所裝輔助器材滅菌后,，在無菌的環(huán)境中將食品進(jìn)行充填包裝和封合的一種包裝技術(shù),。通過這種包裝技術(shù)加工的食品可以不用防腐劑和無需冷藏來延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期,。在新的食品不斷涌現(xiàn)的今天，要求包裝技術(shù)不斷發(fā)展和更新產(chǎn)品,，以滿足食品更快速包裝的技術(shù)需求,。如在廣闊的飲料市場(chǎng)中，其產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代,，不同風(fēng)味,、高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的產(chǎn)品中的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)高溫敏感，就不適宜使用熱包裝,，而無菌包裝使用的技術(shù)是高溫短時(shí),，這一點(diǎn)對(duì)于不斷涌現(xiàn)的飲料新產(chǎn)品是十分理想的。
無菌包裝技術(shù)給食品生產(chǎn)者提供了最好的選擇,，現(xiàn)在食品加工者已將無菌包裝用于各個(gè)適合的領(lǐng)域：已成為包裝食品的最佳選擇,。一般來說，無菌包裝食品主要有如下特點(diǎn)：(1)產(chǎn)品必須是可由泵連續(xù)輸送的流體,。這包括了較稠性食品或含固體顆粒的半流體食品,。(2)產(chǎn)品的品質(zhì)均勻且其對(duì)風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分以及其他功能品質(zhì)的保存較佳,。無菌產(chǎn)品通常以高溫短時(shí)間或超高溫瞬間來進(jìn)行產(chǎn)品的滅菌處理,。比較傳統(tǒng)罐頭低溫長(zhǎng)時(shí)間的加工方式,，無菌加工產(chǎn)品對(duì)其風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)成分以及其他功能品質(zhì)的保存較佳且產(chǎn)品品質(zhì)均勻,。(3)產(chǎn)品使用的包裝材料可選擇的范圍較廣,。由于無菌產(chǎn)品的充填包裝作業(yè)是在常溫下進(jìn)行，包裝容器無需考慮能耐高溫,、高壓,，因此包裝材料的選擇范圍相當(dāng)大。(4)產(chǎn)品制造應(yīng)用無菌加工及包裝技術(shù)是最節(jié)省能源的,。無菌產(chǎn)品一般采用高溫短時(shí)間滅菌,，常溫充填包裝的方法，其加工設(shè)備所使用的熱交換滅菌機(jī)通�,？蓪⒛茉丛倩厥帐褂�,，能源的消耗少。另外,，產(chǎn)品的運(yùn)銷是以常溫流通不需冷藏,，儲(chǔ)存運(yùn)銷的成本低。(5)無菌加工及包裝技術(shù)也能適用于大型包裝及大型儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng),。因無菌包裝食品的生產(chǎn),、產(chǎn)品與包裝材料的滅菌是分開處理的，產(chǎn)品不會(huì)因容器大小造成加熱不均勻,，而是能夠保持均一的品質(zhì),。
無菌包裝明顯減少企業(yè)的流通成本，由于包裝紙盒可折疊起來減少占用空間,，使在單一交通工具下,，可以運(yùn)送更多的產(chǎn)品。高速技術(shù)進(jìn)步的包裝裝備必將推進(jìn)無菌包裝在食品加工中的更廣泛應(yīng)用,。無菌包裝對(duì)食品包裝來說意義重大,，它是保證食品衛(wèi)生的極其重要的手段，在食品包裝中具有明顯的優(yōu)勢(shì),。近年來風(fēng)靡世界各國(guó),，成為食品包裝上的一場(chǎng)重大變革，發(fā)展非常迅速,，也是未來食品包裝的主要發(fā)展方向,。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，2004 年,，美國(guó)無菌包裝市場(chǎng)的收入為 46.1 億美元,，預(yù)計(jì)到 2010 年可達(dá) 53 億美元。
無菌包裝技術(shù)是一項(xiàng)對(duì)食品及藥品的安全性實(shí)現(xiàn)綜合技術(shù)保障的系統(tǒng)工程，它集光機(jī)電一體化技術(shù),、現(xiàn)代化學(xué),、物理學(xué)、微生物學(xué),、自動(dòng)控制,、計(jì)算機(jī)通訊等多項(xiàng)高新技術(shù)為一體。為滿足產(chǎn)品的安全性要求,，系統(tǒng)本身的每一個(gè)子系統(tǒng)無不包含著新技術(shù),、新材料、新工藝的成果,。為了滿足高可靠度的要求,，每一個(gè)子系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到制造，從運(yùn)行實(shí)驗(yàn)到運(yùn)行監(jiān)控,，以及信息反饋與補(bǔ)償修正都要融入現(xiàn)代質(zhì)量的理念,，達(dá)到設(shè)備固有可靠性與運(yùn)行可靠性統(tǒng)一。高可靠度意味最終產(chǎn)品的高安全性,，而實(shí)現(xiàn)高可靠度必須有諸多相關(guān)學(xué)科的高新技術(shù)為支撐,。盡管各類無菌包裝設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)與最終產(chǎn)品的環(huán)境特性相關(guān)而存在著差異性，但最終必須以實(shí)現(xiàn)安全性保障為終極目標(biāo),。
歸納起來,，無菌包裝主要有以下特點(diǎn)：(1)能有效地防止食品變質(zhì)。食品中富含微生物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)素,，它們?cè)谑称分械纳L(zhǎng)繁殖,，最終將導(dǎo)致食品的變質(zhì)、腐敗,，因此,，減少或殺滅這些有害的微生物將有效地保護(hù)食品,。(2)無菌包裝的食品滅菌熱效率高,，而且可以在常溫下進(jìn)行保存和運(yùn)輸，無需利用特殊裝置,，可降低流通費(fèi)用,、節(jié)省能源，方便運(yùn)輸,。(3)有些產(chǎn)品經(jīng)過無菌處理能夠提高質(zhì)量,，如生裝的肉類、禽類罐頭,，通過加熱滅菌后變熟,，組織軟化，風(fēng)味改善；魚類的骨頭和魚刺也變得酥松可食,。(4)可采用高溫瞬時(shí)或者超高溫滅菌的先進(jìn)技術(shù),，使食品的加熱時(shí)間大大縮短，從而能最大限度地保持食品原有的色,、香,、味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。(5)無菌包裝的食品其衛(wèi)生性已得到充分保證,，因此,，啟封后即可放心食用，如消毒牛奶,、罐頭食品等,，使用十分方便。(6)能大大延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期和貨架壽命,。經(jīng)無菌處理的食品,，其中的有害微生物含量甚微，在有效保存期內(nèi)質(zhì)量保持完好,，而且在常溫下就可儲(chǔ)藏,，有利產(chǎn)銷。(7)對(duì)包裝材料的耐熱性要求可降低,，可以使用塑料,、紙等成本較低的包裝材料，包裝容器的形狀及大小可以變化,，特別適宜加工大型的食品包裝容器,，這是過去一般罐頭食品無法做到的。
隨著技術(shù),、設(shè)備,、材料等方面的發(fā)展研究和完善，使食品的無菌包裝應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大,，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于牛奶,、巧克力、奶酪,、乳酸菌飲料,、布丁、果凍,、奶油凍等甜點(diǎn)心,；咖啡、冰淇淋,、茶,、酒、豆奶、水果汁,、蔬菜汁等飲品,；調(diào)味品、香料等食品的包裝,。從被包裝的食品形態(tài)來看,，已從液體、粘稠醬類均質(zhì)食品向液固混合,、顆粒,、固體塊狀食品方面發(fā)展。
食品無菌包裝要注意的問題
根據(jù)食品無菌包裝的一般工作流程：包裝材料(或容器)及輔助器具滅菌一被包裝物滅菌(即產(chǎn)品滅菌)→操作環(huán)境滅菌(無菌包裝)→滅菌產(chǎn)品,。即要實(shí)現(xiàn)食品的無菌包裝必須具備四個(gè)要素,，就要保證被包裝食品、包裝材料和容器,、包裝機(jī)械(工具)和操作環(huán)境無菌,，最后還要求包裝后完整封合無菌。因此,，在食品無菌包裝中要注意包裝食品,、包裝材料的選用和滅菌，在整個(gè)操作中還要注意包裝設(shè)備和環(huán)境的滅菌,。
1.食品的滅菌
食品無菌包裝在包裝前要將食品按規(guī)定進(jìn)行的滅菌和冷卻等工藝進(jìn)行處理,，以保證無菌；目前滅菌技術(shù)方法主要有過熱蒸汽滅菌,、飽和蒸汽滅菌,、干熱空氣滅菌、濕熱空氣滅菌,、紫外線滅菌,、射線輻照滅菌、微波滅菌及化學(xué)藥劑滅菌等多種方法,。各種滅菌方法除了單獨(dú)使用外,，有時(shí)還同時(shí)應(yīng)用兩種或兩種以上的滅菌方法，以提高滅菌效果,。具體選擇哪種滅菌方法主要應(yīng)以食品的性質(zhì)來定,，同樣的滅菌方法對(duì)不同性質(zhì)的食品其效果差異較大,。例如,，均質(zhì)液體食品，在適宜的熱交換器中,，高速流動(dòng)的低效度均質(zhì)液體可以進(jìn)行很好的溫度平衡,，有很高的熱導(dǎo)率，因而加熱溫度可以較高，均質(zhì)液體食品的加熱時(shí)間很短,。對(duì)于含有較小固體顆粒的液體食品,，需要較長(zhǎng)的加熱、保溫和冷卻時(shí)間來平衡顆粒的內(nèi)部溫度,，所以其溫度平衡只能在緩慢的熱傳導(dǎo)過程中完成,。如果其液相物質(zhì)的粘度較高，就需要采用刮板式熱交換器進(jìn)行加熱和冷卻,；反之則采用戶式或管式熱交換器進(jìn)行加熱和冷卻,。如果食品中固體顆粒的直徑或邊長(zhǎng)達(dá)到了 15mm，可以采用雙層管式和刮板式熱交換器進(jìn)行加熱和冷卻,。而含有較大固體顆粒的液體食品,，若要達(dá)到溫度平衡，就需用很長(zhǎng)的時(shí)間,，因而加熱,、保溫和冷卻的時(shí)間均必須大大延長(zhǎng)。例如液體中含有邊長(zhǎng)達(dá)15mm～25mm 的土豆塊或塊狀蔬菜,，這類食品的常用高溫滅菌工藝為：將液相與固相分離,，對(duì)液相物質(zhì)進(jìn)行連續(xù)作業(yè)的超高溫短時(shí)滅菌(UHT)工藝，對(duì)固相物質(zhì)則在無菌容器中斷續(xù)地用蒸汽直接進(jìn)行滅菌,，然后在無菌的條件下將液相與固相重新混合并灌注,。
2.選用合適的無菌包裝材料
由于食品無菌包裝的技術(shù)特點(diǎn)和對(duì)包裝效果的要求，必須選用適于食品無菌包裝的材料,�,？偟膩碚f，對(duì)食品無菌包裝材料的特性,，主要有如下要求：(1)有高度的阻隔性,。由于空氣和水分是細(xì)菌生長(zhǎng)所必須的條件，所以良好阻氣阻濕的包裝材料有利于食品適用期的延長(zhǎng),，良好阻隔性的包裝材料也有利于阻隔外界細(xì)菌侵入包材內(nèi)部食品中的可能性,。(2)要有足夠的強(qiáng)度，防止包裝材料在流通過程中損壞,。(3)要有足夠的耐滅菌能力,，在滅菌過程中不被損壞，并且能透過滅菌所需的熱或射線,，能保證均勻全面地做到徹底的滅菌,。(4)包裝材料印刷圖案在滅菌過程中不被損壞，尤其是表面印刷用過氧化氫消毒時(shí),，印刷品不變色,、不脫落,。(5)要有良好的耐熱、耐寒,、耐候性,。某些無菌包裝食品，需在－20 攝氏度的深冷下保存,，包裝材料應(yīng)有良好的耐寒性,，不發(fā)脆。(6)包裝材料耐針刺性好,，耐曲折性,、低溫?zé)岱庑院谩?
目前適于食品無菌包裝的材料主要有以下幾種：(1)金屬材料：有鍍錫鐵板、無錫鐵板和鋁板等,，以鋁板為主,；金屬材料重量大、成本高,，防潮,、防水，氣密性和耐油性很好,。用作容器和容器蓋,，內(nèi)部需用涂料，一次性使用,，易于回收處理,，在自然條件易于分解。使用前需滅菌處理,，不易清洗和滅菌,。(2)玻璃材料：其重量大、成本低,、透明,，可方便地觀察內(nèi)部情況，防潮,、防水,，氣密性和耐油性很好，但使用不方便,，不易清洗和滅菌,。制成的成品不易攜帶，但可重復(fù)使用和回收處理,，對(duì)環(huán)境影響小,。使用前需嚴(yán)格滅菌處理，不易清洗和滅菌,。(3)塑料：其重量輕,、成本低,、透明,，可方便地觀察內(nèi)部情況,，防潮、防水,，氣密性和耐油性較好,。一次性使用，不易于回收處理,，在自然條件下不容易分解,。對(duì)環(huán)境有較大影響，使用前滅菌工作較少,。(4)紙類材料：其重量輕,、成本較低，但防潮,、防水,，氣密性和耐油性不好，需涂塑,。一次性使用,，易于回收處理，在自然條件下易于分解,，使用前滅菌,。(5)復(fù)合材料：包括復(fù)合塑料、紙塑復(fù)合材料,、金屬塑料復(fù)合材料和紙金屬塑料復(fù)合材料等,。其中紙金屬塑料復(fù)合材料是最主要的包裝材料，其性能好,、重量輕,，具有紙金屬和塑料的優(yōu)點(diǎn)，避免了它們單獨(dú)使用時(shí)的缺點(diǎn),。制成成品后便于攜帶,，價(jià)格低，一次性使用,，但在自然條件下不易分解,，也不易回收處理。
根據(jù)無菌包裝食品的特性,，可將選用的材料制成適于該產(chǎn)品包裝的形式,，主要有：
（1）無菌紙包裝：用于無菌包裝的紙包裝材料實(shí)際上是一種復(fù)合材料，是由紙／聚乙烯／鋁箔／沙林樹脂等多層復(fù)合的紙板,。其中紙為結(jié)構(gòu)材料,，聚乙烯為粘結(jié)材料,，沙林樹脂為熱封材料，而鋁箔則為高阻隔材料,。無菌紙包裝有兩種形式：屋頂包和磚形包,。
（2）無菌杯式包裝：無菌杯式包裝使用的材料為多層共擠無菌包裝片材,，其結(jié)構(gòu)為 PP／PE／ADH／PVDC 或 EVOII／ADH／PS,。其中 PP 為可剝離的無菌包裝保護(hù)膜，PVDC,、EVOH 為高阻隔材料,，PS 為結(jié)構(gòu)材料。成卷的無菌包裝片材在進(jìn)入無菌室前剝開 PP 膜,，在無菌室內(nèi)露出無菌的 PE 表面并在無菌室中成型－灌裝－封蓋,，然后貼標(biāo)。無菌包裝用的蓋材是 Al／PE／PET的多層復(fù)合材料,，其中 PET 為可剝離層,。
（3）無菌鋁／塑袋包裝：這種包裝方法類似無菌紙包裝,，只不過所用材料是鋁／塑復(fù)合膜,，包裝形式是袋裝。
�,。�4）箱中袋：對(duì)于大容量的包裝可以采用箱中袋的形式,。將已經(jīng)滅菌的食品灌入經(jīng)過預(yù)滅菌的密封的多層塑料袋中，灌裝后的袋子裝在木質(zhì)或紙板制成的外包裝箱中或鋼桶中,，主要包裝濃漿或基料,。目前這種包裝形式已基本取代了鐵桶或塑料桶作包裝，食品內(nèi)加防腐劑的保存食品的方法,。
�,。�5）瓶裝：主要有玻璃瓶和塑料瓶等。玻璃瓶的無菌包裝早在 1942 年就得到了開發(fā),，但是一直未形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),。近年來隨著玻璃瓶制造技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了輕量強(qiáng)化玻璃瓶,，玻璃瓶的耐熱,、耐沖擊性大為提高，即使內(nèi)外溫差在 800 攝氏度以上也不致產(chǎn)生破裂,，從而增進(jìn)了其在食品無菌包裝上的應(yīng)用,，擴(kuò)展了無菌包裝技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。塑料瓶可以在成型時(shí)滅菌并立即灌裝,，也可以在灌裝前滅菌,。滅菌的瓶子在無菌室中灌裝和壓蓋,。一般的瓶子不能重復(fù)使用，用高級(jí)的聚碳酸醋制成的瓶子可以重復(fù)使用,。但這種瓶子的市場(chǎng)占有率還比較低,。
（6）金屬罐：金屬罐是無菌包裝使用最早的包裝形式之一,，主要分馬口鐵罐和鋁罐兩種,，目前世界上金屬罐無菌包裝的最先進(jìn)的典型代表是美國(guó)的多爾無菌裝罐系統(tǒng),。多爾系統(tǒng)所采用的金屬罐滅菌方法是干熱滅菌,，即采用高溫過熱蒸汽來滅菌。當(dāng)空罐在輸送鏈上通過滅菌室時(shí),，過熱蒸汽從上下噴射 45 秒,，這時(shí)罐溫上升到 221 攝氏度～224 攝氏度，罐蓋也采用 287 攝氏度～316攝氏度的過熱蒸汽滅菌 75 秒～90 秒,，這樣的高溫足以殺滅全部的耐熱細(xì)菌,。由于所有容器和設(shè)備均采用過熱蒸汽滅菌，因此無菌程度高,，罐頭內(nèi)部頂隙殘留空氣極少,，且處于高真空狀態(tài)，產(chǎn)品的質(zhì)量安全可靠,。
�,。�7）復(fù)合罐：復(fù)合罐是由兩種以上材料組成的三片罐，即底和蓋用金屬,，罐身用鋁箔,、紙板或聚丙烯等材料制成。復(fù)合罐的印刷裝潢效果好,，成本低,，質(zhì)量輕，處理方便而不造成公害,。但復(fù)合罐的氣密性比金屬罐差,，耐熱性也較差，因此歐美和日本各國(guó)都用它作為冷凍濃縮果汁的無菌包裝容器,。由于復(fù)合罐的耐熱性較差,，因此一般采用 127 攝氏度左右的熱空氣滅菌，果汁在93 攝氏度以上滅菌后冷卻到 80 攝氏度進(jìn)行熱灌裝,。灌裝和密封區(qū)都采用無菌空氣來保持正壓,，以防細(xì)菌污染。盡管如此還難以殺滅耐熱的細(xì)菌芽孢,，因此復(fù)合罐僅限于灌裝高酸性的果汁,。在低溫和高酸性的條件下這些殘存的細(xì)菌芽孢不會(huì)繁殖生長(zhǎng),，因此可保證食品的衛(wèi)生指標(biāo)。
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