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ENGLISH0755-88840386淺談無菌包裝技術(shù)及無菌充填包裝機
發(fā)布時間：2020-07-22 17:27:41 |來源：網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
保存食品的方法是多種多樣時，例如低溫冷凍，加熱進行巴氏滅菌，高溫殺菌，去掉水分或氧氣（如濃縮或干燥），以及通過鹽漬或酸化腌制等。
19世紀初尼古拉斯。阿伯特發(fā)明了罐頭。這是食品保存方面的重要突破.自從阿伯特最先發(fā)明建頭以來，盡管罐其工藝方面有了許多改進，但是沒有一個發(fā)明比無菌包裝更重大的了.雖然傳統(tǒng)的罐頭便食品無屆,但一般來說食品的營養(yǎng)成分和味道在加工過程中受到了損害。全部食品必須在最短的安全時間內(nèi)達到最低安全溫度，由于通常在容器外加熱，緊靠容器部分的食品達到指定溫度的時間較短，中心部分達到指建溫度時間較長,存在過量加熱問題。對于大容器里的食品采用此法滅歯質(zhì)量更差些，有些食品不能裝在包裝容器里加工,少數(shù)熱斂感食品，如香薫泥和乳制品，就屬這類食品。它們不能裝在罐內(nèi)煮熟或蒸煮。無歯加工和包裝技術(shù)的出現(xiàn)，使熱敏感食品和乳制品的冋題得到了解決。過去用傳統(tǒng)蒸煮法加工的其它許多食品，現(xiàn)在采用毛園處理，營養(yǎng)更加豐富，味道更加鮮美，在常點下可貯存九至十二個月不變質(zhì)，風味可保存六至八個月，并無需冷藏儲存，冷藏運輸柜銷售等，受到廠家和消費者歡迎。
食品的無園包裝是指被包裝的食品物料在包裝前經(jīng)過瞬時殺園，在無菌條件下，將其密封于具有保鮮作用的無菌容器中。無菌包裝系統(tǒng)要求：產(chǎn)品必須無菌；
S1OHMIC無菌包裝渣裡圖
1—食品入口2一電流加熱管3—食品停留管
4—冷卻曾5—筮充填機盛裝產(chǎn)品的包裝或容器必須無菌
最近CMB社開發(fā)了OHMIC無菌包裝系統(tǒng)，系統(tǒng)是對含固形物的食品流過管道時，對其加電壓，于是食品內(nèi)流過電流,瞬間發(fā)熱完成滅歯，然后經(jīng)冷卻后充壊包裝，其特點是瞬間加熱中無過量加熱問題。圖1是OHMIC的瘋程商圖。
目前，國際上抽無園包裝按用途及用量分為兩大類，一類稱為無菌袋式大包裝。這類機多用于包裝水果和蔬菜的激縮汁或醬類,其包裝容量一般從幾千克到二百千克,大容量的可達一千千克。有的為了便于擺放、貯存、裝卸及運輸，把曜裝的無園大包裝袋裝在紙箱、木箱或桶里，這種包裝設(shè)備主要是安裝在水果或蔬菜產(chǎn)地，便于就地加工.。
第二類無菌包裝主要供市場零售用，通常稱為無菌小包裝.目前主要有杯式與盒式兩種.每杯或每盒容量一般為50g至250g,大者可到1000go放在商店零售貨架上銷售十分方便.
1無菌包裝技術(shù)及特點
1-1灌裝前食品物料瞬時條菌工藝及設(shè)備
包裝前食品物料的瞬時殺菌工藝，關(guān)鍵是提高殺菌溫度，縮短殺菌時間，實現(xiàn)無菌和少破壞營養(yǎng)的目標。主要方式有過熱蒸汽殺菌、干熱空氣殺菌、化學溶劑殺習、紫外線殺菌、放射線殺菌及微波殺菌等等.每種方式都有自已的優(yōu)點、不足和適用范圍。在選擇時，應(yīng)該全面地分析殺菌效果,分析對所包食品物料品質(zhì)的影響，對所采用的容器的影響及經(jīng)濟性等等，以便做岀正確合理的選擇.，
美國CHERRY—BURRELL公司的無菌袋式大包裝生產(chǎn)線采用的條菌方式是刮板間接蒸汽式如熱殺菌。這種房式的殺菌機,管芯內(nèi)充滿食品物料，刮極在其中攪拌，蒸汽在夾層中通過，通過蒸汽的高溫使物料中的細菌死亡•技術(shù)關(guān)鍵是使處在管芯內(nèi)的食品物料均勻受熱，實現(xiàn)完全的殺菌作用。
法國ERCA公司無菌杯式小包裝生產(chǎn)線采用的殺菌方式是直接注入式殺菌（指果汁型飲料為主K將一定量的過熱水與一定的食品物料進行混合，使混合后的食品物料瞬間達到殺菌溫度，這種物料在熱交換器中保持極頰時間，在盤管式熱交換器中冷卻到需要的溫度后送入包裝機進行灌裝’
瑞典LEALER公司的無菌盒式小包裝生產(chǎn)線釆用的殺菌方式是雙氧水（HQQ殺菌•
K2無菌包裝設(shè)備及環(huán)境無菌
不同的無菌窿裝設(shè)備，其結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分也不相同。
（1）無菌袋式大包裝灌裝生產(chǎn)綫的關(guān)槌部分是無菌室。無菌室是個圓柱形結(jié)構(gòu)的空間，里諛有機械手和化學藥劑殺菌噴淋口.工作時，經(jīng)過消毒封好蓋的無菌袋由機械手將袋蓋部分抓進無菌室，經(jīng)化學藥荊噴琳希菌后，機械手拔開蓋子，將袋口對準灌裝口，食品物料則自動流入，灌滿后移離灌裝口，機械手將葢自動封上，送出無菌室。
蓬）無菌杯式小包裝生產(chǎn)線的關(guān)健部分是建立無菌通道。這條通道是長約2m,寬和高各約40?50cm左右的矩形空間?？臻g的底是包裝材料,側(cè)面、頂部及兩頭由生產(chǎn)線各機械部件的面組成.si裝前，系統(tǒng)開始工作，先對無菌通道內(nèi)部進行加熱，殺死停機侵入通道內(nèi)的細菌，經(jīng)過一段時間，達到工作時需要的無菌狀態(tài),工作開始后,不斷向通道內(nèi)送入凈化過的無菌空氣,并使通道中的氣壓稍高于外界的大氣壓力，使通道內(nèi)的無菌空氣只能通過開口和縫隙向外界排向大氣，而周圍大氣中的帶醫(yī)空氣卻不能進入無菌通道，所以工作時，能始終保持通道內(nèi)的無菌狀態(tài)。這種生產(chǎn)線是一種多頭同時潭裝系藐，可以同時實現(xiàn)8個甚至24個杯子的灌裝.而且可以分別濯裝幾種不同的食品物料，例如可以分別灌裝山楂汁、蘋果汁、粒粒橙汁等等.不僅生產(chǎn)效率高而且十分靈活方便.在這條生產(chǎn)線中,包裝容器的加熱成型、灌裝、封蓋貼標工序全部在無菌通道內(nèi)気成.
（3）無菌食式小包裝生產(chǎn)埃的關(guān)雄部分是建立無菌室，這是個不太大的柱狀空間,在這里用雙巍水對包裝材料進行殺前，經(jīng)過殺菌的材料和食品物料，在這里通過釆用液面下封口技術(shù)完成曜裝密封工序，然后送出無菌室。
無菌包裝食品必須在無菌加工車間,利用無菌包裝機和無菌包裝材料對符合無菌械準的食品進符包裝。上述無菌條件缺一，則無法實現(xiàn)無菌包裝.
'為使作業(yè)過程中的充填、密封等工序始終保將無菌狀態(tài)，必須*先對與食品相接觸的包裝機械、作業(yè)臺、器具等裝置以及其周囲空間徹底清洗和殺菌，達到要求的條菌水平。此外,在以啟的整個生產(chǎn)過程中還要始終保持殺菌后達到無菌狀窓.作為環(huán)境的殺菌一般采用洗滌、加熱、藥物和紫外線照射等措施，對與食品相接觸的裝置和整個容器表面進行殺爾處理I空間環(huán)境則多采用藥物殺菌;整個包裝系統(tǒng)無菌狀態(tài)的維持則靠進入無菌空氣并使整個系統(tǒng)保持一定的正壓，以阻止外部空氣中微生物侵入。
1.3無菌包裝殘材料
隨著人們消費冰平的提高，要求食品不破壞營養(yǎng)成份,保持團有香味、鮮味，不加昉腐劑、添加劑、色素等為目標，所以要求無菌包裝材料有阻隔氧氣、阻臨氣散失和水份蒸發(fā)方面具有較高性能。因此，無菌包裝材料多為多層復(fù)合或共擠材料/目前一般認為PVDC和EVOH屬阻隔號能好的材料，也有的用鋁箱作阻隔層。
無菌袋式大包裝采用的是鋁塑復(fù)合材料，無菌盒式小包裝采用的是紙塑復(fù)合材料。而無菌杯式小包裝采用的材料最聶雜，分杯體材料、杯蓋材料和商標材料。
1.4無菌包裝技術(shù)的特點
無菌包裝的特點主要有以下幾方面。
（1） 對內(nèi)容食品的殺菌是根據(jù)食品的特性與要求來選擇最適宜的方法進行（如HTST法,UHT法等）.其目的是使食品的色澤、風味、組織和營養(yǎng)成份得到最好的保護.并盡可能延長其貨架期以及便于運輸貯藏.
（2） 與普通雄裝食品不同，用于無菌包裝的食品與容器是分別進行殺菌處理的.不存在裝蟠后再進行殺菌的那種傳熱障礙。不管容器大小如何，都可得到穩(wěn)定的產(chǎn)品，特別是還能生產(chǎn)普通繕裝法根本無法做到的大型包裝食品.
（3） 在食品與容器間沒有普通雄裝食品殺菌時的那種共熱過程，彼此間也就不易發(fā)生反應(yīng)，因而容器成分向食品中洛滲也少。
（4） 由于容器的表面殺菌可采用先進的冷殺菌技術(shù)或其他有效的表面殺菌技術(shù)，因而使得那些耐熱性不強的包裝材料能夠應(yīng)用于無菌包裝。并且對包裝材料的踢度要求也沒有普通曜那么嚴格,故有利于降低成本。2.5適于自動化連續(xù)生產(chǎn)，節(jié)能省工。
2無菌充填包裝機
隨著無菌包裝的迅速崛起，無菌充填包裝向著應(yīng)用領(lǐng)域近出了可喜的一步。下面介紹無菌充填包裝機的種類及充填方式。
2.1吹制瓶無菌充頃
（l）Rommelag公司的充填方式
這個方式也被稱為吹制/充填/封蓋，即是在制塑料瓶成型的同時將食品充入瓶內(nèi)并封蓋.塑料原料采用聚乙婦或聚丙烯。成適充填的順序為：首先將塑料原料加工成籀形管狀.然.后將底部封口，接著向管內(nèi)吹無菌空氣,將雛形管吹成所需要的成形容器,同時將食品充填進去，并將瓶口密封.整個工序為連續(xù)進行的，每個周期根據(jù)充攜量不同為10-15秒，最大充填量為200ml,開封釆用和殼體連為一體的螺紋方式，確保安全?？傮w成本很低，可廣泛用于牛奶、飲料、鳥龍茶等食品及醫(yī)藥品注射劑的無菌充填。
<2）Stork公司的充填方式
這種方式為|用成型線將瓶成型后，與充填繩裝線連接進行無菌充填。下面是荷蘭乳制品廠家使用的工作狀況成型的容器由聚乙烯制成。此容器是由滅菌空氣吹制而得到的無菌容器」樹脂的擠出溫度為200?220。）吹制成形機本身也置于無菌箱內(nèi)，滅菌空氣以層流狀態(tài)向下方瓶入.吹制容器生產(chǎn)能力為4000個/h.這種連續(xù)無菌充填機為法國的Serac公司制造。該機被置于非常清沽的車間內(nèi)進行充填灌裝。內(nèi)部為無菌密封的瓶，其瓶口部用HQ,滅菌后，向充填口方向移動，充填后的口部,用AL/PE封口，再在其口上配上瓶蓋。整個充填過程結(jié)束，其制品檢驗后入庫保管，這期間每批取一定敷量的樣品在恒溫器內(nèi)保藏7?lOmin,檢驗其pH值,如發(fā)現(xiàn)pH下降還要進行追蹤檢査。無菌充填的乳制品可保存3個月以上。
2.2袋式無菌充填
目前,盒式的袋裝和鼓式袋裝的充填方式常被采用.被充填的食品，如:作為貯數(shù)用和大容量精送用蓄茄醬、濃縮果汁，,味料和葡萄酒，以及零售用的酒類等為眾多.向袋內(nèi)充物料，釆用半自動式，只需將袋插入潮裝頭剩下的工作即可自動化。ALFa—Laval公司采用新的機械設(shè)備，在灌裝部不釆用無菌室.而是在盡量減少權(quán)裝口空氣混入上下功夫。在使用時即能保證內(nèi)部為無菌狀態(tài)又能取出自由
2.3固形物的滅菌
（1）惠阻加熱法
人們希望裝入固形物的食品，在無菌裝后可永遠保存,為實現(xiàn)這一愿望人們在努力探索。•最近APV公司開發(fā)了高粘度或固形物食品的電阻加熱滅菌裝置。它是利用食品的電阻抗，將電能轉(zhuǎn)變成熱能而加熱，從而實現(xiàn)了均勻加熱。固形物顆粒的大小可達25mm\這種方式的模式圖（見圖2）。這種裝置的加熱部分從電極套。
圖2APV公司電阻加熱法模式圖
（2）ALFa—•Laval系統(tǒng)
這個系統(tǒng)是將食品的液體和固形物分別滅菌處理,然后再合起來濯裝.在加熱容器內(nèi)加入食品使容器邊振動邊攪拌,并向其中吹入蒸氣加熱。滅菌溫度保持一定時間后使其冷卻。然后將已經(jīng)滅菌過的液體用泵逬行輸送到盛有固形物的容器內(nèi)，整個充填包裝工序可以做到固體和液體成為一體進行計量港裝。例如用此系統(tǒng)可以制做放入肉的湯類食品和Zinn左右塊形蔬菜。
<3）Stork公司的Steripart系統(tǒng)
Stork公司Steripart的系統(tǒng).，是對固形食品的無處理系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的關(guān)韓是有一個獨特的機械保持容器’或者說有了選擇的保持容器目前，該公司開發(fā)二種具有選擇的保持容器。
第1種類型：稱為Rota—Ho—La。其中央軸上裝有幾個耙狀刀刃的圓筒形容器,此軸轉(zhuǎn)速可調(diào)，含有固形物食品被耙住，并使其在圓筒中邊旋轉(zhuǎn)、邊被送到末端排出。因為液體和小的顆?？稍诎覡畹度虚g自由流動，比大顆粒機可和與它相聯(lián)的管開始（見圖3）食品從下面的泵注入,流至最初的電極周圏，經(jīng)過聯(lián)接管，向第二個電板套移動,被流過這個電極間的電流加熱。在本系統(tǒng)各種食品的滅菌試驗結(jié)果中，含有巳切片的胡羅I、、蘋果、草莓等食品，均可以做。
圖3
電阻加熱法的加熱部分提早被排出，而大塊物體可以較長時間地滯留且加熱時間較長.
第2種類型;稱為Spiral—Hold。它是縱型的管狀容器，采用食品從上部裝入從下部排出的方式。管狀容器中間部為螺旋狀.這個螺旋是裝在中心軸上，螺旋的外圓到達容器的內(nèi)璧，轉(zhuǎn)速可調(diào)，裝有螺旋的軸如果轉(zhuǎn)動，食品的粒子便形成了移動料飾。由于其轉(zhuǎn)速可調(diào)從而食品在容器內(nèi)滯留時間也可調(diào)整以上兩種滅菌方式稱為Steripart無菌處理系統(tǒng)。'
總之，無菌包裝是食品包裝利食品儲藏技術(shù)領(lǐng)域中的重要分支，食品的無菌包裝技術(shù)和設(shè)備又是一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，世界上經(jīng)濟比較發(fā)達的國家已經(jīng)得到廣泛的推廣，在我國尚屬剛刖起步階段。
我國水果資源豐富，有關(guān)資料表明，1985年水果產(chǎn)量為985萬噸，1990年水果產(chǎn)量為2000萬噸，由于儲存、運輸及銷售等原因，爛損率超過10%。所以在我國這樣一個幅員遼聘的無菌包裝對水果和蘊菜資源的有效利用有顯著的經(jīng)濟效益”同時，也是解決我國果汁型（包括蔬菜汁）伏料普及化的有效途徑.
我國已經(jīng)從法圄ERCA公司引進了五條無菌杯式包裝生產(chǎn)線，分布在承德、揚州、潮州、番禺及皖縣.無菌食式包裝生產(chǎn)線，我國已經(jīng)引進T70多條，全國主要大城市都有。
目前這兩種生產(chǎn)線包裝的伏料有杏仁露、桃汁、粒粒橙、仙桃汁、摩奇飲料等.
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，消費者對食品的要求不斷提高.要求食品營養(yǎng)更加豐富、食品少含或不含防腐劑、食品味道更加鮮美及食品在常溫下貨架期長等.無菌包裝能滿足這些要求，因而無菌包裝技術(shù)得到了廣泛的重視，無菌包裝技術(shù)將會同世界的發(fā)展步伐一樣，迅速得到應(yīng)用和發(fā)展。
X（Zjt+aha*）5= 2
m^iX（Z斛/cosB+ahQr,時= g
山、以一相嚙合兩齒輪的基圓半徑*
r-i.r.—相嚙合兩齒輪的齒頂圓半徑I
a一齒輪壓力角；電一斜齒輪的端面壓力角;h/一直齒輪齒頂高系數(shù):,
瓦了一斜齒輪的法面齒頂高系數(shù)，其值等于
考慮到式（7）中法定的量有5個，我們可設(shè)目標函數(shù)為：
心）=畿-號； （比
然后用優(yōu)選法中的變量輪換的計算方法.確定毎一個變量的值，即當“X）為足夠小時Xi、X,、Xa、X,、Xs的值，由式（8）我們也可以列出目標函數(shù)：
f（Y）=Q-m（%+Y,）（18）cosBO
因為此時齒輪鏈中的基本參數(shù)叫i—M,,m.2—M2,p—B0巳經(jīng)確定，且一對同軸的直斜齒輪的齒數(shù)乙、Z,已經(jīng)求出，得求的只是另一對同軸的直斜齒輪的齒數(shù)Y、、Yu它們的可選范圍有限，因此只須兩循環(huán)就可求出，方法依舊。當丫八丫2求出后，再以它們作為已知的乙、Z”又可繼續(xù)求出新的一對Y」、Y»如此求下.去,就可以將整個齒輪鏈上所有齒輪的齒數(shù)都確定.需要說明的是，無疑式（18）中目標函數(shù)f（X）為最小值時所確定的齒數(shù)丫\、七就是我們要求的結(jié)果但虬炊話）—M,（Zi+Yi）的值可正可負,我們?nèi)∧囊粋€值作為我們設(shè)計的中心距值呢？顯然，為了避免出現(xiàn)擠齒干涉，我們只能取中心距虬炊飛"）和MJZ,+YD中較大的一個。即當峑蜂p—Mi（Z』+YD為正時，取斜齒輪的中心距作為設(shè)計值，反之取直齒輪的,由于中心距的増大,此時兩齒輪的分度圓就不再相切,其節(jié)圓與分度圓就不重合，兩輪的節(jié)圓半徑將大于分度圓半徑，其嚙合角也將大于分度圓的壓力角。其關(guān)系為：
arxcosa,=axcosa （19）
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