无菌食品包装技术及其应用

刘国信

无菌包装技术诞生于上世纪40年代后期，从上世纪60年代开始，随着塑料包装材料的发展，给无菌包装技术的应用提供了广阔的天地。由于无菌包装的工艺特点及对食品营养成分、风味的破坏性较小的优点，加之成本较低，储存运输方便，外形美观，因此受到了商家及消费者的欢迎。近年来，随着科技的日益进步，无菌包装技术、设备、材料的发展更是如虎添翼，其包装市场不断扩大。目前，发达国家的无菌包装在液体食品包装中所占的比例已达到65%以上，其市场前景极为广阔。

何为无菌食品包装

所谓无菌食品包装，即将经过杀菌的食品（饮料、奶制品、调味品等）在无菌环境中包装，封闭在经过杀菌的容器中，以期在不加防腐剂、不经冷藏的条件下取得较长的货架寿命。简单地说，无菌包装是将包装材料、包装容器和内容物先行杀菌，再在无菌环境下包装：而非无菌包装是先包装，然后将包装容器和内容物再起杀菌。食品工业上无菌的意义，是指每克食品中含有的非致病菌数目在10个以下，只要使食品中的非致病菌不再繁殖，在常温下冷藏或冷冻条件下流通、保存食品，就不会发生食品变质的可能。

包装材料的杀菌方法

无菌包装包括包装材料的杀菌灭菌、无菌化处理；包装内容物食品的无菌化处理；包装环境的无菌化处理。目前，常用的包装材料灭菌方法主要有药物灭菌和紫外线灭菌等。

1 药物灭菌。在药物灭菌中，所用的杀菌剂必须是杀菌能力强、对设备无腐蚀、在杀菌过程中不会产生有害物质且在包装材料中残留物少的药物。

目前最常用的杀菌剂是过氧化氢，一般称之为双氧水。过氧化氢的杀菌能力是与其浓度和温度相关的，浓度越高，温度越高，其杀菌的能力也就越好。常用于杀菌的双氧水浓度为25%～30%，温度为60～65℃。用过氧化氢杀菌应该结合加热处理，因为过氧化氢受热从材料表面蒸发时其杀菌效力会更好。

用双氧水对包装容器进行杀菌，是将包装容器在双氧水中浸渍，或者直接将双氧水喷射在包装容器上进行杀菌，然后再对它们进行热辐射，从而使残留在包装容器上的双氧水与热空气一起完全蒸发，分解成无害的水蒸气和氧。

2紫外线灭菌。一般而言，紫外线的灭菌效果与紫外线的波长、照射度以及照射时间相关，波长在250～360nm左右时作用最强烈。

紫外线的杀菌原理主要是由于紫外线照射后微生物细胞内的核酸产生了化学反应，从而引起微生物的新陈代谢障碍，使其失去了增殖能力。紫外线杀菌是无菌包装或清洁包装较为有效的方法之一，它具有不残留药剂、安全性高、使用方法简便、成本低等优点，但与双氧水相比它的杀菌效果不是很好，一般应与其他杀菌方法联合使用。

常用的无菌包装形式

目前，常用的无菌包装形式有无菌纸板包装、无菌杯式包装、无菌大袋包装、无菌铝/塑袋包装和无菌塑料瓶包装等。

1 无菌纸板包装。无菌纸板包装的材料是纸板/铝/塑复合材料，其中纸板是结构材料，其纸浆的成分配比和性能均为专有技术，且和其独特的包装机相配套；铝箔则是阻隔材料，一般厚度为9μm，且包装必须无气孔和无受损：聚乙烯则是与食品接触的内层材料，且是热封材料。

无菌纸板包装容量一般在200～000mL，包装形式为砖形包和屋顶包，主要用于奶制品、果汁、饮料等的包装。

2 无菌杯式包装。无菌杯式包装使用的杯体材料为多层共挤的中性无菌包装片材（neutrel aseptic system）简称NAS片材。

NAS片材的特点在于有层可剥离的外层，共挤时，利用PP和PE的化学不相容性，采用流动稳定性相匹配的PP、PE材料，在共挤过程中形成光滑的、无菌的、可剥离的界面。在无菌包装机上，NAS片材在进入无菌区前揭开PP保护膜，露出PE无菌表面，在无菌区内完成成型——灌装——封盖的全过程。

NAS片材的另个特点是有层高阻隔材料PVDC或EVOH。由于PVDC和EVOH对氧气的阻隔性极好，所以用NAS片材包装的食品的保鲜期可与玻璃瓶、马口铁罐相媲美。

无菌杯式包装的材料结构中，铝箔是阻隔材料。之所以用MDPE、LDPE和VA含量7%的EVA3层共挤膜做中间层，是因为MDPE的刚性较好，与铝箔之间热黏性较好；而中间的IDPE较为便宜：与食品接触层是VA#量为7%的EVA，因为一般EVA的含量在14%以上，不允许直接接触食品，用EVA代替IDPE作热封层，可以降低热封温度，提高热封层的抗污染能力，缩短热封停留时间，提高生产线的线速度。

3 无菌大袋包装。无菌大袋包装是指包装容量为5～220L，最大可达1000L的复合袋包装。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；5～20L的也可直接供家庭消费。目前，这种包装形式已基本取代了由铁桶或塑料桶做外包装，再在食品内加防腐剂保存食品的包装方法。

大袋包装的材料结构有两种形式——PET膜/铝箔/PE膜或PET镀铝膜/PE膜，采用干式复合的方法复合，由于镀铝膜易有气孔，不能保证其阻隔性能，因此我国一般都采用铝箔做阻隔材料。

4 无菌铝/塑包装和瓶包装。无菌铝/塑包装的包装方法类似于无菌纸包装，只不过使用的材料是铝/塑复合膜，包装形式是袋装，所用的包装膜多采用干式复合和流延复合的方式。

无菌瓶包装，采用共挤塑料瓶或单组分的PP和PE。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。

5 液体食品无菌包装复合纸，液体食品采用无菌包装，已成为国际化比较流行的趋势，其中尤以铝箔复合纸包装较为普遍，原因是这种包装形式能使被包装之物保存于不透光、不透气、无菌的理想环境中，在常温下也能保持12个月以上且品质不变：同时其质量轻，可以长途运销。其技术要点包括：（1）彩印或复合前要对原纸进行特殊的表面处理，以增加黏合的牢固度：（2）在确保黏合牢固的前提下，表面复合PE层和铝箔与原纸问的PE层越薄越好，以降低成本和防止使用过程出现PE过厚造成操作问题；（3）产品最里层即与食品接触层的厚度应不小于0.907mm：（4）PE层要力求控制厚薄均匀，避免出现波浪和起泡。endprint