第四章 常用食品包裝技術與設備,第二節 無菌包裝技術,掌握滅菌的機理 掌握常用的滅菌技術 掌握包裝材料的滅菌方法 了解常用滅菌設備,學 習 目 標,無菌包裝的歷史,罐頭的發明是食品保存方面的重要突破,無菌包裝誕生于上世紀40年代、應用于60年代、發展于70年代，到90年代中，國外已有瑞典利樂公司、美國紙業公司、芬蘭ELECSTER公司、德國BOSCH公司、法國ERCA公司等數十家生產各種無菌包裝設備的公司。 我國的無菌包裝技術及其產品的生產起步于上世紀70 年代，1979年我國引進瑞典利樂公司的磚形紙盒無菌包裝機生產利樂包，用于生產甘蔗汁、荔枝汁等果汁飲料的包裝。從此開始了我國液態食品包裝從瓶裝向無菌紙盒包裝轉變的歷史。,我國的無菌包裝技術到上世紀80年代末、90年代初迅速地發展起來，從最初的引進國外成套無菌包裝設備生產線及包裝耗材到自主研究開發，我國的無菌包裝技術經過了從無到有、并逐漸走向成熟的過程，涌現出了許多生產無菌包裝設備制造商。 但直至2004年為止，國內雖有北京、廣東、安徽等地企業研制了一些無菌包裝設備，但因與世界先進水平在質量、無故障使用壽命等方面仍存有一定的差距。 無菌包裝是時代發展的必然產物，是現代食品工業的驕傲。相信隨著國民經濟的發展，國內無菌包裝生產線的自行設計制造技術將更加完善，并將達到新的水平。,我國無菌包裝的發展現狀,無菌包裝是一種高技術的食品保存方法，是指被包裝的食品在包裝前經過短時間的滅菌，然后在包裝物、被包裝物、包裝輔助器材均無菌條件下、在無菌的環境中進行充填和封合的一種包裝技術，以達到食品不添加防腐劑、不經冷藏條件下，就得到較長的貨架壽命（在常溫下可以保持一年至一年半不變質）的目的，大大節省了能源和設備。 產品及包裝器材的滅菌，分為熱殺菌和非熱殺菌。熱殺菌有高溫蒸汽、高溫水、高溫空氣等濕熱殺菌和干熱殺菌；非熱殺菌有化學試劑殺菌、輻照殺菌等。 無菌環境包括機械設備無菌和操作現場無菌。,無菌包裝定義(P/91),不含汽的液體、流體、半流體食品：如飲料、液態奶（鮮奶、酸奶、奶飲料、豆奶）、果蔬汁、茶類、酒類、咖啡、稀奶油、奶酪等。 可分為兩大類： 一是能在低溫下保存的無菌食品，即在無菌環境下將沒有殺菌的新鮮產品，如發酵乳、甜食、酸乳酪等包裝起來； 二是能在常溫下保存的無菌食品，即采用包裝機把連續殺菌過程的物料和無菌容器包裝組合在一起，形成乳及乳制品、甜食、蔬菜、果汁等包裝產品。,無菌包裝的范圍,殺死食品中有害微生物以及一些酶類物質，延長食品的保存期。 經過無菌包裝的食品，在常溫下可以貯存12-18個月不變質，風味可以保存6至8個月不損失。例如，牛乳在常溫下只能保存半天到一天，而經過殺菌和無菌包裝后可以放6個月以上。,無菌包裝的目的,一是無菌包裝材料，如玻璃瓶、金屬罐、塑料瓶、紙基復合材料、多層復合軟包裝袋等。 二是食品物料的預殺菌，現在一般多采用超高溫殺菌和高溫短時殺菌兩種。 三是包裝、充填環境的無菌。 四是包裝封口。其主要目的是徹底關閉（隔絕）包裝物內物料與外界的雙向傳遞通道，是無菌包裝工序中最后一個環節，也是最重要、最關鍵的一個環節。,無菌包裝的4個過程,一、被包裝物的滅菌技術,實際上無菌包裝并非絕對無菌，無菌包裝只是一個相對無菌的加工過程，也就是商業無菌。,（一）無菌包裝的機理,商業無菌就是經過無菌處理后，按照所規定的微生物檢驗方法，在所檢食品中沒有活的微生物檢出，或者只能檢出極少數的非病原微生物，但它們在貯存過程中不可能進行生長繁殖。殺菌方法有加熱殺菌和非加熱殺菌。,無菌包裝包括無菌包裝技術、無菌包裝工藝、無菌包裝材料、無菌處理設備、無菌包裝機械裝備。,加熱是滅菌和消毒方法中應用最廣泛、效果最好的方法。從一般生物學概念上講，這是由于與繁殖性能相關的基因受熱變性，使得細菌細胞喪失繁殖能力。,1.熱殺菌機理（P/92）,（一）無菌包裝的機理,日前，國際上常用的被包裝物品的滅菌技術有兩種，一種是超高溫瞬時滅菌技術(UHT)，它主要用于處理奶制品，如鮮奶、復合奶、濃縮奶、加味奶飲料、奶油等食品的滅菌；另一種是巴氏滅菌技術,它可以廣泛地適用于各種酸性食品，如果汁、酸奶、水果飲料等食品的滅菌。,熱殺菌的優缺點有哪些？,2.冷殺菌機理（P/92）,在不需加熱的情況下作用于細菌的蛋白質、遺傳物質及酶等，使細菌變性致死。 主要冷殺菌技術有：紫外線殺菌、藥物殺菌、輻照殺菌、高壓殺菌，等等。 作用機理各不相同，但目的是一致的。 優點：對食品的色香味破壞作用很小，耗能低，使 用方便等等。,（一）無菌包裝的機理,（二）被包裝物的滅菌,1、巴氏滅菌技術 利用低于100攝氏度的熱力殺滅微生物的消毒方法，由德國微生物學家巴斯德于1863年發明，至今國內外仍廣泛應用于牛奶的消毒。 現用的巴氏殺菌方法一般有兩種： 一是加熱到61.165.6攝氏度之間，30分鐘； 二是加熱到71.7攝氏度，至少保持15秒鐘。 此法所需時間一般較長，對熱敏性食品不宜采用。 主要用于果汁飲料、乳酸飲料、熏肉、火腿等食品的滅菌。,（二）被包裝物的滅菌,2、高溫短時滅菌技術 超高溫瞬時滅菌技術就是將食品在短時間內保持在135左右的高溫，從而殺滅食品中的細菌。這種技術所需時間較短，效果較好，不僅可以保護食品的質量，生產效率也可以得到很大的提高。,（二）被包裝物的滅菌,2、高溫短時滅菌技術 可分為直接加熱和間接加熱兩種方法。 直接加熱法是用高壓蒸汽直接向食品噴射，使食品以最快速度升溫，幾秒鐘內達到140攝氏度160攝氏度，維持數秒鐘，再在真空室內除去水分，然后用無菌冷卻機冷卻到室溫。 間接加熱法是根據食品的粘度和顆粒大小，選用板式換熱器、管式換熱器、刮板式換熱器（后續內容祥講）。 超高溫瞬時滅菌的效果非常好，幾乎可達到或接近完全滅菌的要求，而且滅菌時間短，物料中營養物質破壞少，食品質量幾乎不變，營養成分保存率達92%以上，生產效率很高。目前這種滅菌技術已廣泛用于牛奶、豆乳、酒、果汁及各種飲料等產品的滅菌，也可將食品裝袋后，浸漬于此溫度的熱水中滅菌。,（二）被包裝物的滅菌,3、微波殺菌技術（P/93） 微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波的統稱。 微波殺菌的原理： 微波殺菌是利用了電磁場的熱效應和生物效應的共同作用的結果。微波對細菌的熱效應是使蛋白質變化，使細菌失去營養，繁殖和生存的條件而死亡。此外，微波能使細菌正常生長和穩定遺傳繁殖的核酸RNA和脫氧核糖核酸DNA，是由若干氫鍵松弛，斷裂和重組，從而誘發遺傳基因突變，或染色體畸變甚至斷裂。,（二）被包裝物的滅菌,3、微波殺菌技術 微波殺菌技術可以用于對熟食品、糧食制品、包裝食品、豆制品、海產品、糕點、干果、茶葉、飲料、酒類、快餐盒飯等進行快速的滅菌消毒或干燥脫水處理,效率高、速度快、成本低、無污染、并保持原物質營養成份和色澤，并可延長各類食品的保質期。 微波殺菌優點 1、時間短、速度快，甚至只要幾秒數十秒即達到滿意效果。 2、低溫殺菌，保持原有的色、香、味、形等風味。 3、節約能源，相比節電3050%。 4、殺菌均勻徹底 5、易自動化生產 6、工藝先進，投資少、見效快。 7節省占地面積。,（二）被包裝物的滅菌,4、電阻加熱滅菌技術（P/93） 也叫歐姆滅菌，是一種借通入的電流使食品內部產生熱量而達到滅菌目的的新型熱滅菌技術。它利用電極將電流直接導入食品，由食品自身的介電性質產生熱量，以達到滅菌的目的。 電阻加熱滅菌使用交流電的頻率為50Hz60Hz，電阻加熱的適用性由食品物料的電導率來決定，大多數能用泵輸送的、溶解有鹽類離子且含水量在300%以上的食品都可用電阻加熱來滅菌，且效果很好，而一些脂肪、糖、油、未添加鹽的處理水等非離子化的食品則不適用該技術。歐姆滅菌作為高新技術應用于含顆粒，諸如牛肉丁和胡蘿卜丁的湯