无菌包装技术是指在被包装物、包装容器或材料、包装辅助器材无菌的情况下,在无菌的环境中进行充填和封合的一种包装技术。无菌包装技术的主要研究对象是食品、饮料的包装,其次是对热敏感的某些产品(如医药等)的包装。


无菌包装包括被包装物品的无菌、包装容器(或材料)的无菌、包装环境的无菌和包装后完整封合4个要素。


目前常用的被包装物品的灭菌技术有以下4种。

(1) 巴氏灭菌技术(又称低温灭菌技术)巴氏灭菌技术是将食品填充并密封于包装容 器后,在灭菌条件61〜63°C/30min或72〜75tV(15〜20)min下,杀灭包装容器内的细菌。 巴氏杀菌可以杀灭多数致病菌,但对于非致病的腐败菌及芽孢的杀灭能力较差,如果巴氏杀 菌与其他储藏手段相结合,如冷藏、冷冻、脱氧、包装配合,可达到一定的保存期要求。巴 氏灭菌技术主要用于柑橘、果汁饮料等食品的灭菌,也可用于果酱、糖水水果罐头、啤酒、 酸渍蔬菜类罐头、酱菜等食品的杀菌。


(2) 高温短时灭菌技术(high temperature short time,HTST) 该技术主要用于果汁 饮料的杀菌。可采用换热器在短时间内把果汁加热到接近l〇〇°C,灭菌条件为85〜90°C/ (3〜5)min或95°CV(1〜2)min,然后迅速冷却至室温,可完全杀灭果汁中的酵母菌和细 菌,并能保全果汁中的丰富维生素等营养成分。UHT和HTST两种包装技术也称为加 热-冷却-充填(heat-cool-fill,HCF)包装技术,常用于牛奶、果汁、果酱等流体食品的无 菌包装。


(3) 超高温瞬时灭菌技术(ultra heat temperature treated, UHT) 该技术主要用于处 理奶制品,如鲜奶、复合奶、浓缩奶、加味奶饮品、奶油等食品的灭菌,它是将食品在瞬间加热到高温(130°C左右)而达到杀菌目的,在高温下杀菌几秒(2〜8s),并很快冷却至室 温,然后到灭菌区灌装和封盖。


(4) 超高压灭菌技术(又称超高压冷杀菌技术)一般是将食品物料包装后放人液体介 质中,在100〜lOOOMPa压力下作用一段时间后由于静水压的作用使菌体蛋白质产生压力凝 固以达到灭菌的要求。在400〜600MPa的压力下,可以杀死细菌、酵母菌、霉菌,避免了 一般高温杀菌带来的不良变化。采用超高压灭菌技术对食品进行处理后,不但具备高效杀菌 性,而且能完好保留食品中的营养成分,食品口感佳、色泽天然、安全性高、保质期长,这是传统高温热力杀菌方法所不具有的优点。目前,该方法已在国外果蔬、酸奶、果酱、乳制品、水产品、蛋制品、高黏食品等的生产中得到应用,国内有些食品的包装也陆续采用这一灭菌方法。


除上述4种常用的灭菌技术外,还有其他几种灭菌技术,具体如下。

(1) 脉冲强磁场灭菌技术该技术采用强脉冲磁场的生物效应进行灭菌,在输液管外面 套装有螺旋形线圈,磁脉冲发生器在线圈中产生2〜10T的磁场强度。当液体通过该段输液 管时,其中的细菌即被杀死。采用该技术,杀菌时间短,杀菌效果好且温升小,既能杀菌, 又能保持食品原有的风味、滋味、色香、品质和组分(维生素、氨基酸等)不变,不污染产品,无噪声,适用范围广。

(2) 髙压脉冲电场(pulsed electric field, PEF)灭菌技术该技术利用在高压脉冲电 场下,负向脉冲波峰的出现对细胞膜形成快速变化的压力,使其结构松散,与正向脉冲峰协 同作用能迅速破坏细胞膜的通透性,对食品微生物产生抑制作用。该方法灭菌时间短,处理 过程中的能耗远小于热处理法,可在常温、常压下进行,处理后的食品与新鲜食品相比,物 理化学性质、营养成分和口味改变很小。这种灭菌技术能有效杀灭与食品腐败有关的几十种细菌,特别是果汁饮料中的黑曲菌、酵母菌、大肠杆菌等。灭菌效果明显,可达到商业无菌的要求。

(3) 脉冲强光灭菌技术该技术采用脉冲的强烈白光闪照方法进行灭菌,使用高强度白光的极短脉冲,杀死食品表面的微生物。在操作时对不同的食品、不同的菌种,需控制不同 的光照强度与时间。该技术可用于延长以透明物料包装的食品的保鲜期。

(4) 辐射灭菌技术该技术利用电磁波中的电子射线、X射线、7射线和放射性同位素 60C〇射线和37&射线杀死微生物。其基本作用是破坏菌体的DNA。X射线、7射线的穿 透力很强,适用于完整食品及各种包装食品的内部灭菌处理,可在不拆包装和不解冻的情况 下对食品进行灭菌,这样可以避免食品的二次污染;电子射线的穿透力较弱,一般用于小包 装食品或冷冻食品的灭菌。与加热灭菌相比•辐射灭菌的优点是灭菌过程中食品温度几乎维持不变,可保证食品原有的色香味和感官特性,且射线处理食品不会留下任何残留物,灭菌 效率高,应用范围广,节省时间、能源和成本。

(5) 静电灭菌技术其灭菌机理主要是水经过高压静电场处理后,电导率、溶解氧、 pH值等物理化学参数发生显著变化,产生的超氧阴离子自由基、过氧化氢、臭氧会破坏 细胞的生存条件。该技术可用于罐装食品、瓶装食品、粮谷类、果蔬类食品的杀菌和 保鲜。

(6) 膜分离灭菌技术膜分离是一种分子级分离,是一种冷杀菌技术。膜分离技术主要 用于浓缩果汁的灭菌。另外,膜分离技术还可以用于矿泉水、新鲜啤酒的过滤灭菌。

(7) 非热等离子灭菌技术该灭菌过程是一个物理化学过程。灭菌过程中,等离子体引 发生成的各种化学活性物质,特别是氧类活性物质,是微生物失活的主要因素。非热等离子 灭菌技术常用于饮用水和果汁的杀菌。该方法灭菌时间短、操作温度低、灭菌能力强,能广 泛应用于多种材料和物品。


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