生物防护包装工艺

1第13章生物防护包装工艺生物防护包装主要是使被包装物品能处在一种可抑制霉腐微生物和害虫生长的特定条件下,延长被包装物品质量保持期限。防霉包装及材料2§13～1防霉包装一、防霉包装的机理霉菌是生长在营养基质上形成绒毛状或棉絮状菌丝的真菌,它们从有机物中摄取营养物质以获得能源.1.物品霉腐的因素⑴内在因素。容易霉腐的物品都有霉腐微生物所需要的有机物。⑵外界因素。①相对湿度；②环境温度与空气。32.物品霉腐的过程物品霉腐一般经过四个环节：⑴受潮;⑵发热;⑶霉变;⑷腐坏。一、防霉包装的机理4二、防霉包装等级及技术要求1．防霉包装等级防霉包装内外包装材料与包装件按GB/T4857.21规定各等级要求：1级包装:产品及内外包装未发现霉菌生长。2级包装:外包装局部有霉菌生长,面积≤10%。3级包装:产品及内外包装局部长霉,面积≤25%。4级包装:产品及内外包装局部或整件严重长霉，面积占25%。5二、防霉包装等级及技术要求2．防霉包装的有关技术要求⑴品质要求。①根据物品性质、储运和装卸条件,设计防霉包装结构、工艺和方法;②被包装物品在包装前按规定严格检查;③对被包装物品采取防霉措施时,不应对物品产生不良影响。6二、防霉包装等级及技术要求2．防霉包装的有关技术要求⑵材料的要求。①所用材料在包装前,不应有长霉和长霉斑痕;②包装材料应有强的耐霉性;③直接接触物品的包装材料,不允许有腐蚀性或产生腐蚀性气体；④包装材料在使用前应进行干燥处理。7二、防霉包装等级及技术要求2．防霉包装的有关技术要求⑶包装环境条件。①包装环境应保持清洁干燥;②包装过程避免手汗和油脂等有机污染物污染物品和包装件。⑷储运环境条件。①储运场所应干燥,并有适当的阻隔层以阻止潮气从地下上升,以免外包装吸潮长霉;②仓库堆放的包装件之间及包装件与墙之间应留有通道,以便进行必要的观察、清洁和处理,还有利于通风,防止长霉。8非密封防霉包装。适合于对霉菌敏感度较低或经过有效防霉处理后的产品,在不密封条件下能够达到防霉效果的包装。三、防霉包装设计与计算密封防霉包装；对外观及性能要求高的物品,可选用。9密封防霉包装；⑴干燥空气防霉包装。通过降低密封包装容器内的相对湿度,使霉腐微生物得不到生长繁殖所需的水分。密封和降湿。选择气密性好及透湿率低的各类容器或复合材料进行密封包装,在密封包装容器内放入一定量干燥剂及湿度指示纸,以控制容器内相对湿度≤60%10密封防霉包装；⑵气调防霉包装技术。通过改变包装内空气中氧的浓度,造成低氧环境,使霉菌的生长繁殖受到抑制,达到防霉的目的。包装容器的密封。容器的材料要具有低的透氧率、透湿率,还要具有良好的封口性能,以保证容器密封。降氧的方法：①机械降氧法(真空与充气包装)是在密封包装容器内抽真空或置换充入保护性气体,使O2浓度小于1％。②化学降氧法是在密封包装容器内放置适量的脱氧剂和氧指示剂,把包装容器内的O2浓度降至0.l％以下。11密封防霉包装；⑶气相防霉包装。在密封容器内放置具有挥发性或升华性的防霉剂进行包装。防霉剂具有抑菌或杀菌作用,利用其挥发气体与霉菌直接接触,杀死或抑制霉菌生长繁殖,以达到防霉目的。如多聚甲醛、环氧乙烷、SF501等。12非密封防霉包装。⑴低温防霉包装。通过控制被包装物品本身的温度,使其低于霉菌生长繁殖的最低界限,抑制酶活性。低温防霉包装是短时期在0℃左右的温度下包装储藏。适用于含水量大又不耐冷冻的易霉腐食品。冷冻防霉包装是在-16～-20℃左右的温度下包装并储藏,使霉菌细胞内的水变成冰晶脱水,冰晶又损坏细胞质膜而引起霉菌死亡。⑵药剂防霉包装。把对霉菌有抑制或杀灭作用的化学药品加到产品和包装材料上,来防止产品霉变。13非密封防霉包装。⑶其他防霉包装电离辐射防霉包装是利用射线(X射线、γ射线)照射包装物品来达到杀菌防霉腐目的。紫外线有杀菌能力,但穿透力很弱,只能杀死物品表面的霉菌,包装处理时可以先照射,后包装。微波、远红外线和高频电场的杀菌机理都是使含水和脂肪成分多的物体吸收其能量转变为热能,产生高温使菌体死亡。14无菌包装是在包装物、被包装物、包装辅助器材均无菌的条件下,在无菌的环境中进行充填和封合的一种包装技术。§13～2无菌包装技术无菌枕牛奶饮料利乐无菌包装1516171819复合纸包装盒结构由三种不同的材料组成：纸板、聚乙烯和铝。每种材料在保护食品上都起着重要的作用。聚乙烯内层作为液体的阻隔来保护产品，而外层则隔开潮气。纸板和铝则为包装提供必要的牢固性，并保护食品免受光照和外部气味的影响。铝箔层也可防止氧气进入包装。20无菌包装技术有许多优点：一是可以使食品的营养成分得以完好的保存；二是复合包装材料和真空状态可以使厂品免受光、气、异味和微生物的侵入，使食品不必加防腐剂，运输、仓储不需冷藏；三是无菌包装的产品外形呈砖形、包装材料使用纸质，产品的空间利用率高、重量轻，因此成本也不算高，据计算，以饮料为例，用软包装的成本只有金属罐的四分之一，装满后总重量的97%是饮料；四是包装符合现在环保包装的潮流。21一、无菌包装的机理无菌包装主要包括:包装物(材料或容器)的灭菌;产品的灭菌和无菌环境下的包装过程,整个过程构成一个无菌包装系统。包装容器输入部位包装容器灭菌部位无菌充填部位无菌封口部位包装件输出部位22参见表13-1。2.冷杀菌的机理。冷杀菌技术主要有紫外线杀菌、药物杀菌、射线杀菌、高压杀菌、高电压脉冲杀菌、磁力杀菌等。其作用机理各有不同,但都是在不需加热的情况下作用于细菌的蛋白质、遗传物质及酶等,使细菌变性致死,这种方法因不需加热,对食品的色、香、味有很好的保护作用。更适合于一些不能加热的食品或包装品。一、无菌包装的机理1.热杀菌的机理。通过加热,杀死造成食物变质的微生物当中最耐热的细菌孢子。23腊肠毒梭菌芽孢热致死时间-温度曲线24二、无菌包装的灭菌技术灭菌技术的应用被包装物品的灭菌技术包装品的灭菌技术包装环境的灭菌技术25灭菌技术的应用无菌包装主要用于液态食品和固液混合食品,能够进行连灭菌或分别杀菌后再混合的食品。固态食品经表面清洗或灭菌处理后,也可再在无菌条件下用经过灭菌处理的材料包装,然后在低温条件下贮运和销售。主要特点：⑴可根据被包装食品特性和要求来选择最佳方法。⑵用于无菌包装的食品与容器是分别进行杀菌的。⑶包装品表面杀菌可采用冷杀菌或其它有效的表面杀菌技术。⑷适用于自动化连续生产,生产效率高,节能省工,有利于降低生产成本。26被包装物品的灭菌技术巴氏灭菌技术；超高温灭菌技术；微波灭菌技术；电阻加热灭菌技术；高电压脉冲灭菌技术；超高压灭菌技术；磁力灭菌技术；臭氧灭菌技术。27被包装物品的灭菌技术巴氏灭菌技术是将食品充填并密封于包装容器后,在低于100℃温度下保持一定时间,最大限度地消灭病原微生物。巴氏灭菌装置主要有间歇式杀菌装置、连续式低温杀菌装置和微波加热杀菌等。28低温灭菌，是将被包装物在61-63℃条件下保持30分钟，这种灭菌方法可直接作用于产品，亦可将食品充填于蒸煮袋、玻璃罐等后，浸渍于热水中。低温灭菌的缺点是：包装容量不能太大，否则受热不匀严重；食品受热时间长，营养成分和风味损失大29超高温灭菌技术是指在135～150℃温度条件下,短时间对被包装食品进行杀菌处理,以杀灭包装容器内的细菌。超高温灭菌的基本原理是建立在食品品质及营养成分遭受热力破坏的温度及微生物受热死亡的温度之间有很大差异的基础之上的。超高温灭菌装置有直接加热形式和间接加热形式30超高温瞬时灭菌（UHT）技术是目前广泛采用的无菌包装技术，它是将食品在120-140℃的高温下灭菌几秒钟，并很快冷却至室温，然后在灭菌区内灌装和封盖。牛奶的UHT灭菌参数是135-140℃、3-4s。瞬时高温灭菌的方法有以下几个优点：包装材料可以不耐高温；包装容量可大可小，受热都是均匀的；食品受热时间短，营养成份和风味损失较小。31喷淋杀菌机（巴氏杀菌）32超高温瞬时杀菌机33高电压脉冲杀菌技术是将高压脉冲电场作用于液体食品,有效地杀灭食品中的微生物,而对食品本身的温度无明显影响,因而最大限度地保存了食品中原有的营养成分。被包装物品的灭菌技术微波灭菌技术:微波对食品的加热方式是瞬时穿透式加热,被加热的食品直接吸收微波能而产生热能,加热速度快,内外受热均匀。食品中的微生物因吸收微波能而使体温升高,破坏菌体中蛋白质成分,起到杀菌作用34超高压杀菌技术食品在超高压200～600MPa压力下，具有良好的灭菌效果。超高压对微生物的致死作用主要是通过破坏其细胞壁，使蛋白质凝固，抑制酶的活性等实现的。在200～600MPa的压力下，可以杀灭细菌、酵母菌、霉菌，避免了一般高温杀菌带来的不良变化，超高压“冷杀菌”技术先进性是高压、常温灭菌，采用此技术对食品饮料处理后，不但具备高效杀菌性，而且能完好保留了食品饮料中的营养成分，产品口感佳，色泽天然，安全性高，保质期长。35臭氧杀菌臭氧氧化力极强，能迅速分解有害物质，杀菌能力是氯的600～3000倍，其分解后迅速地还原成氧气，是杀菌消毒、污水处理、水质净化、食品储存、医疗消毒等方面的首选技术。能在短时间内有效地杀灭大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、流脑双球菌等多种微生物。可杀死和氧化鱼、肉、瓜果蔬菜、食品表面的各种微生物，延长保鲜期，利用臭氧水洗涤蔬菜瓜果，可以有效清除其表面的残留农药、细菌、微生物及有机物。36臭氧杀菌机38包装品的灭菌技术⑴化学灭菌法。①过氧化氢灭菌:灭菌工艺特点:a.提高溶液浓度,可提高灭菌效能;b.提高灭菌温度,可加速初生态氧的灭菌作用;c.不同微生物对过氧化氢的敏感程度不同。一般是将浓度为25-30%的双氧水加热到60-65℃，喷射于包装容器内，再烘干，达到灭菌效果。②环氧乙烷灭菌:主要用于食品自动包装机有关部件、包装容器和封口材料的灭菌。39⑵物理灭菌法。①紫外线灭菌:紫外线能使微生物细胞内核蛋白分子构造发生变化而引起死亡。波长在250-260mm左右的紫外线灭菌能力最强。使用时，只需将紫外线照射于需灭菌的物品表面即可，但需根据紫外线灯管的功率确定照射距离和时间。紫外线灭菌最为简单，无药剂残留、效率高、速度快，目前使用最为普遍。②辐射灭菌:采用离子辐射的方法进行灭菌。灭菌技术发展:参见图13-2紫外线和过氧化氢结合灭菌效果40图13-2紫外线和过氧化氢结合灭菌的效果42一是所有的产品接触表面必须对所用清洁剂和温度有拮抗；二是无菌设备的无菌灌装机必须易于原地清洗，且各部分必须是高速清洗。机器内部所有会与产品、空气或冷凝液直接或间接接触的部件都必须充分清洗；三是从灌装站到密封站的过程中，空气亦必须净化，且空气压力在产品的暴露区域必须是最高的。43在无菌充填之前，包装机内与产品接触的表面必须经过杀菌。其杀菌是通过包装机自身产生的无菌热空气（或无菌热蒸汽）来实现的。在杀菌过程中，无菌热空气直接接触包装机与产品接触的表面进行杀菌。无菌室一般用双氧水喷雾和无菌空气的干燥来实现，杀菌时，液态双氧水喷射至无菌热空气中并瞬时蒸发，这样无菌空气和双氧水气体的混合物进入无菌室进行杀菌，冷凝在内表面的双氧水通过无菌热空气进行干燥，从而完成无菌室的杀菌。44参见图13-3。三、无菌包装系统与工艺过程1.瓶罐无菌包装系统与工艺过程参见图13-4。2.杯成型无菌包装系统与工艺过程参见图13-5。3.塑料袋无菌包装系统与工艺过程45图13-3瓶罐无菌包装系统1-灭菌部位2-充填部位3-瓶罐盖灭菌部位4-封罐部位46图13-4杯成型无菌包装系统1-片材卷筒2、7-过氧化氢液槽3、8-干燥器4-加热器5-成型器6-充填部位9-铝箔盖材卷筒10-密封部位11-冲剪模12-传送带47图13-5塑料袋无菌包装系统1-塑料薄膜卷筒2-制袋3-灭菌4-无菌充填5-封口6-分切48仓虫的完全变态:甲虫类和蛾类要经过卵、幼虫、蛹、成虫四个发育阶段,称为完全变态。参见图13-6。仓虫的不完全变态：像书虱等只经过卵、若虫、成虫3个发育阶段，称为不完全变