食品包装杀菌新技术__朱丽娟

朱丽娟食品包装杀菌新技术•蒸煮袋与软罐头•无菌包装•超高温瞬时杀菌•欧姆杀菌和高压杀菌•超声波杀菌知识目标第一节食品包装技术•食品包装(FoodPackaging)，是指生产出来的各种食品，在到达消费者使用之间的装卸、运输、保管、供应或销售的整个流通过程中，保护食品的质量和使用价值，采用适当的材料、容器，对产品所进行的技术措施。食品包装技术的要求在商品的生产与储运及销售过程中，满足以下要求:•（1）强度要求：食品包装后，保护其商品在贮藏、堆码、运输、搬运过程中能抵抗外界的各种破坏力。•（2）阻隔性要求：通过包装材料实现阻隔，防止食品风味和品质变化。•（3）呼吸要求：有很多食品具有生命必须保持呼吸状态。•（4）营养性要求：食品包装应更有利于营养的保存。•（5）耐温性要求：为避免因温度升高而使包装内食品变质。•（6）避光性要求。•（7）促销性要求。•（8）便利性要求。•食品的包装材料包括很多种，如木材、纸、塑料、陶瓷等，其中纸类、塑料、金属和玻璃为食品包装材料的四大支柱。•根据世界包装组织提供的信息，全球包装业营业额已逾5000亿美元，占全球GDP的1％～2％，其构成情况为：纸和纸板32％，塑料28％，金属24％，玻璃6％，包装机械5％，其他5％。包装材料包装材料和容器包装材料纸基复合材料塑料玻璃金属美国PKL公司的康美盒瑞典利乐公司的纸盒镀锡薄钢板镀铬薄钢板铝和铝箔钠钙玻璃铝玻璃硼硅酸玻璃聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙稀（PVC）复合材料高温蒸煮袋成本低，形状多样，机械适应性强，对氧气和水蒸气有阻隔性高强度、高阻隔性、极好的耐温性•食品包装中制罐材料：•镀锡铁皮(镀锡薄钢板、马口铁)，镀锡层小于0.5mm，食品罐头中的锡含量规定不超过250ppm。•无锡铁皮，不含锡，可以经受232℃以上的高温短时烘烤。油膜(约5nm)Sn氧化膜(约2.5nm)Sn层(1.4μm)FeSn合金层(0.1μm)铁皮镀锡铁皮(半层)•由于纸包装有价格低廉、经济节约、防护性能好、生产灵活性高、贮运方便、易于造型装璜、不污染内容物、回收利用性好等优点，使纸不论在过去、今天或是将来，都是一种主要的包装材料。经常使用的是由纤维纸、特殊涂料、铝箔、聚乙烯薄膜和粘结剂等构成的纸基复合材料。康美纸盒纸盒多层原材料的结构1.印刷层印刷2.PE层防水,保护3.纸板层起骨架作用4.PE层内部保护膜5.铝箔层防光,防水,防氧6.粘结层加强粘度7.PE层保护铝的作用产品空气•蒸煮袋与软罐头1、蒸煮袋的概念蒸煮袋是采用由聚酯、铝箔、聚烯烃等材料复合而成的多层复合薄膜制成的软质包装容器，适宜于充填多种食品，可热熔封口，并能耐受高温高湿热杀菌。由于蒸煮袋装食品属于软包装食品，也称软罐头食品，简称软罐头。蒸煮袋的特点优点与常规的罐装容器相比，用蒸煮袋包装的食品具有重量轻、体积小、传热快、安全卫生性好、外观美观、易携带、可速食、能耗低等特点。缺点目前，软包装食品的生产效率较低，包装材料费用较高，且不宜于生产带骨和坚硬食品。蒸煮袋的分类蒸煮袋按其是否具有阻光性可分为带铝箔层的不透明蒸煮袋和不带铝箔层的透明蒸煮袋。按其耐高温程度可分为普通蒸煮袋(耐100～121℃杀菌温度)、高温杀菌蒸煮袋(耐121～135℃杀菌温度)和超高温杀菌蒸煮袋(耐135~150℃杀菌温度)三类。按包装袋规格分有大型蒸煮袋及小型蒸煮袋。软罐头食品1、定义软罐头食品是将各种不同的食品原料加工处理后，装入热熔封口的蒸煮袋内，经过适度的加热杀菌，使之成为能长期保存食用方便的食品。2、品种按其内容物分有肉禽类、水产类、果蔬类、调料类、主食类、即食菜类、其他小吃类等等。3、一般工艺流程为原辅料验收及选择→加工处理→装袋→封口→杀菌→包装软罐头的杀菌工艺的两个特点（1）由于软罐头具有传热面积大、呈扁平状、横截面小、传热快、冷点不明显等特点，因此软罐头的杀菌时间比金属罐可缩短约三分之一的时间，比玻璃罐缩短约五分之二以上的时间。（2）软罐头杀菌冷却过程中容易产生破袋现象。为了保证软罐头在杀菌过程中不破袋，通常采用加压杀菌及加压冷却。第二节无菌包装的原理及特点•概念•几个基本概念•杀菌：将乳加热到一定程度，以杀死乳中主要致病微生物的处理方法。•灭菌：采用一定的杀菌方法，使乳达到商业无菌的要求。•无菌：在乳中不存在任何形式的微生物（营养细胞、孢子、芽胞）。•商业无菌：乳制品经无菌处理后，制品和媒介物（包装产品的包装）可能含有少数的微生物（营养细胞、孢子、芽胞等），但这些微生物不会引起产品的变质。AsepticPackagingAP无菌包装是在无菌环境条件下，把无菌的或预杀菌的产品充填到无菌容器中并加以密封的一种现代包装技术。定义•无菌包装•商业无菌并不代表绝对无菌，•绝对无菌在实际生产中是不可能的。•污染源：食物，容器，环境变质源：外因(微生物)，内因(酶)•只要具备以下三项条件，就是一个无菌包装系统——对食品进行预杀菌——对包装容器进行杀菌——对装料封口环境进行无菌化处理•生产无菌产品的必要条件包装材料无菌产品无菌无菌环境无菌传送无菌产品无菌环境封口•无菌包装优缺点优点有：包装品质提高；食品安全卫生；货架寿命长；节省生产和成本；符合现代环保包装的要求。无菌包装的优点与缺点缺点有：设备应用缺乏广泛性；不能用于流动性差、高黏度的食品；操作要求严格。缺点有：设备应用缺乏广泛性；不能用于流动性差、高黏度的食品；操作要求严格。第三节无菌包装食品的杀菌技术无菌包装包括对包装件的“最后灭菌”和“无菌包装”两种方式微生物包材产品装填与密封消毒已密封的包装消毒包装产品无菌包装产品微生物包材产品装填与密封杀菌杀菌无菌区•根据杀菌方式、温度的不同，杀菌可分为热杀菌和非热（冷）杀菌。热杀菌是食品工业常用的灭菌方法，但热处理对食品的色、香、味及营养成分影响颇大。•非热杀菌由于杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低，既有利于保持食品中功能成分的生理活性，又有利于保持色、香、味及营养成分。因此，在食品（特别是功能食品）加工中采用非热杀菌技术是非常必要的。•无菌包装•对包装食品的杀菌•对包装材料的杀菌•包装系统和设备的杀菌一、包装食品的杀菌技术主要介绍以下几种主要杀菌技术超高温瞬时杀菌UHT超声波杀菌Ultrasonicsterilization欧姆加热杀菌OhmicHeating巴氏杀菌Pasteurisation巴氏杀菌（Pasteurisation）•巴氏杀菌是一种较为温和的热杀菌形式，巴氏杀菌的处理温度通常在100℃以下，达到同样的巴氏杀菌效果，可以有不同的温度组合，•巴氏杀菌的目的及其产品的贮藏期主要取决于杀菌条件、食品成分（如PH值）和包装情况。•对低酸性食品（PH＞4.6），巴氏杀菌可以杀灭致病菌；•对于酸性食品（PH≤4.6），巴氏杀菌可以杀灭致病菌，还可以杀灭腐败菌和酶。典型巴氏杀菌的条件组合食品作用条件PH≤4.6果汁65℃，30min；77℃，1min啤酒88℃，15s；65-68℃，20min;72-75℃，1-4minPH＞4.6牛乳63℃，30min;71.5℃，15s液态蛋64.4℃，2.5min;60℃，3.5min冰激凌65℃，30min;71℃，10min;80℃，15s超高温瞬时杀菌UHT(UltraHighTemperaturetreated)•指在135-150℃条件下，短时间（2-8秒）对被包装食品进行灭菌处理，然后速冷至室温，处理后食品达到商业无菌要求的过程。•可完全杀灭果汁中的酵母和细菌，并能保全果汁中的丰富的维生素等营养成分。是鲜奶处理的一种灭菌工艺，可无需在10℃以下冷藏保存，保质期可达1-6个月.原理•按照微生物的一般热致死原理，当微生物在高于其耐受温度的热环境中时，必然受到致命的伤害。加热促使微生物死亡的原因是由于高温导致蛋白质的不可逆变化，随后一些球蛋白变得不溶解，酶失去活力，从而造成新陈代谢能力的丧失，因此，细胞内蛋白质凝固变性的难易程度直接关系到微生物的耐热性，而且这与杀菌条件的选择密切相关。•大量实验证明，微生物的热致死率是加热温度和受热时间的函数。•在温度有效范围内，热处理温度每升高10℃，细菌孢子的破坏速度提高11-30倍，温度越高，起灭菌效果越明显，而引起的化学变化很小。•当温度在135℃以上，灭菌效果比褐变的增长要快得多。超高温瞬时灭菌设备核心部件：加热器加热方式：目前多以蒸汽、过热蒸汽和加压热水为加热介质，分为间接加热和直接加热。间接加热：板式、管式、管板式和刮板式；直接加热：蒸汽直接喷射式和牛乳注入式。直接混合式加热是传热效率最高的一种灭菌方式。•超高温瞬时灭菌要使被加热物料在短时间内达到135~150℃，要满足几个条件：•1、加热介质的温度要足够高，至少在160℃以上；•2、加热介质要与物料要有足够的热交换面积；常压下的水、蒸汽的温度无法满足需求，怎么办？从水的物理性质表中，查得要使蒸汽、水的温度达到160℃，压力要达到0.618MPa。喷射式直接加热灭菌示意图牛奶•混注式直接加热示意图直接混合式加热如何去除蒸汽遇冷产生的冷凝水。去除冷凝水的最快方法就是利用突然降低压力的方法，使水在瞬间蒸发掉，这种方法称为闪蒸。•闪蒸罐物料进入到处于真空状态的闪•蒸罐中，液态水立刻变为水蒸•气，越来越多的水蒸气会降低•闪蒸罐的真空度，从而使闪蒸•作用减弱，因此，除去罐中的•水蒸气是当务之急，•可以采用哪些方法呢？•将水蒸汽冷凝成水是最经济的•一种办法。闪蒸罐的关键之处在于与物料保持一定的真空度带有板式热交换器的直接蒸汽喷射加热的UHT生产线超声波杀菌技术•超声波的概念•科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹。我们人类耳朵能听到的声波频率为20～20000赫兹。当声波的振动频率大于20000赫兹或小于20赫兹时，我们便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。•超声波杀菌机理•由于其频率高、波长短，除了具有方向性好、功率大、穿透力强等特点以外，超声波还能引起空化作用和一系列的特殊效应，如力学效应、热学效应、化学效应和生物效应等。当超声波在液体中传播时，液体中的微小气泡（或空穴），在声场的作用下被激活，它表现为这些气泡（空化核）的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。泡内可呈现5000℃以上的高温和几百到上千个大气压的高压•热学效应•机械效应•空化效应•化学效应•弥散效应•声流效应•毛细效应•一般认为，超声波所具有的杀菌效力主要由于超声波所产生的空化作用，使微生物细胞内容物受到强烈的震荡从而达到对微生物的破坏作用。利用超声波空化效应在液体中产生的局部瞬间高温及温度交变变化、局部瞬间高压和压力变化，使液体中某些细菌致死，病毒失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏，从而延长保鲜期。•超声波杀菌设备只宜用于液态食品的杀菌•果蔬汁饮料、酒类、牛奶、矿泉水、酱油等液体食品。超声波灭菌较之传统高温加热杀菌工艺，超声作用既不会改变食品的色、香、味，也不会破坏食品组分。而其超声空化能提高细菌的凝聚作用，使细菌毒力丧失或死亡，从而达到杀菌目的。欧姆加热OhmicHeating•欧姆加热，又称电阻加热Resistanceheating或焦耳加热Jouleheating，是通过电极将电流直接导入含颗粒的流质品，利用食品本身的介电性质，使电能转变为热能而加热食品。•此时将食品视为具有一定电阻的导体，在电流的作用下产生焦耳效应，产生热量的大小用焦耳定律描述电器模拟装置产品加热交流电电源电极欧姆加热处理器原理图•欧姆加热，是利用食品本身所具有的电不良传导性所产生的电阻来加热食品，使食品不分液体、固体均可受热一致，并可获得比常规方法更快的颗粒加热速率。因而可缩短含大颗粒固体食品的杀菌时间，得到高品质产品，同时更能保持食品颗粒的完整性，是目前用来加工含颗粒食品最为有效的杀菌技术之一。•欧姆加热杀菌设备•经巴氏杀菌处理后的牛奶营养成分损失相对较少，但保质期短，一般为48h。•UHT杀菌处理后的牛奶保质期较长，一般为1-6个月，但营养成分损失比