菌包裝技術(shù)是在包裝物、被包裝物、包裝輔助器材均無菌的條件下，在無菌的環(huán)境中進(jìn)行充填和封合的一種包裝技術(shù)。
無菌包裝技術(shù)使包裝的產(chǎn)品不添加防腐劑，在常溫條件下無需冷藏也能保鮮半年或1年以上而不變質(zhì)，還具有耗能低，耗用包材少，制造成本低，包裝效率高，經(jīng)濟(jì)效益好和質(zhì)量輕便，以及廢棄包裝可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，適于長(zhǎng)途運(yùn)輸。
無菌包裝的應(yīng)用越來越廣泛，由包裝液體到流體、半流體和膏體；由一般果汁到牛奶、茶類、蔬菜汁、湯料、酒類、水類、藥液等。這里主要介紹果汁無菌包裝應(yīng)用。
果汁無菌包裝是將無菌的果汁、包裝容器和包裝輔助材料，置于無菌環(huán)境中，用無菌灌裝機(jī)進(jìn)行充填和封合的一種包裝系統(tǒng)。果汁類食品經(jīng)過高溫瞬間滅菌，再將溫度降至20℃~30℃，即達(dá)到無菌要求。
果汁無菌包裝工藝過程大致上可分為前期工作、滅菌處理和包裝三部分。
1 果汁無菌包裝前期工作
果汁無菌包裝的前期工作包括選擇復(fù)合材料，設(shè)計(jì)磚形紙盒和盒坯結(jié)構(gòu)圖，并進(jìn)行裝潢設(shè)計(jì)，然后交付包裝材料專業(yè)工廠按照裝潢設(shè)計(jì)的圖案、文字、色彩進(jìn)行印刷，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行壓痕裁切，最后以卷筒紙料運(yùn)入包裝廠。
1）選擇材料
果汁無菌包裝采用的包裝容器有杯、盒、袋、桶等，這里主要介紹磚型盒類包裝容器。
果汁無菌包裝材料主要采用復(fù)合薄膜，復(fù)合薄膜由六層材料組成，即聚乙烯/紙/聚乙烯/鋁箔/聚乙烯/聚乙烯復(fù)合材料。用復(fù)合薄膜制成的包裝紙盒重量?jī)H為同容積玻璃瓶的8%,不僅成本較低，而且產(chǎn)生的廢物較少，有利于環(huán)境保護(hù)。
2）設(shè)計(jì)磚形紙盒
市場(chǎng)上常見的磚形無菌包裝紙盒容量為250ml,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖中實(shí)線表示輪廓裁切線，虛線表示內(nèi)折疊壓痕線，點(diǎn)劃線表示外折疊壓痕線。運(yùn)到包裝工廠的包裝材料卷筒直徑為0.8m,可制250ml的磚形無菌包裝紙盒約5000個(gè)。
3）裝潢設(shè)計(jì)
裝潢設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮商品包裝的要求，選擇合適的式樣；其次要考慮圖案、文字和色彩的正確、適當(dāng)運(yùn)用，遵循“科學(xué)、美觀、適用、經(jīng)濟(jì)、促銷”的原則，力爭(zhēng)設(shè)計(jì)美觀、具有時(shí)代感、裝飾性和民族性。
同時(shí)，為了達(dá)到以上設(shè)計(jì)目標(biāo)，必須采用先進(jìn)的工藝技術(shù)，例如CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）、CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造），專業(yè)軟件如包裝紙盒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)軟件--Flunder-Pack.
4）印刷
紙容器的印刷可采用傳統(tǒng)的模擬印刷和新型的數(shù)字印刷兩大類。目前大多數(shù)仍采用模擬印刷。
在常因?yàn)镻S版制版簡(jiǎn)單、快捷、版材輕而價(jià)廉，并隨著新光源、新感光材料、新型設(shè)備的應(yīng)用，制版質(zhì)量不斷提高。其中柔性版印刷也已廣泛用于包裝印刷。
5）復(fù)合
復(fù)合過程在整個(gè)工序是最為重要的，因?yàn)樗鼘?duì)整個(gè)容器的包裝功能起著決定作用。例如紙容器利樂包印刷后的半成品重新放在復(fù)合過的退卷架上，經(jīng)過四次淋膜，一次鋁箔（鋁箔可防紫外光，確保內(nèi)裝物的質(zhì)量）的粘合作用，最后在收卷部繞成卷筒狀。利樂包的四層塑料從外層、復(fù)合層、內(nèi)層1、內(nèi)層2分別用不同厚度的聚乙烯或改性聚乙烯樹脂為原料，經(jīng)過四臺(tái)擠出機(jī)擠出成型后約1300mm寬的薄膜，與紙張、鋁箔粘合在一起。再由專業(yè)廠家經(jīng)過裁切壓痕完成，最終以卷筒狀運(yùn)送到包裝工廠。
2 果汁無菌包裝的滅菌處理
果汁是由不同水果制成的，它們的成分和特性各不相同。與包裝相關(guān)的主要因素是果汁的酸性、酶、維生素C、色澤和香味，果汁變質(zhì)主要是由酵母和霉菌引起的。
殺菌過程通過高溫控制產(chǎn)品中微生物的含量。目前常用的殺菌方式有高溫短時(shí)（HTST）和超高溫瞬時(shí)（UHT）殺菌。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特性而定?處理不當(dāng)會(huì)造成微生物殺滅不徹底或產(chǎn)品失色、失香，并破壞其中的營養(yǎng)成分。
同時(shí)包裝前后要對(duì)操作車間的環(huán)境進(jìn)行滅菌處理，并保持車間環(huán)境內(nèi)的氣壓略高于外界大氣壓，以阻止外界空氣進(jìn)入車間，減少細(xì)菌和污物的侵襲。
生產(chǎn)車間的地面、墻壁、操作臺(tái)、工具等也應(yīng)定期進(jìn)行殺菌消毒。同時(shí)，應(yīng)適時(shí)對(duì)物料流通管道及貯存器進(jìn)行全自動(dòng)循環(huán)清洗。
3 果汁無菌包裝工藝
果汁無菌包裝工藝主要包括以下流程。
1）灌裝
灌裝是整個(gè)包裝工藝過程中最重要的工序，它由一系列工序組成，并在一臺(tái)灌裝機(jī)上完成，無菌灌裝機(jī)的工作過程。
?、偌埦砩狭?。使用一輛特制手推車，把紙卷推送到機(jī)器旁，并可使用自動(dòng)駁紙器，當(dāng)舊紙卷快用完時(shí)，在不停機(jī)的狀態(tài)下，把新舊紙卷接駁起來。紙卷1由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的進(jìn)料滾筒3送進(jìn)，惰輪2可以啟動(dòng)或停止進(jìn)料滾筒3.紙帶走行至4處打印生產(chǎn)日期，并壓橫折痕。
②封合。為了使無菌紙盒背面熱封后不會(huì)發(fā)生滲漏現(xiàn)象，要用膠帶對(duì)熱封部分進(jìn)一步密封。具體方法是用封條粘貼器將寬8mm的PP膠帶的一半貼在包裝紙里面一側(cè)的邊緣上，另一半在縱封時(shí)與包裝紙的另一側(cè)邊緣粘合，得到緊密結(jié)實(shí)的封口。
③滅菌。包裝紙?jiān)诠嘌b之前先通過H2O2（過氧化氫）槽6浸漬，進(jìn)行滅菌處理。H2O2的濃度一般為25%~30%:提高滅菌溫度，可加速初生態(tài)氧的滅菌作用，以80℃為宜。
?、芨稍?。使用一對(duì)滾筒7擠壓掉包裝紙上的過氧化氫。同時(shí)，使用氣簾8噴出140℃~150℃的高溫?zé)o菌空氣以吹干經(jīng)擠壓后仍然殘留在包裝紙表面上的H2O2,使之分解成為無害的水蒸氣和氧氣，這時(shí)高溫空氣還能增強(qiáng)新生態(tài)氧的滅菌效能，殺掉一部分殘存的細(xì)菌。
規(guī)四大印刷方法中，平版印刷最常用，而平版中主要采用PS版。
?、轃岱馀c灌裝。包裝紙通過4個(gè)導(dǎo)輥和成型器形成管狀，這時(shí)包裝紙兩側(cè)邊緣搭接約8mm,由縱封裝置10將包裝紙里外面的PE膜在搭接處連續(xù)熱封，并且將預(yù)先貼在內(nèi)邊緣的PP膠帶牢固粘接。與此同時(shí)，經(jīng)過殺菌處理并從無菌管道輸送來的果汁通過灌裝管9注入紙筒，為了達(dá)到無菌包裝的要求，灌裝管端部一直淹沒在果汁內(nèi)。
?、薅ㄈ?、壓棱、橫封。裝置由兩對(duì)連續(xù)上下運(yùn)動(dòng)的夾爪構(gòu)成，一對(duì)夾爪扣合時(shí)，將250ml果汁封閉在壓棱成型的紙筒體腔內(nèi)，并將底部橫封，橫封利用包裝紙內(nèi)表面的兩層PE薄膜進(jìn)行熱封，熱封寬度約16mm,在此寬度上用裁切刀切為上下兩部分，上一半作為前一個(gè)紙盒的底封口，另一半作為后一個(gè)紙盒的頂封口。夾爪與紙筒同步運(yùn)行到最下位置時(shí)，另一對(duì)夾爪張開運(yùn)行上來，在前一對(duì)夾爪的頂面重復(fù)以上工作。兩夾爪的底面與頂面相距約0.7mm的間隙。如此循環(huán)，使縱封成圓筒灌裝、定容、壓棱成型-橫封切斷在紙筒連續(xù)不斷運(yùn)行的情況下一直循環(huán)下去，大大提高了生產(chǎn)率，每分鐘可包裝100盒~120盒。
?、哒劢恰Ｐ“b頂部及底部的側(cè)角在磚形折疊器14內(nèi)分別被折向側(cè)面和底面，并利用160℃高溫蒸氣噴在底面和側(cè)面的四個(gè)位置，使其頂面兩側(cè)角與側(cè)面粘貼，底面兩側(cè)角與底面粘貼。在折疊器內(nèi)紙盒底部朝上，從折疊器卸放到傳送帶15上時(shí)，成品頂部朝上。
2）果汁無菌包裝件檢驗(yàn)
嚴(yán)格的檢驗(yàn)措施也是確保無菌冷灌裝工藝順利實(shí)施的重要保證。無菌灌裝間的操作要求極為嚴(yán)格，必須按照操作規(guī)程進(jìn)行。在灌裝過程中，化驗(yàn)人員必須使果汁無菌包裝件實(shí)行在線檢驗(yàn)。灌裝機(jī)剛調(diào)整后，在貼管之前，每10min抽檢兩盒，檢查成型、封合粘貼質(zhì)量及灌裝容量；在運(yùn)行正常后，每30min抽檢兩盒，檢查內(nèi)容相同。
3）貼吸管
吸管是為便于消費(fèi)者飲用而設(shè)，它由專業(yè)工廠制造，材質(zhì)為聚乙烯塑料，長(zhǎng)度為115mm,直徑4mm;預(yù)先裝在與其長(zhǎng)短相適應(yīng)的兩層聚乙烯塑料薄膜中并排分別封合，以備使用。吸管貼在無菌包裝紙盒背面的對(duì)角線上，由專用的貼管機(jī)完成。
4）中包裝
瓦楞紙托盤用E型瓦楞紙板制成，根據(jù)紙盒排列的形式，其尺寸為395mm×193mm×110mm.先在托盤機(jī)上排列產(chǎn)品，共裝有3×9=27個(gè)無菌紙盒。接著在熱收縮包裝機(jī)上利用PVC薄膜對(duì)托盤與產(chǎn)品構(gòu)成的包裝單元形成收縮包裝件。
5）外包裝
在堆碼機(jī)上將瓦楞紙托盤堆碼在聯(lián)運(yùn)平托盤上堆碼成8層，層間交錯(cuò)排列，這樣一個(gè)托盤可放中包裝件12×8=96個(gè)，無菌包裝盒2592個(gè)。最后在纏繞式拉伸包裝機(jī)上用寬500mm的線性低密度聚乙烯拉伸薄膜，自上而下以螺旋線形式纏繞，也可用寬1m的拉伸薄膜在回轉(zhuǎn)式拉伸包裝機(jī)上進(jìn)行整幅裹包。
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