果汁无菌包装工艺

　　果汁无菌包装工艺

　　无菌包装技术是在包装物、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。

　　无菌包装技术使包装的产品不添加防腐剂，在常温条件下无需冷藏也能保鲜半年或1年以上而不变质，还具有耗能低，耗用包材少，制造成本低，包装效率高，经济效益好和质量轻便，以及废弃包装可回收再利用等优点，适于长途运输。

　　无菌包装的应用越来越广泛，由包装液体到流体、半流体和膏体；由一般果汁到牛奶、茶类、蔬菜汁、汤料、酒类、水类、药液等。这里主要介绍果汁无菌包装应用。

　　果汁无菌包装是将无菌的果汁、包装容器和包装辅助材料，置于无菌环境中，用无菌灌装机进行充填和封合的一种包装系统。果汁类食品经过高温瞬间灭菌，再将温度降至20℃～30℃，即达到无菌要求。

　　果汁无菌包装工艺过程大致上可分为前期工作、灭菌处理和包装三部分。

　　1 果汁无菌包装前期工作

　　果汁无菌包装的前期工作包括选择复合材料，设计砖形纸盒和盒坯结构图，并进行装潢设计，然后交付包装材料专业工厂按照装潢设计的图案、文字、色彩进行印刷，按照结构设计进行压痕裁切，最后以卷筒纸料运入包装厂。

　　1)选择材料

　　果汁无菌包装采用的包装容器有杯、盒、袋、桶等，这里主要介绍砖型盒类包装容器。

　　果汁无菌包装材料主要采用复合薄膜，复合薄膜由六层材料组成，即聚乙烯 / 纸 / 聚乙烯 / 铝箔 / 聚乙烯 / 聚乙烯复合材料。用复合薄膜制成的包装纸盒重量仅为同容积玻璃瓶的8%，不仅成本较低，而且产生的废物较少，有利于环境保护。

　　2)设计砖形纸盒

　　市场上常见的砖形无菌包装纸盒容量为250ml，其结构设计图中实线表示轮廓裁切线，虚线表示内折叠压痕线，点划线表示外折叠压痕线。运到包装工厂的包装材料卷筒直径为0.8m，可制250ml的砖形无菌包装纸盒约5000个。

　　3)装潢设计

　　装潢设计时首先要考虑商品包装的要求，选择合适的式样；其次要考虑图案、文字和色彩的正确、适当运用，遵循“科学、美观、适用、经济、促销”的原则，力争设计美观、具有时代感、装饰性和民族性。

　　同时，为了达到以上设计目标，必须采用先进的工艺技术，例如CAD（计算机辅助设计）、CAM(计算机辅助制造)，专业软件如包装纸盒结构设计专业软件——Flunder-Pack。

　　4)印刷

　　纸容器的印刷可采用传统的模拟印刷和新型的数字印刷两大类。目前大多数仍采用模拟印刷。

　　在常规四大印刷方法中，平版印刷最常用，而平版中主要采用PS版。因为PS版制版简单、快捷、版材轻而价廉，并随着新光源、新感光材料、新型设备的应用，制版质量不断提高。其中柔性版印刷也已广泛用于包装印刷。

　　5)复合

　　复合过程在整个工序是最为重要的，因为它对整个容器的包装功能起着决定作用。例如纸容器利乐包印刷后的半成品重新放在复合过的退卷架上，经过四次淋膜，一次铝箔（铝箔可防紫外光，确保内装物的质量）的粘合作用，最后在收卷部绕成卷筒状。利乐包的四层塑料从外层、复合层、内层1、内层2分别用不同厚度的聚乙烯或改性聚乙烯树脂为原料，经过四台挤出机挤出成型后约1300mm宽的薄膜，与纸张、铝箔粘合在一起。再由专业厂家经过裁切压痕完成，最终以卷筒状运送到包装工厂。

　　2 果汁无菌包装的灭菌处理

　　果汁是由不同水果制成的，它们的成分和特性各不相同。与包装相关的主要因素是果汁的酸性、酶、维生素C、色泽和香味，果汁变质主要是由酵母和霉菌引起的。

　　杀菌过程通过高温控制产品中微生物的含量。目前常用的杀菌方式有高温短时(HTST)和超高温瞬时(UHT)杀菌。选择时应根据产品特性而定处理不当会造成微生物杀灭不彻底或产品失色、失香，并破坏其中的营养成分。

　　同时包装前后要对操作车间的环境进行灭菌处理，并保持车间环境内的气压略高于外界大气压，以阻止外界空气进入车间，减少细菌和污物的侵袭。

　　生产车间的地面、墙壁、操作台、工具等也应定期进行杀菌消毒。同时，应适时对物料流通管道及贮存器进行全自动循环清洗。

　　3 果汁无菌包装工艺

　　果汁无菌包装工艺主要包括以下流程。

　　1)灌装

　　灌装是整个包装工艺过程中最重要的工序，它由一系列工序组成，并在一台灌装机上完成，无菌灌装机的工作过程。

　　①纸卷上料。使用一辆特制手推车，把纸卷推送到机器旁，并可使用自动驳纸器，当旧纸卷快用完时，在不停机的状态下，把新旧纸卷接驳起来。纸卷1由马达驱动的进料滚筒3送进，惰轮2可以启动或停止进料滚筒3。纸带走行至4处打印生产日期，并压横折痕。

　　②封合。为了使无菌纸盒背面热封后不会发生渗漏现象，要用胶带对热封部分进一步密封。具体方法是用封条粘贴器将宽8mm的PP胶带的一半贴在包装纸里面一侧的边缘上，另一半在纵封时与包装纸的另一侧边缘粘合，得到紧密结实的封口。

　　③灭菌。包装纸在灌装之前先通过H2O2(过氧化氢)槽6浸渍，进行灭菌处理。H2O2的浓度一般为25%～30%:提高灭菌温度，可加速初生态氧的灭菌作用，以80℃为宜。

　　④干燥。使用一对滚筒7挤压掉包装纸上的过氧化氢。同时，使用气帘8喷出140℃～150℃的高温无菌空气以吹干经挤压后仍然残留在包装纸表面上的H2O2，使之分解成为无害的水蒸气和氧气，这时高温空气还能增强新生态氧的灭菌效能，杀掉一部分残存的细菌。

　　⑤热封与灌装。包装纸通过4个导辊和成型器形成管状，这时包装纸两侧边缘搭接约8mm，由纵封装置10将包装纸里外面的PE膜在搭接处连续热封，并且将预先贴在内边缘的PP胶带牢固粘接。与此同时，经过杀菌处理并从无菌管道输送来的果汁通过灌装管9注入纸筒，为了达到无菌包装的要求，灌装管端部一直淹没在果汁内。

　　⑥定容、压棱、横封。装置由两对连续上下运动的夹爪构成，一对夹爪扣合时，将250ml果汁封闭在压棱成型的纸筒体腔内，并将底部横封，横封利用包装纸内表面的两层PE薄膜进行热封，热封宽度约16mm，在此宽度上用裁切刀切为上下两部分，上一半作为前一个纸盒的底封口，另一半作为后一个纸盒的顶封口。夹爪与纸筒同步运行到最下位置时，另一对夹爪张开运行上来，在前一对夹爪的顶面重复以上工作。两夹爪的底面与顶面相距约0.7mm的间隙。如此循环，使纵封成圆筒灌装、定容、压棱成型-横封切断在纸筒连续不断运行的情况下一直循环下去，大大提高了生产率，每分钟可包装100盒～120盒。

　　⑦折角。小包装顶部及底部的侧角在砖形折叠器14内分别被折向侧面和底面，并利用160℃高温蒸气喷在底面和侧面的四个位置，使其顶面两侧角与侧面粘贴，底面两侧角与底面粘贴。在折叠器内纸盒底部朝上，从折叠器卸放到传送带15上时，成品顶部朝上。

　　2)果汁无菌包装件检验

　　严格的检验措施也是确保无菌冷灌装工艺顺利实施的重要保证。无菌灌装间的操作要求极为严格，必须按照操作规程进行。在灌装过程中，化验人员必须使果汁无菌包装件实行在线检验。灌装机刚调整后，在贴管之前，每10min抽检两盒，检查成型、封合粘贴质量及灌装容量；在运行正常后，每30min抽检两盒，检查内容相同。

　　3)贴吸管

　　吸管是为便于消费者饮用而设，它由专业工厂制造，材质为聚乙烯塑料，长度为115mm，直径4mm；预先装在与其长短相适应的两层聚乙烯塑料薄膜中并排分别封合，以备使用。吸管贴在无菌包装纸盒背面的对角线上，由专用的贴管机完成。

　　4)中包装

　　瓦楞纸托盘用E型瓦楞纸板制成，根据纸盒排列的形式，其尺寸为395mm×193mm×110mm。先在托盘机上排列产品，共装有3×9=27个无菌纸盒。接着在热收缩包装机上利用PVC薄膜对托盘与产品构成的包装单元形成收缩包装件。

　　5)外包装

　　在堆码机上将瓦楞纸托盘堆码在联运平托盘上堆码成8层，层间交错排列，这样一个托盘可放中包装件12×8=96个，无菌包装盒2592个。最后在缠绕式拉伸包装机上用宽500mm的线性低密度聚乙烯拉伸薄膜，自上而下以螺旋线形式缠绕，也可用宽1m的拉伸薄膜在回转式拉伸包装机上进行整幅裹包。