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食品無菌包裝中常見的滅菌技術(shù)
最近更新時(shí)間：2012-6-20
提 供 商：中國(guó)廣東遠(yuǎn)東食品包裝機(jī)械有限公司資料大?。?/span>135.3KB
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紫外線滅菌是一種使用簡(jiǎn)便的滅菌方法，且無藥劑殘留，效率高，速度快，并可被不同的表面反射，穿透力弱，對(duì)液體料的滅菌效果較理想。使用時(shí)，可使液體料，如飲料、牛奶等以薄層狀通過紫外線照射區(qū)即可滅菌。紫外線滅菌可應(yīng)用于食品表面、食品包裝材料、食品加工車間環(huán)境、設(shè)備、器具、工作臺(tái)的滅菌處理。但紫外線必須照射到才能滅菌，照射不到則不能滅菌。且紫外線進(jìn)行直線傳播，其強(qiáng)度與距離平方成比例地減弱，滅菌效果與照射強(qiáng)度、時(shí)間、距離和空氣溫度有關(guān)，因此需要根據(jù)紫外線燈管的功率確定照射距離和時(shí)間。此外，紫外線滅菌還與材料表面狀態(tài)有關(guān)，對(duì)于表面光滑無灰塵的包裝材料，采用紫外線可殺滅表面上的細(xì)菌；對(duì)于壓凸的鋁箔表面，滅菌時(shí)間比光滑表面長(zhǎng)三倍；對(duì)不規(guī)則形狀的包裝容器表面，則滅菌照射時(shí)間要比平面長(zhǎng)五倍。同時(shí)，采用紫外線滅菌時(shí)還需考慮材料的特性，特別是復(fù)合材料的內(nèi)層，如PVC、PVDC、LDPE 等材料受紫外線照射后會(huì)使其熱封強(qiáng)度降低約50%。如果紫外線與空氣加熱、雙氧水和乙醇等滅菌方法結(jié)合使用，可大大增強(qiáng)其滅菌能力。
磁力滅菌技術(shù)
磁力滅菌是把需要消毒滅菌的食品放置于磁場(chǎng)中，在設(shè)定的磁場(chǎng)強(qiáng)度作用下，從而使得食品達(dá)到常溫下滅菌。由于這種滅菌方式不需加熱，具有廣譜滅菌作用，經(jīng)此處理后的食品，其風(fēng)味和品質(zhì)不受影響。這種滅菌方法主要適用于各種飲料，流質(zhì)食品、調(diào)味品及其它各種包裝的固體食品。
高壓電場(chǎng)脈沖滅菌技術(shù)
高壓電場(chǎng)脈沖滅菌是將食品置于兩個(gè)電極間產(chǎn)生的瞬間高壓電場(chǎng)中，由于高壓電脈沖（HEEP）能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，改變其通透性，從而殺死細(xì)胞。高壓脈沖電場(chǎng)的獲得有兩種方法。一種是利用LC 振蕩電路原理，先用高壓電源對(duì)一組電容器進(jìn)行充電，將電容器與一個(gè)電感線圈及處理室的電極相連，電容器放電時(shí)產(chǎn)生的高頻指數(shù)脈沖衰減波即加在兩個(gè)電極上形成高壓脈沖電場(chǎng)。由于LC 電路放電極快，在幾十至幾百個(gè)微秒內(nèi)即可以將電場(chǎng)能量釋放完畢，利用自動(dòng)控制裝置，對(duì)LC 振蕩器電路進(jìn)行連續(xù)的充電與放電，可以在幾十毫秒內(nèi)完成滅菌過程。另一種是利用特定的高頻高壓變壓器來得到持續(xù)的高壓脈沖電場(chǎng)。滅菌用的高壓脈沖電場(chǎng)強(qiáng)度一般為15 千伏／厘米～100 千伏／厘米，脈沖頻率為1kHz～100kHz，放電頻率為1kHz～20kHz。高壓電場(chǎng)脈沖滅菌一般在常溫下進(jìn)行，處理時(shí)間為幾十毫秒，這種方法有兩個(gè)特點(diǎn)：一是由于滅菌時(shí)間短，處理過程中的能量消耗遠(yuǎn)小于熱處理法。二是由于在常溫、常壓下進(jìn)行，處理后的食品與新鮮食品相比在物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分上改變很小，風(fēng)味、滋味無感覺出來的差異。而且滅菌效果明顯，可達(dá)到商業(yè)無菌的要求，特別適用于熱敏性食品，具有廣闊的應(yīng)用前景。
脈沖強(qiáng)光滅菌技術(shù)
脈沖強(qiáng)光滅菌技術(shù)是采用強(qiáng)烈白光閃照的方法進(jìn)行滅菌，它由一個(gè)動(dòng)力單元和一個(gè)惰性氣體燈單元組成。動(dòng)力單元是一個(gè)能提供高電壓高電流脈沖的部件，它為惰性氣體燈提供能量，惰性氣體燈能發(fā)出由紫外線至近紅外區(qū)域的光線，其光譜與太陽光十分相近，但強(qiáng)度卻強(qiáng)數(shù)千倍至數(shù)萬倍，光脈沖寬度小于800μs。該技術(shù)由于只處理食品的表面，從而對(duì)食品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分影響很小，可用于延長(zhǎng)以透明材料包裝的食品及新鮮食品的貨架期。研究表明，脈沖強(qiáng)光對(duì)枯草芽孢桿菌、酵母菌都有較強(qiáng)的致死效果，30 余次閃照后，可使這些菌由105 個(gè)減少到0 個(gè)。脈沖強(qiáng)光起滅菌作用的波段可能為紫外線，但其它波段可能有協(xié)同作用。
激發(fā)態(tài)紫外光脈沖滅菌技術(shù)
這是近期開發(fā)的應(yīng)用前景的滅菌技術(shù)之一。激發(fā)態(tài)紫外光脈沖滅菌技術(shù)不同于常規(guī)的物理滅菌手段，采用特制的光源和電源器件，在高頻高壓下產(chǎn)生單一波長(zhǎng)253.7nm 的紫外光，其強(qiáng)度可達(dá)到200mw／cm3 以上，是常規(guī)紫外線裝置發(fā)光強(qiáng)度的200 倍～300 倍，其脈沖可達(dá)到納秒級(jí)，其能量足以打斷細(xì)胞DNA 結(jié)構(gòu)中的C－H 鍵、C－N 鍵和O－H 鍵，使DNA 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生致死性損傷，如果和低濃度過氧化氫協(xié)同作用，不但可以增大滅菌強(qiáng)度，同樣可以使殘留的過氧化氫分解，這種新技術(shù)的應(yīng)用將為無菌包裝設(shè)備的微生物柵欄系統(tǒng)提供強(qiáng)有力的。
超高壓滅菌技術(shù)
近年來，日本研制出一種新型的食品加工保藏技術(shù)，這就是超高壓滅菌技術(shù)。超高壓處理具有熱處理及其它加工處理方法所沒有的一些優(yōu)點(diǎn)，可保持食品（如肉類等）原有的風(fēng)味成分、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和色澤，并殺死食品中常見的酵母菌、大腸桿菌、葡萄球菌等而達(dá)到滅菌目的。所謂高靜壓技術(shù)（HHP）就是將食品密封于彈性容器或置于無菌壓力系統(tǒng)中（常以水或其他流體介質(zhì)作為傳遞壓力的媒介物），在高靜壓（一般100MPa 以上）下處理一段時(shí)間，以達(dá)到加工保藏的目的。在高壓下，會(huì)使蛋白質(zhì)和酶發(fā)生變性，微生物細(xì)胞核膜被壓成許多小碎片和原生質(zhì)等一起變成糊狀，這種不可逆的變化即可造成微生物死亡。微生物的死亡遵循一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。對(duì)于大多數(shù)非芽孢微生物，在室溫、450MPa 壓力下的滅菌效果良好。芽孢菌孢子耐壓，滅菌時(shí)需要更高的壓力，而且往往要結(jié)合加熱等其他處理才更有效。溫度、介質(zhì)等對(duì)食品超高壓滅菌的模式和效果影響很大。間歇性重復(fù)高壓處理是殺死耐壓芽孢的良好方法。日本開發(fā)出的超高壓滅菌機(jī)，操作壓力達(dá)304MPa～507MPa。超高壓滅菌的zui大*性在于它對(duì)食品中的風(fēng)味物質(zhì)、*、色索等沒有影響，營(yíng)養(yǎng)成分損失很少，特別適用于果汁、果醬類、肉類等食品的滅菌，此外，采用300MPa～400MPa 的超高壓對(duì)肉類滅菌時(shí)還可使肌纖維斷裂而提高肉類食品的嫩度。
高靜水壓滅菌技術(shù)
高靜水壓技術(shù)利用液體為傳壓介質(zhì)，使食品處于高壓狀態(tài)，達(dá)到滅菌的目的。其操作溫度低，對(duì)食品熱損傷小，處理的產(chǎn)品適宜于無菌灌裝。美國(guó)佐治亞大學(xué)的一位教授使用連續(xù)高靜水壓設(shè)備，才橙汁進(jìn)行滅菌，然后采用實(shí)驗(yàn)室無菌包裝設(shè)備灌裝，產(chǎn)品在40℃下儲(chǔ)藏，90 天無任何劣變現(xiàn)象，并保持了原有的色澤與風(fēng)味。其無菌包裝設(shè)備由箱體、氮?dú)廨斔凸堋⒏邷馗邏赫羝斔凸芎臀锪陷斔凸芙M成。灌裝的，將包裝容器置于箱體中，通入高溫蒸汽滅菌，然后通入高壓滅菌后的物料，zui后充氮?dú)饷芊狻?/p>
超聲波滅菌技術(shù)
超聲波是頻率大于10kHz 的聲波。超聲波同普通聲波一樣屬于縱波。超聲波與傳聲媒質(zhì)相互作用蘊(yùn)藏著巨大的能量，當(dāng)遇到物料時(shí)就對(duì)其產(chǎn)生快速交替的壓縮和膨脹作用，這種能量在極短的時(shí)間內(nèi)足以起到殺滅和破壞微生物的作用，而且還能夠?qū)κ称樊a(chǎn)生諸如均質(zhì)、催陳、裂解大分子物質(zhì)等多種作用，具有其他物理滅菌方法難以取得的多重效果，從而能夠更好地提高食品品質(zhì)，保證食品安全。技術(shù)人員采用超聲波發(fā)生儀作為滅菌設(shè)備，以醬油為滅菌對(duì)象，取得了良好的效果。
膜過濾除菌技術(shù)
隨著材料科學(xué)的發(fā)展，各種可用于物料分離的膜相繼出現(xiàn)，膜分離技術(shù)已在食品、生物制藥等工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，例如生化物質(zhì)的提取、純水的制備、果汁的濃縮等，膜分離過程根據(jù)推動(dòng)力的不同，大體上可分為兩種。一類是以壓力為推動(dòng)力的膜過程，如超濾；另一類是以電為推動(dòng)力的膜過程，稱為離子交換，如電滲析。以壓力為推動(dòng)力的膜過程，根據(jù)膜所用的孔徑和截留能力可以分為微孔過濾、超濾和反滲透等。通常膜的孔徑為0.0001 微米～10 微米，而物料中微生物粒子大小一般在0.5 微米～2 微米。若選用孔徑小于微生物的膜，使料液通過膜過濾器進(jìn)行過濾，則菌體粒子被截留，稱之為過濾除菌。膜過濾除菌技術(shù)具有耗能少、在常溫下操作、適于熱敏性物料、工藝適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用前景廣闊，現(xiàn)已廣泛用于食品、生化、制藥、用水及空氣、乳品、果汁等的過濾除菌。
臭氧滅菌技術(shù)
臭氧滅菌機(jī)理在于O3／H2O 形成強(qiáng)氧化電極電位，所以對(duì)微生物的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁中的磷脂、蛋白質(zhì)有破壞作用。當(dāng)O3 進(jìn)入細(xì)胞后會(huì)破壞酶和遺傳物質(zhì)，從而殺滅微生物。將臭氧與水混合形成臭氧水，可代替雙氧水處理無菌包裝容器。同時(shí)，由于自身的半衰期（5 分鐘～14 分鐘）作用，臭氧在水中極不穩(wěn)定，時(shí)刻發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)烈氧化作用的單原子氧。在其產(chǎn)生瞬間，與細(xì)菌細(xì)胞壁中的脂蛋白或細(xì)胞膜中的磷脂質(zhì)、蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到破壞，細(xì)胞膜的通透性增加，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外流，使細(xì)菌失去活性。同時(shí)臭氧能迅速擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，氧化細(xì)胞內(nèi)的酶或HNA、DNA，從而致死菌原體。臭氧滅菌具有、快速、安全，便宜等優(yōu)點(diǎn)，自1785 年發(fā)現(xiàn)以來，廣泛應(yīng)用于食品加工、運(yùn)輸與貯存及自來水、純凈水生產(chǎn)等領(lǐng)域。臭氧水滅菌速度比氯水快300 倍～1000 倍，同時(shí)臭氧對(duì)環(huán)境滅菌也非常有效，還可以去除異味。
過氧化氫（雙氧水）滅菌技術(shù)
雙氧水是一種滅菌能力很強(qiáng)的滅菌劑，對(duì)微生物具廣譜滅菌作用。其滅菌力與雙氧水的濃度和溫度有關(guān)，濃度越高、溫度越高，其滅菌效力就越好。而在常溫下，雙氧水的滅菌作用較弱。過氧化氫通常用于包裝容器和輔助器具等滅菌，在使用過氧化氫滅菌時(shí)，其濃度一般控制在25%～30%，溫度為60℃～65℃。使用方法有浸漬法（即把包裝材料或容器浸漬于雙氧水中）、噴霧法（即把雙氧水噴霧噴射于包裝物品上），使包裝材料表面有一層均勻的雙氧水液，然后對(duì)其進(jìn)行熱輻射，*蒸發(fā)分解成無害的水蒸氣和氧，同時(shí)增強(qiáng)滅菌效果。但在滅菌中雙氧水很少單獨(dú)使用，多與其他滅菌技術(shù)配合使用。例如，雙氧水+熱，這是應(yīng)用廣泛的方法，幾乎所有包裝材料都可用此方法處理。用熱雙氧水浸泡或噴霧，然后加熱，使殘留在包裝材料表面的雙氧水揮發(fā)和分解。加熱本身亦有抑菌作用，不同的設(shè)備加熱方式不同，但一般多為無菌熱空氣加熱。典型的系統(tǒng)有瑞典利樂公司的利樂無菌填充系統(tǒng)、紙業(yè)的無菌填充系統(tǒng)、德國(guó)PKL 公司的Combiloe 無菌填充系統(tǒng)等，雙氧水+紫外線，即采用低濃度雙氧水（＜1%）溶液，加上高強(qiáng)度的紫外線輻射滅菌處理，從而取得良好的滅菌效果，它比用雙氧水結(jié)合加熱處理的滅菌效力更顯著。這種滅菌方法只需在常溫下施行就可產(chǎn)生立即的滅菌效果。用雙氧水等藥劑滅菌的要求，是保證物品藥物殘留應(yīng)低于規(guī)定的要求。
除此之外，食品無菌包裝中還有其他的滅菌技術(shù)，如二氧化氯滅菌技術(shù)，環(huán)氧乙烷滅菌技術(shù)、氯氣滅菌技術(shù)、電子滅菌技術(shù)等。不同的滅菌技術(shù)可以聯(lián)合使用，使滅菌效果更為理想，如加熱與加壓并用滅菌技術(shù)、加熱與化學(xué)藥劑并用滅菌技術(shù)、加熱與輻照并用滅菌技術(shù)、靜電滅菌技術(shù)等-這些技術(shù)也都在不斷地研究和充分完善之中，相信在不久的將來這些技術(shù)也會(huì)逐漸在食品及其它無菌包裝領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。