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食品无菌包装中常见的灭菌技术上是嘛

发布时间:2021-07-19 15:43:00 阅读: 来源:消防泵厂家

食品无菌包装中常见的灭菌技术(上)

在食品无菌包装中,灭菌是其关键的技术之一,它标志着无菌包装的成败。灭菌的范围包括食品、包装材料(容器)、工作环境、设备等。灭菌方法大致可分为物理方法和化学方法两种。物理方法主要有蒸汽(高温)、电磁波和辐照等方式,蒸汽灭菌属于经典式的灭菌方法,而电磁波灭菌多采用2450nm 和915nm 微波灭菌和超声波灭菌。辐照灭菌可分为离子性辐照和非离子性辐照。非离子性辐照采用最广泛的是253.7nm 波长的紫外线,由于光源发出的强度所限,虽不存在残留问题,但以上物理灭菌方法都有一定的局限性。化学方法多采用强氧化剂,如过氧化氢、过氧乙酸、环氧乙烷、卤素等,化学灭菌主要是依靠强氧化剂的氧化能力与细胞酶蛋白中的-SH-巯基结合转化为-SS-基,破坏蛋白质的分子结构,干扰细菌酶系统的代谢,使其失去活性。按照分子生物学的观点,就是对细胞的DNA 进行氧化性损伤,从而抑制细胞的增殖这样可以改良机构谐振与液压系统的耦合所酿成的低频小阻尼综合谐振状态。使用化学灭菌会对容器和包材以及设备产生一定量的残留污染,必须采取严格的措施控制残留,以保障最终产品的安全性。归纳起来,食品无菌包装中的灭菌技术主要有如下几种。

热力灭菌技术

利用加热杀灭食品中有害微生物的方法既是古老的方法,也是近现代极其重要的一种灭菌技术。1804 年,法国人阿佩尔(Appert)发明了将食品装瓶放于沸水中煮一段时间,能较长时间保藏食品的方法。19 世纪50 年代,法国人巴斯德(Pasteur)阐明了食品的微生物腐败机理,为灭菌技术的发展奠定了理论基础。食品热力灭菌可分为低温灭菌法、高温短时灭菌法和超高温瞬时灭菌法三种。

(1)低温灭菌又称巴氏灭菌,灭菌条件为61 摄氏度~63 摄氏度/30 分钟,或72 摄氏度~75摄氏度/15 分钟~20 分钟。巴氏灭菌技术是将食品充填并密封于包装容器后,在一定时间内保持100 摄氏度以下的温度,杀灭包装容器内的细菌。巴氏灭菌可以杀灭多数致病菌,而对于非致病的腐败菌及其芽孢的杀灭能力就显得不足,如果巴氏灭菌与其他储藏手段相结合,如冷藏、冷冻、脱氧、包装配合,可在2016年建成的另外1条生产线达到一定的保存期的要求。巴氏灭菌技术主要用语柑橘、苹果汁饮料食品的灭菌,因为果汁食品的pH 值在4.5 以下,没有微生物生长,灭菌的对象是酵母、霉菌和乳酸杆菌等。此外,巴氏灭菌还用于果酱、糖水水果罐头、啤酒、酸渍蔬菜类罐头、酱菜等的灭菌。巴氏灭菌对于密封的酸性食品具有可靠的耐酸性,对于那些不耐高湿处理的低酸性食品,只要不影响消费习惯,常利用加酸或借助于微生物发酵产酸的手段,使pH 值降至酸性食品的范围,可以利用低温灭菌达到保存食品品质和耐贮藏的目的。此法所需时间较长,对热敏性食品不宜采用。(2)高温短时灭菌(HTST):灭菌条件为85 摄氏度~90 摄氏度/3 分钟~5 分钟,或95 摄氏度/12 分钟,主要用于低温流通的无菌奶和低酸性果汁饮料的灭菌,可采用换热器在瞬间把液料加热到接近100 摄氏度,然后速冷至室温。此方法需时较短,效果较好,有利于产品保质。主要可杀灭酵不但如此母菌、霉菌、乳酸菌等。这两种方法具有灭菌效果稳定,操作简单,设备投资小,应用历史悠久等特点,如今还广泛用于各类罐藏食品、饮料、酒类、药品、乳品包装的灭菌。

(3)超高温瞬时灭菌(UHT):于1949 年随着斯托克(Stork)装置的出现而问世,其后国际上出现了多种类型的超高温灭菌装置。超高温短时灭菌是将食品在瞬间加热到高温(130 摄氏度以上)而达到灭菌目的,可分为直接加热和间接加热两种方法。直接加热法是用高压蒸汽直接向食品喷射,使食品以最快速度升温,几秒钟内达到140 摄氏度~160 摄氏度,维持数秒钟,再在真空室内除去水分,然后用无菌冷却机冷却到室温。间接加热法是根据食品的粘度和颗粒大小,选用板式换热器、管式换热器、刮板式换热器。板式换热器适用于果肉含量不超过1%~3%的液体食品。管式换热器对产品的适应范围较广,可加工果肉含量高的浓缩果蔬汁等液体食品。凡用板式换热器会产生结焦或阻塞,而粘度又不足以用刮板式换热器的产品,都可采用管式换热器。刮板式换热器装有带叶片的旋转器,在加热面上刮动而使高粘度食品向前推送,达到加热灭菌之目的。超高温瞬时灭菌的效果非常好,几乎可达到或接近完全灭菌的要求,而且灭菌时间短,物料中营养物质破坏少,食品质量几乎不变,营养成分保存率达92%以上,生产效率很高,比其他两种热力灭菌法效果更优异,配合食品无菌包装技术的超高温式灭菌装置在国内外发展很快,如今已发展为一种高新食品灭菌技术。目前这种灭菌技术已广泛用于牛奶、豆乳、酒、果汁及各种饮料等产品的灭菌,也可将食品装袋后,浸渍于此温度的热水中灭菌。

过热蒸汽灭菌技术

也称干热灭菌。是采用高温过热蒸汽来灭菌,即利用温度为130 摄氏度~160 摄氏度的过热蒸汽喷射于需灭菌的物品上,数秒钟即可完成灭菌操作,目前过热蒸汽灭菌技术仅适用于耐热食品包装容器(如金属制品、玻璃制品等)的灭菌。金属罐是无菌包装使用最早的包装材料之一,主要分马口铁罐和铝罐两种,目前世界上金属罐无菌包装最先进的典型代表——是美国的多尔无菌装罐系统就是采用这种灭菌技术。其方法是当空罐在输送链上通过杀菌室时,过热蒸汽从上下喷射45 秒,这时罐温上升到221 摄氏度~224 摄氏度,罐盖也采用287 摄氏度~316 摄氏度的过热蒸汽杀菌75 秒~90 秒,这样的高温足以杀灭全部的耐热细菌。由于所有容器和设备均采用过热蒸汽杀菌,因此无菌程度高,罐头内部顶隙残留空气极少,且处于高真空状态,产品的质量安全可靠。

电阻加热灭菌技术

也叫欧姆灭菌,是一种借通人的电流使食品内部产生热量而达到灭菌目的的新型热灭菌技术。它利用电极将电流直接导人食品,由食品自身的介电性质产我们使用的时候应当重视其使用标准生热量,以达到灭菌的目的。电阻加热灭菌使用交流电的频率为50Hz~60Hz,电阻加热的适用性由食品物料的电导率来决定,大多数能用泵输送的、溶解有盐类离子且含水量在300%以上的食品都可用电阻加热来灭菌,且效果很好,而一些脂肪、糖、油、未添加盐的处理水等非离子化的食品则不适用该技术。欧姆灭菌作为高新技术应用于含颗粒,诸如牛肉丁和胡萝卜丁的汤汁类食品,对提高产品卫生安全性和品质风味质量,便于过程控制和降低操作费用,均有关键作用。

英国APV 食品加工中心的试验表明,电阻加热已成功地用于各种包含大颗粒的食品和片状食品的灭菌,如马铃薯、胡萝卜、蘑菇、牛肉、鸡肉、片状苹果、菠萝、桃等。对于带颗粒(粒径小于20mm)的食品,常规的换热器间接加热灭菌方式,其热量首先由加热介质通过间壁传递给食品物料中的液体,然后靠液体与固体颗粒之间的对流和传导传给固体颗粒,最后是固体颗粒内部的传热。显然,要使颗粒内部达到灭菌温度,其周围食品介质必须过热,这必然导致含颗粒食品灭菌后质地软烂、外形变坏,影响产品风味和质量。采用欧姆灭菌技术,可使颗粒加热速度与液体加热速度相接近,并可获得比常规传热灭菌方法更快的加热速率(颗粒升温约1 摄氏度/秒~2摄氏度/秒)得到高品质的产品。因此比较适用于酸性和低酸性食品和带颗粒食品进行连续灭菌。

辐照灭菌技术

自从原子能和平利用以来,经过40 多年的研究开发,人们成功地利用原子辐射技术进行食品灭菌保鲜。辐照就是利用χ、β、γ射线或加速电子射线(最为常见的是Co60 和Cs137 的γ射线)对食品的穿透力以达到杀死食品中微生物和虫害的一种冷灭菌消毒方法。受辐照的食品或生物体会形成离子、激发态分子或分子碎片,进而这些产物间又相互作用,生成与原始物质不同的化合物,在化学效应的基础上,受辐照物料或生物体还会发生一系列生物学效应,从而导致害虫、虫卵、微生物体内的蛋白质、核酸及促进生化反应的酶受到破坏、失去活力,进而终止农产品、食品被侵蚀和生长老化的过程,维持品质稳定。辐照保鲜食品具有杀虫、灭菌等防腐作用,既不产生热量,又不破坏食品外形,既能保持食品原有的色、香、味及营养成分,又能在常温下长期保存,所以是一种发展很快的食品高新技术,在发达国家应用很普遍,我国辐照装置已达60 余个(装源10 万居里以上)。用于辐照包装的射线具有穿透力强、杀伤力大的特点,通过这种射线的辐照,寄生在食品中的病原菌、微生物及昆虫等都被杀死。同时,食品经辐照处理后还能抑制食品自身的新陈代谢过程,因而可以防止食品的变质与霉烂。

目前,辐照能量的放射,可以实现调节或控制到预定的穿透深度,在这种情况下,影响到至多只是聚合物包装材料的表面状态或选定的需要消毒的食品表面,而不会影响到实施辐照消毒的无菌包装件内的食品特性和品质。除了食品的营养性、高品味等因素以外,辐照包装的安全性问题尤其引起人们的关注。由于食品在接受辐照消毒时,不与辐照源直接接触,只是接收到射线的辐射能量作用到食品,因而也就不存在产品中遗留放射性的问题。不过人们已发现,当聚合物材料受到射线辐照作用时,就有气体分解物出现,这些分解物就有可能对被包装物品产生作用。研究结果表明,这些气体分解物与塑料成分和环境氧气压力有很大关系,但在添加增塑剂和稳定剂以后,这种情况就会得到不同程度的抑制。

一般情况下,辐照射线(包括χ射线、β射线和γ射线等)辐照时,剂量过大会加速包装材料的老化和分解,因此要注意控制幅照剂量,且包装材料需要较厚的保护层。此外,辐照玻璃瓶会引起玻璃瓶变色,因此该方法仅用于热敏性塑料瓶、复合膜及纸容器。根据辐照分解物的总量而言,不同塑料的分解量是不同的,即它们受辐照的稳定性不一样,其中PET、PS 等材料的稳定性最好。同时在食品消毒辐照剂量的合理范围内,包装材料对气体的

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