包裝技術 第七八章

第七章無菌包裝技術(自學)

馬桃林第一節無菌包裝概述一、無菌包裝技術的定義所謂無菌包裝技術是在被包裝物、包裝容器或材料、包裝輔助器材無菌的情況下，在無菌的環境中進行充填和封合的一種包裝技術。二、食品無菌包裝分類

1．按食品在容器內外滅菌分為：最后滅菌：是指被包裝物品充填到容器中之后，進行嚴密封口，再進行滅菌處理。無菌加工：通常包括四種不同的操作，即包裝設備要預先滅菌，物品要在填充之前滅菌，包裝材料(或容器)滅菌和包裝環境滅菌。

2．按殺菌方法分為：加熱殺菌：殺菌通道、殺菌釜輻射殺菌：利用紫外線、遠紅外線、放射線（γ射線、β射線）、微波等電磁波輻射殺菌，物理殺菌化學藥物殺菌：現在應用的殺菌劑有氯氣、次氯酸鹽、碘制劑、季銨鹽、兩性表面活性劑、洗泌汰類及乙醇等，見表7-１

表7-１食品工廠所用的殺菌劑鹵素類氯系：次亞氯雙鹽、漂白粉、高度漂白粉、氯氣碘系：碘仿、磺＋陽離子表面活性劑過氧化物類過氧化氫水乙醇系乙醇、異丙醇雙胍系洗泌汰、聚乙烯雙胍醛系福爾馬林、戊二醛、乙二醛酚系碳酸、甲酚、六氯酚第二節被包裝物品的滅菌技術一、超高溫短時間滅菌技術超高溫短時間滅菌技術：就是將食品充填并密封于復合薄膜包裝材料制成的包裝袋后，使其在短時間內保持130℃左右的高溫，以殺滅包裝容器內的細菌。二、巴氏滅菌技術巴氏滅菌技術：是將食品充填并密封于包裝容器后，在一定時間下保持100℃以下的溫度，殺滅包裝容器內的細菌。第三節包裝容器（或材料）的滅菌技術一、藥物滅菌技術藥物滅菌所用的殺菌劑必須是殺菌力強，對設備無腐蝕，殺菌過程中不會生成有害物質，同時在包裝材料中殘留量少的藥物。目前，最通常用的殺蟲劑是過氧化氫，俗稱雙氧水。過氧化氫的殺菌力是與它的濃度和溫度有關，濃度越高，溫度越高，殺菌效力就越好。常用于殺菌的過氧化氫的濃度是25％～30％，溫度是60～65℃。

二、紫外線滅菌技術紫外線的滅菌效果與紫外線的波長、照射度以及照射時間有關，波長在250～260nm左右為最強。微生物經過紫外線照射后的存活菌率，可用下列公式表示：S＝P／P0＝ｅ－Ｅｔ／Q

式中：S——細菌的存活菌率

P——紫外線照射后細菌的存活數

P0——紫外線照射前的細菌數

E——有效放射照度ｔ——照射時間

Q——把Ｓ段設為１／ｅ＝36.5％時，所必須的照射線量（有效放射照度×照射時間）

使用紫外線殺菌還需注意以下事項：

１．防止異物結構由于紫外線能量小，穿透能力差，所以只限于表面殺菌。因此作為紫外線殺菌對象的食品容器，包裝材料在制造和處理時，必須特別注意避免異物粘附。

2．初菌數的管理(見下圖)

包裝容器（或包裝材料）初菌數少，滅菌的安全率就高，并能緩和滅菌條件。

3．有效放射照度的管理高性能紫外線殺菌裝置的照度受紫外線燈管的老化、燈泡及反射面的油垢、手垢、煙、灰塵等污染的影響而降低。

第四節無菌包裝系統無菌包裝系統：主要包括包裝容器輸入部位、包裝容器的滅菌部位、無菌充填部位、無菌封口部位、包裝件的輸出部位。

一、無菌罐裝包裝系統（圖7-2）在此系統中產品與包裝罐分別進行消毒滅菌。包裝罐由傳送帶送入機器，然后通過消毒滅菌部位，在此部位包裝罐被過熱蒸汽消毒滅菌，蒸汽的溫度約為200℃，但此蒸汽不是飽和蒸汽，因此這種蒸汽的殺菌效果與熱空氣相類似。包裝罐經過消毒滅菌后，到冷卻部位，在此部位用過壓無菌空氣降低包裝罐的溫度。當包裝罐通過充填部位時，預先消毒滅菌的產品在充滿過壓無菌空氣的無菌環境下，充填入罐。然后加上已經過消毒滅菌的罐蓋，接口處用特殊設備焊合起來。最后將已封入產品的包裝罐由輸送帶輸出。二、塑料瓶無菌包裝系統（圖7-3）該系統采用過氧化氫對包裝材料進行化學滅菌。兩個塑料材料卷筒（一個作容器體，一個作容器蓋）分別送入系統。卷筒1提供底部材料，卷筒13提供上蓋材料。材料經過過氧化氫液洗滌，然后通過3、4兩段，在那里過氧化氫或其中一部分因負壓而分解，而后由4、11兩個干燥器作用而使殘留的過氧化氫分解。干燥部分也被應用于軟化塑料。成型器6使容器成型，成型后的容器通過充填區域8。充填部位保持在過壓無菌空氣下充填，充填后容器離開充填部位進入封口部位12。同時上蓋的材料通過過氧化氫槽9，再經加熱元件10除去過氧化合物。然后將封口，密封后的包裝件輸出。

三、塑料袋無菌包裝系統（圖7-4）該系統中兩個卷筒塑料薄膜上下合在一起，然后封成各自獨立的小袋子。根據塑料材料的種類，可對這些包裝袋采用不同的方式滅菌。已經過滅菌的產品由無菌針將產品灌進這些預先殺菌的包裝袋內，滿袋裝后，在灌裝點以下封口，完成無菌包裝，輸出無菌包裝件。

第八章防震包裝技術

馬桃林

防震包裝又稱緩沖包裝:它是指為了減輕內裝物受到的沖擊和振動、保護其免受損壞所采取的一定的防護措施的包裝。防震包裝所研究的主要內容有以下幾個方面：

(1)產品在流通過程中的受力情況，即流通過程中產品破壞的外因。

(2)產品本身對外力的承受能力，即產品破損的內因。

(3)防震包裝材料、性能及選擇依據。

(4)緩沖包裝的總體設計。包裝件受外力作用的三個過程：堆積過程中主要受靜壓力作用（增加容器和材料的強度）運輸過程中主要受振動力作用裝卸過程中主要受沖擊力作用第一節防震包裝的受力分析（自學）一、產品所處的環境產品被包裝后形成包裝件。從包裝工廠到顧客拆除包裝，主要經過堆積、運輸和裝卸三大過程。堆積過程主要受靜壓力作用，運輸過程主要受振動力的作用，裝卸過程主要受沖擊力作用。克服靜壓力對產品的影響主要靠包裝容器、包裝材料的強度，克服振動和沖擊的影響主要靠防震措施。

1．振動環境（略）

2．沖擊環境（略）二、產品受沖擊時的受力分析包裝件從某個高度下落時有兩個過程：勢能→動能→做功。可知沖擊力和包裝件（或被包裝物品）的重量與落下高度、變形量有關。所以緩沖包裝設計的基本問題，就是要考慮包裝內物品的重量，其允許加速度最大值和可能落下的高度，決定使用最經濟的緩沖材料和尺寸。三、各種運輸方式的加速度系數包裝件在運輸、貯存等過程中，情況相當復雜，振動和沖擊通常是交替或同時產生，對產品的危害可歸結為所產生加速度最大值的大小。

1.鐵路運輸火車的啟動和停車，急剎車；道軌的不合格，車輛編組作業；通過道叉；甩車等。產生的加速方向，有前后、上下、左右，各種情況下加速減速都會產生對包裝的沖擊。

2.汽車運輸汽車運輸情況比鐵路運輸遠為復雜，因為車型、載重量、行車速度、公路路面狀況等都對振動和沖擊產生很大影響。

3.船舶運輸船舶的振動主要有縱搖和橫搖兩種方式，前者為上下，后者為左右。船載包裝貨物的振動除了受船本身振動大小影響外，還受船倉的位置、船的大小、動力裝置的位置的影響。

4.飛機運輸飛機在飛行中一般只產生振動，振動大小主要受機種、空中氣流的影響。四、包裝件的落下高度包裝件在裝卸作業過程中，最易遭受外力，產生沖擊損失分為機械裝卸作業和人工裝卸作業兩種沖擊形式。機械裝卸作業時，用叉式升降機進行粗暴作業的話，能產生G為1的沖擊加速度；傳送帶上移動物品時，G值一般小于1，運送的終點和中繼點G可能達到幾十以上。起重機、吊車進行裝卸時，包裝件垂直下落和橫移與其他物品撞碰時，會產生G大于幾十甚至上百的沖擊力。人工裝卸時，對于包裝件的不同重量、體積、形狀和操作環境，所產生的沖擊是不同的。防震包裝后要保證在最易落下高度范圍內跌落時，不損壞內裝物。

五、允許加速度系數產品的允許加速度是指產品遭受機械性損壞時所能承受的最大加速度值。此值大小可以表示所能承受的沖擊力大小。允許加速度同樣以重力加速度的倍數表示，記為Gm，稱其為允許加速度系數。一般把一批產品的95％所能承受的最大加速度值視為允許加速度。以下幾種破壞都是由于加速度所造成的：

a勻質產品的變形和破裂

b外殼破壞

c應力集中

d部件的移動

e振動破壞為了要防止上述原因造成產品損壞，就要采用防震包裝。防震包裝按產品允許加速度的大小分為三等：第一級：脆弱產品，Gm≤40；第二級：較弱產品，Gm＝41～90；第三級：一般物品，Gm＞91。

第二節常用防震包裝的材料及其性能要求防震包裝的作用主要是克服沖擊和振動對被包裝物品的影響。克服沖擊所采用的方法通常叫緩沖，所用材料叫緩沖材料；克服振動而采用的方法通常叫防振、隔振，所用材料叫防振材料、隔振材料。緩沖材料與防振材料、隔振防材料統稱為防震材料。防震包裝是綜合考慮了沖擊和振動的影響而采用的方法。

一、防震材料的分類

1.按外形分（無定形防震材料和定形防震材料）

(1)無定形緩沖材料，主要有屑狀、絲狀、顆粒狀、小塊或小條等形狀，將它們填充在產品周圍。與定形緩沖材料相比，在運輸包裝中無定形緩沖材料的用量有下降的趨勢。

(2)定形緩沖材料，主要是各種材料組成的墊角、隔板、襯墊等，用它們將產品隔開、固定或包圍。如成型紙漿、瓦楞紙板襯墊、紙棉材料、棕墊、彈簧、合成材料等。

2.按材質分類

(1)植物纖維素類，如紙屑、紙漿、稻草、麥桿、合成纖維等。

(2)動物纖維類，如豬鬃、羊毛、毛氈等。

(3)礦物纖維素，如玻璃纖維、石棉、礦物棉等。

(4)氣泡結構類，諸如天然橡膠、合成橡膠、泡沫塑料、氣泡塑料薄膜、氣泡片材、發泡板材和就地發泡材料等。

(5)紙類，諸如瓦楞紙板、開槽隔板、玻璃紙襯料、舊報紙和皺紋紙等。

(6)防震裝置類，諸如彈簧、懸掛裝置等。

二、防震材料的性能要求防震材料必須具有其特定的性能。１．能吸收沖擊能量２．能吸收振動外力，使其衰減３．具有較好的復原性４．具有溫度、濕度的安定性５．吸濕性小６．酸堿性要適中

7、防震包裝材料還必須有較好的撓性和抗張力，必要的耐破損性、化學穩定性和作業適性三、幾種主要的防震材料常用防震包裝材料特性比較見表8-8

１．泡沫塑料泡沫塑料可定義為具有細孔海綿狀結構的發泡樹脂材料。通常是將氣體導入并分散在液體樹脂中，隨后將發泡的材料固化。泡沫塑料有：熱塑性樹脂泡沫塑料（聚乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯泡沫塑料等）；熱固性樹脂泡沫塑料（酚醛樹脂、尿醛樹脂、環氧樹脂制成的泡沫塑料）。

２．氣墊薄膜氣墊薄膜是另一種類型的合成緩沖材料。在兩層塑料薄膜之間采用特殊的方法封入空氣，使薄膜之間連續均勻地形成氣泡。兩層薄膜中，制成凸起氣泡的一層較薄，另一片基層較厚，呈平板狀結構。根據緩沖要求不同，也可制成三層的氣墊薄膜，它的緩沖效果比兩層更佳。氣泡有圓形、半圓形、鐘罩形等形狀。制造氣墊薄膜，最好采用擠出復合法，也可以采用吹塑復合法。３．獸毛填充橡膠防震材料把豬毛、馬毛、合成纖維等用天然橡膠作為彈性粘合劑將其粘合，制成防震膠墊，即獸毛填充橡膠防震材料。由于組成的纖維和粘合劑都具有彈性，制造時又使其具有很大的空隙率，所以吸收沖擊能量能力很強。第三節防震包裝技法防震包裝的主要方法有四種：全面防震包裝部分防震包裝懸浮式防震包裝聯合方式的防震包裝。一、全面防震方法系指內裝物與外包裝之間全部用防震材料填滿來進行防震的包裝方法，根據所用防震材料不同又可分為以下幾種：１．壓縮包裝法用彈性材料把易碎物品填塞起來或進行加固，防震時能有效地吸收能量，分散外力，有效保護內裝物。２．浮動包裝法

用彈性材料（小塊襯墊）進行空隙填充，分散內裝物所受的沖擊力。

３．裹包包裝法系采用各種類型的片材把單件內裝物裹包起來放入外包裝箱盒內。４．模盒包裝法系利用模型將聚苯乙烯樹脂等材料做成和制品形狀一樣的模盒，用其來做包裝制品達到的防震作用。５．就地發泡包裝法是以內裝物和外包裝箱為準，在其間充填發泡材料的一種防震包裝技術。ａ．用混合槍將少量液體噴注在箱底；ｂ．當液體開始發泡時，放入一層塑料薄膜，把產品置于其上；ｃ．產品上面再放一層塑料薄膜，然后繼續注入液體；ｄ．最后很快將箱子封好。

對于整體性好的產品和有內包裝容器的產品，僅在產品或內包裝的拐角或局部地方使用防震材料進行襯墊即可，這種方法叫部分防震包裝法。所用防震材料主要有泡沫塑料的防震墊、充氣塑料薄膜防震墊和橡膠彈簧等。這種方法主要是根據內裝物特點，使用較少的防震材料，在最適合的部位進行襯墊，力求取得好的防震效果，并降低包裝成本。本法適用于大批量物品的包裝上。二、部分防震包裝技法三、懸浮式防震包裝法對于某些貴重易損的物品，采用堅固的外包裝容器，把物品用帶子、繩子、吊環、彈簧等物吊在外包裝中，不與四壁接觸，達到防震效果。

四、聯合方法在實際緩沖包裝中常將兩種或兩種以上的防震方法配合作用。例如既加鋪墊，又填充無定形緩沖材料，使產品得到更充分地保護。有時可把異種材質的緩沖材料組合起來使用，例如可將厚度相等的異種材料并聯使用，也可將面積相等的異種材料串聯結合使用。第四節防震包裝的設計方法防震包裝的設計有兩方面的含義：一是指對新產品防震包裝的設計；二是指對舊產品原包裝進行改進設計。一、防震包裝的設計程序

(1)確定環境；

(2)確定產品的易損性；

(3)選擇合適的防震緩沖墊；

(4)設計和制造原型包裝；

(5)對原型包裝進行試驗和修正。

(6)包裝材料的經濟情況

(7)考慮其它的保護問題

(8)特殊的裝運要求

(9)包裝的封閉情況二、確定環境對于沖擊來說，在整個運輸過程中會多次遇到，而且大小程度不同，因此，就要選擇用戶所希望防護的最苛刻的跌落高度作為基準。