果汁無菌包裝工藝

無菌包裝技術是在包裝物、被包裝物、包裝輔助器材均無菌的條件下，在無菌的環(huán)境中進行充填和封合的一種包裝技術。

無菌包裝技術使包裝的產品不添加防腐劑，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，還具有耗能低，耗用包材少，制造成本低，包裝效率高，經濟效益好和質量輕便，以及廢棄包裝可回收再利用等優(yōu)點，適于長途運輸。

無菌包裝的應用越來越廣泛，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，用無菌灌裝機進行充填和封合的一種包裝系統(tǒng)。果汁類食品經過高溫瞬間滅菌，再將溫度降至20℃~30℃，即達到無菌要求。

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合材料，設計磚形紙盒和盒坯結構圖，并進行裝潢設計，然后交付包裝材料專業(yè)工廠按照裝潢設計的圖案、文字、色彩進行印刷，按照結構設計進行壓痕裁切，最后以卷筒紙料運入包裝廠。

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合薄膜，復合薄膜由六層材料組成，即聚乙烯/紙/聚乙烯/鋁箔/聚乙烯/聚乙烯復合材料。用復合薄膜制成的包裝紙盒重量僅為同容積玻璃瓶的8%,不僅成本較低，而且產生的廢物較少，有利于環(huán)境保護。

2）設計磚形紙盒

市場上常見的磚形無菌包裝紙盒容量為250ml,其結構設計圖中實線表示輪廓裁切線，虛線表示內折疊壓痕線，點劃線表示外折疊壓痕線。運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。

3）裝潢設計

裝潢設計時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、適當運用，遵循“科學、美觀、適用、經濟、促銷”的原則，力爭設計美觀、具有時代感、裝飾性和民族性。

同時，為了達到以上設計目標，必須采用先進的工藝技術，例如CAD（計算機輔助設計）、CAM（計算機輔助制造），專業(yè)軟件如包裝紙盒結構設計專業(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字印刷兩大類。目前大多數仍采用模擬印刷。

在常因為PS版制版簡單、快捷、版材輕而價廉，并隨著新光源、新感光材料、新型設備的應用，制版質量不斷提高。其中柔性版印刷也已廣泛用于包裝印刷。

5）復合

復合過程在整個工序是最為重要的，因為它對整個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合過的退卷架上，經過四次淋膜，一次鋁箔（鋁箔可防紫外光，確保內裝物的質量）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、復合層、內層1、內層2分別用不同厚度的聚乙烯或改性聚乙烯樹脂為原料，經過四臺擠出機擠出成型后約1300mm寬的薄膜，與紙張、鋁箔粘合在一起。再由專業(yè)廠家經過裁切壓痕完成，最終以卷筒狀運送到包裝工廠。

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，果汁變質主要是由酵母和霉菌引起的。

殺菌過程通過高溫控制產品中微生物的含量。目前常用的殺菌方式有高溫短時（HTST）和超高溫瞬時（UHT）殺菌。選擇時應根據產品特性而定?處理不當會造成微生物殺滅不徹底或產品失色、失香，并破壞其中的營養(yǎng)成分。

同時包裝前后要對操作車間的環(huán)境進行滅菌處理，并保持車間環(huán)境內的氣壓略高于外界大氣壓，以阻止外界空氣進入車間，減少細菌和污物的侵襲。

生產車間的地面、墻壁、操作臺、工具等也應定期進行殺菌消毒。同時，應適時對物料流通管道及貯存器進行全自動循環(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，并在一臺灌裝機上完成，無菌灌裝機的工作過程。

①紙卷上料。使用一輛特制手推車，把紙卷推送到機器旁，并可使用自動駁紙器，當舊紙卷快用完時，在不停機的狀態(tài)下，把新舊紙卷接駁起來。紙卷1由馬達驅動的進料滾筒3送進，惰輪2可以啟動或停止進料滾筒3.紙帶走行至4處打印生產日期，并壓橫折痕。

②封合。為了使無菌紙盒背面熱封后不會發(fā)生滲漏現象，要用膠帶對熱封部分進一步密封。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的邊緣上，另一半在縱封時與包裝紙的另一側邊緣粘合，得到緊密結實的封口。

③滅菌。包裝紙在灌裝之前先通過H2O2（過氧化氫）槽6浸漬，進行滅菌處理。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。

④干燥。使用一對滾筒7擠壓掉包裝紙上的過氧化氫。同時，使用氣簾8噴出140℃~150℃的高溫無菌空氣以吹干經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，這時高溫空氣還能增強新生態(tài)氧的滅菌效能，殺掉一部分殘存的細菌。

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。

⑤熱封與灌裝。包裝紙通過4個導輥和成型器形成管狀，這時包裝紙兩側邊緣搭接約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，并且將預先貼在內邊緣的PP膠帶牢固粘接。與此同時，經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，為了達到無菌包裝的要求，灌裝管端部一直淹沒在果汁內。

⑥定容、壓棱、橫封。裝置由兩對連續(xù)上下運動的夾爪構成，一對夾爪扣合時，將250ml果汁封閉在壓棱成型的紙筒體腔內，并將底部橫封，橫封利用包裝紙內表面的兩層PE薄膜進行熱封，熱封寬度約16mm,在此寬度上用裁切刀切為上下兩部分，上一半作為前一個紙盒的底封口，另一半作為后一個紙盒的頂封口。夾爪與紙筒同步運行到最下位置時，另一對夾爪張開運行上來，在前一對夾爪的頂面重復以上工作。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)不斷運行的情況下一直循環(huán)下去，大大提高了生產率，每分鐘可包裝100盒~120盒。

⑦折角。小包裝頂部及底部的側角在磚形折疊器14內分別被折向側面和底面，并利用160℃高溫蒸氣噴在底面和側面的四個位置，使其頂面兩側角與側面粘貼，底面兩側角與底面粘貼。在折疊器內紙盒底部朝上，從折疊器卸放到傳送帶15上時，成品頂部朝上。

2）果汁無菌包裝件檢驗

嚴格的檢驗措施也是確保無菌冷灌裝工藝順利實施的重要保證。無菌灌裝間的操作要求極為嚴格，必須按照操作規(guī)程進行。在灌裝過程中，化驗人員必須使果汁無菌包裝件實行在線檢驗。灌裝機剛調整后，在貼管之前，每10min抽檢兩盒，檢查成型、封合粘貼質量及灌裝容量；在運行正常后，每30min抽檢兩盒，檢查內容相同。

3）貼吸管

吸管是為便于消費者飲用而設，它由專業(yè)工廠制造，材質為聚乙烯塑料，長度為115mm,直徑4mm;預先裝在與其長短相適應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角線上，由專用的貼管機完成。

4）中包裝

瓦楞紙托盤用E型瓦楞紙板制成，根據紙盒排列的形式，其尺寸為395mm×193mm×110mm.先在托盤機上排列產品，共裝有3×9=27個無菌紙盒。接著在熱收縮包裝機上利用PVC薄膜對托盤與產品構成的包裝單元形成收縮包裝件。

5）外包裝

在堆碼機上將瓦楞紙托盤堆碼在聯(lián)運平托盤上堆碼成8層，層間交錯排列，這樣一個托盤可放中包裝件12×8=96個，無菌包裝盒2592個。最后在纏繞式拉伸包裝機上用寬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的拉伸薄膜在回轉式拉伸包裝機上進行整幅裹包。