第八章 无菌包装技术
一、基本概念原理
二、包装材料、食品及无菌化
三、无菌包装设备与包装过程
一、基本概念、原理
无菌包装是灭菌包装的一种类型。灭菌包装主要起源于
两大类产品，一种是需要对已混入包装内的微生物进行处理
的医药品及医疗器械；另一种是需要延长包装有效期的某些
加工食品。
灭菌包装包括“无菌包装”和对包装件的“最后灭菌”两种方式
微生物 包材产品
装填与密
封
消毒已密
封的包装
消毒包装产品
无菌包装产品
微生物 包材产品
装填与密
封
杀菌 杀菌
无菌区
无菌包装优点：
（1）食品经过短时间高温灭菌或巴氏灭菌，不会破坏食
品的营养成分，对食品的质量没有影响。所含维生素能保
存95％，其色、香、味的损失均比包装后灭菌损失少；
（2）包装后食品可以在常温下进行保存和运输，降低了
流通成本，而且延长了食品的保存寿命；
（3）无菌包装对包装材料的限制小，能使用多种包装材
料。
缺点：
（1）很难用于流动性差的高粘度包装物品；
（2）设备复杂，规模较大，造价高，因此起始成本高；
（3）对操作管理要求十分严格，一旦发生污染，整批产
品就要全部报废。
无菌包装的种类：
（一）完全无菌包装
它是指流动性食品在灭菌后用无菌包装材料在无菌的环境
下进行充填包装。这类包装可用于很多食品：
1 牛奶
130～150℃的温度下，经过2～6秒钟的超高温杀菌
2 柑桔汁、苹果汁等饮料
果汁的pH值在4．5以下，酵母菌、霉菌和乳酸杆菌等。最
高加热温度一般在100℃以下，数秒灭菌之后，冷却至20℃充
填包装。
3 番茄酱
快速杀菌的温度为90～95℃，快速冷却到40℃时就可充填
到经过灭菌的包装容器中。
（二）半无菌包装
它是指对于难以完全灭菌的固体食品，如腊肠片、腊肉片、
猪牛肉混合香肠、蛋糕等，抑制其初发菌数并采用无菌材料在
无菌室内进行包装，然后进行冷藏流通的包装方法。
1 蛋糕
充气包装。15～18℃。
2 肉类加工品
真空包装。
3 家常菜
无菌状态下制造，在无菌室内进行无菌包装。
无菌: 即杀灭微生物使它不能有繁殖和生存的机会,指用物
理和化学方法使存在于产品的所有微生物丧失其活力,包括最
耐热的细菌芽孢。
商业无菌并不代表绝对无菌，
绝对无菌在实际生产中是不可能的。
无菌包装原理
污染源：食物, 环境, 容器
变质源：外因(微生物), 内因(酶)
只要具备以下三项条件, 就是一个无菌包装系统
——对食品进行预杀菌
——对包装容器进行杀菌
——对装料封口环境进行无菌化处理
生产无菌产品的必要条件
包装材料
无菌
产品
无菌
无菌环境
无菌传送
无菌产品无菌环境封口
二、包装材料、食品及无菌化
包装材料
包装材料的杀菌方法
食品预杀菌
包装设备系统环境的无菌处理
无菌包装材料主要是纸容器和塑料包装材料，也有用金属
罐和玻璃瓶，经常使用的是由纤维纸、特殊涂料、铝箔、聚乙
烯薄膜和粘结剂等构成的多层复合材料。
（1）扁平袋：
（2）直立袋：
（3）砖型保鲜盒：
（4）玻璃瓶：向玻璃瓶吹送153℃蒸汽，时间为1．5秒
钟，杀菌之后充填灭菌牛奶，拧紧螺旋盖；
（5）金属罐：用过热蒸汽在容器内外加热45秒钟，使容
器温度高达221～222℃。罐盖用289～315℃的过热蒸汽灭菌
75～90s。
包装材料及容器
1. 选择考虑因素:
热稳定性, 化学(分解等)
物理: 外形, 力学性能等
化学稳定性: 化学物, 射线不使材料结构发生改变
阻隔性, 气体, 光线,水分,
卫生安全性 于人体无害
经济性
康美纸盒
纸
盒
多
层
原
材
料
的
结
构
1. 印刷层 印刷
2. PE层 防水,保护
3. 纸板层 起骨架作用
4. PE层 内部保护膜
5. 铝箔层 防光,防水,防氧
6. 粘结层 加强粘度
7. PE层 保护铝的作用
产品
空气
纸盒生产
1 纸板卷
2 铝箔
3 印刷
4 折痕/切割
5 中封封合
6 纸盒终产品
7 装箱
包装材料的杀菌方法
一、纸、薄膜、复合膜等包装材料的灭菌技术
（一）紫外线灭菌
表面灭菌，波长在250～260nm左右。
机理：紫外线照射后微生物细胞内的核酸产生化学变化，
引起新陈代谢障碍，因而失去增殖能力。
（二）环氧乙烷
杀孢子能力可达99．5％，技术复杂，消毒时间长，
强烈的刺激性气味，主要用于医疗器械的灭菌包装。
（三）双氧水
双氧水或双氧水＋低温热（深槽处理 喷雾处理 洗涤
处理）
125℃的温度和15％双氧水相结合，得到高达99．7％
的无菌率。
（四）紫外线和低浓度双氧水结合杀菌法
％的双氧水
包装容器的灭菌技术
（一）红外线辐射灭菌
高强度的均匀的红外线辐射。
辐射热通道采用两组控制条件：
温度／停留时间分别为28℃／20min和320℃／2min。
（二）层流通道灭菌
350℃的热循环空气。
（三）在高压釜中蒸汽灭菌
多在115到138℃范围内进行。
方法 致死效果
蒸汽 +++ 金属,玻璃
过热蒸汽 +++
空气 ++
混合 ++
微波 塑料，玻璃
纸盒灭菌
H2O2为过氧化物,具有强烈的氧化能力,可用作纸盒杀菌剂
氧化基理与下列反应有关: H2O2 H2O+O
O+O O2
纸盒的灭菌效果与以下因素有关
•H2O2浓度 (33-35%)
•H2O2喷洒量及温度
•H2O2反应时间
•纸盒的菌数(纸盒出厂时纸盒几乎无菌,注意贮藏时的环境,以防再污染)
食品预杀菌
1. 杀菌方法: 种类很多, 液体食品多用高温短时
UHT：121℃高温灭菌技术或135℃高温灭菌技术；2~6s
巴氏灭菌：78～82℃ 30min
2. 及时冷却: 对包装材料, 营养素都是必须的.
3. 防止再污染: 尤其是传输时的再污染.
包装设备系统环境的无菌处理
1 开机前的预杀菌:
热空气, 热蒸气, 化学气体,
要注意对包装机材料的影响(温度、腐蚀性,作用时
间)
2. 无菌状态的保持:
热空气, 无菌空气─滤菌处理空气, 使包装环境维
持一定的正压状态(17mm水柱), 不使外界的污染源
再进入污染.
美国太空总署（NASA）NHB。规格概要
无菌环境的建立
无菌室洁净度，一般从100至100,000级，级数的定义是以每
立方英尺空气中所含微尘粒径大于 μm的粒子总数为基准。
康美包灌装机灌装区的洁净度可控制至100级。
灌装车间要求设计至10,000级左右。
三、无菌包装设备与包装过程
卷材包装机 (瑞典L-TBA)
纸盒预制无菌包装(combilbloc 系统)
无菌瓶装包装设备
大容量(箱中衬袋)无菌包装
卷材包装机 (瑞典L-TBA)
适用于液体(带颗粒)食品.
特点:
操作简化,劳动强度低, 重上材料周期-3小时.
可保证高度无菌
一体化作业, 省去不同工序间的往返运输
节省包装材料的存放空间
系统主要工序过程
1). 包装材料(PE/纸板/PE/铝箔/PE(或其他塑料)以卷筒形式
进 入系统,
2). 无菌化,灭菌措施:
系统预灭菌: 35%过氧化氢溶液, 喷雾, 再用无菌
热空气 时间45min
包装材料: 35%过氧化氢(75℃)液深槽浸,
去除杀菌剂方法: 拮水辊, 空气刮水刀
3). 成型, 充填(装料)、封口、分离在一台机上完成
卷纸板→纸筒(纵向封口)---横向封底(高频)---注料──
横封顶切底(分离)
4) 折叠, 使底顶角叠在包装盒体上, ----大包装
成型
无菌
工作
原理
卷
材
纸盒预制无菌包装(combilbloc 系统)
纸筒(纸塑铝复合材料)预先制成,成型, 装料 封口
完成;
盒子外形美观结实
生产速度较快, 设备外形高度低
纸筒的预制作过程示意
装料
——形式： 单管 液体物料
双管 带颗粒液料
性能: 粒度 最大20mm
粘度 80-100Pas
颗粒含量: 50%
(必要时, 用消泡剂)消泡, 方法, 蒸汽喷射, 超声波密封结
合. 有时需要有一定的项隙空间， 充氮或别的惰性气体
combibloc FFS系统
1) 工作流程 图示
开袋
封底
H 2
O 2
杀
菌
装
料
盒
顶
成
型
封
顶
,�(
无
菌
区
最
后
工
位
, 超
声
)
消
泡
a. 机器灭菌
无菌化措施
开机前: 过氧化氢蒸汽, 热空气混合物进行
运行时: 空气净化系统产生的无菌空气用分布系统分布, 以
层流流动状；区域维持正压
b. 容器灭菌
容器预热,
用与上相同的混合气体冲洗(避免H2O2留在壁面)
再用热无菌空气干燥, 进一步驱除残留的H2O2(<)
设备外形
无菌瓶装包装设备
1. 瓶子种类
1）玻璃瓶, 塑料瓶
(PP,PC,PET气密性好.耐热性<74℃)
2) 广口瓶, 细口瓶
3) 一次性, 重复使用(装UHT乳的)瓶子,
2 无菌瓶装特点
1). 节能. 与后高压杀菌, 热装法比
2). 品质好. UHT优质品种,
3). 节员. 自动化程度高
4). 省地. 不用包装后的杀菌,消毒, 冷却,相应的输送设
备
5). 容器可轻型化. 温度低, 压力变形小.
瓶子的灭菌
倒置, 预热, 灭菌(吹入H2O2蒸汽+热空气混合气).
热空气吹干
瓶子充填封盖
瓶盖灭菌:
视瓶盖材料而定,(要求, 杀菌率达到5D)
不耐热的(塑料, 卷材料封盖膜)用H2O2溶液灭菌法;
耐热的(金属盖): 饱和蒸汽
装料:
重力, 低粘度液体
内插喷嘴装料(易起泡的)
定容积装料(活塞定量杯).
密封:
封口前或封口过程中,必要时用惰性气或蒸汽冲刷容器顶隙.
3. 玻璃瓶包装系统
洗瓶机，瓶子倒立 瓶子杀菌机 瓶子充填封盖
4. 塑料瓶无菌包装系统
以热塑性颗粒塑料为原料,采用吹模工艺制成容器,在无
菌环境下,直接在模中进行装料,封口. 容器不需要二次灭菌
(制成的瓶已经无菌).
内容物: UHT乳, 果味乳, 巧克力饮料, 婴儿配方乳,水果饮
料,柠檬汁,以及非碳酸饮料(碳酸饮料不适用).
容器大小: 1ml - 10 L 聚乙烯, 聚丙烯, 及其共聚物.
过程: 吹模、装料、封口、脱模
无菌措施: 系统(包括无菌空气管路)高压蒸气杀菌
容器:压缩空气过滤净化
汇源无菌生产
线工艺流程
（框图）
（四） 大容量(箱中衬袋)无菌包装
基本情形: 无菌内容物→装料→袋子中(预置于硬质包装容
器内)封口封箱.
袋子
材料：8层复合材料
规格: 大: 200公斤, 小25公斤
装料前已是无菌状态;
袋口装料嘴:装料时打开, 装完后闭上.
取料时打开, 取完后闭上. (保证保持无菌状态).
包装袋的组成
箱中袋包装机
