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淺談果汁無菌包裝技術
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;由一般果汁到蔬菜汁、牛奶、酒類、茶類、水類、藥液等。無菌包裝過程涉及到無菌包裝技術,東莞華康認為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,在無菌的環境中進行充填和封合的一種包裝技術。
日前,無菌包裝技術在很多領域得到廣泛應用。無菌包裝技術的優點:耗能低語耗用包材少,包裝效率高,製造成本低,經濟效益好和品質輕便,以及廢棄包裝可回收再利用以及適於長途運輸。無菌包裝技術還能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。
今天(動物膠,啫喱膠,果凍膠,環保膠水)東莞華康膠水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,置於無菌環境中,用無菌灌裝機進行充填和封合的一種包裝系統。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是一個比較複雜的過程,只有前期工作做好了,後面的滅菌處理和包裝過程方能順利進行。果汁無菌包裝的前期工作包括選擇複合材料,設計磚形紙盒和盒坯結構圖,進行裝潢設計,並交付包裝材料專業工廠。設計人員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,最後以捲筒紙料運入包裝廠。
1)選擇材料
果汁無菌包裝採用的包裝容器有盒、杯、袋、桶等,這裏主要介紹磚型盒類包裝容器。
果汁無菌包裝材料主要採用複合薄膜,複合薄膜由六層材料組成,即聚乙烯 / 紙 / 聚乙烯 / 鋁箔 / 聚乙烯 / 聚乙烯複合材料。用複合薄膜製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,有利於環境保護。
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捲筒直徑為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,必須採用先進的工藝技術,例如CAD(電腦輔助設計)、CAM(電腦輔助製造),包裝紙盒結構設計軟體。
4)印刷
紙容器的印刷可採用傳統的類比印刷和新型的數位印刷兩大類。目前大多數仍採用模擬印刷,包裝印刷廣泛採用柔性版印刷。
在常規四大印刷方法中,平版印刷最常用,而平版中主要採用PS版。因為PS版製版簡單、快捷、版材輕而價廉,並隨著新光源、新感光材料、新型設備的應用,製版品質不斷提高。
5)複合
複合過程對整個容器的包裝功能起著決定作用,因此它在整個工序是最為重要的。例如紙容器利樂包印刷後的半成品重新放在複合過的退卷架上,經過四次淋膜,一次鋁箔(鋁箔可防紫外光,確保內裝物的品質)的粘合作用,最後在收卷部繞成捲筒狀。利樂包的四層塑膠從外層、複合層、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,經過四台擠出機擠出成型後約1300mm寬的薄膜,與紙張、鋁箔粘合在一起。再由專業廠家經過裁切壓痕完成,最終以捲筒狀運送到包裝工廠。
2 果汁無菌包裝的滅菌處理
果汁是由不同水果製成的,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酶、酸性、色澤和香味、維生素C,果汁變質主要是由酵母和黴菌引起的。
目前常用的殺菌方式有高溫短時(HTST)和超高溫暫態(UHT)殺菌。殺菌過程通過高溫控制產品中微生物的含量。選擇時應根據產品特性而定。同時包裝前後要對操作車間的環境進行滅菌處理,並保持車間環境內的氣壓略高於外界大氣壓,以阻止外界空氣進入車間,減少細菌和汙物的侵襲。還應適時對物料流通管道及貯存器進行全自動迴圈清洗。
3 果汁無菌包裝工藝
果汁無菌包裝工藝主要包括灌裝、果汁無菌包裝件檢驗、貼吸管、中包裝和外包裝等流程。
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,並在一台灌裝機上完成,無菌灌裝機的工作過程。
①紙卷上料。使用一輛特製手推車,把紙卷推送到機器旁,並可使用自動駁紙器,當舊紙卷快用完時,在不停機的狀態下,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處列印生產日期,並壓橫折痕。
②封合。為了使無菌紙盒背面熱封後不會發生滲漏現象,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裏面一側的邊緣上,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,可加速初生態氧的滅菌作用,以80℃為宜。
④乾燥。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幹經擠壓後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氧的滅菌效能,殺掉一部分殘存的細菌。
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將包裝紙裏外面的PE膜在搭接處連續熱封,並且將預先貼在內邊緣的PP膠帶牢固粘接。與此同時,經過殺菌處理並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,並將底部橫封,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,另一半作為後一個紙盒的頂封口。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複以上工作。兩夾爪的底面與頂面相距約0.7mm的間隙。如此迴圈,使縱封成圓筒灌裝、定容、壓棱成型-橫封切斷在紙筒連續不斷運行的情況下一直迴圈下去,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,並利用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
無菌灌裝間的操作要求極為嚴格,必須按照操作規程進行。在灌裝過程中,化驗人員必須使果汁無菌包裝件實行線上檢驗。灌裝機剛調整後,在貼管之前,每10min抽檢兩盒,檢查成型、封合粘貼品質及灌裝容量;在運行正常後,每30min抽檢兩盒,檢查內容相同。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。
3)貼吸管
吸管是為便於消費者飲用而設,它由專業工廠製造,材質為聚乙烯塑膠,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膠薄膜中並排分別封合,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
瓦楞紙託盤用E型瓦楞紙板製成,根據紙盒排列的形式,其尺寸為395mm×193mm×110mm。先在託盤機上排列產品,共裝有3×9=27個無菌紙盒。接著在熱收縮包裝機上利用PVC薄膜對託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託盤堆碼在聯運平託盤上堆碼成8層,層間交錯排列,這樣一個託盤可放中包裝件12×8=96個,無菌包裝盒2592個。最後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。
果汁無菌包裝工藝流程是一個重要的過程,因此要達到無菌包裝效果,就要謹慎每一個流程的工作。
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