科學技術水平的不斷提高與發(fā)展，無菌包裝技術的應用范圍逾來逾廣泛。

　　特別是近年來我國的乳品工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，乳類產品特別是液態(tài)奶的消費增長迅速。

　　但由于我們國家液態(tài)奶的生產與消費存在著極大的不平衡，城市中的消費量比較大，生產基本上都在一些偏遠的農村及牧場。因此，近年來各乳品廠紛紛對液態(tài)奶進行塑料膜無菌包裝，這就大大延長了液態(tài)奶的保質期。但這種包裝形式消費者飲用起來不方便、不衛(wèi)生，而且大大增加了“白色污染”，不利于環(huán)保，屬于一種zui低檔次的包裝形式。

　　液態(tài)奶的屋頂盒包裝，消費者飲用起來非常方便、衛(wèi)生，而且外型美觀適合于超市的貨架銷售。包裝盒是紙質型的包裝材料，屬于環(huán)保型的包裝材料，有很大的發(fā)展前景。但由于乳品廠的液態(tài)奶屋頂盒包裝沒有實現無菌包裝。不但它的保質期短，而且必須進行冷鏈銷售。這就增大了它的銷售成本，使它的銷售價很高。

　　目前只在一些大的賓館、飯店里有一些消費，阻礙了這種包裝形式的推廣使用，使我國的液態(tài)奶的包裝水平停滯在一個低的水平上，使乳品廠的屋頂盒包裝機的使用率很低。如果能將無菌包裝技術應用于鮮奶的屋頂盒包裝，也就是在乳品廠現有的屋頂盒包裝機上加上一套無菌處理設備，就能實現屋頂盒的無菌包裝。大大降低屋頂盒裝鮮奶的銷售價格，這種方便飲用而且符合綠色包裝的包裝形式很快就會推廣起來，并且能夠帶動液態(tài)奶的銷售。推動我國乳品工業(yè)的發(fā)展，帶動相關行業(yè)如畜牧業(yè)、包裝機械、包裝材料的發(fā)展。

　　屋頂盒包裝機上實現無菌包裝的技術關鍵

　?。ㄒ唬┌b材料的滅菌

　　由于屋頂盒的包裝材料是具有預制線的方筒形片狀紙塑復合紙板材料，聚乙烯-紙板-聚乙烯，這類材料雖然在復合加工時的溫度達到200℃左右，相當于對包裝材料進行了一次滅菌處理，但在印刷、方筒型制作加工、貯運過程中又會產生微生物細菌的污染，因此在無菌包裝時必須對包裝材料進行殺菌處理。

　　包裝材料的殺菌方法主要有物理方法和化學方法2種。物理方法主要有加熱處理、紫外線輻射、高頻電場處理等。由于屋頂盒為紙塑材料，進行加熱處理，就會破壞屋頂盒的聚乙烯涂層，影響封接效果。高頻電場處理在包裝生產線上使用，安全性不易保證。

　　紫外線殺菌就是用波長為250~270μm的紫外線照射包裝材料，殺死包裝材料上的細菌，使用紫外線殺菌雖然能起到一定的殺菌效果，但不能將包裝材料上的細菌*殺死。

　　化學方法主要有*（H2O2）溶液滅菌。采用*溶液對包裝材料進行浸漬或噴淋，即可對包裝材料進行滅菌。目前，各種單獨使用雙氧水進行殺菌的包裝機一般采用30％~35％濃度的雙氧水，并將溫度加熱至120℃左右，H2O2就分解成氧和水。新生態(tài)的[O]氧極為活潑，有較強的殺菌能力。但由于所使用雙氧水濃度較高，包裝材料上雙氧水的殘留量不易控制，從而影響包裝物的質量。

　　但如果將紫外線照射與雙氧水結合使用就會產生驚人的殺菌效果，圖1所示為雙氧水加紫外線與單獨紫外線或單獨雙氧水殺菌效果的比較。低濃度的雙氧水溶液（<1％）加上高強度的紫外線，只須在常溫下就會產生很強的殺菌能力，比兩者單獨使用（即使在高溫下用高濃度的雙氧水）效果也要高百倍。

　　因此，在屋頂盒包裝機中要對包裝盒進行滅菌，就采用雙氧水加紫外線相結合的方法。由于屋頂盒是一個個單獨的片狀紙盒，就不能象卷筒材料那樣用雙氧水進行浸泡。

　　首先，必須將片狀紙盒用真空吸盤打開成方筒型、再將底部成型封接后，用濃度為0．1％*溶液對其進行噴淋，結合使用一定的濕潤劑，提高它的滅菌效果，一般需3~5s就能殺死細菌。

　　同時輔以90~100℃的無菌熱空氣噴射，一方面增強*溶液分解出的新生態(tài)氧的滅菌效能，另一方面蒸發(fā)掉屋頂盒內的殘余*溶液及水。

　　zui后，在紙盒輸送鏈道的上方安裝波長為250μm的強紫外線等對包裝盒內外進行輻射殺菌，這樣就保證包裝材料即屋頂盒的無菌。

　?。ǘo菌室的形成

　　包裝盒經滅菌后，如果將它置于空氣中，空氣中的微生物細菌就會對它進行2次污染。另外在灌裝及屋頂盒的頂部封接過程中空氣里的微生物細菌就會加入被灌裝的牛奶或其它被灌裝物中，形成污染。這就需要殺菌后的紙盒輸送區(qū)及牛奶的灌裝區(qū)是無菌的，如果給這些區(qū)域送入無菌空氣，也就是這些區(qū)域充滿無菌空氣，而且區(qū)域內無菌空氣的壓力大于外部的大氣壓，外部的空氣不能侵入這些區(qū)域，那么這些區(qū)域就成為無菌室。

　　空氣中含有大量的微生物細菌，如城市室外空氣中一般含有103~105／m3左右的微生物，其中大部分是細菌如革蘭氏陰性桿菌、芽孢桿菌、褐色球形固氮菌、金黃色葡萄球菌、*酶陽性球菌、*酶陰性球菌等，桿菌的寬度一般為0．4~1．0μm，長度為1~5μm；球菌的直徑一般為0．4~2．0μm。還有約占10％的霉菌、酵母菌，它們的直徑一般為1~10μm。它們都會對牛奶及其它被包裝物產生污染，引起被包裝物的*、變質。而這些細菌及霉菌的的直徑zui小為0．4μm，如果對這些空氣進行粗、中、精三級膜過濾，精過濾膜孔徑為0．25~0．3μm，經過濾后的無菌空氣中不會含有直徑大于0．3μm的粒子，也就是說不會含有污染被包裝物的微生物。

　　這些空氣由鼓風機經過濾后再經過加熱器的加熱，變?yōu)闊峥諝膺B續(xù)地送入無菌室，無菌空氣在無菌室內形成20~30Pa的正壓，這樣，無菌室外的含有微生物的空氣就不能進入。保證了經殺菌后的屋頂盒在灌裝、頂部成型、頂部封接的整個過程中不會受到空氣中的微生物的污染。另外，經過加熱后的熱無菌空氣加速了噴在屋頂盒內的雙氧水的氧化，也就是增強了它的殺菌能力及盒內水份及殘余雙氧水的蒸發(fā)。

　　（三）CIP清洗系統

　　對于無菌包裝，CIP清洗系統非常重要，屋頂盒包裝的主要是鮮奶或是果汁、飲料等，這些物料特別容易滋生細菌。每次生產結束后，必須對設備進行*的清洗，特別是料缸及灌裝閥，根據選定的*清洗工藝，預先設定好清洗程序輸入PLC控制器內，生產結束后機器就會自動運行清洗程序。為了保證清洗的干凈，無菌包裝機的管路、料缸及灌裝閥采用以下的清洗程序：

　　 1）用水預沖洗5~8min，將管道及料缸、灌裝閥內剩余的鮮奶或飲料頂出。

　　 2）用75~80℃的堿性洗滌劑（濃度為1．2％~1．5％的*溶液）沖洗15~20min。

　　 3）用水沖洗5min。

　　 4）用65~70℃的酸性洗滌劑（濃度為0．8％~1．0％的硝酸溶液或2．0％的磷酸溶液）沖洗15~20min。

　　 5）用水沖洗5min。

　　每次清洗結束后，再用蒸汽進行殺菌。灌裝頭處的零件清洗干凈后，應在50％~70％的酒精溶液中浸泡保存。

　　生產開始前，首先用消毒液或酒精擦拭紙盒架、心軸、底部成型器等部件，再用蒸汽對管道、料缸、灌裝閥等進行蒸汽殺菌，然后對整個無菌區(qū)用雙氧水進行噴霧殺菌。這樣就保證了生產開始前整個機器的無菌。

       屋頂型包裝機的工作流程

　　 1）儲盒架。已預制好的片狀紙盒儲放在由幾根立柱組成的盒架內，等待吸盤取下。

　　 2）盒片打開。真空吸盤將盒片自盒架上取下并打開成方筒形盒，再由推板推入心軸。

　　 3）心軸。套入紙盒內部，間歇運動至紙盒底部封接的各執(zhí)行部件下，完成紙盒的底部封接。

　　 4）底部加熱。經加熱至550℃的熱空氣由出風盒伸至底部張開的方盒內，將盒底內部四壁的聚乙烯膜加熱熔化（不加熱盒子的其余部分）。

　　 5）底部折疊成型。當心軸轉至底部成型器下時，推鉤及成型板分別從縱橫2個方向將盒底部折疊成型。

　　 6）底部封接。壓頭壓向已成型折疊好的盒底，并施加一定的壓力，將盒底部已熔化的聚乙烯粘接在一起，完成了屋頂盒底部的封接。

　　 7）取盒入鏈道。真空吸頭將已完成底部封接的屋頂盒自心軸上取下放入鏈道中，由鏈道輸送至完成后邊的工藝。

　　 8）輸送鏈。將底部封接好的盒子間歇的向前輸送至無菌區(qū)，無菌區(qū)內充滿著經過濾的具有一定正壓的熱無菌空氣。

　　 9）雙氧水噴淋。噴淋器將雙氧水溶液和潤濕劑的混合溶液噴灑在屋頂盒內部，對屋頂盒進行殺菌。

　　 10）第1次紫外線殺菌。一定波長的紫外線對屋頂盒內部進行紫外線照射殺菌。

　　 11）第2次紫外線殺菌—紫外線繼續(xù)對盒子進行殺菌，同時，無菌區(qū)內的熱空氣加速了盒內的雙氧水溶液的分解，并將盒內的水分蒸發(fā)。

　　 12）頂部預折。折疊器將盒子的頂部折處一定的印痕，以備后邊的頂部封接。

　　 13）灌裝頭?；钊y將牛奶自活塞腔中推出灌入經殺菌后的紙盒中，為了防止在灌裝中牛奶在盒內產生泡沫污染盒頂，在加熱時產生糊焦味，灌裝閥下有一個灌裝跟隨裝置，灌裝過程中，屋頂盒隨盒內液面的升高而下降，保持盒內液面在整個灌裝過程中與灌裝頭的距離一定，減少了泡沫的產生。

　　 14）頂部加熱?；馉t將加熱至500℃左右的熱空氣吹向盒頂內壁，將盒頂內壁表面的聚乙烯層熔化。

　　 15）頂部密封及日期打印。盒頂已熔化的屋頂盒在該處被封口鉗加緊、密封，并由日期打印鉗在此處壓印出日期。這樣，就完成了整個屋頂盒的包裝程序。成品就出無菌區(qū)，送往裝箱入倉庫。

　　 16）料缸。儲存待灌裝的牛奶，保持料缸內液面的基本恒定。

　　 17）CIP清洗管道。生產結束后料缸、灌裝閥及管道進行清洗，防止微生物的生長。

　　從上面的工藝過程可以看到，在現有的屋頂型包裝機上加上無菌空氣過濾器生成一個無菌區(qū)，再加上雙氧水噴淋及紫外線的照射殺菌，實現了屋頂盒包裝機的無菌包裝。這樣包裝好的屋頂盒就不需要進行冷鏈銷售，同時，大大延長了它的保質期。這樣，降低了它的銷售成本。使這種環(huán)保型的屋頂型包裝在國內得到進一步的推廣和發(fā)展。