馬夢(mèng)晴，高海生

(1 河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院，河北 秦皇島，066004；2 山東圣琪生物有限公司)

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食品殺菌與無菌包裝新技術(shù)綜述

馬夢(mèng)晴1,2，高海生1*

(1 河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院，河北 秦皇島，066004；2 山東圣琪生物有限公司)

從遠(yuǎn)紅外線加熱和殺菌技術(shù)，超高溫殺菌技術(shù)，歐姆殺菌技術(shù)，超高壓殺菌技術(shù)等方面對(duì)食品殺菌的新技術(shù)進(jìn)行了論述，對(duì)無菌包裝技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了歸納與總結(jié)。

食品殺菌；無菌包裝；包裝新技術(shù)

近年來，隨著人民生活水平的提高，對(duì)食品的需求量有了明顯的增長，與此同時(shí)，對(duì)食品的質(zhì)量要求也越來越嚴(yán)。提高食品質(zhì)量，保證其營養(yǎng)成分盡可能少的被破壞，食品生產(chǎn)中的殺菌技術(shù)、無菌包裝技術(shù)就顯得最為重要。新的食品殺菌技術(shù)、包裝技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以改善產(chǎn)品品質(zhì)、降低成本，而且還可以大大提高生產(chǎn)效率。

1 食品殺菌新技術(shù)

1.1 遠(yuǎn)紅外線加熱和殺菌技術(shù)

凡溫度高于0(K)的物體都有向外發(fā)射粒子的能力，輻射粒子所具有的能量稱為輻射能。物體轉(zhuǎn)化本身的熱能向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。熱輻射是電磁輻射，即電磁波。電磁波按其波長分為宇宙射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波等。其中，紅外線位于可見光和微波之間，可再細(xì)分為短紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外線。一般認(rèn)為波長在3～30 μm的稱為遠(yuǎn)紅外線。

物質(zhì)由正、負(fù)電荷交錯(cuò)存在的分子所組成時(shí)，其分子具有幾種振動(dòng)方式，每一種振動(dòng)方式有固有的振動(dòng)頻率。各種振動(dòng)方式吸收與其相應(yīng)的電磁波能量，加速自己的分子運(yùn)動(dòng)，而使溫度升高。除了水、酒精以外，塑料、涂料、纖維和食品等高分子物質(zhì)也容易吸收紅外線。當(dāng)紅外線頻率和分子結(jié)合的振動(dòng)頻率相一致時(shí)，紅外線能量就能轉(zhuǎn)換為分子的振動(dòng)能量，高分子物質(zhì)溫度就上升，這即是紅外線輻射加熱的機(jī)理，同時(shí)也是在食品工業(yè)中采用遠(yuǎn)紅外線加熱的原理。

遠(yuǎn)紅外線在食品中主要的應(yīng)用是干燥和加熱，被廣泛地應(yīng)用于谷物、蔬菜、水果、食糖、茶葉、煙草、面團(tuán)、糕點(diǎn)、烘制面包、餅干、蛋糕、點(diǎn)心、熏烤肉、魚、香腸制品、消毒面粉等的加熱和干燥。另外在谷物、牛乳、果汁、啤酒等殺菌防腐等方面也廣泛應(yīng)用[1]。

遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)的特性有[2]：(1)內(nèi)部加熱，加熱速度快，能源節(jié)省。據(jù)報(bào)道遠(yuǎn)紅外加熱與傳統(tǒng)的加熱方式相比，在生產(chǎn)效率上提高了20%～30%，節(jié)電30%～50%，節(jié)省其他能源約30%。若以蒸汽或熱風(fēng)為熱源，則遠(yuǎn)紅外線的加熱干燥時(shí)間只是采用其他加熱方法的1/10～1/20。(2)操作方便。遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝、操作和維護(hù)，只要根據(jù)原料選用合適的輻射元件，設(shè)計(jì)合適的烘道即可。(3)污染少，安全性高。由于遠(yuǎn)紅外加熱是輻射加熱，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且電熱石英管其安全性高，對(duì)人體傷害小。(4)易于控制溫度。由于遠(yuǎn)紅外加熱設(shè)備采用儀表自動(dòng)操作控制，有利于控制加熱溫度。(5)改善產(chǎn)品品質(zhì)。遠(yuǎn)紅外線有一定的穿透能力，使得物料的內(nèi)部和表面分子同時(shí)吸收了輻射能，產(chǎn)生自發(fā)熱效應(yīng)，使水分和其他溶劑分子蒸發(fā)，受熱均勻，避免了由于受熱不均熱脹而產(chǎn)生的形變或質(zhì)變。

遠(yuǎn)紅外線用于干燥和烤焙時(shí)，其加熱設(shè)備比起傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥具有以下優(yōu)點(diǎn)[3]：(1)生產(chǎn)能力高，因加熱速度快可以縮短加熱和干燥時(shí)間。(2)運(yùn)營經(jīng)濟(jì)。紅外線加熱設(shè)備體積小、結(jié)構(gòu)簡單、耐用且熱效率高，因此可降低運(yùn)營成本和動(dòng)力。(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量。(4)控溫簡便。升溫時(shí)可利用照射距離或電壓、控制開關(guān)來簡單進(jìn)行，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。(5)環(huán)境污染小。利用電熱式紅外線燈無廢氣及塵埃等廢物，可改善作業(yè)環(huán)境。

遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用，包括水產(chǎn)品、肉制品和酒類的加工，以及食品的防腐殺菌。Sakai 等報(bào)道[4]，用遠(yuǎn)紅外技術(shù)來解凍冷藏的生金槍魚片，能夠很好保持金槍魚的外觀和營養(yǎng)。在制作木松魚片時(shí)利用遠(yuǎn)紅外輻射燒軟，可縮短1/3～1/2 時(shí)間，還兼有殺菌效果，還能防止?fàn)I養(yǎng)成分的流失，可獲得均勻的加熱，水分增加也不多，可省去均勻水分的暗蒸工藝。P.Sheridan等[5]用遠(yuǎn)紅外對(duì)制作肉餅進(jìn)行了研究。通過用中波紅外線和遠(yuǎn)波紅外線的比較實(shí)驗(yàn)，得出用遠(yuǎn)紅外能更快地升高肉餅的中心溫度，而且在加熱加工中不依賴肉餅中的脂肪含量。釀酒器利用遠(yuǎn)紅外得到加熱原理，使容器內(nèi)溫度保持在28 ℃，促使果汁外流，從而釀到果子酒。另外，在我國白酒的釀酒過程中，其中陳化過程可以利用遠(yuǎn)紅外技術(shù)，以加快陳化的時(shí)間，同時(shí)加快形成酒的風(fēng)味。Arambula等[6]利用遠(yuǎn)紅外線加熱細(xì)菌內(nèi)毒素時(shí)，180 ℃溫度下加熱120 min或250 ℃下加熱30 min，內(nèi)毒素轉(zhuǎn)為陰性。

遠(yuǎn)紅外線用于干燥和烤焙時(shí)，主要包括果蔬和藥材等的加工，以及糧食的貯存。Mongpraneet等[7]就運(yùn)用真空條件下對(duì)威爾士的洋蔥進(jìn)行遠(yuǎn)紅外干燥研究，得到的洋蔥脫水效果好，降低洋蔥復(fù)水的可能性。另外王軍等[8]通過遠(yuǎn)紅外技術(shù)的處理，脫水產(chǎn)品在冷藏條件下由原來的2～4 d延長到現(xiàn)在的21～28 d。傳統(tǒng)干燥機(jī)多采用高溫通風(fēng)方式，強(qiáng)制地去除糧食表面的水分，而遠(yuǎn)紅外線干燥機(jī)利用遠(yuǎn)紅外線的輻射，從谷物中心開始加溫，采用低溫(最高風(fēng)溫為外界氣溫+12 ℃)通風(fēng)的方式即可除去水分。由于熱風(fēng)溫度低，有效地保持了谷物的品質(zhì)，對(duì)于水稻干燥，有效地減少了爆腰增率[9]。黃朝暉等[10]利用變溫遠(yuǎn)紅外干燥西洋參與恒溫?zé)犸L(fēng)干燥相比較得出了遠(yuǎn)紅外干燥優(yōu)于熱風(fēng)干燥。盧曉黎[11]以鮮甘薯為主要原料，采用遠(yuǎn)紅外線技術(shù)應(yīng)用于甘薯酥脆餅干的烘烤，獲得很好的效果。

1.2 超高溫殺菌技術(shù)

超高溫殺菌(UHT)是指將流體或半流體在2～8 s內(nèi)加熱到135～150 ℃，然后再迅速冷卻到30～40 ℃。這個(gè)過程中，細(xì)菌的死亡速度遠(yuǎn)比食品質(zhì)量受熱發(fā)生化學(xué)變化而劣變的速度快，因而瞬間高溫達(dá)到商業(yè)無菌要求，但對(duì)食品的質(zhì)量影響不大，幾乎可完全保持食品原有的色、香、味[12]。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于牛乳、果汁及果汁飲料、豆乳、茶、酒、礦泉水及其它產(chǎn)品的生產(chǎn)。

超高溫殺菌的基本原理是建立在食品品質(zhì)及營養(yǎng)成分等遭受熱力破壞的溫度與微生物受熱死亡的溫度兩者之間有很大差異這一規(guī)律之上的。通常溫度越高，殺死微生物所需要的時(shí)間越短，但損害食品色澤、風(fēng)味、質(zhì)地和營養(yǎng)價(jià)值等方面的更重要的因素是加熱時(shí)間過長而不是高溫。

殺菌過程中，嗜冷菌、嗜溫菌和低溫菌的營養(yǎng)體對(duì)UHT熱處理很敏感，在UHT熱處理過程中將會(huì)失活，但是嗜溫菌的芽孢，包括絕大部分的需氧芽孢和部分厭氧芽孢(如柱狀芽孢桿菌)和耐熱菌的芽孢卻是很耐熱的，因此UHT處理的重要對(duì)象是芽孢。不同芽孢的D值見表1。雖然嗜熱菌的芽孢不易在UHT處理中失活，但絕大多數(shù)嗜熱菌在20～30 ℃以下就停止生長，因此即使UHT處理后的產(chǎn)品中殘留有某些嗜熱菌芽孢，這些芽孢也不會(huì)在室溫條件下貯存的UHT乳制品中出芽繁殖，引起產(chǎn)品腐敗。只要在產(chǎn)品貯存過程中這些微生物不生長繁殖引起產(chǎn)品腐敗就可以認(rèn)定產(chǎn)品是無菌的，即商業(yè)無菌。

表1 不同芽孢的D值(121℃)

按照物料與加熱介質(zhì)是否接觸，超高溫瞬時(shí)殺菌過程可分為間接式加熱法和直接混合式加熱法兩類[12]。直接混合式加熱法，可按兩種形式進(jìn)行：一是注射式，即將高壓蒸汽注射到待殺菌物料中；另一種是噴射式，即將待殺菌物料噴射到蒸汽中。間接式加熱過程是采用中壓蒸汽或中壓水為加熱介質(zhì)，通過管式換熱器或板式換熱器進(jìn)行換熱，熱量經(jīng)過固體換熱壁傳給待加熱殺菌物料。不同殺菌方式對(duì)于營養(yǎng)成分保留率的影響見表2[13]。

直接加熱的優(yōu)點(diǎn)是加熱、冷卻快，其過程一般不超過1 s，更接近于理想加熱模式。對(duì)乳中化學(xué)物質(zhì)的影響相對(duì)較小。但是，直接加熱系統(tǒng)的熱回收能力差，生產(chǎn)成本高。除此之外，系統(tǒng)中由于閃蒸在降壓條件下完成，乳中的風(fēng)味物質(zhì)也將隨水蒸汽的蒸發(fā)而損失掉，這一點(diǎn)尤其不利于風(fēng)味乳制品的生產(chǎn)。目前，我國大多數(shù)UHT乳制品生產(chǎn)企業(yè)使用間接加熱的UHT系統(tǒng)，采用板式或管式換熱器，其系統(tǒng)的熱回收率一般在90%以上，與直接加熱系統(tǒng)相比，大大降低了生產(chǎn)成本，并且便于拆卸和清潔。

對(duì)于常溫的牛奶產(chǎn)品來講，UHT是非常重要的工藝，其可在實(shí)現(xiàn)商業(yè)無菌的前提下，盡可能地保留產(chǎn)品的品質(zhì)，但這種保留并非簡單地選用UHT殺菌就可以了，還須認(rèn)真分析不同UHT加熱系統(tǒng)的特點(diǎn)與產(chǎn)品性能的匹配性，只有這樣才能真正發(fā)揮UHT的作用。

表2 不同殺菌方式對(duì)于營養(yǎng)成分保留率的影響的比較

1.3 歐姆殺菌技術(shù)

歐姆加熱(Ohmic Heating)又稱為通電加熱、直接電阻加熱(Direct Resistance Heating)、純電阻加熱(Electro-pure Processing)，它是利用物料的導(dǎo)電特性對(duì)其進(jìn)行加熱的方法[14]。隨著食品加工技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們要求最大限度地保留食品的色、香、味及營養(yǎng)成分。歐姆加熱技術(shù)由于具有物料升溫快、加熱均勻、無污染、易操作、熱能利用率高、加工食品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)[15]，近年來，逐漸引起國內(nèi)外食品科學(xué)工作者的關(guān)注。

歐姆加熱就是利用物料本身的電阻特性直接把電能轉(zhuǎn)化為熱能的一種加熱方式，它克服了傳統(tǒng)加熱方式(對(duì)流加熱，熱傳導(dǎo)，熱輻射)中物料內(nèi)部的傳熱速度取決于傳熱方向上的溫度梯度等不足，實(shí)現(xiàn)了物料的均勻快速加熱。歐姆加熱具有以下特點(diǎn)：加熱速度快、容易控制[16]；整個(gè)體積內(nèi)自身產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)固體和液體的同時(shí)升溫，與傳熱加熱相比，可避免液體部分的過熱，加熱均勻[17]；通電加熱方式通過自身的電導(dǎo)特性直接把電能轉(zhuǎn)化成熱能，能量利用率高，且不損壞食物品質(zhì)[18]。殺菌是歐姆加熱技術(shù)在食品中的主要應(yīng)用。歐姆殺菌技術(shù)適于處理粘度較高的液體物料，并可以含有一些顆粒，如肉湯、布丁的商業(yè)無菌處理。同時(shí)，這一技術(shù)還用于一些高粘度物料的消毒，如液態(tài)蛋制品、果汁的巴氏殺菌，并與無菌灌裝系統(tǒng)進(jìn)行連用，以加強(qiáng)這些產(chǎn)品的貨架穩(wěn)定性[19]。歐姆殺菌的機(jī)理是一方面由于通電加熱致使溫度升高而滅菌，另一方面是因?yàn)樵谕姷膬呻姌O間的菌體細(xì)胞由于受到所加電場的作用導(dǎo)致菌體細(xì)胞膜的破壞而滅菌[20]。歐姆殺菌可將液狀食品中的大腸桿菌、酵母菌、芽孢桿菌殺滅。

鄧力等[21]指出最新的歐姆加熱裝置，采用快速真空冷卻技術(shù)可以有效地降低殺菌過程的加熱強(qiáng)度；通透電極冷熱雙層對(duì)流技術(shù)，解決了電極和壁面結(jié)垢問題，加強(qiáng)了歐姆殺菌的操作連續(xù)性。利用歐姆加熱技術(shù)對(duì)牛奶進(jìn)行殺菌處理，可使牛奶達(dá)到完全無菌的狀態(tài)。高霞等[22]研究了殺菌溫度、殺菌時(shí)間和歐姆加熱電壓對(duì)牛奶中菌落總數(shù)和大腸菌群殘留率的影響，指出在最優(yōu)參數(shù)下經(jīng)歐姆加熱處理后的牛奶可達(dá)到完全無菌的狀態(tài)。目前，也有用歐姆加熱用于濃縮蘋果汁加工中耐熱菌(酸土芽孢桿菌)的殺滅的研究，歐姆加熱可以有效地殺滅蘋果汁中的酸土脂環(huán)芽孢桿菌[23]，既保持了良好的果汁質(zhì)量，又不會(huì)使耐熱菌超標(biāo)。

由于歐姆殺菌技術(shù)本身的局限性，使其在推廣應(yīng)用過程中的使用范圍受到了一定的限制，還需要不斷的改進(jìn)和更加深入的研究[24]。

1.4 超高壓殺菌技術(shù)

超高壓殺菌技術(shù)(Ultra High Pressure Sterilization Technology)也稱為超高壓技術(shù)(Ultra High Pressure Technology，UHP)，又稱為靜水壓技術(shù)(High Hydrostatic Pressure，HHP)。超高壓殺菌是指將密封于柔性容器內(nèi)的食品置于壓力系統(tǒng)中，以水或其他液體作為傳壓介質(zhì)，采用100MPa以上的壓力處理食品，以達(dá)到殺菌、滅酶和改善食品功能特性的目的[25]。由于超高壓殺菌技術(shù)實(shí)現(xiàn)了常溫或較低溫度下殺菌和滅酶，保證了食品的營養(yǎng)成分和感官特性，因此被認(rèn)為是一種最有潛力和發(fā)展前景的食品加工和保藏新技術(shù)。目前，超高壓滅菌技術(shù)廣泛的應(yīng)用于含液體成分的固態(tài)食品或液態(tài)食品的殺菌，如蔬菜、水果、奶類產(chǎn)品、肉類產(chǎn)品、醬油等的殺菌。

超高壓殺菌技術(shù)的殺菌機(jī)理是通過破壞氫鍵之類弱結(jié)合鍵，使基本物性變異，產(chǎn)生蛋白質(zhì)的壓力凝固及酶的失活，以及使菌體內(nèi)成分產(chǎn)生泄露和細(xì)胞膜破裂等多種菌體損傷[26]。具體來說，首先高壓會(huì)影響細(xì)胞的形態(tài)。研究表明，細(xì)胞內(nèi)的氣體空泡在0.6 MPa壓力下會(huì)破裂，導(dǎo)致整個(gè)細(xì)胞變形。其次，高壓對(duì)細(xì)胞膜和細(xì)胞壁也有一定的影響。加壓會(huì)使細(xì)胞膜通透性發(fā)生變化，氨基酸的攝取受阻，當(dāng)壓力達(dá)到200 MPa時(shí)，細(xì)胞壁會(huì)因遭到破壞而導(dǎo)致微生物的細(xì)胞死亡。最后，壓力會(huì)引起主要代謝酶或蛋白質(zhì)的變性，且當(dāng)壓力超過300 MPa時(shí)，蛋白質(zhì)變性是不可逆的[27]。在超高壓殺菌過程中，由于食品成分和組織狀態(tài)十分復(fù)雜，因此要根據(jù)不同的食品對(duì)象采取不同的處理?xiàng)l件。一般，影響超高壓殺菌的主要因素有：壓力大小、加壓時(shí)間、加壓溫度、pH值、水分活度、食品成分、微生物生長階段和微生物種類等[28]。傳統(tǒng)的加熱殺菌法處理食品，易造成食品中熱敏性營養(yǎng)成分的破壞，且會(huì)發(fā)生食品變褐和產(chǎn)生蒸煮味等，而采用超高壓殺菌，除了使食物中蛋白質(zhì)、淀粉變性外，對(duì)食品中風(fēng)味物質(zhì)、維生素、色素及各種小分子物質(zhì)幾乎沒有影響。在滅菌的同時(shí)，較好的保持了食品原有的色、香、味及營養(yǎng)成分。

目前在國內(nèi)外，超高壓殺菌技術(shù)被廣泛應(yīng)用于果蔬、奶類、肉類、水產(chǎn)品和酒類等食品的加工中。日本明治屋食品公司采用超高壓技術(shù)生產(chǎn)果醬，如草莓醬、蘋果醬等。他們采用室溫下以400～600 MPa的壓力對(duì)軟包裝果醬處理10～30 min，所得產(chǎn)品具有良好的新鮮口味、顏色和風(fēng)味；采用超高壓殺菌技術(shù)加工的的新鮮果蔬汁在顏色、風(fēng)味、營養(yǎng)成分方面，和未經(jīng)超高壓處理的新鮮果蔬汁幾乎沒有任何差別[29～31]；超高壓殺菌處理乳制品與傳統(tǒng)的加熱殺菌乳制品比較，在保留食品內(nèi)的營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味的同時(shí)，殺菌時(shí)間較短，且不產(chǎn)生毒性物質(zhì)[31]；對(duì)豬肉和牛肉進(jìn)行400 MPa，20 min的超高壓處理，發(fā)現(xiàn)他們的嫩度、風(fēng)味、色澤及成熟度方面均得到改善，而且保質(zhì)期也大大延長了[32]；超高壓處理技術(shù)能夠有效殺滅水產(chǎn)品中危害消費(fèi)者安全的多數(shù)微生物，還能抑制一些對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量不利的內(nèi)源酶的活性，在不添加各類添加劑的情況下使水產(chǎn)品色、香、味及營養(yǎng)成分保存完整，并且能夠有效延長水產(chǎn)品的貯藏期[33～35]；超高壓技術(shù)還可用于酒的生產(chǎn)，生酒(生啤酒、生果酒等)經(jīng)約400 MPa的超高壓處理，將酒中的所有酵母菌及其他部分菌類殺死，從而得到具生酒風(fēng)味，且能長期保存的超高壓生酒產(chǎn)品[36]。

由于超高壓滅菌技術(shù)尚不完善，對(duì)設(shè)備要求很高以及成本也很高，目前，市場上出現(xiàn)的超高壓食品數(shù)量很有限，僅用于一些高價(jià)值產(chǎn)品的生產(chǎn)。隨著對(duì)超高壓殺菌技術(shù)的進(jìn)一步研究和開發(fā)，相信不久的將來此技術(shù)將廣泛的應(yīng)用于各種食品的生產(chǎn)加工。

2 無菌包裝技術(shù)

無菌包裝是指將被包裝食品、包裝容器、包裝材料及包裝輔助材料分別殺菌，并在無菌環(huán)境中進(jìn)行充填封合的一種包裝技術(shù)。無菌包裝的食品一般為液態(tài)或半液態(tài)流動(dòng)性食品，其特點(diǎn)為流動(dòng)性食品可進(jìn)行高溫短時(shí)殺菌(HTST)或超高溫短時(shí)殺菌(UHT)[37]。

1913年，Jensen在丹麥采用了先將牛奶進(jìn)行超高溫加熱再進(jìn)行無菌灌注的工藝。這種工藝雖已失傳，但它曾作為一種無菌保藏方法于1921年獲得專利。1917年，美國人Dunk-ley獲得了先用飽和蒸氣對(duì)罐蓋進(jìn)行高溫殺菌，然后再將預(yù)殺菌的食品充填到罐內(nèi)并封口的食品保藏方法的專利。1950年，美國首次在市場上投放了商業(yè)用無菌充填設(shè)備。無菌包裝技術(shù)的廣泛興起是在20世紀(jì)70 年代末以后，特別是近年來，在研究開發(fā)和應(yīng)用方面都發(fā)展得極為迅速，采用無菌包裝的食品營養(yǎng)損失小，風(fēng)味色澤基本不變，無需冷藏便可長期貯存，這些優(yōu)點(diǎn)越來越受到廣大廠家和消費(fèi)者的喜愛[38]。

食品無菌包裝過程包括：包裝機(jī)械及操作環(huán)境的殺菌處理，包裝食品的殺菌，包裝容器的預(yù)制成型及殺菌處理，定量灌裝、封合、裝箱打包運(yùn)出等，各工序環(huán)節(jié)都要保證食品包裝操作的無菌條件[39]。食品的無菌包裝過程中，食品和包裝分別單獨(dú)進(jìn)行殺菌，兩者相互獨(dú)立，這就使得與其它食品包裝相比，不需用大型的殺菌裝置，且包裝可實(shí)現(xiàn)連續(xù)灌裝密封，生產(chǎn)效率高[40]。

進(jìn)入無菌灌裝系統(tǒng)的食品物料、包裝容器、操作設(shè)備及環(huán)境都應(yīng)是無菌的，任一環(huán)節(jié)未能徹底殺菌都將影響產(chǎn)品的無菌效果，因而進(jìn)行無菌包裝應(yīng)注意各個(gè)環(huán)節(jié)的滅菌操作[41]。在選擇熱殺菌工藝時(shí)，應(yīng)該根據(jù)食品的性質(zhì)決定：對(duì)于均質(zhì)液體食品在適宜的熱交換器中，加熱溫度可以較高，且加熱時(shí)間很短；對(duì)于含有較小固體顆粒的液體食品，需要較長的加熱、保溫和冷卻時(shí)間來平衡顆粒的內(nèi)部溫度，因此只能在緩慢的熱傳導(dǎo)過程中完成；對(duì)于含有較大固體顆粒的液體食品要達(dá)到溫度平衡，就需用很長的時(shí)間，因而加熱、保溫和冷卻的時(shí)間均必須大大延長。

液體食品的殺菌通常采用超高溫短時(shí)殺菌(UHT)和高溫短時(shí)殺菌(HTST)[42]。超高溫短時(shí)殺菌(UHT)是將食品在瞬間加熱到高溫而達(dá)到殺菌目的，包括直接和間接兩種加熱法。前者用高壓蒸氣直接向食品噴射，使食品以最快速度升溫，幾秒鐘內(nèi)達(dá)到140～160 ℃，維持?jǐn)?shù)秒鐘，再在真空室內(nèi)除去水分，然后用無菌冷卻機(jī)冷卻到室溫。后者根據(jù)食品的粘度和顆粒大小，可選用板式換熱器、管式換熱器、刮板式換熱器。

高溫短時(shí)殺菌(HTST)主要用于果汁等飲料的滅菌?？刹捎脫Q熱器在瞬間把果汁加熱到接近100 ℃，然后速冷至室溫，可完全殺滅果汁中的酵母和細(xì)菌，并能保全果汁中的豐富的維生素等營養(yǎng)成分。

目前包裝材料殺菌方法及其在商業(yè)化包裝系統(tǒng)中的應(yīng)用見表3[38，43]。

表3 常用包裝材料的滅菌方法及其在商業(yè)化包裝系統(tǒng)中的應(yīng)用

在無菌環(huán)境形成方面，無菌包裝系統(tǒng)主要分為兩大類系統(tǒng)，即敞開式無菌包裝系統(tǒng)和封閉式無菌包裝系統(tǒng)。后者較前者多了無菌室，包裝材料要在無菌室內(nèi)殺菌、成形、灌裝。由于無菌室一直通有無菌氣體保持其正壓，所以無菌室能有效防止微生物的污染，因此在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

3 結(jié)論與討論

今后，我國果蔬汁、奶制品、鮮奶等液態(tài)食品將以年增長10%的速度發(fā)展，以滿足人民不斷增長的消費(fèi)需要。果蔬汁、牛奶等食品，營養(yǎng)豐富，易被微生物污染。傳統(tǒng)的保存果汁、牛奶、奶制品的方法是熱處理，添加防腐劑。隨著我國人民健康意識(shí)的增強(qiáng)，越來越多的消費(fèi)者在關(guān)心食品衛(wèi)生、營養(yǎng)、安全。新的食品殺菌技術(shù)、無菌包裝食品迎合了現(xiàn)代消費(fèi)者的心理。在發(fā)達(dá)國家的食品生產(chǎn)中，新的食品殺菌技術(shù)的應(yīng)用已占整個(gè)食品的75%以上；在飲料行業(yè)中，無菌包裝技術(shù)已占整個(gè)飲料包裝的65%以上，并且每年以5%～10%的速度在增長。從果汁飲品、乳制品行業(yè)的消費(fèi)水平看，發(fā)達(dá)國家人均年消耗100多箱，而我國人均年消費(fèi)僅1箱多一點(diǎn)，遠(yuǎn)未達(dá)到世界人均20箱的水平[44]。因此，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，應(yīng)用新型殺菌技術(shù)、無菌包裝技術(shù)，在我國有著很大的發(fā)展?jié)摿?。目前我國飲料行業(yè)、乳制品行業(yè)中一大批大型骨干企業(yè)的技術(shù)裝備已接近或達(dá)到了國際先進(jìn)水平，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，食品新型殺菌技術(shù)、無菌包裝技術(shù)將會(huì)不斷改進(jìn)，發(fā)展前景廣闊。

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Survey on New Technology of Food Sterilization and Aseptic Packaging

MA Meng-qing1,2,GAO Hai-sheng1
(1 College of food science and Technology,Hebei Normal University of Science and Technology,Qinhuangdao, Hebei,066004;2 Shangdong Shengqi Biological Co., Ltd;China)

This paper discusses the new technology of food sterilization in the aspects of far infrared heating and sterilization technology, ultra high temperature sterilization technology, ohmic sterilization technology, ultra high pressure sterilization technology, and summarizes the application of aseptic packaging technology.

food sterilization;aseptic packaging;new packaging technology

河北省百名優(yōu)秀創(chuàng)新人才支持項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：BRⅡ-115)，秦皇島市食品工程技術(shù)研究中心支持項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2011-60)，河北科技師范學(xué)院科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2012-07)。

2015-09-07

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2015.03.008

TS206.1

A

1672-7983(2015)03-0039-06

馬夢(mèng)晴(1991-)，女，碩士。主要研究方向：食品科學(xué)與工程。

(責(zé)任編輯：朱寶昌)

*通訊作者，男，碩士，教授。主要研究方向：食品科學(xué)與工程。E-mail:spxghs@163.com。