工业上无菌的意义是指每克食品中含有的非致病菌数目在10个以下。只要避免食品中的非致病菌不再繁殖,在常温、冷藏或冷冻条件下流通、保存食品,就不会发生食品变质的可能。细菌的繁殖除与温度有关外,还同水分活性的多少有关,所谓水分活性是指密闭容器中,某些食品在某一温度下的水蒸气压定为p,该温度下的饱和蒸汽压为p0,则p/p0之比是该种食品的水分活性。
(一)包装材料的杀菌
1.过氧化氢杀菌
包装材料的消毒主要是通过不断将过氧化氢流经过滤器和加热元件,保证浓度和温度分别在35%和55℃的水平来完成。材料被浸泡10min后,两个模压滚筒会在箔片的每个表面留下固定厚度的过氧化物层。
2.紫外线杀菌
紫外线能使微生物细胞内核蛋白分子构造发生变化而引起死亡。波长在250~260nm的紫外线灭菌能力最强。使用时,只需将紫外线照射于需灭菌的物品表面即可,但需根据紫外线灯管的功率确定照射距离和时间。紫外线灭菌最为简单,无药剂残留、效率高、速度快,目前使用最为普遍。
3.红外线杀菌
这是一种热线杀菌法,它靠波的频率引起包装材料和食品分子的共振摩擦产生热量,从而杀菌。一般把波长在4µm以上的光称为远红外线,其杀菌效果同被辐射的食品和包装材料的吸收红外线的能力有很大关系,吸收红外线能力越强,杀菌效果越高。把食品包装放在塑料薄膜或塑料容器里后,再进行远红外线的辐照杀菌,效果较佳。透过包装材料的远红外线,部分被包装材料吸收起到杀菌作用,这特别适用于对含有空气的食品包装进行杀菌。
4.过热蒸汽灭菌
用温度为130~160℃的过热蒸汽喷射于需灭菌的包装容器内,数秒钟即可完成灭菌操作,但这种方法仅适用于耐热容器,如金属容器、玻璃容器等。
5.中性无菌系统
为了消除包装物上的残余化学物,Erca公司研发出非化学加工工艺,即利用复合挤压多层材料过程中的时间—温度关系进行净化。
6.臭氧杀菌
臭氧有极强的杀灭细菌的作用,如果单独使用臭氧,则要求双氧水的浓度较高,当双氧水浓度高达20%~30%以上时,表面印刷的油墨在双氧水的作用下会发生脱色现象。这时,如果采用臭氧同紫外光结合在一起的方法对包装材料进行杀菌,则双氧水的浓度可以大大降低,只需使用5%~7%的双氧水,即可有效杀菌。双氧水经消毒后,应使用干燥热空气把残留在薄膜表面上的臭氧吹掉,包装膜上臭氧残留量按美国FDA标准应在0.01mg/kg以下,而进入食品中的H2O2量应在100mg/kg以下。臭氧杀菌,只能使用在包装材料下,不能直接使用在食品包装上,这是臭氧杀菌的缺点,它主要使用在Fetrapak公司的无菌纸/塑/铝多层复合软罐头饮料包装上。
7.超高温短时间杀菌
此法常用于高黏度液体食品的杀菌上。例如,牛乳、番茄酱、糖酱等的包装中,在一个不锈钢高压消毒容器中,在高压下使牛乳同150℃以上的高压水蒸气混合20s左右,进行杀菌消毒,然后进入抽真空室,把多余的水分蒸发出去,达到原先的牛奶浓度,再进入无菌室中,用无菌的包装材料包装起来。
8.共挤出热杀菌
这种无菌包装是法国Erca公司发明的,它是利用生产共挤出多层薄膜过程中高度的热量,在无菌室中进行无菌包装时,把共挤出的内层面上相容性不好的二层剥离去,露出清洁的无菌内层面来充灌食品成型密封成袋。
9.微波杀菌
微波炉已广泛用于家庭烹调,微波同远红外线一样,是一种热线杀菌,适宜使用在可透过电磁波的塑料包装材料上,尤其适宜于含有空气的食品杀菌包装,可以迅速加热到140℃短时间杀灭细菌。
(二)被包装物品的杀菌
灭菌的方法目前常用的有巴氏灭菌(低温灭菌)和超高温瞬时灭菌(UHT)两种。(www.daowen.com)
1.低温灭菌
又称巴氏灭菌,是将被包装物品在61~63℃条件下保持30min,这种灭菌方法可直接作用于产品,亦可将食品充填于蒸煮袋、玻璃罐等后浸渍于热水中,低温灭菌的缺点是包装容量不能太大,否则受热不匀严重;食品受热时间长,营养成分和风味损失大。
2.超高温瞬时杀菌(UHT)
目前广泛采用的无菌包装技术,它是将食品在120~140℃的高温下灭菌几秒钟,并很快冷却至室温,然后在灭菌区内灌装和封盖。牛奶的UHT灭菌参数是135~140℃、3~4s。瞬时高温灭菌的方法有以下几个优点:包装材料可以不耐高温,包装容量可大可小,受热都是均匀的;食品受热时间短,营养成分和风味损失较小。
3.欧姆法加热技术
欧姆法加热技术在国外已经进入工业应用阶段,一些厂家已生产出可供食品生产厂家应用的欧姆加热器。其优点是可加工黏度较高或颗粒较大的液体食品,颗粒直径可到2.5cm。目前存在的主要问题是系统的预杀菌仍需采用过热蒸汽。因此,无菌系统的配置要配成混合式。目前,国内的研究开发工作已有相当基础,希望有关生产厂家能和他们合作。
4.超高压杀菌
它是将产品置于500MPa以上的压力下杀菌一段时间,杀死其中的大部分或全部的微生物、钝化本酶的活性,从而达到保存食品的目的,由于几百个MPa的压力不会使食品的温度升高,因此没有色、香、味及营养成分的劣变,可以较多地保留食品原有的风味。
5.微波灭菌
微波灭菌除了加热效应以外,还有相当的非热杀菌效应。生物体内的极性分子在微波场中产生强烈的旋转效应,这种旋转使微生物的营养细胞失去活性或破坏微生物的酶系统,造成微生物的死亡。
6.放射线杀菌
将产品收入由钴60为放射源的放射室中,由其产生的γ射线进行杀菌。目前,这种方法主要用于无菌大包装袋的成批杀菌。由于放射线的方向牵制难度很大,防护技术要求很高,预计直接用在无菌包装生产线上的可能性不大。
7.磁力杀菌
把需杀菌的食品放入0.6T磁场的N极与S极之间,经过连续搅拌,无须加热,即可达到杀菌的效果,而对食品中的营养成分无任何影响。此种技术主要适合于流动性食品的杀菌。
8.高压电场杀菌
将食品送入装有相互平行的两个脉冲管内,触点接通后电容器通过一对碳极放电,在几秒钟内完成杀菌,该技术可以克服因加热而导致的蛋白质变性和微生物破坏,可用于果品蔬菜的杀菌与贮藏保鲜技术。
9.静电杀菌
食品不直接处在电场中,而是利用电场放电形成的粒子空气和臭氧处理,可以取得良好的杀菌效果,该技术可用于瓶装食品、罐装食品、糖谷类、果蔬类食品的杀菌与保鲜。
10.膜分离技术
膜分离技术在水的净化、乳清的分离中已有广泛的应用,在食品加工中则是组合膜的开发和应用。主要用于浓缩果汁,可以浓缩到600Bx,方法是将水果原汁超滤得澄清汁与果酱两大部分,前者成分为水、维生素C、芳香成分等低分子物,后者成分为悬浮固形物、细菌、真菌等物,将澄清汁反渗透除去一部分水,将果酱杀菌后与脱去水的浓缩汁调配即得浓缩果汁。膜分离技术浓缩果汁产品浓度高,风味与营养成分损失很少,是果汁加工有效的浓缩和杀菌方法。
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