淺談食品無菌加工技術

2025-06-16 15:32:46 來源：食品加工包裝在線閱讀量：12326

　　無菌加工在全球廣泛應用，生產高品質的食品，如果汁、果泥、乳制品、湯料、布丁及進一步加工所需的原料。在美國，無菌牛奶和果汁更是學校午餐計劃的重要組成部分。

　　無菌食品加工的重要意義在于，它能夠延長食品保質期而無需冷藏，保持食品質量，避免使用防腐劑，并通過實現(xiàn)商業(yè)無菌性保障食品安全。對食品加工企業(yè)而言，這項技術不僅提升了食品的質量與安全性，還能降低生產成本并減少食品浪費。

　　根據《美國聯(lián)邦法規(guī)》第21篇第113部分《密封容器內熱加工低酸食品》中的定義，無菌加工與包裝是指：“將經過商業(yè)無菌處理并冷卻的產品灌裝入經過預先滅菌的容器中，并在無微生物污染的環(huán)境下，使用滅菌封口材料進行無菌密封。”以下我們來探討如何實現(xiàn)這一流程中的各項要求。

　　首先，所有用于無菌加工與包裝的設備和容器必須達到商業(yè)無菌標準。這意味著通過加熱、化學滅菌劑或其他適當方式處理，使設備和容器中不再殘留任何對公共衛(wèi)生有意義的活性微生物，同時也消除那些即使無公共衛(wèi)生風險，但在常溫下會導致食品腐敗的微生物。實現(xiàn)這一目標，是無菌加工系統(tǒng)開發(fā)與驗證過程中最大的挑戰(zhàn)之一。

　　此外，所有打算進行無菌包裝的產品，必須在生物學和化學上都保持穩(wěn)定。尤其在化學穩(wěn)定性方面，曾有因熱處理未徹底滅活酶類而導致產品變質的案例。為低酸食品(尤其是乳制品及布丁類產品)開發(fā)高溫短時(HTST)工藝，成為一大難題。開發(fā)新配方時，首先需通過熱死亡時間研究，確定肉毒桿菌芽孢在產品中的耐熱性。

　　通過芽孢存活數(shù)據，可以計算出兩個重要參數(shù)：

　　• D值：在設定溫度下使微生物數(shù)量減少90%所需的時間(分鐘)。

　　• Z值：熱死亡時間曲線橫跨一個對數(shù)周期所需的溫度變化(攝氏度數(shù))。

　　基于D值和Z值，可以推算出不同溫度下的芽孢耐熱性。多數(shù)無菌加工產品在135°C到140°C范圍內處理幾秒鐘后迅速冷卻，即可實現(xiàn)商業(yè)無菌狀態(tài)。有時還需進行接種包研究，使用無毒的替代菌株模擬肉毒桿菌的熱反應，進一步驗證工藝安全性。

　　包裝材料滅菌

　　驗證包裝材料滅菌工藝是無菌加工系統(tǒng)驗證中最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)之一。目前用于無菌食品包裝材料滅菌的方法包括：

　　• 過熱蒸汽滅菌（如Dole系統(tǒng)）：通過對金屬罐和蓋子加熱至約190°C，利用細菌芽孢測試確認達到商業(yè)無菌狀態(tài)。溫度標簽輔助記錄表面實際溫度，以便確認工藝可靠性。

　　• 輻射滅菌：適用于各類大小的袋裝產品(如果泥)。包裝袋暴露于伽瑪射線，并使用劑量計確保照射劑量達標。

　　• 化學滅菌（如過氧化氫、過氧乙酸）：過氧化氫的應用標志著無菌加工時代的開啟。通過研究找到對過氧化氫高度耐受的芽孢桿菌作為指示菌，結合不同接種水平和干燥空氣溫度參數(shù)，驗證滅菌效果。

　　灌裝設備與區(qū)域無菌性控制

　　產品與包裝材料滅菌后，需要在無菌灌裝區(qū)完成組合。灌裝區(qū)本身不僅要實現(xiàn)無菌，還要在整個灌裝過程中維持無菌環(huán)境。

　　在 Dole 系統(tǒng)中，灌裝區(qū)域使用過熱蒸汽進行滅菌。在將罐體和罐蓋組合并灌裝時，灌裝區(qū)必須保持無菌。這是通過在正壓下持續(xù)供應熱的過熱蒸汽來實現(xiàn)的。無菌性的驗證是通過將替代細菌芽孢接種在小金屬片上，并將其置于灌裝區(qū)各處來完成的。每個金屬片的位置都編號并繪制成分布圖。無菌系統(tǒng)經過滅菌循環(huán)后，回收金屬片并進行培養(yǎng)。對于使用化學方法滅菌的無菌包裝灌裝區(qū)，驗證方法與 Dole 系統(tǒng)類似。

　　在無菌袋灌裝區(qū)域的滅菌過程中也采用了類似的方法。將無菌袋放置在灌裝區(qū)并鎖定，袋口和蓋子在灌裝前進行原位滅菌，滅菌方法可選用蒸汽、氯或過氧化氫。滅菌驗證可以通過接種蓋子并進行培養(yǎng)，或者在灌裝艙內放置帶菌條帶后回收并培養(yǎng)。

　　結語

　　無菌加工與包裝技術賦予了食品更長的保質期、更高的品質與更好的流通便利性。以果汁生產為例，相比需要提前解凍的冷凍產品，使用耐儲存的無菌原料無疑是更加高效且經濟的選擇。

作者簡介Seattle，美國食品工程碩士，Certified Food Scientist, 海外食品行業(yè)從業(yè)6年，曾供職于美國知名嬰幼兒食品企業(yè)，現(xiàn)今從事食品包裝研發(fā)工作。

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