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    包装材料的灭菌方法分享

    帖子创建时间:  2022年01月18日 11:51 评论:0 浏览: 421 投稿

    无菌包装系统中包装材料灭菌方法概述: 

     在无菌包装系统中,需通过各种方法对包装材料进行消毒,以便在包装成型期间杀死包装中的微生物,并在灌装前通过设备进行传送。为了使食品加工行业选择正确的灭菌方法,从而成功地进行操作,我们对无菌包装材料表面微生物有效灭活的灭菌方法、行业实验数据和多年研究的理论结果进行了汇编和介绍。  过氧化氢浓度高达30%,温度高达80℃,接触时间高达15秒,无论是否使用润湿剂,都能成功用于在线无菌包装。最终产品的过氧化氢含量不得超过0.5 ppm。而与无菌包装系统联机的电离辐射灭菌方式,由于在经济上和剂量投加不均匀性的原因,导致其在商业上的应用受到了抑制。 

      一、包装材料的灭菌要求:  包装材料的灭菌是无菌包装系统中的一个关键步骤。因此,包装材料灭菌过程应满足以下要求:  快速杀菌;  与处理过的表面兼容,尤其是包装材料和设备具有兼容性;  易于从表面去除,残留物最少;  不会对消费者造成健康危害;  在不可避免的残留或错误的高浓度情况下,不会对产品质量产生不利影响;  对包装设备周围的操作人员没有健康危害;  与环境的兼容性,应生态可降解;  对处理过的表面无腐蚀性;  效力可靠稳定。    二、过氧化氢的应用:    过氧化氢是目前唯一一种在美国被证明是可接受的用于包装材料灭菌的化学灭菌剂。FDA法规规定,可使用最大浓度为35%的过氧化氢对食品接触面进行灭菌。在适当设计的无菌包装系统中,使用过氧化氢可以达到良好的杀菌效果,并且残留物的水平可以有效地控制在允许的范围内。最终产品的过氧化氢含量不得超过0.5 ppm。最初,仅批准将过氧化氢用作直接接触食品的包装材料的杀菌剂用于聚乙烯[Federal Register,1981,46(6),2341]。1984年3月,认证扩展至包括所有聚烯烃(《联邦法规》,1984年,第21篇,第178部分,1005),1985年,认证扩展至包括聚苯乙烯、改性聚苯乙烯、离子聚合物树脂、乙烯-甲基丙烯酸共聚物树脂、,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物树脂和聚乙烯四萘酸酯(联邦法规,1986年,标题21,第178部分,1005)。1987年1月,批准范围扩大到乙烯-丙烯酸共聚物[食品化学新闻1987,28(44),28]。第一个成功的用于装盒的无菌灌装系统是1961年的无菌利乐包装,它使用过氧化氢和加热的组合对容器材料表面进行灭菌(Burton,1988)。    过氧化氢  过氧化氢是用于包装材料灭菌的最广泛的灭菌剂之一。1961年,第一个成功的无菌灌装系统用于装盒无菌利乐包装,使用过氧化氢和热量对容器材料表面进行消毒(Burton,1988)。许多无菌包装系统使用浓度为30%至35%的过氧化氢作为包装材料和其他食品接触表面的杀菌剂,然后使用热空气(60–125℃),以增强杀菌效果并消散残留的过氧化氢。  杀菌性能随过氧化氢浓度和温度的增加而增加。在环境温度下,过氧化氢的活性相对较慢;然而,通过将温度提高到85–90℃和/或增加浓度,这可以显著增加(Smith和Brown,1980;Swarling和Lindgren,1968)。  因此,为了在食品加工环境中有效地杀灭孢子,使用过氧化氢(30%)处理后,再使用热空气(Yokoyama,1990年)。Swarling和Lindgren(1968)发现,20%浓度,在80℃下悬浮15秒后,可获得四个对数的减少。Ito和Stevenson(1984)指出,选择的挑战性生物体是用于无菌包装系统的嗜热脂肪芽孢杆菌,该系统使用热灭菌和枯草芽孢杆菌A或枯草芽孢杆菌变种菌株。球芽孢杆菌适用于使用过氧化氢和加热空气灭菌的填料表面。  以下关系适用于嗜热脂肪芽孢杆菌孢子的杀灭(Shapton和Shapton,1998):  Log D = 17 – 1.3 log (% H2O2)  其中D是每分钟的十进制减少值。  过氧化氢经常被用来消毒包装材料,因为它会分解成水和氧气,不会污染食品也不会对人体健康造成危害。据报道,食品中残留的过氧化氢含量低于0.25 ppm,通常食用时不会产生任何有害影响。 

    三、过氧化氢应用于包装材料有三种商业方法:   

        浸渍、喷涂、冲洗 

    01  浸渍:包装材料(即带纸板的塑料层压板、热成型塑料薄膜和层压板)从卷轴上取下,浸入30%–33%过氧化氢的水浴中(Reuter,1988)。要求减少4-5个对数的数量。添加润湿剂以确保表面均匀润湿。将材料从槽中取出后,通过挤压辊或空气射流去除多余的溶液,留下一层溶液薄膜,然后通过应用热空气进行干燥。为了提高功效,尤其是对于灰尘或轻微污染的材料,可使用旋转刷、无菌压缩空气射流或超声波对材料进行预清洁处理。 

    02  喷涂:这是预制容器的方法(Reuter,1988),其中过氧化氢以小分散液滴的形式喷涂到容器中。由于塑料的疏水特性,喷涂不会产生粘性薄膜;相反,只有30%–40%的容器内表面被覆盖,因此无法确保薄膜的良好无菌性。传统喷雾在表面上形成直径超过30 mm的水滴,仅覆盖表面面积的30–40%。超声波系统可用于提供直径仅为3 mm的颗粒,这将提供约60%的平均表面覆盖率。液滴尺寸分布(2至80 mm)以及各种几何形状容器内表面上的液滴分布存在问题。功效取决于喷洒的溶液量;但是,体积越大,干燥时间越长。必须使用热的无菌空气进行干燥。改进的气溶胶喷雾器可将雾滴尺寸限制在2-4mm,并将覆盖率增加到60%,同时允许减少过氧化氢溶液的用量;因此需要干燥时间。这种方法正在被热空气和汽化过氧化氢的混合物所取代。过氧化氢蒸汽/雾化灭菌是一种成本效益高的替代方法,因为使用的过氧化氢量最少。此外,从气相吸附在处理表面上的过氧化氢量将比液膜小几个数量级。因此,用不含过氧化氢蒸汽的低温无菌空气冲洗蒸汽处理过的表面可以有效地消除残留物。  在接近环境温度的情况下,残留在空气中的低水平过氧化氢具有适合无菌包装材料在线灭菌的杀孢子活性(Wang和Toledo,1986)。用过氧化氢蒸汽饱和的空气中含有相对较低浓度的过氧化氢(70℃时为7.6 mg l),但可在1.2分钟内使枯草芽孢杆菌黑色变种的孢子减少6个对数。相比之下,同一生物体在150℃时仅热空气中需要1.2分钟才能减少1个对数,因为氢气的量从溶液中蒸发的过氧化氢比从水中蒸发的过氧化氢少,在长时间运行期间,溶液被浓缩,必须设计一个系统来添加补充水,以保持所需的浓度。   

    03  冲洗:不适合喷涂工艺的预制、形状复杂的容器可使用30%–33%的过氧化氢溶液进行冲洗。对于环境温度灭菌,可与过氧乙酸结合使用。将容器排干,滴干,然后用热的无菌空气完全干燥。玻璃容器、金属罐和吹塑塑料瓶都是这样处理的。  四、新型解决方案—过氧化氢银离子:  想要获得对微生物高效且无毒的解决方案,过氧化氢几乎是必不可少的,因为其作用完毕只分解为水和氧气,不会产生任何其他潜在风险。其消毒效果来自于羟基自由基,羟基自由基会快速杀灭霉菌,与此过程的同时,过氧化氢分解为水和氧气。但单纯的过氧化氢不稳定,表现为存储过程中和作用过程中的双重不稳定,这极大影响应用效果,所以需要使用30%-35%如此高的浓度,高浓度也意味着额外的风险。  银离子可以有效的对过氧化氢进行稳定和催化,进一步增强过氧化氢的杀菌效力。将银离子和过氧化氢用特殊工艺制成复合型溶剂,一起使用来处理霉菌,则其效果比仅使用过氧化氢强约6-8倍以上。这意味着您可以用5%过氧化氢银离子溶液,达到与35%过氧化氢溶液相同(甚至更好)的效果。消毒后,银离子保留在被处理过的表面上,并在一定程度上抑制了再污染。银离子是极其微量的存在,符合人类摄入的安全等级。如有工艺要求,也可与通过简单的水冲洗来完全消除银离子的存在。 

      结论:    包装材料在加工过程中的灭菌存在一定的困难。根据所介绍的综述,显然,过氧化氢灭菌和热空气灭菌似乎最有可能用作包装材料的在线灭菌剂。这种组合是经过时间检验的,似乎没有任何负面报告对该方法的可接受性提出任何疑问。使用过氧化氢和紫外线照射对包装材料进行灭菌也已被工业应用所接受。干热、饱和蒸汽和过热蒸汽都是有效的杀菌剂,但其高温程度会损坏许多包装材料,因此它们的应用受到限制。不能使用红外线,因为红外线应用会导致包装材料温度升高,从而导致塑料软化。不接受电离射线,因为它们对人员有有害影响。就光脉冲对食品材料的影响而言,还没有对其进行充分的研究。环氧乙烷需要很长的时间,因此不能用于在线应用。如果残留沉积物被封闭在容器中,过氧乙酸会在食品中产生异味。β-丙内酯缺乏环氧乙烷的穿透力,而乙醇对孢子无效。  过氧化氢银离子的出现,为包装材料的灭菌提供了一种全新和可靠的应用,可以在较低的浓度下实现对包装材料表面微生物的精确控制。同时其可以极高的稳定性可以实现溶剂的较长的持效期,提高了可重复使用条件下的利用率。

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