梁俊健，林淑儀，朱 震，丘勒紅，鄧海鵬，陳煒楠，江異展

廣東燕塘乳業(yè)股份有限公司，廣東廣州 510700

0 引言

超高溫滅菌乳（UHT）是以生牛乳為原料，通過超高溫瞬時殺菌工藝，殺滅其中可生長的微生物，再經(jīng)無菌包裝等工序制成的乳制品[1]。無菌包裝可以在保存生牛乳原有營養(yǎng)成分的同時，有效抑制生牛乳中微生物的繁殖，使生牛乳達到商業(yè)無菌水平。實際生產(chǎn)中，乳制品是不可能做到絕對無菌的，商業(yè)無菌不代表絕對無菌，是指殺菌后的食品不含有致病的微生物，也不含有在通常溫度下能在其中繁殖的非致病性微生物[2]。因此，超高溫滅菌乳無需冷藏保存，滿足廣大消費者“安全、營養(yǎng)又方便”的要求。本文將介紹超高溫滅菌乳的無菌包裝概念，闡述其工藝原理及質(zhì)控要素。

1 無菌包裝的基本概念

無菌包裝是指將經(jīng)過殺菌后已獲得商業(yè)無菌狀態(tài)的產(chǎn)品，封閉在已殺菌的容器中，在無菌環(huán)境下灌注，灌裝后包裝容器保持密封以防止再度污染，以期在不加防腐劑、不經(jīng)冷藏條件下得到較長貨架期的包裝方法[3]?，F(xiàn)國內(nèi)和國際市場上雖然有多種無菌灌裝設備，但最典型的當屬瑞典利樂公司（Tetra Pak）的利樂包和德國SIG康美包公司（SIG Combibloc）的康美包，兩者雖然在包裝工藝、灌裝方式等方面都有著顯著差異，但無菌包裝的本質(zhì)是相同的，包括“無菌的環(huán)境、無菌的物料、無菌的包裝材料和完整封合的包裝”四大要素。

2 無菌包裝的四要素及其質(zhì)量控制

2.1 無菌的環(huán)境

無菌的環(huán)境包括了無菌的生產(chǎn)設備（超高溫滅菌設備、灌裝機等）、超高溫滅菌設備與無菌灌裝機之間的輸送管路及設備（無菌罐）、灌裝機內(nèi)的無菌灌裝環(huán)境。

2.1.1 無菌環(huán)境建立的提前條件

徹底的清洗是有效消毒的基礎，是建立無菌環(huán)境的前提條件。清洗能有效去除管道、設備及部件表面的附著物，讓后續(xù)消毒無附著物的遮敝。因此，任何有機會跟牛奶直接或間接接觸的部位都必須清洗干凈，清洗包括就地清洗（Cleaning In Place，CIP）和手工清洗。

CIP是設備及整個生產(chǎn)線在無須人工拆開的前提下，在閉合的回路中進行清洗[4]。CIP清洗流程常用的有三步法（水沖洗-堿洗-水沖洗）和五步法（水沖洗-堿洗-水沖洗-酸洗-水沖洗），企業(yè)也可根據(jù)清洗對象的污染程度自行設定清洗程序。監(jiān)控設備CIP時應重點關注會影響清洗效果的因素：一是清洗劑的種類，我國大部分工廠現(xiàn)在主要還是選用NaOH、HNO3等單純清洗劑，但是隨著國外各種專業(yè)清洗劑的進入，合成清洗劑的使用也越來越普遍，選用不同的清洗劑所能達到的清洗效果也各不相同。二是清洗液濃度，設備的清洗效果與清洗液的濃度密切相關，適當提高清洗液濃度可以有效提升清洗效果，但清洗液濃度不能超過極限濃度，過高的濃度不僅會使成本增加，還增大了對設備的腐蝕性，一般堿液（NaOH溶液）濃度為1.5%～2.5%，酸液（HNO3溶液）濃度為1.0%～2.0%，就可以達到較好的清洗效果。三是清洗時間，清洗時間受很多因素的影響，如清洗劑種類、清洗液濃度、清洗溫度、產(chǎn)品類型、生產(chǎn)管線布置以及設備的設計等。四是清洗溫度，即清洗循環(huán)時清洗液所保持的溫度，清洗溫度越高，清洗液的化學反應速度越快，但腐蝕能力也隨之加大，尤其是酸液（HNO3溶液），因此對一般的加工設備清洗而言，堿液（NaOH溶液）清洗溫度為70～90 ℃，酸液（HNO3溶液）清洗溫度為60～80 ℃，而清洗UHT設備時堿液（NaOH溶液）可提高至135～140 ℃，而酸液（HNO3溶液）清洗溫度為80～105 ℃。五是清洗流量，保證清洗過程中清洗液的流量實際上是為了保證清洗時的清洗流速，這樣可以使清洗過程中能夠產(chǎn)生一定的機械作用，清洗液的流速大，清洗效果好，但流速過大，清洗液用量就多，成本增加。除了上述因素外，沖洗水的質(zhì)量、管路的設計等也會影響CIP清洗的效果。

除了CIP清洗，手工清洗也是非常重要的，但常被忽視。操作人員每次手工清洗后都應認真檢查，確認清洗的部件已徹底清潔，沒有死角，清洗后的機器部件切勿有紗布絲、鋼絲等異物殘留。

不管是CIP清洗還是手工清洗，都應檢查其清洗效果：目測檢查是否有殘留污垢；用手指觸摸表面時，有無油膩及粗糙感；采用微生物法或ATP熒光快速檢測法等檢測清洗效果。

2.1.2 無菌環(huán)境的建立

滅菌是建立無菌環(huán)境的關鍵，常用的滅菌方式包括高溫消毒和化學消毒劑消毒兩種。生產(chǎn)加工設備（如超高溫滅菌設備）和產(chǎn)品管路等，一般采用133 ℃以上的熱水進行30 min的高溫滅菌，滅菌時要注意滅菌的溫度、時間、管路的排氣情況以及不能有蒸汽或冷凝水泄漏。利樂和康美包灌裝機利用無菌熱空氣與35%～40%雙氧水形成的混合氣體對灌裝機內(nèi)的無菌區(qū)進行滅菌。滅菌前，操作人員應確保無菌區(qū)已密閉，無菌區(qū)內(nèi)的零部件須盡可能地干燥，因為過多的水分殘留不僅容易使微生物快速繁殖，還會降低雙氧水的殺菌能力。此外，所使用的雙氧水應是由合格供應商提供的食品級雙氧水，且達到規(guī)定的濃度，在生產(chǎn)現(xiàn)場常用比重法和滴定法檢測雙氧水的濃度。

2.1.3 無菌灌裝環(huán)境的維持

利樂和康美包灌裝機的無菌區(qū)都是通過吹入無菌空氣并保持其正壓，實現(xiàn)無菌灌裝環(huán)境的維持。但兩者的無菌風系統(tǒng)卻不一樣。利樂灌裝機的無菌風是由超高溫加熱器對空氣進行高溫滅菌，冷卻后進入無菌室，維持無菌室正壓[5]。而康美包灌裝機則是利用預過濾器和滅菌過濾器（主過濾器）兩個亞微米顆粒過濾器對空氣進行過濾凈化，其分離能力可達到99.995%[6]。無菌空氣經(jīng)過管路進入無菌區(qū)呈層流狀態(tài)，保持正壓。在生產(chǎn)過程中，操作人員應時刻注意無菌區(qū)的無菌風壓力，確保無菌灌裝環(huán)境不受破壞。

2.2 無菌的物料

超高溫滅菌乳，顧名思義就是經(jīng)過超高溫瞬時滅菌（135～150 ℃，4～15 s）的牛奶。超高溫滅菌采用的溫度/時間組合決定了UHT系統(tǒng)的滅菌效率[7]，一般超高溫滅菌設備的滅菌效率針對嗜熱脂肪芽孢桿菌應不低于9。過高的滅菌溫度和過長的滅菌時間，雖然可以提高滅菌效率，但也會導致牛奶褐變及營養(yǎng)損失等問題。

超高溫滅菌乳需要采用新鮮優(yōu)質(zhì)的生牛乳，其質(zhì)量[8]將直接影響超高溫滅菌設備的運行情況和產(chǎn)品的保質(zhì)期，如蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性差會造成超高溫滅菌設備結(jié)垢嚴重，導致設備連續(xù)運轉(zhuǎn)時間縮短；細菌、芽孢及耐熱芽孢總數(shù)過高，容易造成滅菌后仍有毒素、酶類甚至芽孢的殘留，導致超高溫滅菌乳在貯存過程中出現(xiàn)苦包、酸包或脹包等不良品。

2.3 無菌的包裝材料

超高溫滅菌乳普遍使用復合紙質(zhì)包裝，較玻璃瓶、金屬罐、塑料容器等，復合紙質(zhì)包裝擁有成本低、重量輕、更環(huán)保等優(yōu)點。目前，復合紙質(zhì)包裝最典型的是利樂包的板材卷筒和康美包的紙盒預制兩大類型。雖然兩者包裝工藝不同，但材料成分相似，除了印刷層以外，共有6 層，從外向內(nèi)看[9]：第一層為外部塑料層，阻擋外部濕氣，同時作為包裝重疊部分以及頂（底）角的粘合層；第二層為紙層，作為“骨架”，為包裝提供足夠的強度；第三層為粘合層，粘合紙層和鋁箔層；第四層為鋁箔層，阻擋外部光線及氧氣，同時阻擋產(chǎn)品風味外泄；第五層為粘合層，粘合鋁箔層和內(nèi)部塑料層；第六層為內(nèi)部塑料層，阻擋產(chǎn)品滲透入包裝材料內(nèi)，同時作為封合的粘合層。

利樂包和康美包均采用35%～40%的食品級雙氧水作為滅菌劑，通過浸漬（利樂包）或噴灑（康美包）等方式對包裝材料進行滅菌，然后再用無菌熱空氣將其表面干燥，這樣既能保證殘留在包裝材料表面的雙氧水量降到最低，同時也增強了滅菌效率。在生產(chǎn)過程中，操作人員除了要確保雙氧水的濃度符合要求外，也要監(jiān)控雙氧水的溫度（利樂包）及噴灑量（康美包）、紙盒潔凈度等因素。此外，為防止化學消毒劑殘留超標，應使用快速測試紙監(jiān)測產(chǎn)品中的雙氧水殘留。

2.4 包裝的完整封合

不管是利樂灌裝機還是康美包灌裝機，其產(chǎn)品灌注和包裝封合都是在機器的無菌區(qū)內(nèi)完成。包裝封合包括橫向封合（頂部封合與底部封合）和縱向封合，其中康美包是預制紙盒，即縱向封合在紙盒生產(chǎn)廠已經(jīng)完成，只要在灌裝機中完成紙盒底部活化、折疊、壓制封合和使用超聲波封頂即可。而利樂包則要使用縱封貼條將紙板兩側(cè)粘接形成紙管，再通過高頻感應脈沖同時完成（上一包的）頂封和（下一包的）底封。

包裝封合是無菌包裝的最后一個環(huán)節(jié)，也是關鍵的一個環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場操作人員應定時在線檢查包裝封合情況，確保包裝封合良好。檢查的常用方法包括剪包撕拉測試與染色液滲透試驗等，同時要監(jiān)控灌裝機封合的溫度、壓力等可能影響包裝封合的因素。

超高溫滅菌乳在貯存過程中要一直保持其包裝封合的完整性，而復合紙質(zhì)包裝材料相對抗壓性能差，容易破損，尤其是沒有任何覆蓋的飲管孔，而且擠壓變形、高空掉落、堆碼不當，甚至運輸過程中的顛簸都有可能破壞包裝封合的完整性，超高溫滅菌乳在貯存、運輸、銷售過程中要注意上述問題。

3 小結(jié)

看似簡單的一盒超高溫滅菌乳其實是一個完整的無菌系統(tǒng)，從設備管路的清洗到無菌環(huán)境的建立和維持、從原料奶的質(zhì)量控制到無菌產(chǎn)品的輸送與灌注、從包裝材料的選擇到包裝密封的保持，環(huán)環(huán)相扣，必須嚴格控制整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，全面執(zhí)行規(guī)范操作，建立完善的質(zhì)量保證系統(tǒng)，才能最終保證牛奶的質(zhì)量安全。