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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：2997

　　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，并通過實現商業無菌性保障食品安全。對食品加工企業而言，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《美國聯邦法規》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生有意義的活性微生物，同時也消除那些即使無公共衛生風險，但在常溫下會導致食品腐敗的微生物。實現這一目標，是無菌加工系統開發與驗證過程中最大的挑戰之一。
 
　　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定。尤其在化學穩定性方面，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)開發高溫短時(HTST)工藝，成為一大難題。開發新配方時，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。
 
　　通過芽孢存活數據，可以計算出兩個重要參數：
 
　　• D值：在設定溫度下使微生物數量減少90%所需的時間(分鐘)。
 
　　• Z值：熱死亡時間曲線橫跨一個對數周期所需的溫度變化(攝氏度數)。
 
　　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，即可實現商業無菌狀態。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驗證中最具挑戰性的環節之一。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）：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無菌狀態。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，驗證滅菌效果。
 
　　灌裝設備與區域無菌性控制
 
　　產品與包裝材料滅菌后，需要在無菌灌裝區完成組合。灌裝區本身不僅要實現無菌，還要在整個灌裝過程中維持無菌環境。
 
　　在 Dole 系統中，灌裝區域使用過熱蒸汽進行滅菌。在將罐體和罐蓋組合并灌裝時，灌裝區必須保持無菌。這是通過在正壓下持續供應熱的過熱蒸汽來實現的。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。無菌系統經過滅菌循環后，回收金屬片并進行培養。 對于使用化學方法滅菌的無菌包裝灌裝區，驗證方法與 Dole 系統類似。
 
　　在無菌袋灌裝區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，或者在灌裝艙內放置帶菌條帶后回收并培養。
 
　　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, 海外食品行業從業6年，曾供職于美國知名嬰幼兒食品企業，現今從事食品包裝研發工作。

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