液体包装机的无菌灌装系统形式多样，但究其本质不外乎包装容器形状的不同、包装材料的不同和灌装前是否预成型。以下主要介绍液体包装机的无菌纸包装系统、吹塑成型无菌包装系统。液体包装机无菌纸包装系统广泛应用于液态乳制品、植物蛋白饮料、果汁饮料、酒类产品以及水等的加工。

纸包装系统主要分为两种类型，即包装过程中的成型和预成型两种情况。包装所用的材料通常内外都覆以聚乙烯纸板，这种包装材料能有效地阻挡液体的渗透，并能良好地进行内、外表面的封合。为了延长产品的保质期，包装材料中要增加一层氧气屏障，通常要复合一层很薄的铝箔。如图所示为典型的包装材料结构。从图中可以看出，六层材料每层具有不同的阻挡功能。随着塑料氧气屏障的逐渐发展，它在将来有可能代替铝箔。

(一)液体包装机的纸卷成型包装系统

纸卷成型包装系统是目前使用最广泛的包装系统。包装材料由纸卷连续供给包装机，经过一系列成型过程进行灌装、封合和切割。纸卷成型包装系统主要分为两大类，即敞开式无菌包装系统和封闭式无菌包装系统。

敞开式包装系统的包装容量有200mL、250mL、500mL、1000mL等，包装速度一般有3600包/h、4500包/h两种形式。

1.敞开式液体包装机无菌包装系统的结构

利乐3型无菌包装机 (TBA/3)是典型的敞开式无菌包装系统，如图4-29所示，包装材料从纸卷1进入包装机后上升到包装机的背部，纵封贴条经热合黏到包装纸的一侧。纵封贴条黏合的结构如图所示，其主要有以下两个功能:加强纵封的接合和防止产品外漏。黏合纵封贴条之后，包装纸经辊轮3涂上一层双氧水膜，随后由一双压力辊轮4将多余的双氧水除去。这时包装纸已达到最高位置，随后向下移动，经纵封加热器5和导轮6而形成纸筒，残留的双氧水经加热器7蒸发然后产品开始灌入。产品的液位始终控制在横封液面之上，两对横封压力器连续不断地将包装纸拉过包装机，同时产品也连续不断地进入包装机。

 横封是通过两步来完成的，即黏合和切割。有效的黏合需要两大因素保证，即温度和压力。封合时的温度是电感加热产生的，即通过夹爪夹住圆柱形的纸筒，这样纸筒就变成了长方形的。产品在封合区通过夹爪的压力将其挤出，夹爪内的U形金属圈通过高频电流，高频电流在包装纸的铝箔层形成反向电感电流，从而使铝箔受热，并将热量传递至内层聚乙烯使其熔化。在夹爪压力的作用下聚乙烯同时迅速冷却、固化，完成了封合过程。封合后夹爪内的切刀在封合区内将包装切割开。

 产品通过灌注管进入纸筒，其下端位于产品液面之下，这样能有效防止泡沫的形成。灌注、封合后的包装经过终端成型器，将顶部和底部的边角分别弯曲、折叠、黏合而成型。

2.敞开式液体包装机无菌包装系统的无菌包装环境的形成

(1)包装机的灭菌 在生产之前，包装机内与产品接触的表面必须经过灭菌，其灭菌是通过包装机自身产生的无菌热空气来实现的。无菌热空气是由无菌空气装置吸收周围环境内空气，由空气加热器加热至足以对空气进行有效灭菌的温度 (280℃以上)。在灭菌过程中，无菌热空气直接接触包装机内与产品接触的表面，当产品阀入口温度达到180℃时，计时器启动，在一定时间内 (30垃i九以内)完成灭菌。灭菌后，水冷却器启动，无菌热空气被冷却，冷却后的无菌空气将产品接触表面冷却。这时整个生产前的预灭菌过程结束，包装机进入准备生产状态。

(2)包装纸的灭菌 包装纸的灭菌包括以下两个过程。

 ① 双氧水膜的形成 在包装纸灭菌前均匀地在与产品接触的表面涂上一层双氧水膜是保证其灭菌的前提条件。敞开式液体包装机无菌包装系统的这一过程是由双氧水槽实现的 。敞开式液体包装机无菌包装系统工作时，包装纸先经过贴条，再进入双氧水槽，通过一套辊轮系统将一层双氧水膜附在包装纸的产品接触表面上，同时带走部分包装纸表面所附着的微生物。这里所使用的双氧水必须含有润湿剂 (如PSM)，以降低双氧水的表面张力，否则由于产品接触表面 (聚乙烯)具有疏水性，不可能被均匀地涂上双氧水膜。润湿剂等添加量为0.3%左右。

 双氧水槽并不对包装纸进行灭菌，因为这里温度较低，达不到所需的灭菌效率，它只是将一层双氧水薄膜附在包装纸上以进行后序的灭菌。

 ② 包装纸的灭菌 涂上双氧水膜的包装纸经挤压辊轮除去多余的双氧水，向下经导轮、成型环形成纸筒，一直到达管加热器和横封区域。包装纸的灭菌是通过管加热器对双氧水加热而实现的，管加热器是缠绕在产品灌注管外的电子元件，它一直延伸至纸筒的中部，如图所示，根据包装容积的大小不同，管加热器的温度范围也不同，一般来说在450～650℃范围内。管加热器通过传导和辐射加热将包装纸内表面加热至110～115℃，使被蒸发为气体的双氧水大大提高了灭菌效率。因此，包装纸的灭菌是在这一过程中完成的。在实际生产过程中，为防止微生物污染，一方面通过管加热器区域蒸发的双氧水气体上升，另一方面向纸筒内不断通入无菌空气，这样两者在包装纸表面形成了一道无菌空气屏障。

 (二)封闭式液体包装机无菌包装系统

封闭式液体包装机无菌包装系统最大的改进之处在于建立了无菌室，包装纸的灭菌是在无菌室内的双氧水浴槽内进行的，并且不需要润湿剂，从而提高了无菌操作的安全性。这种系统的另一改进之处是增加了自动接纸装置，并且包装速度有了进一步的提高。封闭式包装系统的包装容积范围较广，从100mL到1500mL，包装速度最低为5000包/h，最高为18000包/h。

 封闭式无菌包装系统的结构:图4-33所示为典型的封闭式无菌包装系统。在生产中，包装纸沿纸卷上升到达纵封贴条器，纵封条经热合粘到包装纸的一侧，然后进入双氧水浴槽，灭菌后的包装纸在无菌室内形成纸筒。为保证无菌室内不受微生物的污染，在生产中一直通有无菌空气保持其正压。封闭式无菌包装系统的横封、纵封与敞开式基本相似，为防止气泡的形成和气体的混入，横封也是在产品的液位之下。另外，封闭式无菌包装系统可以生产出带有顶隙的产品，即在灌注产品的同时注入氮气。

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