1、第八章 无菌包装机械,第一节 无菌包装系统,无菌包装机械是指为实现无菌包装目的而采用的能完成全部或部分包装过程的机械，无菌包装技术是指将产品、包装容器、材料或包装辅助器材经高温短时杀菌或超高温短时杀菌，再迅速冷却至3040，然后在无菌环境下进行充填和封合的一种包装方法。灭菌方法加热灭菌、辐射灭菌和环氧乙烷气体等。无菌环境包括包装机械设备无菌和操作现场无菌。无菌包装技术的关键是产品的超高温瞬时杀菌、高阻隔性包装材料灭菌及充填密封环境的无菌。无菌包装机械组成：杀菌和包装两大系统。,无菌包装的优点：（1）无需冷藏或添加任何化学防腐剂就可进行半年以上的货架寿命；（2）在保证无菌的前提下，食品原有的营养
2、、口味、色泽等品质能得到最大程度的保留；（3）无菌包装生产的自动化程度高，单位成品能耗低，简化包装工艺，降低了工艺成本；（4）无菌包装材料主要为纸、塑料、铝箔等，故具有质轻、价廉、便于运输等优点。应用:无菌包装主要应用于食品、饮料的包装以及对热敏感的某些产品（如医药等），不仅包括牛奶、豆乳、果汁等低黏度液态物料外，还扩展到番茄汁、苹果酱等粘稠状食品，以及调味乳、肉酱、汤类等低酸食品，甚至固态食品也有采用无菌包装的。,一、无菌包装工艺流程,图8-1无菌包装的工艺流程，包括包装材料的灭菌、产品的灭菌、无菌输送、以及在无菌环境下充填，然后进行完整封合以防止再污染，从而生产出无菌产品。“无菌”这一词表
3、明了产品中不含任何影响产品质量的微生物。“完整封合” 表明经过适当的机械手段将产品封合到包装内，以防止微生物和气体或水蒸汽进入包装。,无菌包装生产线包括物料杀菌系统、无菌包装机、包装材料或包装物的供应及杀菌系统、自动清洗系统、设备预杀菌系统、无菌环境保护系统及自动控制系统等。无菌包装生产线按其所起的作用不同可分为物料杀菌、灌装环境杀菌、包装材料杀菌三大部分。二、无菌包装系统分类：根据包装材料的不同，分为两大类，即复合纸无菌包装系统和复合塑料膜无菌包装系统。无菌部位包括：包装容器输入部位、包装容器的灭菌部位、无菌充填部位、无菌封口部位、包装件的输出部位。封闭式无菌包装系统比敞开式无菌包装系统多了
4、无菌室，包装材料要在无菌室内杀菌、成形、灌装。由于无菌室一直通有无菌气体保持其正压，所以无菌室能有效防止微生物的污染，因此在生产中应用广泛。,（一）包装纸的灭菌,包装纸灭菌过程分为：包装纸表面微生物的吸附；使用双氧水对包装纸进行灭菌。1包装纸表面微生物的吸附包装纸产品接触面的聚乙烯通常载有一定静电荷。包装机操作的周围环境通常含一定数量的微生物，其数量与种类决定于环境的卫生状况。微生物也带有一定静电荷，由于静电的吸引作用，包装纸的物料接触表面或多或少都受到微生物的污染（见图8-2）。,2双氧水对包装纸的灭菌,（1）敞开式无菌包装系统对包装纸的灭菌过程：敞开式对包装纸的灭菌完全是在管加热器区域内，
5、包装纸经过纵封贴条之后，进入双氧水槽（图8-3），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，同时能带走纸面所附着的一些微生物。原理：所用的双氧水必须含有润湿剂以降低双氧水表面张力。因为聚乙烯具有疏水性，只有在双氧水表面张力较低的情况下，才能被均匀地涂上一层薄膜。双氧水槽并不对包装纸进行灭菌，因为这里的温度较低，达不到灭菌效果，它只是将一层双氧水薄膜附在包装纸的产品接触面以进行后序的灭菌。为保证灭菌效果，防止双氧水的蒸发，必须保持敞开式无菌包装机包装间内具有稳定的温度和湿度。,涂上双氧水膜的包装纸上升到包装机的顶部，然后向下经过导轮、成形环等形成纸筒，一直到达管加热器和横封区域。管
6、加热器缠绕在产品灌注管外，一直延伸至纸筒的中部（见图8-4）。包装纸通过管式加热器之后，纸表面已干燥，不含有双氧水和活体微生物。在生产过程中为尽量减少微生物的污染，一方面通过管加热器区域蒸发的双氧水气体上升以防止污染，另一方面通过向纸筒中不断通入无菌空气以在包装的产品接触表面前形成一道无菌空气屏障，这样能有效地防止微生物的再污染。,（2）封闭式无菌包装系统对包装纸的灭菌,过程：封闭式无菌包装系统对包装纸的灭菌是在双氧水槽内进行的，包装纸经纵封贴条器之后，进入双氧水槽（见图8-5）。双氧水在槽内具有一定的液位，保证包装纸与双氧水接触一定的时间，因此其液位的高低取决于包装纸运行的速度。为达到一定的
7、灭菌效率，双氧水应保持一定的温度。包装纸经过双氧水槽之后就完成了灭菌，然后进入无菌室，,表面残留的双氧水被一对压力辊轮除去，然后包装纸通过“风力”（即无菌空气通过不锈钢狭缝）吹到包装纸表面，使其干燥，去除残留双氧水，同时，用紫外线照射，增强表面杀菌效果。而后是成型、灌装、横封等操作。,（二）包装机的灭菌,1包装机内与产品接触表面的灭菌在无菌充填之前，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。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，在一定时间内对所有与产品接触的表面进行灭菌。之后，水冷却器启动，冷却无菌空气，进而冷却产品接触表面。这时
8、对敞开式无菌包装机而言，包装机的灭菌已完成，进入准备生产状态。,2封闭式无菌包装机无菌室的灭菌无菌室：封闭式无菌包装机的灭菌仅通过无菌热空气是不够的。由于包装纸经灭菌后，还要经过导向轮、压力辊等进行横封与纵封，因此这段空间必须是无菌的。在封闭式无菌包装机上，将这段空间用不锈钢密闭无菌室。生产前，无菌室的灭菌是通过双氧水喷雾和无菌空气的干燥所实现的，无菌空气是通过包装机内无菌空气加热器将其加热至一定温度所获得的。灭菌时，液态双氧水喷射至无菌热空气中并瞬间蒸发。这样无菌空气和双氧水气体的混合物进入无菌室进行灭菌，冷凝在内表面的双氧水通过无菌热空气进行干燥，从而完成了无菌室的灭菌。在生产过程中，无菌
9、室是通过吹入无菌空气保证其过压而实现无菌状态的。,（三）包装封口包装封口直接影响产品的包装品质和储存期。要求一方面能防止微生物和气体或水蒸汽浸入，另一方面不能让产品自身的气味和原液溢出。（1）封口时压力应均匀分布于密封表面；（2）封口过程的条件如封口温度、时间、压力必须有安全界限，并能控制；（3）封口表面应避免产品或其它污物污染；（4）封口位置必须准确，特别是热成型灌装封口同机进行情况下，更应防止封口位置发生偏差。无菌包装封口常采用热封、超声波封或胶封、气封，有些用折叠、咬合封口。,三、无菌包装存在的主要问题,（1）无菌包装由于技术原因，含固体颗粒的流体、半流体食品、含汽饮料及固体食品目前还无
10、法包装；（2）目前国内只是研制开发出了大袋食品的无菌包装设备，对小包装的无菌灌装设备还处在研发阶段；设备主要依赖进口，价格昂贵。（3）无菌包装工艺和设备的一次性投资较大，且盈亏平衡点高，使许多中小企业力不能及；（4）由于无菌操作中的无菌包装容器这一环节最易产生故障，且维修复杂，所以对工人的素质要求较高；（5）无菌包装的一些原料需进口，而且无菌包装常用的塑料容器和纸质复合容器的机械强度较低，对机械损伤敏感。,第二节 杀菌技术及设备,一、超高温瞬时灭菌机械无菌包装的杀菌机械：热杀菌机械（较成熟），微波杀菌，辐射杀菌，电场、电磁杀菌等。超高温瞬时灭菌机械工作原理是通过送料泵将被杀菌的物料送往高温或超
11、高温的装置，灭菌后进入储料罐供包装用。1.刮板式物料杀菌系统 组成：刮板式换热器、输送泵、保持器、密闭水桶、无菌水超滤装置、控制柜等。适用于对各种浓度的水果，蔬菜的汁、浆、酱的杀菌和冷却。特点：热交换效率高，具有升温时间短等特点，是液体食品加工理想的杀菌和冷却设备。,如图示在轴圆周方向上布置两排活动刮板5，每排35块刮板，材料为聚四氟乙烯板。搅拌轴的刮板由于轴旋转离心力和液体阻力使其与筒壁传热面紧密接触，连续刮掉与传热面接触物料覆盖面而产生清洁的传热面，刮下的物料沿刮板卷向搅拌轴附近，而轴附近物料被引向清洁的传热面，由于物料在筒内轴向和径向混流而产生强烈的传热效果。工作时加热介质（蒸汽）或冷却
12、介质（水）在夹套内流动，物料由定量泵压送并通过物料筒与搅拌轴之间的环形通道，通过筒壁进行热交换。物料的流动通道约占物料筒面积2040。,为了保持物料加热或冷却温度恒定，可通过调节轴的转速、物料流量和冷热介质压力来达到稳定的热交换。,图8-7所示为用于番茄酱无菌罐装的刮板式高温杀菌系统流程图，该系统共有三个单机、一级加热杀菌、二级冷却，加热杀菌温度可达120130。1214的浓缩番茄酱在物料罐预热至4060，由定量泵压送至加热杀菌的刮板式热交换器，由蒸汽加热至121或以上温度。杀菌后番茄酱在保温管保温42s后进入I级和级刮板式冷却器，与1820深井水热交换，冷却至30左右，送入无菌贮罐贮存。由于
13、杀菌温度超过100，需要维持一定的系统压力，因此在物料出口处安装一个背压阀，开启物料泵后，调节背压阀使系统保持0.20.3MPa压力。整个系统配置自动控制仪可记录并控制杀菌温度，当物料加热温度低于给定杀菌温度时，气动转换阀转换流向，物料经回流管返回物料罐；与此同时，通过电动调节阀加大进汽量，使物料尽快达到给定杀菌温度。,2. 套管式杀菌机系统,图8-8为RSCG014C型环形套管式超高温杀菌设备的工艺流程图。 组成:套管式（多层）换热器、无级变速输送泵、保持器、密闭水桶、汽水混合式换热器、控制柜等.原理：利用多层套管间的环形间隙进行热交换，适用于各种果汁，蔬菜汁、原浆的杀菌和冷却。特点是换热面
14、积大、能耗小、不需要专门的冷却机组。,物料通过供料泵1进入环形套管2的外层通道，与内层通道的已杀菌高温物料热交换而预热，然后进入单旋盘管3由高温桶内蒸汽间接加热到135，继而在桶外单旋盘管内保温36s，进入双套环形盘管内层通道被进料冷却到出料温度（65）。,如工艺需要提高或再降低出料温度，可通过截止阀11接通热源（蒸汽）或冷源（冰盐水等）进入附加的加长型双套环形盘管下端的外层通道，使内层物料进一步升温或降温。背压阀4是可调的，一方面让物料维持在一定的压力之下，使其沸点温度提高防止汽化；另一方面也可用来调节物料流量。该设备装有电脑控制器自动检测出料的灭菌温度，由两个二位三通气控阀5、7控制物料进
15、出，当物料温度末达到杀菌温度时，5、7气控阀同时切换，物料经阀5及可摆动的弯管而流入贮槽6，再经阀7被泵1抽吸返回重新加热杀菌；当物料达到杀菌温度时，气控阀5、7又同时切换而恢复正常。当因突然停电停泵而蒸汽还存在时，为防止物料在高温桶内的旋管中过热结焦，需采用手动紧急措施：先关闭进汽阀16并通过放水阀18排尽高温桶内残汽，再打开进水阀13，当阀18排出的水变冷后关闭阀18。设备再通电时，原则上先打开阀18，用蒸汽将桶内积水排尽，然后关闭阀18。加热物料时的蒸汽冷凝水由疏水器17排出。,3. 盘管式超高温杀菌机组,组成：机体、高温加热系统、冷却系统、输料系统和控制柜等。适用于对液体食品如原果汁、
16、果汁饮料、乳饮料等物料杀菌。对比：盘管式高温杀菌机和超高温杀菌机仅适用于浓度不太高的液体食品的杀菌，不适用于半流体食品的杀菌，而刮板式和套管式杀菌机适用于各种浓度的液体食品的杀菌。,二、食品物料杀菌技术及设备,食品物料的杀菌分为热力杀菌和冷杀菌。冷杀菌主要指紫外线和微波杀菌。食品无菌包装的物料杀菌主要是热力杀菌，其又分超高温杀菌和高温短时杀菌两种。超高温杀菌是指将食品在瞬间加热到高温（135150；28s）而达到杀菌目的。超高温短时杀菌有直接加热杀菌法和间接加热杀菌法两种。直接加热法是用蒸汽或电阻管直接加热物料，传热效率高，但不易控制，加热方式有蒸汽加热式和电阻加热式等；间接加热法是加热介质通
17、过热交换器进行加热，热交换器型式有片式、环形套管式和刮板式等。无论何种方式的超高温短时杀菌设备均必须保证物料瞬时超高温杀菌和加热后迅速冷却，以保证食品的色泽、风味、质地和营养价值。,物料目前也只限于流体、半流体；流体如牛乳、果汁等；半流体如果酱等食品。由于物料黏度、pH值、热敏性、易氧化性等特殊性使得杀菌方法和设备都各有差别。（1）按黏度划分1）低黏度均质物料的杀菌物料热处理是为了保证无菌条件下最大程度地保持食品营养、风味等，这就要求食品热杀菌工艺要不断地改善物料热量的输入和输出过程。低黏度均质物料现在常用的是超高温瞬时杀菌方法，如牛乳的超高温瞬时杀菌指在136138，保温28s之后在很短的时
18、间内冷却至20。此法可能会使产品出现轻微的“蒸煮味”，因此同样具有连续处理能力的高温短时杀菌受到重视。,2）高黏度物料或含固体颗粒物料的杀菌高黏度物料在加热中因边界层较厚，导致传热不均。一般采用延长热交换时间和冷却时间，颗粒直径越大，相应的处理时间也就越长。因此，需根据物料有关特性考虑生产率，入口温度，灌注温度等工艺因素，根据实验室和小批量实验参数精确换算到大批量实际生产。选用设备也很重要，一般来说，随着固体颗粒块度的增加或黏度的增加，可依次选择片式热交换器，自由流动式热交换，管式热交换器，心管式热交换器，间歇式热交换器，连续刮板式热交换器直至处理无液相的固体颗粒的流化床。,（2）按pH值划分
19、,pH值大小往往决定了物料采用何种杀菌方式，即采用何种温度，多长时间，表8-1为食品pH值与杀菌方式。,物料的冷杀菌是指根据不同场合利用各种杀菌剂和紫外线杀菌、辐射杀菌等以达到不同杀菌目的，但紫外线杀菌和辐射杀菌穿透力较弱，较难达致杀菌要求，一般不用于无菌包装中的物料杀菌。但利用微波杀菌的效果在酱油、啤酒、牛乳等方面已得到较好验证 。三、包装材料及容器的杀菌无菌包装材料:纸基复合材料、多层复合软包装、金属罐、玻璃瓶、塑料容器、复合罐等几种。包装材料的杀菌方法:加热法、辐射法和化学法。纸塑复合包装材料在复合加工时的温度高达200左右，相当于对包装材料已经进行了一次灭菌处理，但包装材料在贮运、印刷
20、等加工过程中会重新被微生物所污染，因此在无菌包装时必须对包装材料单独进行杀菌处理。,除印刷层外，从外向内共有6层，第一层是聚乙烯:防水并能阻止部分微生物的透过；第二层是纸层:赋予包装盒良好的形状和强度；第三层是聚乙烯:黏合纸层与铝箔；第四层是铝箔:阻止氧气、风味物和光线的透过，同时铝箔在横封过程中经“电感加热”，融化内层聚乙烯，在一定压力的作用下完成横封；第五层是高密聚乙烯:防止印刷层油墨分子向内迁徙，同时防止产品内风味物质向外渗透，尤其对于高酸性食品能有效地防止酸性物质的腐蚀；第六层是聚乙烯:防止液体的透过。,常见的杀菌方法有物理方法和化学方法两种。物理方法有加热处理、紫外线辐射、高频电场处
21、理等。对纸塑类包装材料进行彻底的热处理会使其材料发脆而难以封合，单独使用紫外线照射杀菌处理和高频电场处理，其杀菌效果差。因此，实际工程上常采用化学药剂灭菌技术或化学方法与物理方法相结合的灭菌技术。双氧水（H2O2）是无菌包装技术最普遍使用的杀菌剂。,1双氧水杀菌:H2O2作为杀菌剂，杀菌能力很强且毒性小。 H2O2的杀菌效果与温度和浓度直接相关:当H2O2的浓度小于20时，单独使用杀菌效果不佳，22双氧水在85时杀菌可得到97的无菌率，而15浓度的H2O2在125温度下杀菌处理，可得到99.7的无菌率。由此可见， H2O2杀菌处理其浓度和温度对包装材料的无菌率影响均很大，以温度影响更大：当H2
22、O2对嗜热脂肪芽孢杆菌杀菌时浓度为30，处理温度为20，其D值（杀死90细菌所需杀菌时间）为20min，若处理温度提高至87.8，则仅需4s。 H2O2这种在一定温度条件下的快速杀菌能力，使它可用在高速无菌包装机上对包装材料的有效灭菌。目前，各种单独使用双氧水杀菌的无菌包装机采用3035较高浓度的H2O2 ，用无菌热空气加热包装材料表面至120左右H2O2即可使分解成水和氧，达到较好的杀菌效果和减少H2O2在包装材料表面的残留率。,2紫外线杀菌紫外线具有的最有效杀菌能力的波长区为250270m。紫外线的照度一般以每平方厘米的微瓦数表示（Wcm2），乘以照射时间（min）即为照射剂量（Wcm2
23、min）。普通紫外灯照射灭菌时间较长，尤其对霉菌达到灭菌效果的照射时间更长。故实际杀菌过程常采用紫外线与H2O2杀菌配合使用的方法，达到令人满意的杀菌效果。,3紫外线与化学杀菌剂并用（1）紫外线与H2O2结合使用 : 两者结合使用将产生惊人的杀菌效果。图8-10是双氧水加紫外线与单独紫外线或单独双氧水杀菌效果的比较。低浓度H2O2液（1）加上高强度的紫外线，只须在常温下就会产生立即生效的强杀菌效力，比两者单独使用（即使在高温下用高浓度的双氧水液）也要强百倍。紫外线和即使浓度低到0.1的H2O2液结合使用，也有相当大的杀菌效果。在此浓度下使用，1L容量的纸盒包装材料仅用0.1mL H2O2 。这
24、是一种十分经济的高效杀菌方法，且对于法定残留H2O2的最低限量也无须采用什么措施。,（2）紫外线与乙醇或柠檬酸等并用 图8-11和图8-12为紫外线与乙醇和柠檬酸并用的杀菌效果图。70的乙醇、柠檬酸液单独使用时无杀菌效果，但与紫外线并用后均可在35s内达到杀菌要求，其中最引人注目的是紫外线与柠檬酸并用的杀菌效果，当枯草杆菌孢子污染程度达106个cm2时，可在3s内达到无菌状态。,4其他化学杀菌剂杀菌:有次亚氯酸钠和环氧乙烷等。次亚氯酸钠产生的氯离子一般对营养型细胞的杀菌力较强，如要在1min内达到杀菌目的，氯离子浓度约需10mgkg，但对细菌孢子的杀菌效果较弱，如要在1min内达到杀菌要求，氯
25、离子浓度需在1000mgkg以上，但对霉菌分生孢子则仅需20mgkg。含氯杀菌剂的最大缺点是残存氯很难消除，并对食品风味有影响，故尚少见用于无菌包装。环氧乙烷在常温时为气体、沸点10.4，对细胞具有广泛的杀菌效果，其杀菌效果一般随温度和浓度的增高而增强，即使在相对温度较低的条件下，也具有较强的杀菌能力，使用时可与氟利昂气体或CO2气体等混合使用。环氧乙烷的特点是可以低温杀菌，对非阻气性材料亦可杀菌。缺点是杀菌时间长，因此除一般用于干酪包装纸等食品包装材料杀菌外，在其他食品的无菌包装中，一般将环氧乙烷与CO2等气体混合后作为成型纸盒或塑料杯杀菌用。,第三节 无菌包装机械,一、 砖形无菌包装机作用
26、：将预先印制好的复合纸，经整理、打印日期（批号）、灭菌处理，制成筒状纸容器或纸盒，在无菌状态下进行定量充填和封合、切断、成型、送出；或送盒再次灭菌、定量充填、封合送出和折角成型。分类：立式中缝全自动、立式侧缝全自动、卧式中缝半自动和卧式侧缝半自动。立式中缝全自动机型，实现光、机、电一体化，整个包装过程从放卷开始到灭菌充填成型、粘角全部自动完成，省人省电效率高；卧式中缝半自动机型则不需特殊厂房，灵活机动，任意布局，且易操作、维护，适合技术素质不太高的企业使用；卧式侧缝半自动，结构简单，造价低，没有高难技术，缺点是封合结构不如中缝的可靠，易破损渗漏。,（一）立式中缝全自动砖形饮料无菌包装机,1结构
27、与工作原理（1）结构：机体、传动、放卷、整理、打印、贴条、灭菌、卷接、热封、充填、封切、折角等机构组成。（2）工作过程 如图8-13所示，卷筒复合纸由放卷机构按控制系统恒定的张力和指令间歇放卷，经整理去除可能存在的绉折，经打印机构印好日期批号，经横折机构完成复合纸的横折痕，由传动系统牵引上机器的中部，经贴条机构完成预贴密封条，经双氧水槽浸洗完成复合纸的灭菌，经滚压机构把多余的双氧水挤压回双氧水槽，继续往上移动，到达机器顶部转折向下，由卷搭预成筒机构逐步卷成筒状，经纵封成形机构完成中缝搭接黏合成筒状，继续往下移动，达到下止点时停止，让横封剪切机构的下半部进行横封，成为圆筒袋，随即由充填器在控制系
28、统的监控指令下按设定的量同时向纸筒里充填饮料，横封剪切机构根据控制系统的指令实施横封切断，送至整形粘角机构，周而复始。,2包装过程的无菌控制,复合纸在成形前采用了双氧水浸洗和无菌热空气吹干的灭菌方式，成形后又保持无菌热空气在饮料液面上的纸筒里继续进行灭菌；液体饮料是经超高温杀菌后通过预先杀菌的充填器和封闭式的直通纸筒的管子进行充填的，所以确保了包装产品的无菌；机体外表用100不锈钢材料，与包材、饮料接触部位也用不锈钢材料制造。,（二）立式侧缝全自动砖形饮料无菌包装机与中缝机不同的是，侧缝机包装材料成筒形时采用对接形式，纸盒纸边在外，无需粘贴密封条。其它如机体结构、性能、卫生保障措施、主要技术参
29、数、特点等与立式中缝砖形无菌包装机基本相同。（三）卧式中缝半自动无茵包装生产线整个包装过程分为制盒、起棱曲角成形、定量灌装封口、曲角整形四台机组完成。每台机器要有一人操作转送到下台机器。,（1）自动制盒机 组成:机身、电控箱、放卷、整理、加热、压贴密封条、导向成型、纵向封合成型、送纸、裁切和主传动、间歇传动、光电检测、电脑控制等机构和系统。工作过程：卷筒复合纸装上放卷轴校正后，由放卷机构按恒定的张力，经送纸机构拖动徐徐放卷，经整理机构去掉可能存在的皱折，经打印机构印上日期（批号），预热，压贴密封条，经纵向成型机构按限定的规格逐渐卷搭接成圆筒状，又经热合器完成中缝措接钻台，继续向前移动，在光电检
30、测和电脑控制下，由裁切机构切断成为单个开口的盒子。整个工作过程，由光电检测、电脑控制电磁离合器、制动器，间歇动作，自动完成。,（2）盒子起棱曲角机 组成：主传动、旋转工作台、曲角压边系统、控制系统、定位系统和机身六部分。工作过程：启动电动机后，由减速机带动旋臂主动机构来实现装有下模（内模）的旋转工作台间歇运动，由定位机构控制，上下配合。第一工位入盒后边旋转移位边撑开内模，第二工位完成压边曲角，第三工位完成滚轮冲压起棱成为开口的方砖盒子，第四、五工位脱模出盒，第六工位预备使用。周而复始，连续运作，完成制作方盒的工序。,（3）自动无菌充填机 组成：机身、电控箱、主传动变速、迂回输送、紫外线杀菌、热
31、辐射再杀菌、定量充填、封口、控制等系统。工作过程：由变速机构带动间歇传动机构，再带动输送机构将上道工序完成的开口盒进行彻底灭菌，然后由定量泵进行自动充填，由封合机构去除泡沫然后封口，并送出，周而复始，连续运作，整个过程全部在封闭式的无菌的机器里自动完成。,（4）曲角定形机 组成：主变速系统、旋转工作台、压模系统、控制系统、定位系统和机体六大部分。工作过程：由电动机驱动减速机带动旋臂主动机构，实现装有下盒模的旋转工作台间歇运动，由定位机构控制，上下配合。第一工位入盒，边旋转移动边双向收合盒模，第二工位横推盒模上模同时垂直下压，第三工位送出，第四工位脱模出盒，第五、六工位备用。整个过程是将呈斧形的
32、充填好饮料的包装整理压成标准的砖形和屈服角耳。（5）自动喷淋冷却和吹干装置 该装置由自动输送台、输送架、链板、喷淋系统、吹干系统组成，用于对热充填的产品进行冷却、吹干表面、以利装箱。,（四） 卧式侧缝半自动无菌包装生产线,该生产线除了制盒机外，其余设备与卧式中缝半自动无菌包装生产线的设备基本相同。其制盒机与中缝制盒机的不同之处，主要是结构较简单，封合形式为对接，无需加贴密封条和成筒等机构。该生产线由机身、电控箱、放卷、整理、对折纸、光电检测、电脑控制、两侧热封合、打印日期（批号）、拉纸、裁切、主传动、间歇运动控制等机构和系统组成。,工作过程是：卷筒复合纸由放卷机构按恒定的张力，经拉纸机构拉动，
33、徐徐放卷，经过整理，去掉可能存在的皱褶，经对折器实现对折，由拉纸机构向前牵引，经过光电检测，让电脑指令电磁离合器控制间歇运动，让热封合机构对已对折好的复合纸按色标定位进行竖封，热封机构松开后，拉纸机构在光电和电脑控制下重复拉纸，到达裁切线时停下，让切刀把已热封合的纸袋切断，与此同时，热封合机构也重复原来的动作，周而复始，从而实现由光电、电脑控制离合器、制动器间歇动作，自动完成放卷、整理、对折、检测、定长热封合，打印日期（批号）和送纸裁切全过程。,（五）砖形无菌包装机械应用范围及选用原则,（1）应用范围：既可包装液体乳制品、植物蛋白饮料，又能包装果汁、蔬菜汁、凉茶、不含气的可乐、酱、醋、酒类、汤
34、类、油脂类和化工类产品。无论是液体、流体、半流体、带粒状液体或膏体，均能包装。 （2）选用原则：应根据包装产品的形式来选择最合适的机械或生产线。 若要求完全灌满不存空气的，选用立式、卧式机械均可。 若有意不灌满或带有粒状的就应选用卧式机。 常温或低温灌装的产品，立式、卧式机都适用，若是要求50以上温度充填的产品则选用卧式机最理想。 液体、流体产品，立式、卧式机都适用，而半流体和膏体产品就应选用卧式机型，蛋白质含量高的产品则应选用自动化程度高的机型。（六）砖形无菌包装机械的故障分析及使用维修,二、枕形无菌包装机,枕形无菌包装是一种比砖形包装材料稍薄的纸塑铝五层复合纸纵向缝合上下横封，包装产品后形
35、如枕头的软包装，是比塑料薄膜袋高级的一种新包装。 枕形无菌包装机可分为中缝搭接式和中缝对接式两大类，工作原理与立式砖形无菌包装机基本相同，只是没有成型、粘角部分。主要特点是结构简单，包装产品后无需再成型，充填、封合、切断送出即可装箱入库，包装速度比砖形包装机要高。,1中缝搭接式枕形无菌包装机该机是在立式砖形无菌包装机的基础上改变后半部分的功能设计制造的，它保留了砖形包装机的切断以上的全部机构及功能，去掉了预成型、成型、粘角的机构，增加平面输送装置，将包装切断的枕形产品送出，让人装箱。2中缝对接式枕形无菌包装机该机与中缝搭接式枕形无菌包装机基本相同，差异只是无需贴条机构，包装材料无需密封条搭配，
36、成型时纸的切口全部在外，纵封机构复杂些，包装产品后，中缝纸边外露，包装的产品形如中封的薄膜袋。,3应用范围及选用原则,该机广泛适用于牛奶、豆奶、果汁、蔬菜汁、茶类、酒类、酱油、食醋等液体、流体食品及化工产品，不适用于有颗粒的液体包装，宜常温或低温充填，不宜包装高于45的产品。用户应考虑上述因素，并结合身己的实际情况，如厂房的高度、包装物体、工艺质量要求等，进行合理的选用。4故障分析及使用维修该机的故障率较低，有关故障分析及使用维修可参考表8-2。,三、三角形无菌包装机,三角形纸包装饮料是一种很有发展前景的包装形式，这种包装机械也很受用户欢迎。分类：立式全自动和卧式半自动两大类。工作原理与过程：
37、将卷筒的薄型纸塑铝5层复合纸单向预贴密封后进行无菌处理，然后经成型器卷成筒状，经纵向搭接黏合后成为圆筒的纸容器，筒内保持持续灭菌，底部横封后即可边自动充填，边横封和切断，制得四个三角面的包装产品（卧式半自动机组实行单盒充填封合）。主要特点是机械结构简单，能完全灌满，无需整形就得到新颖别致的包装产品。,1立式全自动三角形无菌包装机该机是在立式砖形无菌包装机的基础上改型设计的，自正面横向封合以上的机构和工作原理与立式砖形无菌包装机相同。不同之处只是改变了侧面横向封合和裁切机构，以及增加了平面输送产品装置。2卧式半自动三角形无菌包装机组该机组是在卧式中缝砖形无菌包装生产线基础上改型设计的，由卧式中缝
38、制盒机和无菌充填封合机组成。中缝制盒机与砖形卧式中缝制盒机基本相同，只要把复合纸装在放卷等机构上就能自动完成由卷筒复合纸预贴密封条、灭菌、成筒、纵向搭接封合和切断一个个纸盒。无菌充填封合机则自动完成对盒子的再次灭菌、定量充填、封合和送出。,3应用范围及选用原则,该机适用于对鲜奶、乳饮料、果蔬汁、茶类、汤汁类等液体食品的无菌包装，尤其是包装学生奶，既卫生又有新奇感。立式机只适宜低温或常温充填，不宜超过45，卧式机适宜中温或高温充填。用户在选用时应根据自己的工艺要求来选择机型。只需常温或低温充填的可选立式机，若需热灌装（超过45）的应选择卧式机型。另外，用户若没有高于4.5m的厂房应选择卧式机型。
39、4故障分析及使用维修 故障分析及使用维修可参考表8-2相关内容。,四、屋形无菌包装机,屋形包又名屋顶包，因其形状似屋子而得名。分类：按机械功能分为屋形无菌包装饮料生产线和无菌包装机两大类。工作原理：将卷筒复合纸板制成纸盒，然后灭菌、充填、封合，得到相应的产品。主要特点是采用无菌包装工艺，确保容器完全灌满，不存空气，从而获得较长的货架期（即保质期）。小包装还设有饮管孔，大包装加装防盗旋盖，可反复使用，既方便又卫生、安全。,1屋形无菌包装生产线生产线组成：自动制盒机、底部成型机、无菌充填机。自卷筒纸板做成纸容器到灭菌、充填封合，分三大步完成包装全过程，单机自动，全线半自动。（1）自动制盒机 该机是
40、将卷筒复合纸板制成单个纸盒坯，由机身、放卷、整理、纸边预处理、成筒封合、拉纸、裁切等机构和主传动、间隙转动、电控箱等组成。采用光电检测、电脑控制、全机械驱动形式。只要把纸卷装上调校好，启动机器，就能自动制出合格的纸盒坯。,（2）底部自动成型机 该机是将纸盒坯制成方盒，包括把底部封合好，由机身、主传动、间歇传动、旋转工作台、盒模、封合等主要机构和电控制系统组成。只要把纸盒坯套入盒模，机器就能自动将其制成方盒。（3）无菌充填机 该机用于对盒子、充填机内环境的消毒和定量充填、顶部成型和封合，由机身、电控箱、主传动、间歇传动、送盒、杀菌、定量充填、顶部成型、热封合等装置和机构组成，只要把空盒子放到进盒
41、位置，就能自动完成盒子消毒、定量充填、顶部成型与封合全过程，并将成品送出机外。,2屋形无菌包装机（1）全自动屋形无菌包装机 组成:机身、电控箱、主传动、间歇传动、储盒箱、成型封底、消毒、定量充填、顶部成型封合、送出等主要机构。自动完成过程:开盒、封底、灭菌、充填、顶部成型与封合以及将成品送出机外。（2）半自动屋形无菌包装机组 组成:底部成型机和无菌充填机组成。底部成型机由机身、电控板、主传动、间歇传动、旋转工作台、盒模成型封合等机构，自动完成开盒、底部成型封合等工序。无菌充填机由机身、电控箱、主传动、间歇传动、送盒、杀菌、定量充填、顶部成型和封合等主要机构组成。自动完成进盒、灭菌、充填、顶部成
42、型封合和送出等工序。,3有盖屋形无菌包装生产线该生产线在原有的屋形无菌包装生产线的基础上增加了冲孔机和压盖机各1台，用于对纸盒的冲孔和压盖。4应用范围及选用原则适用于对纯牛奶、酸奶、含乳饮料、植物蛋白饮料、果汁、蔬菜汁、汤汁、稠酒、黄酒、白酒、酱油、食醋等液体食品的无菌包装，也适用于包装油脂化工产品，对于流体半流体的物料也有较好的包装性能，但不能包装含汽的产品。用户应根据自己要包装的产品，企业技术水平和职工技术素质状况来选择机型。一般来说，包装500ml以下的产品不必选择加盖的设备，但可增加贴吸管设备；500ml以上的可以增加加盖设备。5故障分析及使用维修,五、大袋无菌包装机,大袋包装一般是指
43、每个单位在5L以上的袋包装。原理：将物料高温短时杀菌再快速冷却到室温，在无菌条件下灌装到预先杀菌的大袋内，加盖密封。常用于番茄酱和浓缩果汁大容量包装，包装容量可达220kg以上，在常温下贮藏12个月不变质，可保持6个月不损失风味，适合果蔬大批量加工后贮存。关键部分无菌室，无菌室是个圆柱形结构的空间里边有机械手操纵的化学药剂杀菌喷淋口。工作时，经过消毒封好盖的无菌袋由机械手将袋盖部分抓进无菌室，经化学药剂喷淋杀菌后，机械手拔开盖子，将袋口对准灌口，食品物料则自动流入，灌满后移离灌装口，机械手将盖自动封上，然后将包装袋送出无菌室。,大袋无菌包装机由无菌灌装头、加热系统、抽真空系统、计量系统和计算机
44、控制系统组成，并有两个无菌灌装室，工作时相互交替使用。其工作程序：设备清洗、设备杀菌和无菌灌装。灌装时，为了保证无菌环境，机器各运动部件全部用蒸汽密封。所使用的压缩空气经过过滤除菌，灌装室始终保持正压以免外界带菌空气侵入。分类:带盖枕形大袋无菌包装机或生产线、无盖自立式大袋无菌包装机和无盖复合纸大袋无菌包装机。,1带盖枕形大袋无菌包装机 组成：无菌灌装头、操作系统、机器控制系统、重量计算系统和工作台等。使用预先制好并经辐射灭菌处理的带盖专用铝塑复合包装袋。配套的物料杀菌系统，有刮板式物料杀菌机系统、套管式杀菌机系统、组合式杀菌机系统以及盘管式超高温瞬时灭菌机系统。2无盖自立式大袋无菌包装机组成
45、：机身、主传动、间歇传动、迂回传动、开袋、灭菌、定量充填、封口、送出等部件和电控系统。只要把包装袋放于置袋工位上，就能自动完成打开袋口、灭菌、定量充填、封口和送出工序。优点是能对包装袋在充填前进行再灭菌和在封闭式的无菌环境下充填和封口，对产品保鲜更有保障。缺点是变换规格要停车进行调整。,3无盖复合纸全自动大袋无菌包装机组成：机身、主传动、变速箱、放卷、送纸、包装材料、纸边预处理、灭菌、成型、充填、裁切、传送、自动控制等。特点：集包装材料处理、杀菌、制袋、充填、封切于一身，采用光电检测，电脑控制，全机械驱动，不用气动，从卷筒复合纸放卷到产品成品，只需12人看管。4应用范围及选用原则：选用时应考虑
46、包装物料、单位容量和设计日产量等因素，选择合适的机型。广泛用于果蔬加工的浓缩汁、原汁、果酱等流体、半流体和膏体食品原辅料的无菌包装。带旋盖的大袋无菌包装机械生产线和无盖复合纸全自动大袋无菌包装机械只适用于包装流体物料，不太适宜包装半流体和膏体物料。无盖自立式大袋无菌包装机械则既可包装流体、半流体物料，也可包装膏体物料，但每袋最大容量一般不超过30L。无盖复合纸枕形全自动大袋无菌包装机的每袋容量也不能太大，一般在15L以内。,第四节 典型无菌包装设备,无菌包装系统设备具有相对独立的包装材料杀菌系统和无菌环境的充填与封口系统，使得包装产品杀菌和包装材料杀菌相互独立，从而可实现产品的超高温短时杀菌和
47、确保包装产品的风味和质量。各种无菌包装系统组成：超高温短时杀菌设备、无菌包装设备和CIP（原地清洗）设备三部分。产品在密封的管道内连续加工和包装，整个系统加工和清洗消毒程序以及温度、压力等参数均采用微机控制，是高度自动控制的机电一体化系统设备。根据包装容器型式，无菌包装系统设备主要有：纸盒无菌包装系统设备；塑料杯无菌包装系统设备；塑料袋无菌包装系统设备；塑料瓶无菌包装系统设备；大袋无菌包装设备；马口铁罐无菌包装系统设备；玻璃瓶无菌包装系统设备。,一、纸盒无菌包装设备,1. 利乐包纸盒无菌包装设备利乐无菌包装设备能够连续将纸坯制成容器、充填并密封，通常包装机生产能力为45006000包h，有菱形
48、（标准型）、砖形、屋顶形、利乐冠和利乐王等包装形式，容量从125mL至2000mL不等。目前我国普遍引进的是砖形盒利乐包无菌包装设备，其工作原理如图8-14所示。包装材料杀菌：在利乐包装机上，包装材料向上传送时，其内表面的聚乙烯层会产生静电荷，来自带有电荷之微生物便被吸附在包装材料上，并在接触食品的表面蔓延，所以包装材料经过H2O2水溶槽时，经35的H2O2和0.3湿润剂杀菌，达到化学灭菌目的。但冷的H2O2杀菌效果不好，需加热处理以提高H2O2的杀菌效率。,包装材料经过挤压辊时挤去多余的H2O2液，此后包装材料便形成为筒状，向下延伸并进行纵向密封。无菌空气从制品液面处吹入经过纸筒不断向上吹去
49、，以防再度被细菌污染。在纸筒内管状加热器可根据包装容量大小调节温度（450或650），利用红外线辐射及对流加热与食品接触的包装材料表面，在加热器终端部位可被加热到110115。此时，H2O2被蒸发而分解为新生态的氧O和水蒸气，不仅增强了消毒作用，亦减少了H2O2残留量。,百利包,利乐包,2. 利乐包纸盒无菌包装设备,水环式空压机l从进水口2供水（8Lmin），构成泵内密封水环并将吸入的回流空气中残留H2O2液洗去。压出空气经过气水分离器3分离水分，而后进入空气加热器5被加热到350。从加热器出来的热空气一部分由管道送至包装材料纵向塑胶带粘贴处和纵缝热封器，用于贴塑胶带和纵缝热封，一部分热空气流向冷却器7被冷却至80左右，冷却后分两路由阀8、9控制，在小容量包装生产时阀8开启，大容量包装生产时则阀9开启而阀8关闭。无菌空气从纸筒上部供气管11引至密封纸筒液面以上空间，使充填区空间无菌。无菌空气在13处折流向上，残余蒸发H2O2亦随气流往上流动，经过空气收集罩17的管道流回水环式空压机重新使用。,
