食品無菌包裝是近年來國際上發展迅速應用廣泛的一種食品高新包裝技術，它在食品保鮮等方面有著其他包裝不可比擬的優越性。無菌包裝誕生于 20 世紀 40 年代，自從 60 年代隨著塑料工業的迅速發展及在食品包裝領域的廣泛應用，使食品無菌包裝如虎添翼，市場不斷擴大，據報道。目前發達國家的液體食品無菌包裝包裝已占所有包裝的 80%以上。隨著無菌包裝技術、設備、材料的不斷發展，使無菌包裝發展作為一種特殊的包裝技術在包裝市場中占據著重要的地位，也成為未來食品綠色包裝的發展方向。
無菌包裝的主要特點和應用
食品無菌包裝技術是指在限定的衛生條件下，將包裝食品、包裝容器、材料或所裝輔助器材滅菌后，在無菌的環境中將食品進行充填包裝和封合的一種包裝技術。通過這種包裝技術加工的食品可以不用防腐劑和無需冷藏來延長食品的保質期。在新的食品不斷涌現的今天，要求包裝技術不斷發展和更新產品，以滿足食品更快速包裝的技術需求。如在廣闊的飲料市場中，其產品不斷更新換代，不同風味、高營養價值的產品中的風味和營養成分對高溫敏感，就不適宜使用熱包裝，而無菌包裝使用的技術是高溫短時，這一點對于不斷涌現的飲料新產品是十分理想的。
無菌包裝技術給食品生產者提供了最好的選擇，現在食品加工者已將無菌包裝用于各個適合的領域：已成為包裝食品的最佳選擇。一般來說，無菌包裝食品主要有如下特點：(1)產品必須是可由泵連續輸送的流體。這包括了較稠性食品或含固體顆粒的半流體食品。(2)產品的品質均勻且其對風味、營養成分以及其他功能品質的保存較佳。無菌產品通常以高溫短時間或超高溫瞬間來進行產品的滅菌處理。比較傳統罐頭低溫長時間的加工方式，無菌加工產品對其風味、營養成分以及其他功能品質的保存較佳且產品品質均勻。(3)產品使用的包裝材料可選擇的范圍較廣。由于無菌產品的充填包裝作業是在常溫下進行，包裝容器無需考慮能耐高溫、高壓，因此包裝材料的選擇范圍相當大。(4)產品制造應用無菌加工及包裝技術是最節省能源的。無菌產品一般采用高溫短時間滅菌，常溫充填包裝的方法，其加工設備所使用的熱交換滅菌機通常可將能源再回收使用，能源的消耗少。另外，產品的運銷是以常溫流通不需冷藏，儲存運銷的成本低。(5)無菌加工及包裝技術也能適用于大型包裝及大型儲運系統。因無菌包裝食品的生產、產品與包裝材料的滅菌是分開處理的，產品不會因容器大小造成加熱不均勻，而是能夠保持均一的品質。
無菌包裝明顯減少企業的流通成本，由于包裝紙盒可折疊起來減少占用空間，使在單一交通工具下，可以運送更多的產品。高速技術進步的包裝裝備必將推進無菌包裝在食品加工中的更廣泛應用。無菌包裝對食品包裝來說意義重大，它是保證食品衛生的極其重要的手段，在食品包裝中具有明顯的優勢。近年來風靡世界各國，成為食品包裝上的一場重大變革，發展非常迅速，也是未來食品包裝的主要發展方向。據資料統計，2004 年，美國無菌包裝市場的收入為 46.1 億美元，預計到 2010 年可達 53 億美元。
無菌包裝技術是一項對食品及藥品的安全性實現綜合技術保障的系統工程，它集光機電一體化技術、現代化學、物理學、微生物學、自動控制、計算機通訊等多項高新技術為一體。為滿足產品的安全性要求，系統本身的每一個子系統無不包含著新技術、新材料、新工藝的成果。為了滿足高可靠度的要求，每一個子系統從設計到制造，從運行實驗到運行監控，以及信息反饋與補償修正都要融入現代質量的理念，達到設備固有可靠性與運行可靠性統一。高可靠度意味最終產品的高安全性，而實現高可靠度必須有諸多相關學科的高新技術為支撐。盡管各類無菌包裝設備的技術指標與最終產品的環境特性相關而存在著差異性，但最終必須以實現安全性保障為終極目標。
歸納起來，無菌包裝主要有以下特點：(1)能有效地防止食品變質。食品中富含微生物生長必需的營養素，它們在食品中的生長繁殖，最終將導致食品的變質、腐敗，因此，減少或殺滅這些有害的微生物將有效地保護食品。(2)無菌包裝的食品滅菌熱效率高，而且可以在常溫下進行保存和運輸，無需利用特殊裝置，可降低流通費用、節省能源，方便運輸。(3)有些產品經過無菌處理能夠提高質量，如生裝的肉類、禽類罐頭，通過加熱滅菌后變熟，組織軟化，風味改善；魚類的骨頭和魚刺也變得酥松可食。(4)可采用高溫瞬時或者超高溫滅菌的先進技術，使食品的加熱時間大大縮短，從而能最大限度地保持食品原有的色、香、味和營養價值。(5)無菌包裝的食品其衛生性已得到充分保證，因此，啟封后即可放心食用，如消毒牛奶、罐頭食品等，使用十分方便。(6)能大大延長食品的保質期和貨架壽命。經無菌處理的食品，其中的有害微生物含量甚微，在有效保存期內質量保持完好，而且在常溫下就可儲藏，有利產銷。(7)對包裝材料的耐熱性要求可降低，可以使用塑料、紙等成本較低的包裝材料，包裝容器的形狀及大小可以變化，特別適宜加工大型的食品包裝容器，這是過去一般罐頭食品無法做到的。
隨著技術、設備、材料等方面的發展研究和完善，使食品的無菌包裝應用范圍日益擴大，現在已經廣泛應用于牛奶、巧克力、奶酪、乳酸菌飲料、布丁、果凍、奶油凍等甜點心；咖啡、冰淇淋、茶、酒、豆奶、水果汁、蔬菜汁等飲品；調味品、香料等食品的包裝。從被包裝的食品形態來看，已從液體、粘稠醬類均質食品向液固混合、顆粒、固體塊狀食品方面發展。
食品無菌包裝要注意的問題
根據食品無菌包裝的一般工作流程：包裝材料(或容器)及輔助器具滅菌一被包裝物滅菌(即產品滅菌)→操作環境滅菌(無菌包裝)→滅菌產品。即要實現食品的無菌包裝必須具備四個要素，就要保證被包裝食品、包裝材料和容器、包裝機械(工具)和操作環境無菌，最后還要求包裝后完整封合無菌。因此，在食品無菌包裝中要注意包裝食品、包裝材料的選用和滅菌，在整個操作中還要注意包裝設備和環境的滅菌。
1.食品的滅菌
食品無菌包裝在包裝前要將食品按規定進行的滅菌和冷卻等工藝進行處理，以保證無菌；目前滅菌技術方法主要有過熱蒸汽滅菌、飽和蒸汽滅菌、干熱空氣滅菌、濕熱空氣滅菌、紫外線滅菌、射線輻照滅菌、微波滅菌及化學藥劑滅菌等多種方法。各種滅菌方法除了單獨使用外，有時還同時應用兩種或兩種以上的滅菌方法，以提高滅菌效果。具體選擇哪種滅菌方法主要應以食品的性質來定，同樣的滅菌方法對不同性質的食品其效果差異較大。例如，均質液體食品，在適宜的熱交換器中，高速流動的低效度均質液體可以進行很好的溫度平衡，有很高的熱導率，因而加熱溫度可以較高，均質液體食品的加熱時間很短。對于含有較小固體顆粒的液體食品，需要較長的加熱、保溫和冷卻時間來平衡顆粒的內部溫度，所以其溫度平衡只能在緩慢的熱傳導過程中完成。如果其液相物質的粘度較高，就需要采用刮板式熱交換器進行加熱和冷卻；反之則采用戶式或管式熱交換器進行加熱和冷卻。如果食品中固體顆粒的直徑或邊長達到了 15mm，可以采用雙層管式和刮板式熱交換器進行加熱和冷卻。而含有較大固體顆粒的液體食品，若要達到溫度平衡，就需用很長的時間，因而加熱、保溫和冷卻的時間均必須大大延長。例如液體中含有邊長達15mm～25mm 的土豆塊或塊狀蔬菜，這類食品的常用高溫滅菌工藝為：將液相與固相分離，對液相物質進行連續作業的超高溫短時滅菌(UHT)工藝，對固相物質則在無菌容器中斷續地用蒸汽直接進行滅菌，然后在無菌的條件下將液相與固相重新混合并灌注。
2.選用合適的無菌包裝材料
由于食品無菌包裝的技術特點和對包裝效果的要求，必須選用適于食品無菌包裝的材料。總的來說，對食品無菌包裝材料的特性，主要有如下要求：(1)有高度的阻隔性。由于空氣和水分是細菌生長所必須的條件，所以良好阻氣阻濕的包裝材料有利于食品適用期的延長，良好阻隔性的包裝材料也有利于阻隔外界細菌侵入包材內部食品中的可能性。(2)要有足夠的強度，防止包裝材料在流通過程中損壞。(3)要有足夠的耐滅菌能力，在滅菌過程中不被損壞，并且能透過滅菌所需的熱或射線，能保證均勻全面地做到徹底的滅菌。(4)包裝材料印刷圖案在滅菌過程中不被損壞，尤其是表面印刷用過氧化氫消毒時，印刷品不變色、不脫落。(5)要有良好的耐熱、耐寒、耐候性。某些無菌包裝食品，需在－20 攝氏度的深冷下保存，包裝材料應有良好的耐寒性，不發脆。(6)包裝材料耐針刺性好，耐曲折性、低溫熱封性好。
目前適于食品無菌包裝的材料主要有以下幾種：(1)金屬材料：有鍍錫鐵板、無錫鐵板和鋁板等，以鋁板為主；金屬材料重量大、成本高，防潮、防水，氣密性和耐油性很好。用作容器和容器蓋，內部需用涂料，一次性使用，易于回收處理，在自然條件易于分解。使用前需滅菌處理，不易清洗和滅菌。(2)玻璃材料：其重量大、成本低、透明，可方便地觀察內部情況，防潮、防水，氣密性和耐油性很好，但使用不方便，不易清洗和滅菌。制成的成品不易攜帶，但可重復使用和回收處理，對環境影響小。使用前需嚴格滅菌處理，不易清洗和滅菌。(3)塑料：其重量輕、成本低、透明，可方便地觀察內部情況，防潮、防水，氣密性和耐油性較好。一次性使用，不易于回收處理，在自然條件下不容易分解。對環境有較大影響，使用前滅菌工作較少。(4)紙類材料：其重量輕、成本較低，但防潮、防水，氣密性和耐油性不好，需涂塑。一次性使用，易于回收處理，在自然條件下易于分解，使用前滅菌。(5)復合材料：包括復合塑料、紙塑復合材料、金屬塑料復合材料和紙金屬塑料復合材料等。其中紙金屬塑料復合材料是最主要的包裝材料，其性能好、重量輕，具有紙金屬和塑料的優點，避免了它們單獨使用時的缺點。制成成品后便于攜帶，價格低，一次性使用，但在自然條件下不易分解，也不易回收處理。
根據無菌包裝食品的特性，可將選用的材料制成適于該產品包裝的形式，主要有：
（1）無菌紙包裝：用于無菌包裝的紙包裝材料實際上是一種復合材料，是由紙／聚乙烯／鋁箔／沙林樹脂等多層復合的紙板。其中紙為結構材料，聚乙烯為粘結材料，沙林樹脂為熱封材料，而鋁箔則為高阻隔材料。無菌紙包裝有兩種形式：屋頂包和磚形包。
（2）無菌杯式包裝：無菌杯式包裝使用的材料為多層共擠無菌包裝片材，其結構為 PP／PE／ADH／PVDC 或 EVOII／ADH／PS。其中 PP 為可剝離的無菌包裝保護膜，PVDC、EVOH 為高阻隔材料，PS 為結構材料。成卷的無菌包裝片材在進入無菌室前剝開 PP 膜，在無菌室內露出無菌的 PE 表面并在無菌室中成型－灌裝－封蓋，然后貼標。無菌包裝用的蓋材是 Al／PE／PET的多層復合材料，其中 PET 為可剝離層。
（3）無菌鋁／塑袋包裝：這種包裝方法類似無菌紙包裝，只不過所用材料是鋁／塑復合膜，包裝形式是袋裝。
（4）箱中袋：對于大容量的包裝可以采用箱中袋的形式。將已經滅菌的食品灌入經過預滅菌的密封的多層塑料袋中，灌裝后的袋子裝在木質或紙板制成的外包裝箱中或鋼桶中，主要包裝濃漿或基料。目前這種包裝形式已基本取代了鐵桶或塑料桶作包裝，食品內加防腐劑的保存食品的方法。
（5）瓶裝：主要有玻璃瓶和塑料瓶等。玻璃瓶的無菌包裝早在 1942 年就得到了開發，但是一直未形成大規模工業化生產。近年來隨著玻璃瓶制造技術的發展，出現了輕量強化玻璃瓶，玻璃瓶的耐熱、耐沖擊性大為提高，即使內外溫差在 800 攝氏度以上也不致產生破裂，從而增進了其在食品無菌包裝上的應用，擴展了無菌包裝技術的應用領域。塑料瓶可以在成型時滅菌并立即灌裝，也可以在灌裝前滅菌。滅菌的瓶子在無菌室中灌裝和壓蓋。一般的瓶子不能重復使用，用高級的聚碳酸醋制成的瓶子可以重復使用。但這種瓶子的市場占有率還比較低。
（6）金屬罐：金屬罐是無菌包裝使用最早的包裝形式之一，主要分馬口鐵罐和鋁罐兩種，目前世界上金屬罐無菌包裝的最先進的典型代表是美國的多爾無菌裝罐系統。多爾系統所采用的金屬罐滅菌方法是干熱滅菌，即采用高溫過熱蒸汽來滅菌。當空罐在輸送鏈上通過滅菌室時，過熱蒸汽從上下噴射 45 秒，這時罐溫上升到 221 攝氏度～224 攝氏度，罐蓋也采用 287 攝氏度～316攝氏度的過熱蒸汽滅菌 75 秒～90 秒，這樣的高溫足以殺滅全部的耐熱細菌。由于所有容器和設備均采用過熱蒸汽滅菌，因此無菌程度高，罐頭內部頂隙殘留空氣極少，且處于高真空狀態，產品的質量安全可靠。
（7）復合罐：復合罐是由兩種以上材料組成的三片罐，即底和蓋用金屬，罐身用鋁箔、紙板或聚丙烯等材料制成。復合罐的印刷裝潢效果好，成本低，質量輕，處理方便而不造成公害。但復合罐的氣密性比金屬罐差，耐熱性也較差，因此歐美和日本各國都用它作為冷凍濃縮果汁的無菌包裝容器。由于復合罐的耐熱性較差，因此一般采用 127 攝氏度左右的熱空氣滅菌，果汁在93 攝氏度以上滅菌后冷卻到 80 攝氏度進行熱灌裝。灌裝和密封區都采用無菌空氣來保持正壓，以防細菌污染。盡管如此還難以殺滅耐熱的細菌芽孢，因此復合罐僅限于灌裝高酸性的果汁。在低溫和高酸性的條件下這些殘存的細菌芽孢不會繁殖生長，因此可保證食品的衛生指標。
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