12.3.5.1 成型/充填/封合纸盒无菌包装(Aseptic Packaging)系统
这种类型的无菌包装系统发展迅速，我国引进的主要有Tetra Pak公司的利乐砖型 包无菌包装机和国际纸业公司的SA-50无菌包装系统。
Tetra Pak机采用卷筒材料输入立式机器进行杀菌、成型、充填和封合，砖形容器由5 层至7层材料组成。典型材料结构为：PE/印刷层/纸板/PE/铝箔/PE。这种机器采用 H2O2和高温热空气进行包装材料的无菌处理。我国早期引进的机型为L-TBA/8型，近 几年引进的机型为TBA/9。
TBA/9无菌灌装机工作示意如下：
①纸卷车，配有液压提升装置。
②包装纸卷。
③马达驱动的滚筒，保证包装纸进料均匀畅顺。
④惰轮，以启动或停止滚筒(3)。
⑤封条附贴器，在包装纸的一侧边缘加上封条，进行纵封时，此封条会与包装纸的另 一侧边缘黏合，从而达至紧密结实的封口。
⑥过氧化氢槽。
⑦挤压滚筒，以压挤掉包装纸上的过氧化氢。
⑧气帘，喷出高温无菌空气以吹干包装纸。
⑨产品灌装管。
⑩纵封装置。
(11)“暂停装置”，生产中如有短暂停机，再开机时，设备会先完成仍未封好的纵封。
(12)感光器，以监控自动图案校正系统。
(13)横封，由两对连续运转的夹爪形成。
(14)灌装好的小包装。被切断后，滑落到最后的折叠器。
(15)在折叠器内，小包装顶部及底部的角被折好及热封成型。
(16)利乐砖成品从运输带卸放出来。
(17)可转动之控制屏。
(18)润滑油及液压油添加处，机器自动清洗系统之洗涤剂亦在此处添加进去。
(19) 日期打印装置。
(20)包装材料接驳工作台。
(21)水和洗涤剂混合槽，用于机器外部的自动清洗。
国际纸业公司的SA-50型无菌包装系统采用H2O2和加热对包装材料进行无菌处 理，在成型填充工作区域用过压无菌空气保持操作环境的无菌状态。该机的各部分功能 如下：
(1)卷筒纸进料和纵向划线 包装材料卷筒纸直接上机，借纵向压线滚筒先将纸展 开，同时压出纸盒的基本形状。
(2)卷筒纸消毒 卷筒纸的内面通过一个过氧化氢释放系统，使与食品接触面被消 毒液浸湿。然后把卷筒纸送到一个加热到85℃的不锈钢圆筒，使卷筒纸与圆筒接触7～ 9s。此时发生剧烈反应，使卷筒纸与食品接触面达到商业消毒。通过加热圆筒之后，卷筒 纸继续朝向折叠塔移动。
(3)卷筒纸折叠塔 消毒后，卷筒纸被折成帐篷形状，同时卷筒纸由预消毒空气处 理，去除掉残留的过氧化氢。预消毒空气是通过把空气加热到超过300℃而产生，然后通 过水冷冷却到100℃以供使用。预消毒空气被吹入折叠塔、冠区以及机器的填充区和密 封区，提供正压消毒空气以防止消毒卷筒纸以及产品在包装过程中的感染，也实际起到清 除残留的过氧化氢的作用。
(4) 冠区 当卷筒纸到达机器的顶部时，即被沿由纵向划线记录的中心标记对折。 卷筒纸的开边进入消毒空气支管，支管里维持着消毒空气的恒定压力。
(5) 横向划线 折叠的卷筒纸退出冠区接着做好横向划线。这一标记使得包装盒长 垂直边和纸盒上舌片的三角形部分的成型容易实现。
(6) 纵向密封 在横向划线之后，消毒卷筒纸通过感应加热纵向密封，密封沿垂直开 边进行以形成装产品的管子。
(7) 填充 成型管送到填充区，经预消毒的产品灌入包装材料。填充区由两条不锈 钢管组成。较短的一条提供密封室里消毒空气的正压，由此而实现在灌装操作中的消毒。 较长的管子用来输送产品到包装管。
(8) 横向封口密封与切割 产品被输入成型管，管子的底边马上通过感应加热横向 密封。卷筒纸下拉一个包装的长度，管子的顶边由同一横向密封器横向密封。包装的长 度由一个记录每个包装上记号的登录系统正确决定。这样一个袋状包装就制作完成并把 它从卷筒纸上切掉。
(9) 成型 切离卷筒纸之后，单个包装马上掉入袋输送装置。输送装置使包装前行 通过成型拱，成型拱压下袋子底边的舌片形成包装的一个长边，成型器接着对袋子的顶部 和底部处理，成为最终方块砖型，此时所有四面的舌片都朝外伸出。这时再对这些舌片加 热密封折叠，直到它们与包装盒贴在一起，这样最后的砖型包装就制成了。
目前，美国及其他发达国家使用的成型/充填/封合无菌包装系统及德国的Bosch和意 大利的Benco无菌包装系统，都采用纸板/塑料多层复合材料，并用H2O2和加热作为包装 材料的主要杀菌手段，用于低酸性食品的包装。20世纪80年代大陆制罐公司(Continental Can Company)推出Conoffast包装系统，这种系统不用H2O2杀菌，而是使接触产品的 包装材料无菌，在制造多层包装材料的共挤过程中，加工温度达到了使材料灭菌的温度， 从而使与食品接触的材料无菌，在容器制造过程中，多层包装材料输入机器，在无菌条件 下使多层材料的外层材料脱去，露出无菌的与产品接触的表面，然后制成包装容器，成型、 充填、封合区的无菌条件由过压无菌空气维持。
12.3.5.2 采用预成型容器的无菌包装系统
这种无菌包装系统不用卷筒材料，而是用预先压痕并接缝的筒形材料，在机器无菌区 之外预先成型，然后用H2O2和加热杀菌，用于牛乳和果汁饮料之类的无菌包装。由于纸盒在系统之外预制好，大大简化了无 菌包装系统的纸盒成型部分。典型设 备是德国PKL公司的Combiloc无菌 包装系统，其工艺流程如图12-87所示。
图12-87 Combibloc无菌包装机工艺流程示意图
另一种是用热柠檬酸杀菌的Rampart Packaging-Mead公司的Crosscheck 无菌包装系统，应用于低酸性食品和含有颗粒物产品的包装。
12.3.5.3 塑料瓶(杯)无菌灌装系统
图12-88为采用卷筒材料的塑料容器成型/充填/封合无菌灌装系统。该系统采用 H2O2杀菌处理，底部材料带和上部盖材经H2O2槽浸渍，而后经4、11两个加热干燥器使 材料带上的H2O2完全分解蒸发而达到无菌，然后在过压无菌空气环境下完成容器成型、 充填、封口。
图12-88 塑料杯无菌包装系统
1—材料卷筒 2、9—过氧化氢槽 3—吸气吸液工位 4、11—干燥器 5—加热元件
6—热塑材料成型(用无菌空气) 7—无菌充填部位 8—充填区域(无菌通道)
10—负压干燥 12—真空封口 13—铝箔材料卷筒(上盖) 14—冲剪模 15—输出
塑料瓶无菌包装系统是以热塑性颗粒塑料为原料，采用吹模工艺制成容器，然后在无 菌环境下直接在模中进行物料的充填、封口。由于在挤压吹模成型过程中的高温处理已 使成型容器无菌，故无需二次灭菌，简化了无菌包装系统容器单独杀菌工艺过程。适用的 材料为聚烯烃类，如常用PE、PP及其共聚物，用于超高温灭菌乳、果味乳、婴儿配方乳、水 果饮料等不含气饮料，常用的包装规格为30～3000mL。
12.3.5.4 衬袋盒(箱)(Bag-in-Box)无菌包装
衬袋盒或衬袋箱是液体或半液体食品方便又经济的一种包装形式，如图12-89所示 有三部分组成： a.一个柔性的可折叠的全密封袋，由单层或多层复合膜制造，用于无菌包 装的一般用多层复合袋; b.封盖和管嘴，产品通 过它灌装和流出取用; c.刚性的外盒或外箱，根 据容积大小可用瓦楞纸板或木板等材料制成。
衬袋箱(盒)始于20世纪50年代末的美 国，被用于容积为19L(5gal)的牛乳包装。80年 代高阻隔性材料和多层复合材料的开发应用， 使衬袋盒(箱)开始用于食品的灭菌包装领域。 衬袋盒(箱)无菌包装系统以瑞典ALFALAVAL公司的STAR-ASEPT较为典型，具有 性能上的优点为：充填嘴区域内氧气的渗透小; 采用蒸汽杀菌，安全可靠，且可进行杀菌温度时 间的测量记录;可适用酸性和低酸性食品，如牛 乳，各种果蔬汁和浓缩汁等不含颗粒和纤维的 液体食品的无菌充填;无菌取料，通过管嘴可随意取用部分产品而包装内部仍保持无菌状态;由于包装顶隙极小，减小了因氧变质和运 输过程中包装袋挠裂的危险性。该机采用CIP原位清洗系统，与UHT杀菌设备配套， 操作管理简便。
图12-89 液体食品的衬袋盒(箱)
1—薄膜袋 2—封盖和管嘴 3—刚性外盒(箱)
STAR-ASEPT包装袋复合材料构成如图12-90，包装袋带有两个未固定的 LLDPE内衬袋的复合材料构成，该LLDPE内衬袋可承受140℃蒸汽短时杀菌，阻光隔氧主要由铝箔及共挤层提供，其无菌包装产品 在常温下贮存半年，产品品质与低温冷藏相 当，常温下贮存一年可保持产品质量在商业 可接受程度以上，与低温及冷冻贮藏相比， 可节省大量贮运费用。
图12-90 STAR-ASEPT包装袋复合材料构成示意图
人们对无菌包装技术格外关注的主要 原因有： 无菌包装节省能源费用;市场竞争 越加激烈，要求采用先进的包装技术;消费 者对食品的营养和品质风味的要求日益高; 更重要的是近年来大量新材料、新技术、新 工艺可用于食品无菌包装，使无菌包装的产 品灵活多样，味道更鲜美，营养更丰富。应该看到，食品的无菌包装技术处在不断的变化 和发展之中，新的工艺技术方法将不断问世。