劉寶忠

（山東新巨豐科技包裝股份有限公司 山東新泰 271200）

液體無(wú)菌包裝是一種對(duì)先進(jìn)技術(shù)加以運(yùn)用保存液體類食品或其他具有保存需求的液體類物質(zhì)的方法。主要指的是在包裝處理之前，先用比較短的時(shí)間對(duì)液體進(jìn)行殺菌處理，基于包裝物、被包裝物及包裝輔助器材均無(wú)菌這一前提條件，在無(wú)菌的環(huán)境下，對(duì)已經(jīng)經(jīng)過(guò)殺菌處理的液體進(jìn)行充填與封合。與傳統(tǒng)意義上的包裝形式相比，液體保鮮無(wú)菌包裝有以下較為突出的優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品沒(méi)有冷藏的必要，也不需要對(duì)任何化學(xué)防腐劑加以使用，能夠存放的時(shí)間在半年及以上。盡管優(yōu)點(diǎn)突出，但此類包裝材料并不需要支付很高的成本，生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于能源及材料的耗費(fèi)并不多，在商業(yè)上有明顯的可行性。除此之外，基于自身所具有的容易儲(chǔ)藏的優(yōu)勢(shì)，這類包裝材料很容易被生產(chǎn)廠家使用，消費(fèi)者對(duì)其的接納程度亦比較高。

1 液體無(wú)菌包裝材料形式與生產(chǎn)流程

1.1 無(wú)菌包裝材料與形式

目前，較為常見(jiàn)的無(wú)菌包裝材料主要有以下幾種［1］。（1）紙材：主要為紙基復(fù)合包裝材料，表現(xiàn)出價(jià)格低、重量小、易降解、可回收、能夠采用印刷方式進(jìn)行裝飾等優(yōu)勢(shì)，不過(guò)，此類材料沒(méi)有很好的密封性。（2）鋁塑材：下方是鋁膜，兩邊位置都是聚酯塑料膜，可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)防潮、氣密及耐酸堿等要求的滿足。（3）塑料瓶：以硬質(zhì)聚氯乙烯瓶的應(yīng)用比較多，可表現(xiàn)出透光均勻、表面光滑、不易碎等優(yōu)點(diǎn)，但是透氣性并不理想。

從形式上來(lái)看，無(wú)菌包裝主要包括以下幾種類型。（1）無(wú)菌包裝袋（盒）。通過(guò)對(duì)紙包裝材料或是塑料復(fù)合膜加以運(yùn)用，能夠?qū)⒂兄鄻踊问降陌b袋（盒）制作出來(lái)?，F(xiàn)階段，比較常見(jiàn)的無(wú)菌包裝袋（盒）主要有兩種，一種是四角盒包裝容器，形狀為長(zhǎng)方形，罐裝的精度能夠達(dá)到誤差在1mL 以內(nèi)，所用材料是無(wú)菌紙材；另外一種是分塊包裝容器，主要是頂置式，相較于四角盒而言，分塊包裝容器的利用率要低一些，它可以在制造企業(yè)灌裝車間完成生產(chǎn)作業(yè)以后間接使用，所用包裝材料同樣是無(wú)菌紙材。（2）雙盒袋。針對(duì)一些容量比較大的無(wú)菌包裝，可以采用一盒袋的形式對(duì)雙盒袋進(jìn)行替換，主要是在經(jīng)過(guò)滅菌處理之后，將食品或是其他需要無(wú)菌保存的物品倒入無(wú)菌塑料袋內(nèi)部，裝袋后，采用木制或紙制外包裝箱或者是鋼桶對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的包裝，包裝的容量通?？蛇_(dá)5～220L，最多不超過(guò)1000L，主要用到的包裝材料是濃縮紙漿或基材。（3）裝瓶。在塑料瓶成型之后，可以在第一時(shí)間進(jìn)行消毒灌裝處理，亦可以在完成灌裝作業(yè)以后對(duì)其進(jìn)行消毒。消毒瓶可以在無(wú)菌操作室內(nèi)進(jìn)行裝填與加蓋。一般情況下，瓶子具有不可再利用的特點(diǎn)，像PVC瓶與聚丙烯瓶等，不過(guò)，若是對(duì)聚碳酸酯瓶加以使用，則能夠進(jìn)行循環(huán)再利用，但整體而言，其市場(chǎng)占有率并不是很高。

1.2 液體無(wú)菌包裝材料生產(chǎn)流程

從主要的生產(chǎn)流程上來(lái)看，可大致對(duì)液體無(wú)菌包裝材料生產(chǎn)作業(yè)的進(jìn)行作如表1所示概括［2］。

表1 液體無(wú)菌包材生產(chǎn)流程

2 液體無(wú)菌包裝材料結(jié)構(gòu)

根據(jù)前文的生產(chǎn)流程介紹，液體無(wú)菌包裝材料的結(jié)構(gòu)一共有7 層，如表2所示，由外至內(nèi)依次為PE 層、油墨層、原紙層、復(fù)合層、鋁箔層、Tie層及PE層［3］。

表2 無(wú)菌包裝材料結(jié)構(gòu)

3 無(wú)菌包裝材料的主要生產(chǎn)工藝

3.1 柔印

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)柔印作出了明確的解釋，概括而言，柔印版印刷其實(shí)就是指對(duì)柔性版加以使用，在網(wǎng)紋輥的支持下，執(zhí)行對(duì)油墨傳遞任務(wù)的一種印刷方式［4］。在印刷作業(yè)的開(kāi)展過(guò)程中，油墨會(huì)經(jīng)由輸墨棍的作用或者是在噴墨傳墨處理下，由墨槽傳遞至網(wǎng)紋輥上，之后，進(jìn)一步向印版?zhèn)鬟f，同壓印滾筒相互接觸并合壓，最終達(dá)到將油墨圖文轉(zhuǎn)移至承印物上的目的。

基于柔性版印刷的油墨轉(zhuǎn)移原理比較簡(jiǎn)單，通常情況下，液體油墨會(huì)將較為明顯的低黏度及高流動(dòng)性特點(diǎn)表現(xiàn)出來(lái)，這使得其在由墨槽向網(wǎng)紋輥傳遞之時(shí)難度較小，而在網(wǎng)紋輥的表面都會(huì)刻有非常多的細(xì)小凹槽，它們的作用就體現(xiàn)在對(duì)油墨進(jìn)行吸附之上。當(dāng)網(wǎng)紋輥和印版滾筒實(shí)現(xiàn)相互之間的接觸以后，被吸附的油墨便會(huì)在柔印版表面突起的圖文位置涂布，在印版滾筒及壓印滾筒的輕壓處理之下，印版上的油墨便會(huì)實(shí)現(xiàn)向承印物表面的最終轉(zhuǎn)移。

在無(wú)菌包柔印中，專色版100LPI、套印版122LPI及激光印版150LPI網(wǎng)線數(shù)的應(yīng)用比較多［5］。對(duì)于液體無(wú)菌包裝材料而言，其印刷方式當(dāng)屬寬幅式印刷，出于對(duì)這一實(shí)際情況的考慮，需要針對(duì)性地對(duì)梯度排印的方法加以運(yùn)用，這種做法能夠?qū)⒂∷⑦^(guò)程中印版滾筒的振動(dòng)現(xiàn)象減弱，為印刷作業(yè)的順利與高效進(jìn)行提供較為可靠的保證。通常情況下，在柔印印刷機(jī)完成印刷單元的任務(wù)之后，需要進(jìn)一步將聯(lián)機(jī)打孔與折痕工作做好，這能夠?yàn)閺?fù)合之后灌裝成型作業(yè)的進(jìn)行提供便利，此外，亦有利于插吸管。

3.2 復(fù)合

在生產(chǎn)的過(guò)程中，液體無(wú)菌包裝材料對(duì)擠出流延復(fù)合［6］的方式加以采用，該方式和干式復(fù)合及濕式復(fù)合等其他復(fù)合方式有著較為明顯的不同。概括而言，擠出流延復(fù)合方式需要按照以下步驟進(jìn)行復(fù)合：在完成柔印作業(yè)之后，對(duì)紙卷放卷，經(jīng)過(guò)火爐（主要是天然氣燃燒）處理，紙卷紙張表面的表面能可以得到很好的增加，有利于后續(xù)紙張和鋁箔在復(fù)合層的作用下黏結(jié)作業(yè)的進(jìn)行，之后，按順序在鋁箔另一面對(duì)Tie層與內(nèi)層進(jìn)行復(fù)合處理，進(jìn)一步執(zhí)行對(duì)外層的復(fù)合任務(wù)，最終完成收卷。

各層PE或黏結(jié)層的溫度有相應(yīng)的差異表現(xiàn)出來(lái)，通常情況下，復(fù)合層與外層的溫度不會(huì)低于300℃，相對(duì)應(yīng)地，Tie層與內(nèi)層的溫度則一般不會(huì)超過(guò)300℃［7］。經(jīng)過(guò)流延處理之后，膜的溫度會(huì)非常高，考慮到這一情況，還需要進(jìn)行相應(yīng)的冷卻處理，故而，復(fù)合機(jī)通常都會(huì)進(jìn)行冷缸的配置，借助水達(dá)到將高溫膜冷卻的目的。另外，冷缸的表面有亮光與啞光兩種不同光面的劃分，復(fù)合層與內(nèi)層主要對(duì)啞光加以運(yùn)用，外層更多的是亮光。

復(fù)合機(jī)上的螺桿可以對(duì)塑料粒子進(jìn)行剪切，同時(shí)還能將這些粒子融化，通過(guò)剪切力的增強(qiáng)，達(dá)到將塑料熔融狀態(tài)溫度升高的目的。

一般情況下，液體無(wú)菌包裝材料各個(gè)層的實(shí)際克重都是固定的，并不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這意味著整個(gè)包裝材料的總克重及厚度也都是固定的，同樣不會(huì)有變化出現(xiàn)。舉例而言，250B液體無(wú)菌包裝材料總克重通常都是295g/㎡。為了確保液體包裝材料各層克重及總克重在大體上對(duì)固定數(shù)值予以保持，通常復(fù)合機(jī)上都會(huì)進(jìn)行克重測(cè)量裝置的配置，基于對(duì)各層PE或是黏結(jié)層克重的掃描，可以將具體的掃描結(jié)果向復(fù)合機(jī)中央控制系統(tǒng)反饋。若是涂覆的克重較之標(biāo)準(zhǔn)克重出現(xiàn)了偏高的情況，則針對(duì)性地將復(fù)合機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度減慢，以此達(dá)到降低輸出量的目的；反之，若是涂覆的克重偏低于標(biāo)準(zhǔn)克重，則將復(fù)合機(jī)螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)速度加快，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出量的增加。整體而言，上述兩種操作的目的都在于確保涂覆的克重保持在一個(gè)恒定的水平之上。

3.3 分切和質(zhì)檢

通常情況下，液體無(wú)菌包裝材料都是采用拼版多幅的方式進(jìn)行印刷和復(fù)合生產(chǎn)，但是客戶的灌裝設(shè)備一般只可以單幅使用，因此，還需要針對(duì)已經(jīng)完成拼版生產(chǎn)作業(yè)的無(wú)菌包裝材料進(jìn)行進(jìn)一步的分切處理，輸出為單幅的形式。

在完成分切工序作業(yè)以后，需要進(jìn)行打包處理。因此，為了為液體無(wú)菌包裝材料的質(zhì)量提供可靠保證，在打包之前，需要將相關(guān)的質(zhì)量檢測(cè)工作做好。

實(shí)際上，質(zhì)量檢測(cè)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的各種問(wèn)題均有涉及，不僅將印刷問(wèn)題含括在內(nèi)，還涉及復(fù)合問(wèn)題。為了從真正意義上達(dá)到將液體無(wú)菌包裝材料生產(chǎn)質(zhì)量提高的目的，在進(jìn)行印刷與復(fù)合作業(yè)時(shí)，需要對(duì)各種問(wèn)題做上標(biāo)記，執(zhí)行后續(xù)分切質(zhì)檢作業(yè)的過(guò)程中，針對(duì)性地將這些問(wèn)題件處理或剔除。

在完成分切質(zhì)檢工作以后，便能使用纏繞膜執(zhí)行對(duì)單幅液體無(wú)菌包裝材料的打包處理任務(wù)，最終將其發(fā)給客戶，完成上機(jī)灌裝作業(yè)。

4 液體無(wú)菌包裝材料與技術(shù)發(fā)展展望

近年來(lái)，液體無(wú)菌包裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛速的發(fā)展，取得的成果也不容忽視。在包裝材料方面，液體無(wú)菌包裝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了包裝可回收及可循環(huán)，在降低原生塑料使用率的同時(shí)，還在較大程度上擴(kuò)展了rPET循環(huán)塑料和植物基包裝等的應(yīng)用。除此之外，亦對(duì)生無(wú)可降解材料在包裝中的應(yīng)用形成了推動(dòng)，現(xiàn)如今，液體無(wú)菌包裝已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)交互式智能標(biāo)簽及智能包裝的有效運(yùn)用［8］。從目前實(shí)際情況來(lái)看，生物技術(shù)包裝材料的研究如火如荼，此種材料既可以發(fā)揮出非常優(yōu)秀的保鮮作用，一些功能成分在其中的添加又能實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物生長(zhǎng)的有效抑制，與綠色天然及節(jié)能環(huán)保的要求非常契合。不過(guò)，目前此種包裝材料在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用還是空白，依舊需要研究人員進(jìn)行持續(xù)性的探索。

在包裝材料滅菌技術(shù)方面，研究人員已經(jīng)面向傳統(tǒng)的化學(xué)滅菌技術(shù)作了較為明顯的革新，對(duì)化學(xué)滅菌劑和低溫等離子體進(jìn)行耦合，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)滅菌效率的提升。另外，研究人員還在不斷嘗試對(duì)電子束及脈沖強(qiáng)光等物理性質(zhì)的滅菌技術(shù)的運(yùn)用，此類技術(shù)表現(xiàn)出非常突出的低能耗、無(wú)污染、滅菌效果好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為液體無(wú)菌包裝材料滅菌技術(shù)一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。不過(guò)，總體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段工業(yè)依舊將傳統(tǒng)意義上的化學(xué)滅菌技術(shù)作為主要的應(yīng)用手段，上述兩種滅菌技術(shù)上的革新僅局限在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大量的應(yīng)用，要想在真正意義上達(dá)到對(duì)其的普及與推廣目的，還需要經(jīng)歷一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間。

從無(wú)菌包裝設(shè)備上來(lái)看，此方面的研究逐漸趨向自動(dòng)化與智能化，不僅如此，還表現(xiàn)出可追溯的特點(diǎn)，這些對(duì)于無(wú)菌包裝作業(yè)開(kāi)展過(guò)程中人工使用的降低具有積極意義，可在很大程度上減少對(duì)設(shè)備及無(wú)菌環(huán)境造成的污染，能夠?qū)ψ詣?dòng)化、智能化、集成化的互聯(lián)工程發(fā)展形成推動(dòng)。

與市場(chǎng)提出的愈發(fā)嚴(yán)格的循環(huán)經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展、高效智能化包裝系統(tǒng)等需求相伴隨，液體無(wú)菌包裝材料及包裝技術(shù)的發(fā)展空間還非常大，需要整個(gè)行業(yè)進(jìn)行持續(xù)性的探索及研究，以此推動(dòng)液體無(wú)菌包裝實(shí)現(xiàn)更好地創(chuàng)新及超越。能夠預(yù)見(jiàn)，與時(shí)間的不斷推移及技術(shù)的日益進(jìn)步相伴隨，無(wú)菌包裝將得到越來(lái)越多的消費(fèi)者的接受，其市場(chǎng)前景十分廣闊。