無菌包裝屬于現(xiàn)代高新技術的包裝手段，真正用于生產(chǎn)實踐僅有幾十年的歷史。隨著科技的飛速發(fā)展以及相關應用技術不斷提高，無菌包裝在食品及藥品包裝中的應用日益廣泛。食品安全性第一與營養(yǎng)功能兼顧性原則逐步為消費者所認同，為無菌包裝技術及裝備市場化應用開拓了廣闊的空間，以致業(yè)內(nèi)公認無菌包裝是未來食品包裝業(yè)的發(fā)展方向。同時無菌包裝業(yè)的發(fā)展也面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。

    縱觀無菌包裝業(yè)近幾十年的發(fā)展歷史，我們可以清楚地看到，無菌包裝技術的發(fā)展無不伴隨著現(xiàn)代高新技術的進步而發(fā)展，并日益顯現(xiàn)出四大顯著趨勢。

    向高新技術集成性和高可靠要求的方向發(fā)展 
    無菌包裝技術是一項對食品及藥品的安全性實現(xiàn)綜合技術保障的系統(tǒng)工程，它集光機電一體化技術、現(xiàn)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(chǎn)品的安全性要求，系統(tǒng)本身的每一個子系統(tǒng)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(tǒng)從設計到制造，從運行實驗到運行監(jiān)控，以及信息反饋與補償修正都要融入現(xiàn)代質量的理念，達到設備固有可靠性與運行可靠性統(tǒng)一。高可靠度意味最終產(chǎn)品的高安全性，而實現(xiàn)高可靠度必須有諸多相關學科的高新技術做支撐。盡管各類無菌包裝設備的技術指標與最終產(chǎn)品的環(huán)境特性相關而存在著差異性，但最終必須以實現(xiàn)安全性保障為終極目標。

    向多個產(chǎn)業(yè)的應用領域發(fā)展和延伸 
    眾所周知，無菌的概念和要求是醫(yī)學發(fā)展的產(chǎn)物。隨著現(xiàn)代微生物學和應用滅菌技術的發(fā)展，人類對殺滅包括細菌芽孢在內(nèi)的全部病原微生物和非病原微生物有了更新的認識和控制手段。商業(yè)無菌作為評價食品安全性的技術指標為相關行業(yè)和市場認同。無菌包裝技術進入食品工業(yè)首先以乳制品為切入點，以TETRA.PAK公司為代表率先解決了牛乳這種高營養(yǎng)和高時效性食品的無菌包裝技術，打破了牛乳生產(chǎn)與銷售的時間與空間的限制，無疑是一項革命性的突破。近幾十年來，伴隨著新型包裝材料和滅菌新工藝的不斷涌現(xiàn)，以及生物技術產(chǎn)品的市場消費的推動，無菌包裝從藥品到乳品向啤酒、果汁、軟飲料行業(yè)的熱敏性食品領域擴展延伸，最具代表性的是啤酒、果汁、茶飲料的無菌包裝。歐美發(fā)達國家的先進無菌包裝設備逐步進入國內(nèi)市場，而國內(nèi)廠商為了構建和引領更新的市場消費理念和銷售熱點，不惜重金引進設備，也正說明了這一點。

    無菌包裝設備向單一高速型方向發(fā)展 
    無菌包裝設備無論從技術含量和技術指標要求上都屬于包裝機械中的高端產(chǎn)品，應用領域涵蓋了藥品、食品的各個行業(yè)。對于使用廠家而言，這種技術和資本雙重密集性的設備定位必須以提高生產(chǎn)效率為方向，而不同于現(xiàn)代包裝機械向多功能和單一高速型兩極化發(fā)展。從技術層面上講，高可靠度的裝備向多功能型發(fā)展，將意味著諸多工程技術中有待解決的問題出現(xiàn)，將加大技術上的難度。雖然設備使用廠商為了構建自身產(chǎn)品的差異化優(yōu)勢而具有產(chǎn)品多樣化的需求，但要達到裝備的固有可靠性和運行可靠性的統(tǒng)一，從而保障投資的回報，單一高速型應該是最佳選擇。

    向以技術創(chuàng)新優(yōu)化性價比的方向發(fā)展 
    無菌包裝設備本身的高技術含量和可以創(chuàng)造與眾不同的產(chǎn)品商機的特殊功能，決定了其高投入的特點。引進國外的一條生產(chǎn)線，少則上千萬元，加上可觀的運行費用，使多少企業(yè)望而卻步。顯然國內(nèi)裝備企業(yè)要推動無菌包裝行業(yè)的健康發(fā)展，為市場提供價格適中，性價比優(yōu)良的設備以推動消費市場，需要優(yōu)化性價比來降低投入。那么要達到這一目的的惟一出路，就是走技術創(chuàng)新的道路。技術創(chuàng)新應采取集成性與突破性相融合的技術策略。所謂集成性，就是對國內(nèi)外現(xiàn)已發(fā)展成熟的相關技術成果進行集成整合，以降低研發(fā)成本，簡化人機界面。突破性則是對關鍵工藝和器件進行重點研究和突破。目前，國內(nèi)致力于無菌包裝發(fā)展的廠商在乳品、啤酒和果汁行業(yè)的無菌灌裝設備的研發(fā)上已取得了長足的進步，為市場提供優(yōu)良性價比的無菌包裝設備已為期不遠了。

    無菌包裝技術是一門多學科的系統(tǒng)工程。每一臺無菌包裝設備都具有不可或缺的機械、控制、微生物柵欄和質量監(jiān)控保障系統(tǒng)。每個系統(tǒng)彼此既相對獨立又相互聯(lián)系，在主控計算機的監(jiān)控下整體協(xié)同運行。隨著科技成果向應用技術領域的轉化速度加快，現(xiàn)代工程技術領域的技術創(chuàng)新是以工程技術專家對技術要素的優(yōu)化整合為特征，無菌包裝作為行業(yè)的前沿和高端技術自然給新技術的應用開拓了新的天地。一臺性能優(yōu)良的無菌包裝設備可以集中體現(xiàn)現(xiàn)代科技、現(xiàn)代制造與控制技術的精華，也是一個企業(yè)乃至一個國家整體技術水平的綜合體現(xiàn)。

    就機械與控制系統(tǒng)而言，光機電一體化技術的應用，使整機的固有可靠性和運行可靠性得到了空間的提升。從傳動到終端執(zhí)行部件，從物料輸送到精確計量灌裝，從控制到信號測控反饋與補償，各部件、器件的高質量專業(yè)化生產(chǎn)為實現(xiàn)整機理想技術狀態(tài)奠定了堅實的基礎。CAD與CAM技術、伺服控制技術、傳感器及計算機現(xiàn)場總線技術等多項新技術得到了廣泛的應用。

    從事無菌包裝設備技術開發(fā)的工程師都知道，評價設備整機運行可靠性以及最終產(chǎn)品的安全性保障，很大程度上取決于無菌包裝設備中微生物柵欄系統(tǒng)的優(yōu)劣。目前，即使最先進的設備也存在著成品染菌率的指標，雖然每種產(chǎn)品貯存環(huán)境特性各異，但要將染菌率有效控制在最小的限度內(nèi)，無疑是最具挑戰(zhàn)性的課題。

    微生物柵欄系統(tǒng)是指從包材及達到商業(yè)無菌要求的物料進入設備并完成無菌包裝過程輸出機外，并包括CIP、SIP系統(tǒng)功能的無菌保障的綜合系統(tǒng)。其對外來微生物采取阻隔與滅菌兩種技術手段。

    阻隔采用的是物理過濾方法，目前大都采用通過直徑為0.3μm的高效纖維層過濾器，但這種過濾器效率和耐壓低，污染及損傷失效概率高，使用壽命短。近期開發(fā)應用的PVDF折疊式空氣除菌過濾器和金屬燒結型過濾器以及高分子膜過濾器，過濾精度可達到0.01μm，而且流量大，耐溫性、耐壓性好，安裝方便，可進行蒸汽滅菌，從而保證了阻隔系統(tǒng)始終處在最佳工作狀態(tài)，可穩(wěn)定可靠的為系統(tǒng)提供安全、高可靠度的微生物阻隔技術支持。

    微生物滅殺裝置主要是包裝容器和材料以及設備內(nèi)在相關系統(tǒng)的無菌保障，按技術手段劃分可分為化學滅菌和物理滅菌。

    在無菌包裝上采用的化學滅菌多采用強氧化劑，包括H2O2、過氧乙酸、環(huán)氧乙烷、鹵素等，主要是依靠強氧化劑的氧化能力與細胞酶蛋白中的-SH-巰基結合轉化為-SS-基，破壞蛋白質的分子結構，干擾細菌酶系統(tǒng)的代謝，使其失去活性。按照分子生物學的觀點，就是對細胞的DNA進行氧化性損傷，從而抑制細胞的增殖。使用化學滅菌會對容器和包材以及設備產(chǎn)生一定量的殘留污染，必須采取嚴格的措施控制殘留，以保障最終產(chǎn)品的安全性。

    物理滅菌可分為蒸汽、電磁波和輻照三種方式，蒸汽滅菌屬于經(jīng)典式的滅菌方法，而電磁波滅菌多采用2450nm和915nm微波滅菌和超聲波滅菌。輻照滅菌可分為離子性輻照和非離子性輻照。非離子性輻照采用最廣泛的是253.7nm波長的紫外線，由于光源發(fā)出的強度所限，雖不存在殘留問題，但以上物理滅菌方法都有一定的局限性。

    目前，最具備應用前景的是近期開發(fā)的激發(fā)態(tài)紫外光脈沖殺菌技術，它不同于常規(guī)的物理滅菌手段，采用特制的光源和電源器件，在高頻高壓下產(chǎn)生單一波長253.7nm的紫外光，其強度可達到200mw/立方厘米以上，是常規(guī)紫外線裝置發(fā)光強度的200-300倍，其脈沖可達到納秒級，其能量足以打斷細胞DNA結構中的C-H鍵、C-N鍵和O-H鍵，使DNA結構產(chǎn)生致死性損傷。實踐驗證，它可以在幾百毫秒時間內(nèi)使物體表面和空氣中10的9次方對數(shù)級細菌和10的5次方對數(shù)級芽孢致死。如果和低濃度H2O2協(xié)同作用，不但可以增大滅菌強度，同樣可以使殘留的H2O2分解。這種新技術的應用將為無菌包裝設備的微生物柵欄系統(tǒng)提供更加強有力的技術支持。

    在質量監(jiān)控和保障系統(tǒng)中，現(xiàn)代傳感技術和計算機及遠程控制、通訊技術的采用，為設備的運行可靠性提供了技術支撐�，F(xiàn)場總線技術的應用可以使設備的每個關鍵環(huán)節(jié)運行狀態(tài)信號始終處在主控計算機的嚴密監(jiān)控之下，從各種信號的跟蹤反饋預警補償修正進行閉環(huán)控制，保證整機處在良好的運行狀態(tài)，從而保障了最終產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性。

    無菌包裝設備在使用中有嚴格的規(guī)定使用技術條件，這也是設備良好運行不可或缺的必要條件。所有的外圍設備必須嚴格按照GMP規(guī)范設計施工，并引入HACCP程序，以確保整體目標的實現(xiàn)。

    目前，國內(nèi)使用的無菌包裝設備多為歐美發(fā)達國家的產(chǎn)品。就其設備本身技術密集性和高價位以及未來市場的高成長性，使國內(nèi)具備一定實力的包裝機械制造商紛紛介入。今年，中國標準化委員會和中國包協(xié)無菌包裝委員會會同國同外相關廠商編制了《液體食品包裝設備驗收規(guī)范》的國家標準，旨在與國際標準接軌，規(guī)范市場行為，促進企業(yè)技術創(chuàng)新，提高技術水平和競爭力。隨著無菌包裝行業(yè)的發(fā)展，要逐步建立無菌包裝設備的認證制度，充分發(fā)揮行業(yè)引導和監(jiān)督作用，為無菌包裝設備的國產(chǎn)化和趕上國際先進水平，為企業(yè)營造更加科學合理、公正的市場環(huán)境。