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传统的热灌装可以分为两种,一种是高温热灌装,一种是中温灌装后再将产品升温到65℃~75℃进行巴氏杀菌。这两种方式无需对产品、瓶子和盖子进行单独灭菌,只需将产品在高温下保持足够长的时间即可对瓶子和盖子进行杀菌。无菌冷灌装首先需要将产品、瓶子、盖子分别进行杀菌,然后再无菌环境下进行灌装,直至完全密封后才能离开无菌环境。
热灌装工艺要求PET瓶能够承受85℃~92℃的高温且不变,这就要求增大PET材料的结晶度,同时在吹瓶时要限制诱导应力的产生。其使用的PET瓶就有以下特点:瓶壁厚,有明确的瓶壁肋骨防止热收缩,要求有结晶瓶口等,大大限制了瓶型设计的自由度。无菌冷灌装可以使用轻质瓶(最高耐热温度60℃)和标准盖,这样大大降低了瓶子和盖子的成本,还可以自由的选择设计瓶型。
无菌冷灌装采用UHT超高温瞬时杀菌,对物料的热处理时间不超过30秒,并且在高温情况下完全可以保证杀菌效果,包装材料的灭菌,是无菌冷灌装生产工艺中最关键的一步。由于PET材料的不耐热性,只能采用化学试剂进行灭菌,要保证瓶子和盖子得到有效的灭菌,且不能让化学试剂影响到物料,无菌灌装采取了以下措施:要求最初吹制的瓶子原始菌落数不超过5cuf/瓶;输送瓶子采用无菌空气,要有空气输送带;瓶子内部采用过乙酸类消毒剂(PAA)进行杀菌,可以达到很高的杀菌效果(最高7log);同时对瓶子外部进行消毒剂灭菌;消毒剂有自动回收和浓度测定系统,保证消毒剂浓度稳定;用无菌水将瓶中残留的消毒剂冲洗干净,再用无菌空气吹干,保证残留消毒剂不会对物料产生影响;瓶盖一般采用消毒剂浸泡式灭菌,通过控制浸泡时间可以很好的保证灭菌效果。
无菌冷灌装的主体设备要求符合卫生级设计,主要在管道和阀门技术、材料表面的刨光、重要区域的表面设计、选择抗腐蚀材料等几方面具有优势,还带有完整的全自动清洗(CIP)系统、杀菌(SIP)系统以及设备外部泡沫清洗系统(COP),另外,无菌冷灌装机都设计有自己独特的无菌灌装阀,所有这些措施保证设备方面不会给物料二次污染。
由于冷灌装后PET瓶不会收缩,这样物料和瓶盖之间会有一部分空气,其中的氧会在存放过程中缓慢氧化物料,从而导致饮料变质。所以,无菌冷灌装设备会添加一套氮气(或其他惰性气体)置换系统,将顶部的空气吹走,保证物料不被氧化。
无菌空间环境的保持,一般采用净化间隔离措施。主体灌装机设计为D100级空气净化间,外面还有万级净化间(有些无菌灌装设备并不需要),通过净化间的过滤系统保证灌装环境内空气洁净度,使物料不会被空气中悬浮的微生物二次污染。
对于中性饮料无法用热灌装工艺进行生产,由于其采用倒瓶方式对瓶盖进行杀菌,高酸饮料还可以抑制微生物增长,而中性饮料则无法保证产品安全性,产品不良率很高。如果用热灌装工艺生产中性茶饮料,就必须添加防腐剂。对于无菌冷灌装,由于是在无菌条件下进行灌装,其工艺适应性很强,能够生产的产品类型非常广泛,包括中性茶饮品、乳饮料以及其他各种饮料,只需对前处理设备进行调整既可改变产品类型。
操作人员因素,在整个环境体系中,操作人员是最大的污染源,设计空气净化间在净化空气的同时,还很好地降低了人员带来的污染;操作人员在进入万级净化间时,要经过喷淋杀菌;百级净化间设计的小而实用,可以使操作人员不破坏其无菌环境进行操作;净化设备的内表面可以进行自动清洗和消毒。管理因素。饮料无菌冷灌装技术含量很高,需要有高水平的技术人员和高素质的管理人员进行统一管理,一般都应用HACCP管理体系。所有管理都要形成文件制度,并有专人负责执行。只有做到规范化的管理,才能真正保证无菌冷灌装饮料的安全性。
原材料和生产线成本比较两种灌装方式生产线投入成本上有很大差别,无菌冷灌装使用的吹瓶机吹瓶速度快,耗电少,而热灌装吹瓶机吹瓶速度比较慢,耗电量很大,在同样生产能力的情况下,投资比冷灌装吹瓶机高很多(不包括瓶坯设备)。无菌冷灌装工艺过程复杂,灌装辅助设备比较多。整体比较,一条无菌灌装生产线的初期投资要高于热灌装生产线。
原材料成本方面,主要是两种瓶的质量差别很大,节省原材料以降低成本。由于热灌装PET瓶口的特殊要求,两种瓶盖重量也不相同。
从操作成本来讲,无菌冷灌装多一项杀菌液消耗,但总的成本还是低很多,而且生产线速度越快,产量越高,其生产成本越低。
通过比较,可以看出无菌冷灌装初期投资比较大,但由于无菌冷灌装原料成本和操作成本比较低,所以会很快收回高出部分的投资。随着设备使用时间的延长,无菌冷灌装的低成本优势就可以明显表现出来。
结论传统饮料热灌装技术和无菌冷灌装技术现在都已被广泛采用,技术各有优点,传统热灌装工艺成熟,产品风险性小,操作比较简单,对员工的技能要求不是很高,但其在饮料保鲜方面的缺点则无法彻底解决。
PET瓶无菌冷灌装技术是当今饮料灌装技术中的高科技技术。由于其具有许多其他灌装技术无法替代的优点,所以该技术的应用前景非常广阔,目前已经引起国内外饮料行业极大的关注。国内的饮料机械生产厂家也开始研制国产化的无菌冷灌装饮料机械,美星顺峰集团早在1999年就与乐百氏集团共同研发这一高新课题,并获得了突破性进展,目前已经发展到了第三代。
PET瓶无菌冷灌装生产线的基本要求。生产线产品的灌装温度为常温,生产线的速度满足客户需求;生产线生产的产品在产品保持期内不会因为微生物污染而出现问题;生产线的操作环境对操作人员的身体健康没有伤害。
PET瓶无菌冷灌装生产线必须具备的功能。制造一个适合于无菌灌装的无菌环境,并在较长的时间内使得无菌环境得以维持;使包装物和被包装物(即灌装物料)无菌;灌装后的瓶子被良好的密封,该密封不会轻易破坏;生产线内部与外部严格隔离,生产线内部排出的气体应经过处理后再排放。
美星顺峰集团公司设备实现无菌条件的方法。设备内部无菌环境的建立和维持,在无菌水冲瓶、无菌物料灌装和封盖设备上配置法国LACALHENE公司的微生物隔层和100级空气净化系统,根据不同区域的洁净度要求,设置不同的空气正压,即洁净度要求高区域的空气压力大于洁净度要求低的区域,使可能有污染的空气不会进入高洁净度要求的无菌空间。
包装物的无菌处理。目前用于无菌灌装瓶子的杀菌方法有:喷淋法、喷雾法和灌注法。由于国内厂家较难将瓶子的初始染菌程度控制到较低的指标,所以美星选用杀菌可靠性较高的灌注法对瓶子内部进行灭菌处理,瓶身外部采取喷淋法冲洗杀菌,并在杀菌保持时间上留有充分的余地,可以确保达到商业灭菌要求。
目前用于无菌灌装的盖子杀菌方法有:喷冲法、喷雾法和紫外线照射法。美星设备选用杀菌可靠性较高的消毒液喷冲法对盖子进行灭菌处理,在杀菌保持时间上也留有充分的余地。
物料及物料通道的无菌处理。灌装用的物料采用超高温自动瞬时杀菌(简称UHT)设备进行灭菌,该方法既可以有效的对物料进行杀菌,又可以减少物料经过长时间受热,导致产品风味发生变化,是目前最通用的效果最好的物料灭菌方法,灭菌的效果可以确保达到商业无菌要求。
流体辅料的无菌处理。冲洗瓶子、盖子用的无菌水采用在线式无菌水自动UHT设备制备,该设备与物料UHT的配置功能相同,可以确保无菌水达到商业无菌要求。
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