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我國液體食品在近幾年來有了很大的發(fā)展，僅軟飲料市場產(chǎn)量就由1995年的949萬噸增長到2009年的8086.2萬噸，以平均每年20％的速度增長。其原因除了人們生活水平的提高和多樣化的需求外，也是與科技的發(fā)展分不開的，其甲灌裝設(shè)備的發(fā)展就對液體食品的發(fā)展起到了重要的作用。灌裝設(shè)備不但為液體食品企業(yè)的發(fā)展節(jié)約了勞動力而且提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，使產(chǎn)品向標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。為了使人們對灌裝設(shè)備有更多的了解，本刊記者特別采訪了浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與營養(yǎng)系劉東紅教授和山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院包裝工程研究所王佃剛教授。 
記者：灌裝機(jī)械的發(fā)展是為了滿足液體食品的包裝需要，那么請為我們介紹一下什么是液體食品? 
劉東紅：根據(jù)灌裝的需要，一般將“液體按黏度分為3類：流體，半流體和黏滯流體。 
(1)流體是指靠重力作用TW在管道內(nèi)按一定速度自由流動，黏度范圍在0.001～0.1Pa?s的液體，如酒類、果汁飲料、飲用水，乳品，植物油等。 
(2)半流體：除靠自身重力外，還需加上外力才能在管道中流動，黏度范圍在0.1～10Pa?s的液體，如煉乳、糖漿、番茄醬。 
(3)黏滯流體：靠自身重力不能流動，必須借助于擠壓等外力才能流動，黏度在10Pa?s以上的物料，如花生醬、果醬等。 
記者：我們平時在超市里面看到的液體食品，像清涼飲料、牛奶、番茄醬、花生醬等都是已經(jīng)包裝好的，而對于液體食品來說灌裝設(shè)備可謂是完成包裝的重要條件，請您介紹灌裝設(shè)備的主要類型有哪些? 
劉東紅：液體食品灌裝設(shè)備的分類方法比較多，主要依據(jù)以下幾種方法進(jìn)行分類。 
(1)按照罐裝的容器形式可分為杯式灌裝設(shè)備，瓶式灌裝設(shè)備和軟袋式灌裝設(shè)備。其中杯式是適用于塑杯包裝食品的灌裝設(shè)備，瓶式液體灌裝機(jī)械主要是為玻璃瓶，易拉罐，PET瓶三大類包裝容器而設(shè)計的設(shè)備；軟袋式灌裝設(shè)備針對復(fù)合軟塑包裝袋和復(fù)合紙軟包裝的灌裝機(jī)，其中復(fù)合紙軟包裝的灌裝機(jī)是用于果及牛奶的利樂包裝設(shè)備，為無菌灌裝，灌裝容量為0.25-2L，有磚形，屋形和三角形。 
(2)根據(jù)灌裝設(shè)備的功能可分為灌裝一封口，容器清洗一灌裝一封口，容器成型一灌裝一封口一體機(jī)和全自動灌裝生產(chǎn)線(包括連續(xù)進(jìn)行洗瓶、灌裝，壓蓋、貼標(biāo)、裝箱等工序)。 
(3)按灌裝原理可分為常壓灌裝機(jī)、壓力灌裝機(jī)和真空灌裝機(jī)。 
常壓灌裝機(jī)是指在大氣壓力下靠液體自重進(jìn)行灌裝。這類灌裝機(jī)又分為定時灌裝和定容灌裝兩種，只適用于灌裝低黏度不含氣體的液體如牛奶，葡萄酒等。 
壓力灌裝機(jī)是在高于大氣壓力下進(jìn)行灌裝，也可分為兩種一種是貯液缸內(nèi)的壓力與瓶中的壓力相等，靠液體自重流入瓶中而灌裝，稱為等壓灌裝；另一種是貯液缸內(nèi)的壓力高于瓶中的壓力，液體靠壓差流入瓶內(nèi)，高速生產(chǎn)線多采用這種方法。壓力灌裝機(jī)適用于含氣體的液體灌裝，如啤酒，汽水，香檳酒等。 
記者：我們知道隨著科技的發(fā)展，灌裝方法也在不斷增多，那么當(dāng)前液體食品的灌裝方法主要有哪些種類? 
劉東紅：各種液體產(chǎn)品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均不相同，在灌裝過程中，為了使產(chǎn)品的特性保持不變，必須采用不同的灌裝方法。一般灌裝機(jī)常采用下列幾種灌裝方法： 
(1)常壓法也稱純重力法，即在常壓下，液料依靠自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。大部分能自由流動的不含氣液料都可用此法灌裝，例如白酒，果酒，牛奶、醬油、醋等。 
(2)等壓法也稱壓力重力式灌裝法，即在高于大氣壓的條件下，首先對包裝容器充氣，使之形成與貯液箱內(nèi)相等的氣壓，然后再依靠被灌液料的自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。這種方法普遍用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝。采用此種方法灌裝，可以減少這類產(chǎn)品中所含二氧化碳的損失，并能防止灌裝過程中過量起泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量和定量精度。 
(3)真空法是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行灌裝的，可按兩種方式進(jìn)行：一是差壓真空式，即貯液箱內(nèi)處于常壓，只對包裝容器抽氣使之形成真空，液料依靠貯液箱與待灌容器間的壓差作用產(chǎn)生流動而完成灌裝，此法國內(nèi)較為常用。二是重力真空式，即貯液箱內(nèi)處于真空，包裝容器首先抽氣使之形成與貯液箱內(nèi)相等的真空，隨后液料依靠自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)，因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，國內(nèi)較少采用。真空法灌裝應(yīng)用面較廣既適用于灌裝黏度稍大的液體物料，如油類、糖漿等，也適用于灌裝含維生素的液體物料，如蔬菜汁果子汁等，瓶內(nèi)形成真空就意味著減少了液料與空氣的接觸，延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，真空法還適用于灌裝有毒的物料；如農(nóng)藥等，以減少毒性氣體的外溢，改善勞動條件。 
(4)壓力法利用機(jī)械壓力或氣壓，將被灌物料擠入包裝容器內(nèi)。這種方法主要用于灌裝黏度較大的稠性物料，例如番茄醬、肉糜、牙膏，香脂等，有時也可用于汽水一類軟飲料的灌裝，這時靠汽水本身的氣壓直接灌入未經(jīng)充氣等壓的瓶內(nèi)，從而提高了灌裝速度，形成的泡沫因汽水中無膠體尚易消失，對灌裝質(zhì)量有_定影響，但不算太大。 
記者：對于瓶裝液體來說灌裝時的定量是其重要步驟，那么灌裝機(jī)常用的定量方法主要有哪些? 
劉東紅：液體產(chǎn)品一般易采用容積式定量，常見的有如下3種方法： 
(1)控制液位高度定量法，是通過控制被灌容器中液位的高度以達(dá)到定量灌裝的目的。因為每次灌裝的液料容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積，故習(xí)慣稱它為“以瓶定量”。該法結(jié)構(gòu)比較簡單，不需要輔助設(shè)備，使用方便，但對于要求定量準(zhǔn)確度高的產(chǎn)品不宜采用，因為瓶子的容積精度直接影響灌裝量的精度。對于這種定量方法，若要改變每次的灌裝量，則只需改變排氣管嘴進(jìn)入瓶中的位置。 
(2)定量杯定量法，是先將液體注入定量杯中進(jìn)行定量，然后再將計量的液體注入待灌瓶中，因此每次灌裝的容積等于定量杯的容積。 
(3)定量泵定量法，是一種采用壓力法灌裝的定量方法，一般由動力控制活塞往復(fù)運(yùn)動，將物料從貯料缸吸入活塞缸，然后再壓入灌裝容器中，由此每次灌裝物料的容積用活塞往復(fù)運(yùn)動的行程來控制。對于這種定量方法，若要改變每次的灌裝量，則只需設(shè)法調(diào)節(jié)活塞的行程。 
比較上述3種定量方法，從定量精度來看，種方法由于直接受到瓶子容積精度以及瓶口密封程度的影響，其定量精度不及后兩種方法高，若從機(jī)械結(jié)構(gòu)看，種顯然為簡單，因此，它自然得到廣泛應(yīng)用。 
王佃剛：根據(jù)計量方法，可采用稱重和容積式進(jìn)行灌裝。稱重法是上世紀(jì)80年代才開始應(yīng)用的灌裝方法，需要電子計算機(jī)輔助操作。灌裝過程中，安裝在工作臺上的應(yīng)變載荷元件會感知液體質(zhì)量的變化，通過控制液料的流速和時問，完成定量灌裝。根據(jù)產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行定量包裝，具體來說可以分為先定量后灌裝，定量和灌裝同步進(jìn)行兩種 方法。先定量后灌裝是在灌裝前完成稱重，同步的方法則是在灌裝過程中完成稱重，具有更高的生產(chǎn)效率。目前大多數(shù)企業(yè)都是采用灌裝與定量同步的方法。容積灌裝方法則是通過控制液體的容積完成定量包裝，常見的方法有隔膜容積式灌裝、活塞容積式灌裝、采用液位傳感器進(jìn)行的定液位式灌裝，固定流量和流速進(jìn)行的定時灌裝等等?；钊莘e式灌裝由活塞泵進(jìn)行灌裝定量，灌裝壓力由泵提供，適合于黏度大的物料灌裝。隔膜容積式灌裝是用一個撓陛的起伏隔膜在壓力氣體的作用下，將液體物料從儲液罐抽到灌裝室，再注入包裝容器，這種方法的精度更高，灌裝速度更陡物料更衛(wèi)生。定液位式灌裝則是利用傳感器檢測灌裝物料液位的高低，對灌裝過程進(jìn)行定量控制。定時灌裝是在流量和速度保持恒定的情況下，通過控制液體物料流動的時間完成灌裝定量控制。 
記者：熱灌裝和冷灌裝，無菌冷灌裝和瞬、司超高溫消毒，企業(yè)的灌裝及殺菌方式一直以來備受爭議，請介紹其各自特點，企業(yè)應(yīng)該怎么選擇適合自己的方式) 
劉東紅：熱灌裝即果蔬汁殺菌后處于熱的狀態(tài)下進(jìn)行灌裝，利用產(chǎn)品的熱量對容器內(nèi)表面進(jìn)行殺菌。熱灌裝的高溫會影響到食品的風(fēng)味、顏色品質(zhì)，以及包裝容器(如塑料瓶會因為受熱變軟、變形，強(qiáng)度下降等)。 
冷灌裝即在液體食品處于常溫時灌裝，在灌裝后再進(jìn)行殺菌，如冷凍濃縮果蔬汁和一些冷藏果汁。 
無菌冷灌裝即灌裝前進(jìn)行殺菌，冷卻后進(jìn)行灌裝。無菌冷灌裝使得包裝容器中的產(chǎn)品因加熱較少而保留有較好的質(zhì)量及風(fēng)味同時，無菌冷灌裝減少了防腐劑的使用量，保存期也得到延長。另外，由于無菌冷灌減少了對塑料容器(主要是PET瓶)的影響，可以采用瓶壁更薄的塑料瓶，這樣可從制瓶原料方面降低成本。以500raL裝產(chǎn)品為例，無菌冷灌裝PET塑瓶克重為22g，而熱灌裝則需要30g，因此，瓶胚成本可以降低近30％的瓶胚成本，還可以在PET瓶型設(shè)計方面更加靈活。 
瞬間超高溫消毒：即時間很短溫度較高的殺菌方式，如135～50℃，甚至更高。這種殺菌方式殺菌效果好對物料品質(zhì)影響較小。 
企業(yè)在選擇灌裝和殺菌方式的時需針對自己產(chǎn)品的特點選擇，另外也要綜合考慮設(shè)備和包裝成本。 
王佃剛：食品的包裝要求是無菌包裝，所謂的無菌包裝技術(shù)是指在被包裝物，包裝容器或材料，包裝輔材無菌情況下，在無菌的環(huán)境中進(jìn)行充填和封合的一種包裝技術(shù)，處于無菌狀態(tài)下的被包裝食品可在常溫下儲存而不會變質(zhì)。而對于食品的滅菌工藝，可在包裝前完成滅菌，也可在包裝后完成滅菌。 
除了劉教授講到的幾種滅菌方法外，常見的滅菌技術(shù)還有巴氏滅菌技術(shù)和瞬間超高溫消毒。巴氏滅菌技術(shù)是將食品充填并密封于包裝容器后，在一定時間下保持100℃以下的溫度，殺滅包裝容器內(nèi)的細(xì)菌。巴氏殺菌可以殺滅多數(shù)致病菌，而對于非致病的*菌及其芽孢的殺滅能力就很不夠。 
企業(yè)采用的滅菌方法可采用微波加熱滅菌、電阻加熱滅菌，高電壓脈沖滅菌，磁力滅菌、臭氧滅菌、超高壓滅菌等等。 
記者：目前，發(fā)達(dá)國家的灌裝設(shè)備及技術(shù)發(fā)展水平如何，國外大型灌裝設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)有哪些?為了縮短這種差距我們怎么去做? 
王佃剛：國外液體灌裝設(shè)備方面，美國，德國，日本、意大利等國的制造水平相對較高。像德國的SEN公司、KRONFS公司，美國邁耶公司，目前國外的灌裝設(shè)備呈現(xiàn)如下趨勢 
(1)自動化程度越來越高，大量使用機(jī)電一體化控制，可以完成復(fù)雜的運(yùn)動，生產(chǎn)速度越來越快，可口可樂公司的一條灌裝生產(chǎn)線，速度可以達(dá)到2000瓶／分鐘。 
(2)功能性增強(qiáng)，設(shè)備適用范圍增廣同一臺設(shè)備可灌裝多種不同種類產(chǎn)品，設(shè)備適用范圍增廣 
(3)精度高，可靠性強(qiáng)。在高速灌裝過程中，能夠很好的完成灌裝定量，設(shè)備的可靠性明顯增強(qiáng)。 
劉東紅：國內(nèi)灌裝設(shè)備與*發(fā)達(dá)國家相比，在整體設(shè)計、設(shè)備成套化、微生物控制，無菌保障、加工工藝和元器件等方面還有差距，因此有以下幾個建議： 
(1)加大人才培養(yǎng)和研發(fā)投入。目前國內(nèi)高校中都缺乏食品機(jī)械專業(yè)，只是在一些原輕工院校中保留了食品機(jī)械或包裝專業(yè)；同時國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)投入上仍顯不足，原創(chuàng)性的研發(fā)不多，多為仿制和改進(jìn)性的產(chǎn)品開發(fā)。 
(2)提升基礎(chǔ)工業(yè)水平。從材料、控制系統(tǒng)元器件，制冷氣動等基礎(chǔ)工業(yè)的整體提升入手提高我國工業(yè)的整體水平，逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品。 
(3)重視工藝與裝備的有機(jī)結(jié)合。使裝備的設(shè)計開發(fā)和工作更優(yōu)化，才能生產(chǎn)出質(zhì)優(yōu)而能耗低的產(chǎn)品，從而體現(xiàn)高水平，益。 
記者：今年是“十二五”的開局之年，國家開始提出食品包裝機(jī)械及灌裝市場的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，您覺得這種大的政策方向?qū)υ蹅冃袠I(yè)或者企業(yè)有影響嗎? 
王佃剛：十二五期間，國家將會逐漸加大食品包裝機(jī)械研發(fā)的投入，尤其是近一段時間以來，我國的食品包裝頻頻出現(xiàn)問題，這也促使國家對于食品包裝的重視程度增加。這對我們包裝機(jī)械行業(yè)是一個很好的機(jī)遇，更是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。國家政策導(dǎo)向必將加速包裝機(jī)械行業(yè)的未來發(fā)展。這也必將推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)革新，逐漸增強(qiáng)自身的技術(shù)能力和生產(chǎn)能力，縮小與*的差距，在未來一段時間內(nèi)能夠趕上甚至超越發(fā)達(dá)國家的制造水平。