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      PET瓶無菌冷灌裝與熱灌裝技術(shù)比較

      來源:張家港誠之冠機械設備有限公司   2020年12月14日 10:36   3823

      PET瓶裝飲料自問世以來,由于其美觀、輕便、可回收的特點,已得到廣大消費者的普遍認可,目前在歐美及世界各地的發(fā)展勢頭非常迅猛。在我國,熱灌裝和無菌冷灌裝PET瓶裝飲料長期共存于市場,并以每年30%的速度增長,近年來,無菌冷灌裝生產(chǎn)線已成為PET瓶裝飲料包裝的SHO選。

      經(jīng)過十多年不斷努力,PET無菌冷灌裝技術(shù)日趨完善,生產(chǎn)的飲料品種也越來越多,包括果蔬汁飲料、茶飲料、運動飲料、碳酸飲料、水等等,目前在歐洲和北美PET瓶裝乳飲料已經(jīng)比較普遍。2001年,匯源集團成功引進ZHON國條PET無菌冷灌裝生產(chǎn)線,開創(chuàng)了ZHON國飲料制造行業(yè)的新局面。

      一、PET瓶的突出優(yōu)勢

      與紙包裝、玻璃瓶、金屬罐等其他包裝形式的飲料相比,PET瓶裝飲料的增長速度是快的。其突出優(yōu)點表現(xiàn)為:

      1.       透明——消費者可以直觀看到內(nèi)容物;

      2.       瓶型設計自由,形式多樣;

      3.       有韌性,耐沖擊強度比較高;

      4.       輕便——只有玻璃瓶重量的1/10;

      5.       與玻璃瓶比較:有更高的空間利用率;

      6.       低成本;

      7.       通過美國FDA認證的安全食品包裝材料。

      二、無菌冷灌裝理論基礎

      無菌包裝技術(shù)誕生于二十世紀三十年代,1961年利樂公司首先將紙盒(Tetra Pak)無菌包裝技術(shù)用于商業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)在PET無菌冷灌裝生產(chǎn)線也采用無菌空間加上化學消毒劑的方法來進行殺菌,確保整個灌裝過程達到無菌要求。

      無菌冷灌裝是指在無菌條件下對飲料產(chǎn)品進行冷(常溫)灌裝,這是相對于通常采用在一般條件下進行的高溫熱灌裝方式而言的。在無菌條件下灌裝時,設備上可能會引起飲料發(fā)生微生物污染的部位均保持無菌狀態(tài),所以不必在飲料內(nèi)添加防腐劑,不必在飲料灌裝封口后再進行后期殺菌,就可以滿足長貨架期的要求,同時可保持飲料的口感、色澤和風味。

      無菌冷灌裝技術(shù)的關(guān)鍵是保證灌裝封口后的飲料內(nèi)微生物控制在允許范圍內(nèi)(即商業(yè)無菌),為了保證無菌冷灌裝的成功,生產(chǎn)線必須滿足以下基本要求:

      1.       產(chǎn)品經(jīng)過超高溫瞬時殺菌達到無菌狀態(tài);

      2.       包裝材料和密封容器要無菌;

      3.       灌裝設備達到無菌狀態(tài);

      4.       灌裝和封蓋要在無菌環(huán)境下進行;

      5.       關(guān)鍵控制點的建立、監(jiān)測、記錄和控制。

      三、兩種灌裝方式比較

      1.灌裝工藝比較:

      高溫熱灌裝工藝:即物料經(jīng)過UHT瞬時殺菌后,降溫到85~92℃進行灌裝,同時進行產(chǎn)品回流以保持恒定的灌裝溫度,然后保持該溫度對瓶蓋進行殺菌。

         PET熱灌裝殺菌工藝

      PET無菌冷灌裝首先對物料進行UHT瞬時殺菌,然后快速降溫至常溫(25℃),進入無菌罐中暫存。其次用化學消毒劑將瓶子、蓋子進行殺菌,然后在無菌環(huán)境下進行灌裝,直至*密封后才離開無菌環(huán)境。整個過程物料受熱時間短,灌裝操作均在無菌環(huán)境下進行,灌裝設備和灌裝區(qū)也都經(jīng)過消毒處理,產(chǎn)品的安全性可以得到保證。

             

      PET無菌冷灌裝殺菌及灌裝工藝

      從工藝流程對比來看,兩者大區(qū)別在于飲料受熱時間不同。大家知道,熱處理時間越長,對飲料品質(zhì)影響越大。無菌冷灌裝只采用UHT超高溫瞬時殺菌,對物料的熱處理時間不超過30秒;而熱灌裝采用的殺菌方式使物料長時間處在高溫狀態(tài)下,嚴重影響產(chǎn)品口感、色澤以及熱敏性營養(yǎng)素(如維生素)含量,對維生素飲料影響猶大。

      上述生產(chǎn)工藝決定了熱灌裝方式只適宜生產(chǎn)高酸產(chǎn)品,因高酸環(huán)境本身對微生物具有抑制作用,對于低酸性飲料熱灌裝則不能很好保證其產(chǎn)品的安全性,產(chǎn)品不良率很高。對于無菌冷灌裝,由于整個灌裝過程是在無菌條件下進行的,其工藝適應性很強,能夠生產(chǎn)的產(chǎn)品類型非常廣泛,包括中性茶飲料、乳飲料、植物蛋白飲料以及其他各種飲料,只需對前處理設備進行適當調(diào)整既可。

      2.兩種PET瓶比較

      兩種灌裝方式對PET瓶要求不同,熱灌裝PET瓶需要承受85~92℃高溫且不變形,這就要求增大PET材料的結(jié)晶度,在吹瓶時限制誘導應力的產(chǎn)生。具體有以下特點:瓶壁厚,需要高晶體化程度增強熱穩(wěn)定性;有明確的瓶壁肋骨防止熱收縮;要求有結(jié)晶瓶口等,大大限制了瓶型設計的自由度。

      無菌冷灌裝可以使用標準PET輕質(zhì)瓶(ZHE高耐熱溫度60℃)和標準蓋,大幅度降低了包材成本,還可根據(jù)產(chǎn)品特性自由設計瓶型,進行個性化包裝。

      兩種PET瓶比較見表1。

      表1          兩種灌裝方式所用PET瓶比較

      項  目

      熱灌裝PET瓶

      無菌冷灌裝PET瓶

      瓶重

      重(500ml,28~32g)

      輕(500ml,18~23g)

      瓶頸

      特殊結(jié)晶瓶頸

      標準瓶頸

      材料拉伸率

      要求高

      標準

      瓶型設計

      帶熱嵌板的特殊瓶型

      可用戶化的瓶型設計

      耐熱溫度

      85~92℃

      60℃

      透氧性

      瓶壁厚,透氧性低

      瓶壁薄,透氧性高

      瓶蓋

      耐高溫瓶蓋

      標準蓋

      瓶和蓋成本

      3.無菌冷灌裝工藝技術(shù)特點

      無菌冷灌裝必須滿足的基本要求包括以下五個方面:

      (1)無菌冷灌裝對物料殺菌只采用UHT超高溫瞬時殺菌,物料受熱時間短,營養(yǎng)成分損失少,品質(zhì)和口感無明顯變化。表2是不同殺菌方法對牛奶營養(yǎng)成分造成損失的比較。

      表2

       

      VB1

      VB2

      VB12

      VC

      葉酸

      殺菌前

      巴氏殺菌后

      10%

      5%

      10%

      5%

      15%

      超高溫瞬時殺菌

      15%

      10%

      20%

      20%

      20%

      傳統(tǒng)殺菌工藝

      40%

      20%

      95%

      50%

      50%

       

      (2)包裝材料的滅菌,是無菌冷灌裝生產(chǎn)工藝中關(guān)鍵的一步。由于標準PET瓶不耐熱,只能采用化學試劑進行滅菌,具體要求如下:

        要求初吹制的瓶子原始菌落數(shù)不超過5CFU/瓶;

        輸送瓶子采用無菌空氣,配有空氣輸送帶;

        PET瓶采用過氧乙酸類消毒劑(PAA)進行殺菌,可以保證殺菌效果;

          消毒劑有自動回收和濃度測定系統(tǒng),保證消毒劑濃度穩(wěn)定;

        用無菌水將瓶中殘留消毒劑沖洗干凈,保證殘留消毒劑不會對物料產(chǎn)生影響;

        瓶蓋一般采用浸泡方式滅菌,通過控制浸泡時間可以很好的保證滅菌效果。

      (3)無菌冷灌裝主體設備要求符合衛(wèi)生級設計,主要在管道和閥門技術(shù)、材料表面刨光、重要區(qū)域表面設計、選擇抗腐蝕材料等幾方面具有優(yōu)勢,還帶有完整的全自動清洗(CIP)系統(tǒng)、殺菌(SIP)系統(tǒng)以及設備外部泡沫清洗系統(tǒng)(COP),另外,無菌冷灌裝機均采用*的無菌灌裝閥,所有這些措施保證設備方面不會給物料帶來二次污染。

      (4)PET無菌冷灌裝生產(chǎn)線無菌環(huán)境的保持,一般采用空氣凈化間。目前食品加工企業(yè)采用的凈化間是從醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展而來的,技術(shù)等級有統(tǒng)一標準,在美國使用聯(lián)邦標準209E??諝鈨艋g根據(jù)空氣中控制對象可分為兩種:① 控制塵埃者稱為無塵室(Industrial Clean Room);② 控制微生物者稱為無菌室(Bio-Clean Room),防止微生物污染。

      PET無菌冷灌裝主體灌裝機區(qū)域要求設計為D100級無菌間,外面還有萬級凈化間,通過凈化間的無菌風過濾系統(tǒng)保證灌裝環(huán)境內(nèi)空氣潔凈度,使物料不會被空氣中懸浮的微生物二次污染,同時控制凈化間的溫濕度,確保無菌灌裝機始終處于良好的工作狀態(tài)。

      在整個環(huán)境體系中,操作人員是大的污染源,設計空氣凈化間在凈化空氣的同時,還很好的降低了人員帶來的污染:操作人員在進入萬級凈化間時,要經(jīng)過噴淋殺菌;百級凈化間設計的小而實用,可以使操作人員不破壞其無菌環(huán)境進行操作;凈化設備的內(nèi)表面可以進行自動清洗和消毒。

      (5)無菌冷灌裝生產(chǎn)線關(guān)鍵控制點的建立、監(jiān)測、記錄和控制

      PET無菌冷灌裝線的生產(chǎn)是一個非常復雜的連續(xù)式生產(chǎn)過程,在這個過程中任何一項操作失誤或產(chǎn)品微生物的二次污染,都有可能造成整個無菌控制系統(tǒng)的失敗,影響整批產(chǎn)品的安全性。所以建立科學完善的監(jiān)測控制體系是無菌冷灌裝生產(chǎn)線成功運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素,目前飲料行業(yè)普遍采用的是HACCP管理體系。

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