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江苏溢美诺包装机械有限公司
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PET瓶无菌冷灌装与热灌装技术比较
点击次数:680 发布时间:2019-01-16 返回

PET瓶装饮料自问世以来,由于其美观、轻便、可回收的特点,已得到广大消费者的普遍认可,目前在欧美及世界各地的发展势头非常迅猛。在我国,热灌装和无菌冷灌装PET瓶装饮料长期共存于市场,并以每年30%的速度增长,近年来,无菌冷灌装生产线已成为PET瓶装饮料包装的SHO选。

经过十多年不断努力,PET无菌冷灌装技术日趋完善,生产的饮料品种也越来越多,包括果蔬汁饮料、茶饮料、运动饮料、碳酸饮料、水等等,目前在欧洲和北美PET瓶装乳饮料已经比较普遍。2001年,汇源集团成功引进ZHON国条PET无菌冷灌装生产线,开创了ZHON国饮料制造行业的新局面。

一、PET瓶的突出优势

与纸包装、玻璃瓶、金属罐等其他包装形式的饮料相比,PET瓶装饮料的增长速度是快的。其突出优点表现为:

1.       透明——消费者可以直观看到内容物;

2.       瓶型设计自由,形式多样;

3.       有韧性,耐冲击强度比较高;

4.       轻便——只有玻璃瓶重量的1/10

5.       与玻璃瓶比较:有更高的空间利用率;

6.       低成本;

7.       通过美国FDA认证的安全食品包装材料。

二、无菌冷灌装理论基础

无菌包装技术诞生于二十世纪三十年代,1961年利乐公司首先将纸盒(Tetra Pak)无菌包装技术用于商业生产,现在PET无菌冷灌装生产线也采用无菌空间加上化学消毒剂的方法来进行杀菌,确保整个灌装过程达到无菌要求。

无菌冷灌装是指在无菌条件下对饮料产品进行冷(常温)灌装,这是相对于通常采用在一般条件下进行的高温热灌装方式而言的。在无菌条件下灌装时,设备上可能会引起饮料发生微生物污染的部位均保持无菌状态,所以不必在饮料内添加防腐剂,不必在饮料灌装封口后再进行后期杀菌,就可以满足长货架期的要求,同时可保持饮料的口感、色泽和风味。

无菌冷灌装技术的关键是保证灌装封口后的饮料内微生物控制在允许范围内(即商业无菌),为了保证无菌冷灌装的成功,生产线必须满足以下基本要求:

1.       产品经过超高温瞬时杀菌达到无菌状态;

2.       包装材料和密封容器要无菌;

3.       灌装设备达到无菌状态;

4.       灌装和封盖要在无菌环境下进行;

5.       关键控制点的建立、监测、记录和控制。

三、两种灌装方式比较

1.灌装工艺比较:

高温热灌装工艺:即物料经过UHT瞬时杀菌后,降温到8592进行灌装,同时进行产品回流以保持恒定的灌装温度,然后保持该温度对瓶盖进行杀菌。具体工艺见图一。

 

 

    
 
 
 
 
 
 
  

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图一    PET热灌装杀菌工艺

PET无菌冷灌装首先对物料进行UHT瞬时杀菌,然后快速降温至常温(25),进入无菌罐中暂存。其次用化学消毒剂将瓶子、盖子进行杀菌,然后在无菌环境下进行灌装,直至完全密封后才离开无菌环境。整个过程物料受热时间短,灌装操作均在无菌环境下进行,灌装设备和灌装区也都经过消毒处理,产品的安全性可以得到保证。具体工艺见图二。

 

    
  
 
 文本框: 无菌环境文本框: 无菌环境

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图二    PET无菌冷灌装杀菌及灌装工艺

从工艺流程对比来看,两者大区别在于饮料受热时间不同。大家知道,热处理时间越长,对饮料品质影响越大。无菌冷灌装只采用UHT超高温瞬时杀菌,对物料的热处理时间不超过30秒;而热灌装采用的杀菌方式使物料长时间处在高温状态下,严重影响产品口感、色泽以及热敏性营养素(如维生素)含量,对维生素饮料影响犹大。

上述生产工艺决定了热灌装方式只适宜生产高酸产品,因高酸环境本身对微生物具有抑制作用,对于低酸性饮料热灌装则不能很好保证其产品的安全性,产品不良率很高。对于无菌冷灌装,由于整个灌装过程是在无菌条件下进行的,其工艺适应性很强,能够生产的产品类型非常广泛,包括中性茶饮料、乳饮料、植物蛋白饮料以及其他各种饮料,只需对前处理设备进行适当调整既可。

2.两种PET瓶比较

两种灌装方式对PET瓶要求不同,热灌装PET瓶需要承受8592高温且不变形,这就要求增大PET材料的结晶度,在吹瓶时限制诱导应力的产生。具体有以下特点:瓶壁厚,需要高晶体化程度增强热稳定性;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标准PET轻质瓶(ZHE高耐热温度60)和标准盖,大幅度降低了包材成本,还可根据产品特性自由设计瓶型,进行个性化包装。

两种PET瓶比较见表1

1          两种灌装方式所用PET瓶比较

 

热灌装PET

无菌冷灌装PET

瓶重

(500ml,2832g)

(500ml,1823g)

瓶颈

特殊结晶瓶颈

标准瓶颈

材料拉伸率

要求高

标准

瓶型设计

带热嵌板的特殊瓶型

可用户化的瓶型设计

耐热温度

8592℃

60℃

透氧性

瓶壁厚,透氧性低

瓶壁薄,透氧性高

瓶盖

耐高温瓶盖

标准盖

瓶和盖成本

3.无菌冷灌装工艺技术特点

无菌冷灌装必须满足的基本要求包括以下五个方面:

1)无菌冷灌装对物料杀菌只采用UHT超高温瞬时杀菌,物料受热时间短,营养成分损失少,品质和口感无明显变化。表2是不同杀菌方法对牛奶营养成分造成损失的比较。

2

 

VB1

VB2

VB12

VC

叶酸

杀菌前

巴氏杀菌后

10%

5%

10%

5%

15%

超高温瞬时杀菌

15%

10%

20%

20%

20%

传统杀菌工艺

40%

20%

95%

50%

50%

 

2)包装材料的灭菌,是无菌冷灌装生产工艺中关键的一步。由于标准PET瓶不耐热,只能采用化学试剂进行灭菌,具体要求如下:

*  要求初吹制的瓶子原始菌落数不超过5CFU/瓶;

*  输送瓶子采用无菌空气,配有空气输送带;

*  PET瓶采用过氧乙酸类消毒剂(PAA)进行杀菌,可以保证杀菌效果;

*  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消毒剂冲洗干净,保证残留消毒剂不会对物料产生影响;

*  瓶盖一般采用浸泡方式灭菌,通过控制浸泡时间可以很好的保证灭菌效果。

3)无菌冷灌装主体设备要求符合卫生级设计,主要在管道和阀门技术、材料表面刨光、重要区域表面设计、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,无菌冷灌装机均采用独特的无菌灌装阀,所有这些措施保证设备方面不会给物料带来二次污染。

4PET无菌冷灌装生产线无菌环境的保持,一般采用空气净化间。目前食品加工企业采用的净化间是从医药行业发展而来的,技术等级有统一标准,在美国使用联邦标准209E。空气净化间根据空气中控制对象可分为两种:控制尘埃者称为无尘室(Industrial Clean Room);控制微生物者称为无菌室(Bio-Clean Room),防止微生物污染。

PET无菌冷灌装主体灌装机区域要求设计为D100级无菌间,外面还有万级净化间,通过净化间的无菌风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,同时控制净化间的温湿度,确保无菌灌装机始终处于良好的工作状态。

在整个环境体系中,操作人员是大的污染源,设计空气净化间在净化空气的同时,还很好的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。

5)无菌冷灌装生产线关键控制点的建立、监测、记录和控制

PET无菌冷灌装线的生产是一个非常复杂的连续式生产过程,在这个过程中任何一项操作失误或产品微生物的二次污染,都有可能造成整个无菌控制系统的失败,影响整批产品的安全性。所以建立科学完善的监测控制体系是无菌冷灌装生产线成功运转的关键因素,目前饮料行业普遍采用的是HACCP管理体系。

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