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谈谈传统热灌装与无菌冷灌装技术的不同之处

作者:Admin    日期:2015-5-4  来自:北京源泰恒塑料制品厂
     PET无菌冷灌装技术本身的发展时间并不长,但世界上已经有几大著名饮料设备厂商具有了比较成熟的无菌冷灌装工艺技术。与传统的热灌装工艺相比。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。而无菌冷灌装首先需要将产品、瓶子、盖子分别进行杀菌,创造出无菌灌装优良环境,在无菌环境下进行灌装,密封后离开无菌环境,即为成品。

    如果仅从两者工艺流程对比来看,最大的区别就是饮料受热时间不同。众所周知,热处理时间越长,对饮料的品质和口感影响越大。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,而热灌装采用的杀菌方式却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。

    如果我们从生产线配置上来看,当灌装机出现故障停机肘,采用热灌装方式处理的物料有一部分回流会延长受热时间,这样会严重影响整批产品的质量,而无菌冷灌装不会有此现象发生,物料经过瞬时杀菌后已经降到室温,置于无菌罐内是不会影响其品质程度的。

    我们再回头看看使用PET瓶的比较。从灌装工艺可以看出,两种灌装方式对PET瓶的要求是不同的。热灌装要求PET瓶能够承受85℃~92℃的高温且保持良好的耐热性,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。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,从而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(最高耐热温度在60℃至70℃之间),以及它的标准盖设计,从而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。

    在热灌装工艺中,饮料在高温下保持较长时间,-般细菌和微生物都会被杀灭,并且还要添加防腐剂,这样饮料安全性肯定比较高。那无菌冷灌装是如何保证饮料安全性呢?究其根本,最主要的还是无菌环境的建立和保障。与热灌装相比,无菌冷灌装对物料杀菌是采用UHT超高温瞬时杀菌,物料受热时间短,营养成分损失很少,品质和口感也没有明显变化。据最新国外技术,无菌冷灌装工艺可以配合巴氏杀菌进行冷链生产,这样对于物料的营养成分造成的损失就更低,并且在冷链的条件下,产品的安全性完全可以得到保障。

    包装材料的灭菌改进,是无菌冷灌装生产工艺中最关键的一步。由于PET材料的设计的不耐热性,所以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,又不能让化学试剂影响到物料,无菌灌装技术普遍采取了以下措施:要求最初吹制的瓶子原始菌落数不超过5cf/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或喷淋式灭菌,通过控制浸泡时间和喷淋时间,可以很好的保证灭菌效果。由于冷灌装后PET瓶不会收缩,这样物料和瓶盖之间会有-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。

    无菌冷灌装的主体设备也非常强调符合卫生级设计,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灌装阀,所有这些措施保证设备方面不会给物料二次污染。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100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,主要是由于其采用倒瓶方式对瓶盖进行杀菌,热灌装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。所以技术很不成熟,而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,其工艺适应会逐渐加强,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,只需理设备进行相应调整既可改变产品类型。

    在影响到无菌冷灌装质量的因素中,操作人员因素是很大的一部分,因为在整个环境体系中,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。

  管理方面,饮料无菌冷罐装技术含量很高,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、明确的过程方法;才能真正保证无菌冷灌装饮料的安全性。

   介绍了以上内容,最后我们来看看两种生产技术上原材料和生产线成本比较方面,两种灌装方式生产线投入成本上有很大差别,无菌冷灌装使用设备在同样生产能力的情况下,投资比冷灌装吹瓶高很多。但无菌冷灌装工艺过程复杂,灌装设备周边所需的辅助设备比较多。整体比较的情况下,一条无菌灌装生产线的初期投资要远高于热灌装生产线。

    在原材料成本方面,主要是两种瓶的质量差别很大,通过节省原材料的重量以降低成本,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,无菌冷灌装多了一项杀菌液消耗成本,但总的成本还是比热灌装低很多,而且生产线速度越快,产量也高,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积极采用,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。无菌冷灌装技术工艺要求复杂,产品也具有一定的风险性,但是其产品在饮料营养与保鲜方面,具有热灌装无法比拟的优势,在未来的市场发展中有着非常广阔的前景。应该看到,随着现代灌装技术日趋完善,无菌冷灌装将会逐步替代热灌装成为饮料包装最主要方式。
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