PET无菌冷灌装与热灌装技术比较

1、虽然 PET 无菌冷灌装进展时间不长，但世界几大有名饮料及酿造设备生产商已具有比较成熟的无菌冷灌装工艺。灌装工艺比较。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6575进展巴氏杀菌。这两种方式无需对产 品、瓶子和盖子进展单独灭菌，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展杀菌。无菌冷灌装首先需要将产品、瓶子、盖子分别进展杀菌，然后再无菌环境下进展灌装，直至完全密封后才能离开无菌环境。从两者工艺流程图比照来看，最大的区分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。无菌冷灌装承受UHT 超高温瞬时杀菌， 对物料的热处理时间

2、不超过 30 秒，并且在高温状况下完全可以保证杀菌效果，而热灌装承受的杀菌方式使物料长时间处在高温状态下，严峻影响产品口感、色泽以及热敏性养分素(如维生素)含量。此外，从生产线配置上来看，当灌装机消灭故障停机肘，承受热灌装方式处理的物料有-局部回流会延长受热时间，这样会严峻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，置于无菌罐内不会影响其品质。所使用PET 瓶的比较。从上面的灌装工艺可以看出，两种灌装方式对 PET 瓶的要求是不同的。热灌装工艺要求PET 瓶能够承受 8592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。

3、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本钱，还可以自由的选择设计瓶型。无菌冷灌装工艺技术特点热灌装工艺中，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，这样饮料安全性比较高。那么，无菌冷灌装是如何保证饮料安全性呢?最主要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承受UHT 超高温瞬时杀菌，物料受热时间短，养分成分损失很少，品质和口感也没有明显变化。最的无菌冷灌装工艺可以协作巴氏杀菌进展冷链生产

4、，这样对于物料的养分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，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，只能承受化学试剂进展灭菌，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，无菌灌装实行了以下措施：要求最初吹制的瓶子原始菌落数不超过5cf瓶；输送瓶子承受无菌空气，要有空气输送带；瓶子内部承受过乙酸类消毒剂(PAA) 进展杀菌，可以到达很高的杀菌效果(最高 7log)；同时对瓶子外部进展消毒剂灭菌；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

5、消毒剂不会对物料产生影响；瓶盖一般承受消毒剂浸泡式灭菌，通过把握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、材料外表的刨光、重要区域的外表设计、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，全部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-局部空气，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

6、空气吹走，保证物料不被氧化。无菌空间环境的保持，一般承受净化间隔离措施。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干净度，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展生产，由于其承受倒瓶方式对瓶盖进展杀 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。假设用热灌装工艺生产中性茶饮料，就必需添加防腐剂。对于无菌冷灌装，由于是在无菌条件下进展灌装，其工艺适应惭艮强，能够生产的产品类型格外广泛，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展调

7、整既可转变产品类型。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有用，可以使操作人员不破坏其无菌环境进展操作；净化设备的内外表可以进展自动清洗和消毒。治理因素。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养的治理人员进展统一治理，一般都应用HACCP 治理体系。全部治理都要形成文件制度，并有专人负责执行。只有做到标准化的治理；才能真正保证无菌冷灌装饮料的安全性。原材料和生产线本钱比较两种灌装方式生产线投入本钱上有很大差异，无菌冷灌装使用的吹瓶机

8、肷瓶速度 快，耗电少，而热灌装吹瓶机吹瓶速度比较慢，耗电量很大，在同样生产力量的状况下， 投资比冷灌装吹瓶帆高很多(不包括瓶坯设备)。无菌冷灌装工艺过程简单，灌装关心设 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。原材料本钱方面，主要是两种瓶的质量差异很大，节约原材料以降低本钱，由于热灌装PET 瓶口的特别要求，两种瓶盖重量也不一样。从操作成原来讲，无菌冷灌装多-项杀菌液消耗，但总的本钱还是低很多，而且生产线速度越快，产量越高，其生产本钱越低。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本钱和操作本钱比较低，所以会很快收回高出局部的投资。随着设备使用

9、时间的延长，无菌冷灌装的低本钱优势就可以明显表现出来。PET 瓶装饮料自问世以来，由于其美观、轻松、可回收的特点，已得到宽阔消费者的普遍认可，目前在欧美及世界各地的进展势头格外迅猛。在我国，热灌装和无菌冷灌装PET 瓶装饮料共存于市场，并以每年 30%的速度增长。据专家估量，到 2022 年，我国 PET 瓶装饮料总量将会到达 1000 万吨。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。2022 年，汇源集团成功引进中国第一条PET 无菌冷灌装生产线，开创了中国

10、饮料制造行业的局面。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最快的。其突出优点表现为： 透亮消费者可以直观看到内容物； 瓶型设计自由，形式多样；有韧性，耐冲击强度比较高； 轻松只有玻璃瓶重量的 1/10；与玻璃瓶比较：有更高的空间利用率； 低本钱； 通过美国FDA 认证的安全食品包装材料。二.无菌冷灌装理论根底无菌包装技术诞生于二十世纪三十年月，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承受无菌空间加上化学消毒剂的方法来进展杀菌，确保整个灌装过程到达无菌要求。无菌冷灌装是

11、指在无菌条件下对饮料产品进展冷常温灌装，这是相对于通常承受在一般条件下进展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展后期杀菌，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把握在允许范围内即商业无菌，为了保证无菌冷灌装的成功，生产线必需满足以下根本要求： 产品经过超高温瞬时杀菌到达无菌状态； 包装材料和密封容器要无菌；灌装设备到达无菌状态； 灌装和封盖要在无菌环境下进展； 关键把握点的建立、监测、记录和把握。三.两种灌装

12、方式比较虽然 PET 无菌冷灌装进展时间不长，但世界几大有名饮料设备生产商已具有比较成熟的无菌冷灌装工艺。以下是无菌冷灌装和热灌装的具体比较。灌装工艺比较：热灌装一般分为两种，一种是高温热灌装，即物料经过 UHT 瞬时杀菌后，降温到 8592 进展灌装，同时进展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展杀菌； 一种是物料杀菌灌装后在 6575进展巴氏杀菌并添加防腐剂。这两种方式无需对瓶子和盖子进展单独灭菌，只需将产品在高温下保持足够长的时间即可到达杀菌效果。具体 工艺见图一。图一、PET 热灌装杀菌工艺PET 无菌冷灌装首先对物料进展UHT 瞬时杀菌，然后快速降温至常温25，进入无

13、菌罐中暂存。其次用化学消毒剂将瓶子、盖子进展杀菌，然后在无菌环境下进展灌装， 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展，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。图二、PET 无菌冷灌装杀菌及灌装工艺从工艺流程比照来看，两者最大区分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。无菌冷灌装只承受UHT 超高温瞬时杀菌，对物料的热处理时间不超过 30 秒；而热灌装承受的杀菌方式使物料长时间处在高温状态下，严峻影响产品口感、色泽以及热敏性养分素如维生素含量。上述生产工艺打算了热灌装方式只适宜生产高酸产品，

14、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展的，其工艺适应性很强，能够生产的产品类型格外广泛，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展适当调整既可。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加热稳定性；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

15、轻质瓶最高耐热温度60和标准盖，大幅度降低了包材本钱，还可依据产品特性自由设计瓶型，进展共性化包装。两种 PET 瓶比较见表 1。表 1、两种灌装方式所用PET 瓶比较项目热灌装PET 瓶无菌冷灌装PET 瓶瓶重重(500ml,2832g)轻(500ml,1823g)瓶颈特别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别瓶型可用户化的瓶型设计耐热温度859260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本钱高低3无菌冷灌装工艺技术特点无菌冷灌装必需满足的根本要求包括以下五个方面：无菌冷灌装对物料杀菌只承受 UHT 超高温瞬时杀菌，物料受热时间短，养分成分 损失

16、少，品质和口感无明显变化。表 2 是不同杀菌方法对牛奶养分成分造成损失的比较。表 212杀菌12叶酸前巴氏杀菌后超高温瞬时杀菌传统杀菌工艺包装材料的灭菌，是无菌冷灌装生产工艺中最关键的一步。由于标准 PET 瓶不耐热，只能承受化学试剂进展灭菌，具体要求如下： 要求最初吹制的瓶子原始菌落数不超过5CFU/瓶； 输送瓶子承受无菌空气，配有空气输送带； PET 瓶承受过氧乙酸类消毒剂PAA进展杀菌，可以保证杀菌效果最高 7log； 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，再用无菌空气吹干，保证残留消毒剂不会对物料产生影响； 瓶盖一般承受浸泡方式灭菌，通

17、过把握浸泡时间可以很好的保证灭菌效果。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、材料外表刨光 、重要区域外表设计、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，无菌冷灌装机均承受独特的无菌灌装阀，全部这些措施保证设备方面不会给物料带来二次污染。由于冷灌装后PET 瓶不会收缩，这样物料和瓶盖之间会有一局部空气，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，将顶部空气吹走，保证物料不被氧化。表3 为两种灌装方式溶解氧的比较。表 3热灌装无菌冷灌

18、装灌装时含溶解氧0.01ppm0.5ppm顶部空间含氧量极低高PET 瓶透氧性瓶壁较厚，透氧性低标准轻质瓶，透氧性高PET 无菌冷灌装生产线无菌环境的保持，一般承受空气净化间。目前食品加工企业承受的净化间是从医药行业进展而来的，技术等级有统一标准，在美国使用联邦标准 209E。空气净化间依据空气中把握对象可分为两种： 把握尘埃者称为无尘室Industrial Clean Room； 把握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有些无菌灌装设备并不需要，通过净化间的无菌风过滤系统保证灌装环境内

19、空气干净度， 使物料不会被空气中悬浮的微生物二次污染，同时把握净化间的温湿度，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，操作人员是最大的污染源，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有用，可以使操作人员不破坏其无菌环境进展操作；净化设备的内外表可以进展自动清洗和消毒。无菌冷灌装生产线关键把握点的建立、监测、记录和把握PET 无菌冷灌装线是格外简单的连续式生产过程，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把握系统的失败，影响整批产品的安全性。所以建立科学完善的监

20、测把握体系是无菌冷灌装生产线成功运转的关键因素，目前饮料行业普遍承受的是HACCP 治理体系。HACCP 是危害分析和关键把握点Hazard analysis and Critical Points的缩写，是一种能使食品生产企业在生产环境下准时鉴别并把握潜在危害，从而预防不合格产品生产的具有高度规律性和评价系统的治理方法。该体系共包括7 个根本原理，其中确定把握危害的关键把握点CCP、建立各把握点的关键限值CL、建立监测各把握点的程序等是体系的关键局部。PET 无菌冷灌装生产线工艺过程简单，无菌环境的把握要求格外严格。只有严格依据HACCP 体系去治理和把握，才能真正确保产品安全性。4原材料和生产线本钱比较两种灌装方式在生产线投入上有明显差异，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，在同样生产力量的状况下，投资比冷灌装吹瓶机要高。在灌装线局部，无菌冷灌装工艺过程简单，灌装关心设备比较多。整体比较，一条无菌灌装线初期投资要高于同样产能的热灌装线。原材料本钱方面，无菌冷灌装承受的标准瓶、盖要轻很多，通过节约原材料以降低本钱。从操作成原来讲，无菌冷灌装多一项杀菌液消耗，在设备折旧方面费用也比较高，但总 的本钱还是低很多，而且无菌冷灌装生产线速度越快，产量越高，其生产本钱越低。下 表为两种生产线本钱估算。表 4