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随著消费需求者愈加著重饮料的安全可靠与膳食,饮料消费市场渐渐从细菌不脆弱商品比如氢氟酸饮料,向细菌脆弱型商品比如豆则饮料结构调整;渐渐从包装袋主流化向包装袋个人化结构调整进而增添了整座饮料工艺技术技术的发生改变。那个变动过程中的推动力主要包括:北欧国家食品产品质量可靠各方面法律法规的硬性要求;所含纯天然原材料饮料的消费需求消费市场需求;不含添加剂饮料的消费需求消费市场需求;色泽外形更快的消费需求消费市场需求;须要长效期存储自然环境前提的原产政治经济学;罐子高性能提高效率的消费市场需求;稀疏的消费市场推广驱动力Paulhaguet的计划和取悦大容量PET瓶的态势之类。

在这种的前提下,消费市场上迎了捷伊饮料工艺技术技术——无菌冷灌装。对照以后的饮料工艺技术技术,无菌冷灌装选用了一流全盘的冲洗灭菌工艺技术,半自动的制造工艺技术的掌控,健全的产品质量监视管理体系,严苛的无菌性能校正流程,能最小某种程度地减少细菌的信用风险,确保制造出的饮料的安全可靠。

无菌冷灌装果汁饮料灌装机[1]Aseptic Cold-filling)是指将经过灭菌的液体食品在常温无菌前提下灌装、密封在经过灭菌的容器中,使食品在效期内能在常温下运输和贮存。无菌冷灌装的冷是相对于热灌装来说的,热灌装工艺技术是在8595℃下进行灌装,而其是在常温前提下灌装料液。由于包装袋内最初已达到商业无菌,所以包装袋后的食品可在不加添加剂、不经冷藏前提下得到较长的货架寿命[2]。无菌冷灌装技术是一项对食品及药品的安全可靠性实现综合技术保障的系统工程,集光机电一体化技术、现代化学、物理学、细菌学、自动掌控、计算机通讯等多项高新技术为一体[3]。无菌冷灌装制造线不仅须要满足额定的产能,还必须通过无菌确保水平测试来校正整条制造线是否满足商业无菌的要求。无菌工艺技术,全面反映了整座制造过程选用无菌工艺技术制造无菌商品的能力,须要从以下各方面进行校正:尘埃粒子数检测,灌装自然环境的染色测试,沉降菌、浮游菌检测,涂抹检测,灌装自然环境的灭菌强度测试,包材的灭菌强度测试,水包测试,LG培养基测试[4],低酸性商品的批量制造测试等各方面校正[5]。无菌工艺技术技术引入的变量很多,诸如制造区的设计及其设备布局、制造时的自然环境状况、所有与制造相关的设备及物料的污染状况、人员操作和卫生状况等,每一个环节对最终商品的产品质量都至关重要。一旦发现细菌的污染问题,可通过多种细菌的限量检测方法来进行菌群分析最终找到制造线的问题点[6]

1 无菌冷灌装技术的现状

PET无菌制造线的国外制造商有克朗斯、西得乐、基伊埃博高玛、日本Shibuya果汁饮料灌装机等,国内制造商有乐惠、新美星、廊坊百冠、达意隆、普华盛等。国外制造商的无菌线的产能一般能达到48000BPHShibuya可达到72000BPH,机械效率在90%以上;能源利用率较高;设备运转稳定;无菌校正一次通过率高;无菌确保水平较高;低酸性商品的无菌周期可达72h,高酸性商品的无菌周期可达120h。国产无菌线发展水平参差不齐,目前只有乐惠和新美星的无菌线产能达到30000BPH并且能通过无菌校正,其他厂家的产能一般在18000-24000BPH,且很多不能通过无菌校正,同类商品的无菌周期也比国外的短,能源及化学品消耗很多。国产无菌线还普遍存在机械故障率高等问题。但国外制造线设备一次性投资高,维护成本高昂,售后服务周期长。

国产PET无菌冷灌装制造线获得无菌物料是通过UHT果汁饮料灌装机灭菌;获得无菌的灌装空间一般先通过COP/SOP冲洗灭菌,再通过HEPA过滤器、风机达到灌装自然环境的百级要求,还要再通过废气塔形成区域压差,使得无菌区的压力最高来隔绝外界污染;获得无菌的管路系统先通过CIP冲洗,灭菌则根绝管道的实际情况来定,常压的使用PAA消毒液法,密闭管路使用蒸汽法和过热水阀;获得无菌的包装袋容器通过PAA溶液对PET空瓶喷冲,对瓶盖浸泡或冲洗进行灭菌。

2 无菌冷灌装的先行技术

2.1瓶坯干式灭菌技术

西得乐将果汁饮料灌装机PredisTM解决计划和其最捷伊Sensofill Fma无菌灌装技术整合在一台集吹瓶、灌装和封盖为一体的设备内,制造出Combi PredisTM Fma无菌灌装机[7]。在克朗斯的Contiform AseptBloc中,瓶坯在红外烘箱中经过加热,然后在灭菌单元中经过气态过氧化氢处理,此后直接进入无菌设计的吹塑单元[8]。容器在无菌前提下进行吹塑。罐子进入无菌灌装机灌装,并封上瓶盖。西得乐和克朗斯使用的瓶坯干式灭菌技术的原理是用过氧化氢蒸汽在吹瓶机加热炉入口处对瓶坯进行干式灭菌。灭菌内壁光滑的小型瓶坯比不规则瓶型的罐子更加有效和简单,残留物极少,一般罐子中的残留物都低于0.5mg/kg,此外,使用该技术的无菌灌装系统还具有节能、占地面积更小、可用于轻量瓶灌装等优点。由于使用过氧化氢蒸汽对瓶坯进行干式灭菌,不须要使用化学品和水,因此,极大的减少了化学品和水的使用,在设备正常使用前提下,每天可节约用水200300立方米和减少150200升化学品的使用,并且没有污水产生。

2.2低速直线型灌装技术

在西得乐的Combi PredisTM/CapdisTM FMa低速解决计划的设计过程中,使用直线型设计,以成熟的干式瓶坯和瓶盖灭菌技术为基础,集吹瓶、灌装和旋盖于一体,适用于各种类型的瓶坯和瓶盖灭菌,减少设备的占地面积,能凭借超小的占地面积轻松嵌入到新建或现有工厂中。新型饮料商品在大规模上市前,饮料制造商通常一流行小批量制造,以便对这些商品进行消费市场测试并观察消费需求者的反应,然后再进行大规模制造。这些定位于细分消费市场的高端商品必须在低速运转的制造线上制造。同时,在商品消费市场需求量较小的区域性消费市场,低速制造也不失为一种实用的解决计划[9]

3 无菌冷灌装的现行研究

3.1组合式灭菌

多种灭菌方式的组合能起到良好的灭菌效果。比如单独选用紫外线对果汁饮料灌装机PET瓶盖灭菌,由于PET瓶盖内外表面结构的复杂性,灭菌效果一般,有研究成果表明,低浓度过氧化氢溶液 高强度紫外线照射结合使用会产生惊人的灭菌效果[10-11]。刘凤臣等研究的低浓度过氧化氢喷雾 无菌热空气 高强度紫外线的PET瓶盖灭菌系统,与原有的过氧化氢溶液 热空气灭菌和过氧化氢溶液 高强度紫外线灭菌计划相比,在灭菌机理上有所改进,灭菌强度明显增加,同时,热空气蒸发和紫外线辐射能增强灭菌效果,有效促进过氧化氢分解,使得瓶盖表面无过氧化氢残留的作用,避免了对饮料口味和饮用者身体的影响,是一种灭菌全盘、耗时少、无残留的新型灭菌系统[12]

3.2电子束辐照灭菌

相比于传统的食品保鲜方法,电子束辐照不存在放射性污染及农、兽药物残留等问题,且节省能源,具有特别显著的优势[13]。电子束辐照技术是利用电子加速器产生的低能或高能电子束射线(10MeV以下的电子束),利用高能脉冲直接作用破坏活体生物细胞内DNA或通过间接作用使小分子和水物质发生辐解,形成-OH-H等活性自由基,与核内物质作用,发生交联反应。目前,已有多家国外厂家使用电子束辐照技术对PET空瓶进行灭菌并取得了良好效果。国内的新美星也已制造出一台样机,具体使用情况不详。电子束辐照技术的难道是电子束的穿透能力较弱,对PET空瓶较厚的瓶口处灭菌存在问题。

4 小结

近年来,世界性的自然环境素质的下降和人群生活压力的增加,使得处于亚健康状态的人群日渐增多,而同时随著生活水平的不断提高,人们也越来越著重个人健康问题,受益于中国庞大的人口基数,功能饮料和植物蛋白饮料的快速增长会值得期待。中国功能饮料消费市场最近几年发展迅速,在2014年取得了17.4%果汁饮料灌装机的增长,消费市场容量达到109.1亿升。在2010年到2014年的5年时间里,行业平均增长率达到28.9%。预计到2019年行业将达到254.57亿升的规模。植物蛋白饮品正成为饮料消费市场的亮点,以纯天然及健康的概念吸引消费需求者。饮料消费需求量的提升将直接导致饮料制造线的销售量提升。而无菌冷灌装制造线适用范围广,尤其是热敏性的中性商品,将会成为最佳的选择。

PET瓶无菌冷灌装的客户普遍追求设备好用、安全可靠可靠、空间节约、节能减排、高性能、低成本。这些要求将引领PET瓶无菌线向以下几个各方面发展:

1、向高新技术集成性和高可靠度的方向发展。为满足商品的安全可靠性要求,系统本身的每一个子系统无不包含着新技术、新材料、新工艺技术的成果。为了满足高可靠性的要求,每一个子系统从设计到制造,从运行实验到运行监视,和信息反馈与补偿修正都要融入现代产品质量的理念,达到设备固有可靠性与运行可靠性相统一。

2、向多个产业的应用领域发展和延伸无菌的概念和要求是医学发展的产物。随著现代细菌学和应用灭菌技术的发展,人类对杀灭主要包括细菌芽孢在内的全部病原细菌和非病原细菌有了更捷伊认识和掌控手段。商业无菌作为评价食品产品质量可靠性的技术指标为相关行业和消费市场认同。果汁饮料灌装机

3、无菌包装袋设备向单一高速型发展。发展无菌包装袋设备无论从技术含量和技术指标要求上都属于包装袋机械中的高端商品。对于使用厂家而言,这种技术和资本双重稀疏性的设备定位必须以提高制造效率为方向,而不同于现代包装袋机械向多功能和单一高速型两极化发展。从技术层面上讲,高可靠度的装备向多功能型发展,将意味着诸多工程技术中有待解决的问题出现,将加大技术上的难度。

4、向以技术创新优化性价比的方向发展。虽然无菌包装袋有很多优点,但是其设备昂贵令许多企业望而却步。国内企业要推动无菌包装袋行业的健康发展,为消费市场提供价格适中,性价比优良的设备以推动消费需求消费市场,须要优化性价比来减少投入。因此应选用技术创新,采取集成性与突破性相融合的技术策略。

王鹏/南京保利隆包装袋机械有限公司

[1]GB/T 24571-2009,PET瓶无菌冷灌装制造线[S].

[2]孟宪文.利乐无菌包装袋商品加热方法的研究[J].包装袋工程,2007,28(2):52-54.

[3]申海鹏,果汁饮料灌装机柯贤文.无菌包装袋——未来包装袋技术发展的风向标[J].食品产品质量可靠导刊,2011,09:43-45.

[4]江苏新美星包装袋机械股份有限公司.PET无菌线培养基灌装测试综述[J].食品产品质量可靠导刊,2015,19:52-53.

[5]余军.国产软饮料无菌冷灌装制造线细菌校正剖析[J].饮料工业,2010,03:16-24.

[6]北京安洁康生物科技有限公司.PET无菌冷灌装制造线无菌校正的限量检测及菌群分析[J].中国洗涤用品工,2014,11:32-39.

[7]闫燕.PredisTM干式灭菌技术实现脆弱性饮料的无菌灌装[J].食品产品质量可靠导刊,2009,(3):61.

[8]克朗斯公司.克朗斯Contiform AseptBloc无菌饮料装瓶设计的突破进展[J].食品产品质量可靠导刊.2014(Z1).

[9]西得乐.果汁饮料灌装机新型低速无菌制造解决计划备受用户青睐[J].中国包装袋工业,2013,13:48-49. [10]MARQUIS R EBALDECK J DSporicidal interactions of ultraviolet irradiation and hydrogen peroxide related to aseptic technology[J]. Chemical Engineering and Processing200746: 547-553

[11]GARDNER D W M,SHAMA GThe kinetics of bacillus subtilis spore inactivation on filter paper by UV light and UV light in combination with hydrogen peroxide[J].Journal Application Microbiol1998( 84) : 633-641

[12]刘凤臣,叶鹏,尤晨,陈红生.新型PET瓶盖灭菌系统的研究与开发[J].轻工机械,2011,03:76-79 88

[13]哈益明,施惠栋,王锋等.电子束食品辐照的研究现状与应用特点[J].核农学报,2007211):61-64.

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