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PET瓶無菌冷灌裝與熱灌裝技術(shù)比較
PET瓶裝飲料自問世以來，由于其美觀、輕便、可回收的特點(diǎn)，已得到廣大消費(fèi)者的普遍認(rèn)可，目前在歐美及世界各地的發(fā)展勢(shì)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(chǎng)，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(yùn)動(dòng)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(tuán)成功引進(jìn)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(shì)
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(diǎn)表現(xiàn)為：
1. 透明——消費(fèi)者可以直觀看到內(nèi)容物；
2. 瓶型設(shè)計(jì)自由，形式多樣；
3. 有韌性，耐沖擊強(qiáng)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(rèn)證的安全食品包裝材料。
二、無菌冷灌裝理論基礎(chǔ)
無菌包裝技術(shù)誕生于二十世紀(jì)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(xué)消毒劑的方法來進(jìn)行殺菌，確保整個(gè)灌裝過程達(dá)到無菌要求。
無菌冷灌裝是指在無菌條件下對(duì)飲料產(chǎn)品進(jìn)行冷（常溫）灌裝，這是相對(duì)于通常采用在一般條件下進(jìn)行的高溫?zé)峁嘌b方式而言的。在無菌條件下灌裝時(shí)，設(shè)備上可能會(huì)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(jìn)行后期殺菌，就可以滿足長貨架期的要求，同時(shí)可保持飲料的口感、色澤和風(fēng)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(shí)殺菌達(dá)到無菌狀態(tài)；
2. 包裝材料和密封容器要無菌；
3. 灌裝設(shè)備達(dá)到無菌狀態(tài)；
4. 灌裝和封蓋要在無菌環(huán)境下進(jìn)行；
5. 關(guān)鍵控制點(diǎn)的建立、監(jiān)測(cè)、記錄和控制。
三、兩種灌裝方式比較
1．灌裝工藝比較：
高溫?zé)峁嘌b工藝：即物料經(jīng)過UHT瞬時(shí)殺菌后，降溫到85～92℃進(jìn)行灌裝，同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)品回流以保持恒定的灌裝溫度，然后保持該溫度對(duì)瓶蓋進(jìn)行殺菌。
PET熱灌裝殺菌工藝
PET無菌冷灌裝首先對(duì)物料進(jìn)行UHT瞬時(shí)殺菌，然后快速降溫至常溫（25℃），進(jìn)入無菌罐中暫存。其次用化學(xué)消毒劑將瓶子、蓋子進(jìn)行殺菌，然后在無菌環(huán)境下進(jìn)行灌裝，直至*密封后才離開無菌環(huán)境。整個(gè)過程物料受熱時(shí)間短，灌裝操作均在無菌環(huán)境下進(jìn)行，灌裝設(shè)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(duì)比來看，兩者大區(qū)別在于飲料受熱時(shí)間不同。大家知道，熱處理時(shí)間越長，對(duì)飲料品質(zhì)影響越大。無菌冷灌裝只采用UHT超高溫瞬時(shí)殺菌，對(duì)物料的熱處理時(shí)間不超過30秒；而熱灌裝采用的殺菌方式使物料長時(shí)間處在高溫狀態(tài)下，嚴(yán)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(duì)維生素飲料影響?yīng)q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(duì)微生物具有抑制作用，對(duì)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(duì)于無菌冷灌裝，由于整個(gè)灌裝過程是在無菌條件下進(jìn)行的，其工藝適應(yīng)性很強(qiáng)，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(duì)前處理設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整既可。
2．兩種PET瓶比較
兩種灌裝方式對(duì)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(shí)限制誘導(dǎo)應(yīng)力的產(chǎn)生。具體有以下特點(diǎn)：瓶壁厚，需要高晶體化程度增強(qiáng)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(shè)計(jì)的自由度。
無菌冷灌裝可以使用標(biāo)準(zhǔn)PET輕質(zhì)瓶（ZHE高耐熱溫度60℃）和標(biāo)準(zhǔn)蓋，大幅度降低了包材成本，還可根據(jù)產(chǎn)品特性自由設(shè)計(jì)瓶型，進(jìn)行個(gè)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(xiàng) 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(biāo)準(zhǔn)瓶頸 |
| 材料拉伸率 | 要求高 | 標(biāo)準(zhǔn) |
| 瓶型設(shè)計(jì) | 帶熱嵌板的特殊瓶型 | 可用戶化的瓶型設(shè)計(jì) |
| 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(biāo)準(zhǔn)蓋 |
| 瓶和蓋成本 | 高 | 低 |
3．無菌冷灌裝工藝技術(shù)特點(diǎn)
無菌冷灌裝必須滿足的基本要求包括以下五個(gè)方面：
（1）無菌冷灌裝對(duì)物料殺菌只采用UHT超高溫瞬時(shí)殺菌，物料受熱時(shí)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(duì)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 | ０ | ０ | ０ | ０ | ０ |
| 巴氏殺菌后 | １０％ | ５％ | １０％ | ５％ | １５％ |
| 超高溫瞬時(shí)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(biāo)準(zhǔn)PET瓶不耐熱，只能采用化學(xué)試劑進(jìn)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(jìn)行殺菌，可以保證殺菌效果；
消毒劑有自動(dòng)回收和濃度測(cè)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(huì)對(duì)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(shí)間可以很好的保證滅菌效果。
（3）無菌冷灌裝主體設(shè)備要求符合衛(wèi)生級(jí)設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)、選擇抗腐蝕材料等幾方面具有優(yōu)勢(shì)，還帶有完整的全自動(dòng)清洗（CIP）系統(tǒng)、殺菌（SIP）系統(tǒng)以及設(shè)備外部泡沫清洗系統(tǒng)（COP），另外，無菌冷灌裝機(jī)均采用*的無菌灌裝閥，所有這些措施保證設(shè)備方面不會(huì)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(jí)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在美國使用聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209E?？諝鈨艋g根據(jù)空氣中控制對(duì)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(jī)區(qū)域要求設(shè)計(jì)為D100級(jí)無菌間，外面還有萬級(jí)凈化間，通過凈化間的無菌風(fēng)過濾系統(tǒng)保證灌裝環(huán)境內(nèi)空氣潔凈度，使物料不會(huì)被空氣中懸浮的微生物二次污染，同時(shí)控制凈化間的溫濕度，確保無菌灌裝機(jī)始終處于良好的工作狀態(tài)。
在整個(gè)環(huán)境體系中，操作人員是大的污染源，設(shè)計(jì)空氣凈化間在凈化空氣的同時(shí)，還很好的降低了人員帶來的污染：操作人員在進(jìn)入萬級(jí)凈化間時(shí)，要經(jīng)過噴淋殺菌；百級(jí)凈化間設(shè)計(jì)的小而實(shí)用，可以使操作人員不破壞其無菌環(huán)境進(jìn)行操作；凈化設(shè)備的內(nèi)表面可以進(jìn)行自動(dòng)清洗和消毒。
（5）無菌冷灌裝生產(chǎn)線關(guān)鍵控制點(diǎn)的建立、監(jiān)測(cè)、記錄和控制
PET無菌冷灌裝線的生產(chǎn)是一個(gè)非常復(fù)雜的連續(xù)式生產(chǎn)過程，在這個(gè)過程中任何一項(xiàng)操作失誤或產(chǎn)品微生物的二次污染，都有可能造成整個(gè)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(xué)完善的監(jiān)測(cè)控制體系是無菌冷灌裝生產(chǎn)線成功運(yùn)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。