洁净和超洁净无菌灌装工艺设备和灌装流程应用

　　随着经济的发展及人们生活水平的提高，对各种饮料（水、果汁、茶、啤酒、乳品等）的健康要求越来越高，因而在饮料项目设备工程中应用洁净和超洁净灌装技术的方法越来越普遍。以此来达到洁净、经济生产的目的，满足客户对健康不断需求的增长。而把性能价格最佳的装备和工艺交付给客户，生产出人们满意的产品，成为饮料包装工厂和饮料装备工厂共同关心的问题。对饮料工厂而言，设备尤其是灌装及配套设备的经济应用，一直是行业追求的目标。运用技术经济价值分析比较、灌装流程危害分析控制的方法，是洁净和超洁净无菌灌装饮料丁程配套设备在饮料项目工程中应用的较佳的途径。

　　1、洁净和超洁净饮料工程配套设备的工艺要求洁净和超洁净无菌灌装工艺最显著的特点就是选用的设备灌装出的饮料原汁原味，符合饮品的健康属性。

　　它对装备从人的操作，机器的工艺价值性能，原料的洁净卫生无菌，以及空间、地面诸多环境的洁净灭菌人员的HACCP管理，饮料配套设备的无缝卫生衔接，灌装生产线运行性能稳定可靠，清洗方便彻底，卫生安全有确定的技术规范和要求。

　　1．1洁净和超洁净灌装饮料生产-1-艺流程原水→水处理→去离子→煮沸→冷却→饮料原浆（60～80℃，2～4min）—过滤（200目滤布）→调和（加入各种添加剂和维生素C）→超高温瞬时灭菌（UHT137℃，5、10、15s）→冷却→脱气→无菌灌装（常温，中温）→封盖→灯检→套标→缩膜→喷码→成品空瓶→浸泡或喷冲消毒→无菌水冲洗或在线吹瓶（理瓶）→喷冲消毒→无菌水冲洗瓶盖→浸泡或喷冲消毒→无菌水冲洗→无菌气吹干

　　1．2洁净和超洁净灌装工艺技术洁净灌装（CleanFilling）和超洁净灌装（Ultra-CleanFilling）的工艺技术，是依据微生物栅栏技术的原理和HACCP质量控制理论，利用洁净的灌装设备，在洁净的充填环境下，将杀菌合格的物料充填到洁净的包材中，不添加防腐剂，密封，从而达到延长产品保质期的目的。

　　1．2．1洁净和超洁净灌装设备的设计要求无菌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、材料表面的抛光、重要区域的表面形状设计、选择抗腐蚀材料等诸多方面具有优势，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和无菌封盖机，所有这些措施保证设备方面不会给物料二次污染，是洁净和超洁净灌装设备选配考虑的重要方面。

　　1．2．2包材空瓶、瓶盖消毒一次性PET空瓶和瓶盖的消毒主要是使用注入浸泡式消毒机消毒或采用喷冲法的五合一机消毒。低速洁净和超洁净灌装线瓶进入消毒液时尚残留有未消毒的空气，这些空气通过往瓶中注满消毒液而排出，瓶的内外表面也必须完全浸没于消毒液中，并停留一段的时间，保证细菌被完全杀灭，然后将瓶的消毒液倾倒完后用无菌水叉寸PET瓶进行短暂的内、外喷身处理。高速灌装线的PET瓶则需消毒液喷冲倾倒，无菌水喷冲倾倒。接着用与瓶内同等压力的无菌空气（100级）吹淋，尤其是瓶盖必须要求吹干，进一步确保处理过程在无菌环境下进行。

　　1．2．3两种灌装工艺所使用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。

　　热灌装工艺要求PET瓶能够承受85～92℃的高温且不变形，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。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，这就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70℃）和标准盖，这样大大降低了瓶子和盖子的成本，还可以自由地选择设计瓶型。

　　1．2．4用纯净水配料水是饮料生产中使用量最大的原料，水中离子和溶解氧的多少、pH的大小等均可能对饮料的品质产生影响。纯净水是离子最少的水，但也需要采取一定的措施将溶解氧限制在一定含量以下，因为水中溶解的氧在加工过程中可能氧化饮料中的有机物和维生素C等，从而使饮料色泽加深并改变风味，减少溶解氧的措施可以是在灌装前通过将纯净水脱气去氧，也可以通过通入N2及CO2等方法除去。纯净水的制备一般需配备机械过滤器、精密过滤器、活性炭过滤器、一级或二级RO反渗透装置，具体情况可根据当地的水质报告作相应的调整。

　　2、洁净和超洁净工艺设备与目前热灌装工艺设备的技术经济价值分析

　　2．13工艺特点与设备投资的比较

　　2．1．1灌装工艺特点比较传统的热灌装可以分为两种，一种是高温80℃以上热灌装，一种是中温灌装后再将产品升温到65～75℃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。无菌灌装首先需要将产品、瓶子、盖子分别进行杀菌，然后在无菌环境下进行灌装，直至完全密封后才能离开无菌环境。从两者工艺对比来看，最大的区别就是饮料受热的时间不同。众所周知，热处理时间越长，对饮料的品质和口感影响越大。无菌灌装采用UHT超高温瞬时杀菌，对物料的热处理时间最长不超过30s，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。此外，从生产线配置上来看，当灌装机出现故障停机时，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，置于无菌罐内不会影响其品质。

　　2．1．2设备投资的比较洁净和超洁净无菌灌装技术就其工艺特点而言，较适合于生产奶、茶、果汁、纯生啤酒饮料，在保持色、香、滋味等方面具有热灌装工艺无可比拟的优势。其配置的设备比较如表1。

　　2.2洁净和超洁净无菌冷灌装与热灌装各项费用的比较克良斯股份有限公司汉斯?辛德尔先生列出的无菌冷灌装与热灌装各项费用如表2。从表2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，洁净和超洁净无菌冷灌装的低成本优势就可以明显表现出来。

　　3、洁净和超洁净果汁饮料灌装流程HACCP方法应用案例

　　3．1某果汁饮料灌装流程图（无菌灌装工艺）（见图）

　　3．2无菌常温灌装危害分析工作单（表3）

　　3．3灌装时无菌空间环境的保持一般采用灌装净化间隔离措施。主体灌装机设计为D100级空气净化问，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。

　　3．4饮料操作人员的管理在饮料生产整个环境体系中，生产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。饮料无菌冷灌装技术含量很高，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，才能真正保证无菌冷灌装饮料的安全性。

　　4、洁净、超洁净无菌灌装和热灌装技术的结论综上所述洁净和超洁净无菌灌装PET瓶的技术与目前常用的热灌装PET瓶的技术相比较，其优势非常明显，如产品受热时间非常短能够最大程度保持产品的营养成分和风味，特别适合对热敏感的饮料产品；能降低包装材料成本；瓶器外观可多样化设计；减少能耗物耗，生产成本低。选择符合工艺要求。

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