玻璃瓶装中性饮料的热灌装或无菌冷灌装工艺要求

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由于芽孢菌这一难以杀灭的细菌的存在,对 于中性饮料的热灌装,还可以通过添加食品添加 剂的方式来抑制芽孢菌活性从而满足中性饮料的 热灌装技术要求。或是提高灌装物料的糖度,使 物料糖度控制在 13%以上,从而满足中性饮料的 热灌装技术要求。但是基于这两种方式对于产品 口感风味会存在影响,对于产品口感风味要求严 格的产品,不建议采用该方式。
下面就玻璃瓶装中性饮料采用热灌装技术进 行分析。 1.1 利用添加酸化剂的方式,满足玻璃瓶装中性饮 料的热灌装技术
毒杀菌,纯化水冲洗,杀死瓶子和盖子携带的一 系列细菌,物料灌装后,根据产品本身温度还具 有很强的杀菌功能,利用倒瓶杀菌的方式,进一 步对瓶子和盖子进行灭菌。但是无法杀死瓶子和盖 子带来的芽孢菌(芽孢菌能长期耐 60℃高温,在120℃ 温度下能存活 20min)。为了满足该类产品的热灌 装技术,可以通过对物料进行添加酸化剂,使物 料 pH 降低在 4.5 以下。利用物料自身的酸性来抑 制细菌的活性(包含芽孢菌),从而达到中性饮料的 热灌装技术要求。 1.2 利用添加食品添加剂或是提高灌装物料的糖 度,满足中性饮料的热灌装技术要求
Technological requirements for hot or aseptic cold filling of glass bottled neutral beverages
WANG Gu-hong,LENG Hu-feng (Jiangzhong Pharmaceutical Group Co.,Ltd.,Nanchang 330096,Jiangxi,China)
2 玻璃瓶中性饮料无菌冷灌装技术的工艺要求
热灌装技术决定了所灌装物料只适宜生产高 酸性的产品,因酸能促进蛋白质的热变化,使微 生物的耐热性减弱,很多微生物在酸性环境中不 能生长繁殖。根据低酸性食品的杀菌规则,pH≤ 4.5 时,可以 采 用 常 压 杀 菌 条 件 , 在 pH >4.5 时 ,
相对于热灌装技术,近年来无菌冷灌装技术 在市场逐渐推广应用。无菌冷灌装技术是指常温 下(≤30℃),在无菌的环境下将无菌的物料灌装到 无菌的包装容器中,然后进行密封。无菌冷灌装 是物料经过 UHT 灭菌后,通过冷却方式强制将物
灌装前整个灌装设备要进行无菌处理,采用 非接触式灌装方式。设备要求符合卫生级设计, 管道和阀门要选用卫生型号,材料要防腐、表面 要刨光,重要区域要设计成无卫生死角等,详见 图 7。
一体机
灌装机顶部
CIP 站
生产实践
SIP:产品 UHT
2013
图 7 无菌一体机(含正压罩)
2.4 灌装环境的无菌
需带有完整的全自动清洗 (CIP) 系统、杀菌
生产实践
饮料工业
玻璃瓶装中性饮料的热灌装或 无菌冷灌装工艺要求
王谷洪,冷胡峰
(江中制药集团有限责任公司,江西南昌 330096)
摘要:介绍了热灌装技术和无菌冷灌装技术的特点,提出了玻璃瓶装中性饮料的热灌装和无菌冷灌装工艺要求,并探 讨了目前存在的问题。 关键词:中性饮料;热灌装技术;无菌冷灌装技术;玻璃瓶 中图分类号:TS201.1 文献标识码:B doi:10.3969/j.issn.1007-7871.2013.05.009
无菌冷灌装技术是一项非常严格的灌装技术, 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控制系统的 失败,影响整批产品的安全性。所以建立科学完 善的监测控制体系是无菌冷灌装生产线成功运转 的关键因素,目前饮料行业普遍采用的是 HACCP 管理体系。
综合以上 5 方面的因素,无菌冷灌装技术应 用于玻璃瓶装中性饮料,可以通过 4 个方面的无 菌工艺控制以及一个 HACCP 管理体系的建立,从 而实现无菌冷灌装技术。

Key words:neutral beverage;hot filling technology;aseptic cold filling technology;glass bottle
(SIP)系 统 以 及 设 备 外 部 泡 沫 清 洗 系 统(COP), 对
设备内外表面进行清洗和灭菌。建立空气净化间。
可通过建立无菌隔离装置,使区域达到无菌级别,
级别保持 100 级。通过采用正压罩,将灌装区域
笼罩在与外部保持在 10Pa 以上的压差,温度控制
在 18~26℃,0.3~0.5m/s 的正压层流无菌空气保持
无菌冷灌装技术整个过程是在无菌(霉菌和芽 孢菌)环境下进行的,其技术要求非常高。进入灌 装区域的介质包括空气、水、料液、瓶子和瓶盖 都要达到无菌的要求。空气需要进行三级过滤, 过滤效率 99.97%以上。水要经过处理达到无菌水 的要求,无菌水主要是在灌装环境内对经过消毒 的瓶盖、瓶子和环境表面进行冲洗,瓶盖、瓶子 通过消毒液进行杀菌处理。目前对包装材料进行 消毒的消毒液主要是过氧乙酸和双氧水,料液需 采用 UHT 设备对料液进行杀菌处理。经过上述工 艺处理达到无菌冷灌装的技术要求。无菌灌装技 术适应的产品类型非常广泛,包括中性茶饮品、 乳饮料以及其它各种饮料。
COP 喷淋球
2013
内部杀菌喷头 外部杀菌喷头 洗瓶区的 SIP 是用热水
空瓶杀菌
洗瓶喷头
SIP 假瓶放置处 瓶冲洗区
空瓶冲洗
图 6 空瓶杀菌
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卷 第
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饮料工业
空瓶在杀菌机段进行杀菌,杀菌液药剂配置中 心配制杀菌药剂,杀菌后空瓶用无菌水冲洗,无菌 水 UHT 制备。 2.3 灌装设备的无菌
无菌技术在生产过程中,其技术要求非常高。 下面就玻璃瓶装中性饮料采用无菌冷灌装技术进 行分析。 2.1 物料的无菌
生产过程中所需的物料,经过 UHT 灭菌后达 到无菌的效果以满足生产,产品 UHT 示意见图 1。
2.2 包装材料的无菌 对于采用无菌冷灌装技术所需的包材,可以
通过物理和化学两种方法使包装材料达到无菌。 物理方法是利用高温高压的杀菌方式对瓶子、
3 结束语
饮料热灌装技术和无菌冷灌装技术现在都已 被广泛采用,尤其是在 PET 容器灌装领域,应用 十分广泛,并各具优点。对于 pH 为中性,包装形 式是玻璃瓶的饮料,采用热灌装技术,则是需要 在物料中添加酸化剂或是食品添加剂或是提高物 料糖度来抑制细菌,从而达到热灌装技术的要求。 采用无菌冷灌装技术,瓶源、瓶盖原料成本方面 不存在优势,同时技术要求含量非常高,所需要 的空气、水、料液,瓶子和瓶盖都要达到无菌要 求,消毒液消耗非常大,资金投入高,工艺复杂, 控制管理严格,不利于玻璃瓶装的中性饮料。所 以对于玻璃瓶装中性饮料灌装技术还有待进一步 的探索、革新。
化学方法是利用强氧化药剂对瓶子、瓶盖进 行浸泡式杀菌。这种方式的杀菌过程中需要消耗 大量的杀菌液,尤其对于弱酸高蛋白饮料,消毒 液消耗更大。杀菌后还需用无菌水清洗瓶子、瓶 盖的残留消毒剂,并用无菌空气进行吹干,保证 残留剂不会对产品产生影响。基于这种杀菌方式, 需要建立无菌水和无菌空气制备系统,消毒剂制 备和回收系统,消毒液在线浓度测试系统等。同 时对于玻璃瓶包装的瓶盖如果是铝盖的话,铝质 瓶盖则会与强氧化剂发生一定的化学反应,影响 产品质量,目前市场上仅用于利乐包和 PET 瓶的 容器。各系统详见图2~6。
瓶盖进行杀菌。无菌冷灌装技术中,物料是无菌 的,即物料经 UHT 灭菌后,可将物料内的细菌杀 死。但是瓶子、瓶盖需要进行进一步的处理,在 灌装前对瓶子和瓶盖进行一次杀菌。如果利用高 温高压的杀菌方式,要杀死芽孢菌则需要在 121℃ 的高温下保持 30min。这种方式如以水为加热介质 在不加压的情况下是无法做到的,需要添加杀菌 釜等设备,同时瓶子和瓶盖在输送到灌装旋盖工 位的动态过程中,以水为介质,达到 121℃的高温 环境是有困难的,但是否可以考虑采用红外线或 微波灭菌技术进行灭菌,需要进行进一步的研究。 故此方式的杀菌在生产过程中没有可行性。

100 级的无菌状态,详见图 8。

COP
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卷第5期来自40SIP:无菌水 UHT 无菌空气
生产实践
饮料工业
正压系统 (正压罩)
COP(一体机内部)、CIP 系统、SIP 系统、SOP 系统、正压系统(正 压罩)
图 8 灌装的无菌系统 2.5 关键控制点的建立、监测、记录和控制,建 立 HACCP 管理体系
采用热灌装技术,所需灌装物料的瓶子和盖 子在前期用消毒剂经过消毒冲洗,杀死瓶子和盖 子所携带的细菌、霉菌,再利用纯化水进行冲洗, 达到灌装要求。但是可能存在无法杀死的芽孢菌, 所以热灌装技术决定了所灌的物料只适宜生产高 酸性的产品,即利用物料的酸性来抑制芽孢菌的 活性,从而达到热灌装技术的要求。物料在经热 灌装之后,还可以对容器进行倒瓶杀菌,利用产 品本身的温度还具有很强的杀菌功能,进一步杀 死瓶子和盖子所带的细菌:霉菌。同时对于有胶 垫的瓶盖,热灌装之后利用倒瓶技术使物料对胶 垫产生热胀作用,增加其瓶盖处的密封性。
2013
Abstract:The features of the hot filling and aseptic cold filling technologies were introduced. The technological requirements were
put forward for the hot or aseptic cold filling of glass bottled neutral beverages. Moreover,the existing problems were discussed.
1 玻璃瓶装中性饮料的热灌装技术的工艺要求
则需要采用加压杀菌条件。玻璃瓶中性饮料采用 单纯的热灌装技术,玻璃瓶和瓶盖通过消毒剂消
热灌装技术指的是物料经过 UHT 杀菌后,处 于热的状态下进行灌装,利用物料的热量对容器 内表面进行杀菌的一种灌装技术。热灌装技术要 求物料经 UHT 瞬时超高温(一般≥121℃)灭菌后在 灌装前保持在 85~92℃之间,且在很短的时间内灌 装结束。
无菌冷灌装技术主要是针对 PET 瓶作为容器 的包装形式,其具有成本方面优势。无菌冷灌装
是在常温下灌装,因此相对热灌工艺来说讲对 PET 瓶的耐热性能要求低,因此可以使用瓶壁相对薄 的 PET 瓶,这样可从制瓶原料方面降低成本。在 PET 瓶型设计方面可以更加灵活。以 500ml 装产品 为例,无菌冷灌装 PET 塑瓶重量为 22g,而热灌装 则需要 30g,因此可以降低近 30%的瓶胚成本,对 PET 容器而言,在灌装速度达到 36000 瓶/时的情 况下,无菌冷灌装消耗情况 0.4413 元/瓶(以 36000 瓶/1h 为 依 据 , 包 括 原 料 、 瓶 盖 、 消 毒 液 、 水 、 电、气、设备折旧方面的消耗),热灌装消耗情况 0.5511 元/瓶 , 无 菌 冷 灌 装 比 热 灌 装 节 约 成 本 0.1098 元/瓶。
产品 UHT 操作电柜
无菌水 UHT 操作电柜
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UHT 管路 图 1 产品 UHT 示意图
UHT 管路 图 2 无菌水制备系统
生产实践
图 3 无菌空气制备系统 杀菌剂
操作电柜
盖杀 菌轨道
饮料工业
盖冲洗
杀菌剂 配比系统
图 4 物料制备系统
盖整 列机
盖吹干
图 5 瓶盖杀菌 瓶盖经过药剂浸泡或喷淋杀菌,杀菌后使用 无菌水冲洗,冲洗完后再用无菌空气吹干。 瓶杀菌保持星轮 空瓶击打器 杀菌温度检测装置
[收稿日期] 2013-04-01 [作者简介] 王谷洪(1962-),男,江苏仪征人,总工办主任,研究方向:制药及饮料设备技术。
冷胡峰(1986-),男,江西九江人,总工办设备技术主管,研究方向:制药及饮料设备技术。
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饮料工业
生产实践
料温度降至 30℃以下,再进行灌装。不需在饮料 内添加防腐剂,也不需在饮料灌装封口后再进行 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。无菌包装技术诞 生于 20 世纪 30 年代,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 无菌冷灌装生产线采用无菌空间进行杀菌,确保 整个灌装过程达到无菌要求。
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