PET无菌冷灌装的优势及发展前景.doc

2004食品、饮料塑料包装国际论坛北京汇源饮料食品集团有限公司，工程师 - 史继军先生中国农业大学食品科学与营养工程学院，教授 - 高彦祥博士二四年七月一日 (13:30 14:15)题目：PET无菌冷灌装的优势及发展前景 自上世纪90年代以来，中国饮料行业进入一个高速发展的阶段，各种包装形式的饮料纷纷登台亮相，玻璃瓶、易拉罐、纸盒包装的出现都推动了饮料行业发展。而PET瓶装饮料自从问世以来，由于其美观、轻便、可回收的特点，已经得到广大消费者的普遍认可，目前在世界各地的发展势头非常迅猛。在我国，热灌装和无菌冷灌装的PET瓶装饮料共存于市场，并以每年超过30%的速度增长。据专家预计，到2015年，我国PET瓶装饮料总量将会达到5000万吨。经过各国饮料设备供应商和技术人员长期不懈的努力，PET无菌冷灌装技术已越来越完善，管理经验也日趋丰富，在饮料市场中所占的市场份额也逐渐增大。北京汇源果汁集团在2001年成功引进我国第一条PET无菌冷灌装生产线，开创了中国饮料加工的新阶段。以下根据重点介绍PET无菌冷灌装工艺的优势和最新的加工技术。一 PET无菌冷灌装生产线在中国的成功应用与热灌装生产线相比，PET无菌冷灌装生产线设备投资大，生产管理过程复杂，技术含量要求也比较高。北京汇源果汁集团自2001年引进第一条PET无菌线以来，3年内共计引入11条世界最先进的PET无菌线，目前已成为全球拥有PET无菌线最多的饮料生产企业。这些生产线包括意大利PROCOMAC公司、意大利SIG公司、德国KRONES公司、法国SIDEL公司的设备，用来生产果汁等产品，均取得了成功。与此同时，国内其他大型饮料加工企业包括统一、康师傅、银鹭等也都开始引入PET无菌冷灌装生产线，设备供应商包括意大利、德国、法国、日本等多个国家，技术水平达到世界一流，使得我国冷灌装PET产品进入一个高速发展的阶段。到目前为止，中国大陆区域已有超过20条PET无菌生产线在生产或安装过程中。汇源果汁集团还大力支持国内PET无菌线加工制造业的发展，2003年与广州乐惠广轻合作开发的一条小型无菌冷灌装生产线已投入正常生产，设备性能可以达到无菌灌装技术要求，推动了国内饮料包装行业的整体发展。二 PET无菌冷灌装生产线的工艺特点和技术优势1 PET瓶装饮料的优势与纸包装、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： 透明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； 轻便只有玻璃瓶重量的1/10； 低成本； 通过美国FDA认证的安全食品包装材料。2 PET无菌冷灌装工艺技术特点所谓无菌灌装就是将无菌的内容物在无菌环境下，充填灌装进入无菌包装容器内的一种饮料灌装工艺（工艺流程见图1）。其中，建立产品无菌性的检测标准和管理体系是非常重要的，关键是保证灌装封口后的饮料内微生物控制在允许范围内（即商业无菌）。为此，无菌灌装生产线必须满足以下基本要求： 产品经过超高温瞬时杀菌达到无菌状态； 包装材料和密封容器要无菌； 灌装设备达到无菌状态； 灌装和封盖要在无菌环境下进行； 关键控制点的建立、监测、记录和控制。瓶盖杀菌瓶盖提升封盖吹瓶无菌输送瓶杀菌瓶冲洗无菌灌装后段包装万级净化间无菌环境配套系统：CIP系统、无菌空气、无菌氮气、蒸汽过滤等产品超高温杀菌图一 PET无菌冷灌装生产工艺（图中红色区域为百级净化间，粉红色区域为万级净化间）根据国内饮料厂家对PET无菌冷灌装技术的使用经验来看，该技术的工艺特点主要在于以下几个方面： 制定合理的PET瓶和瓶盖杀菌、冲洗工艺目前各家设备供应商制定的PET瓶和瓶盖杀菌、冲洗工艺并不相同，主要包括过氧乙酸浸泡杀菌、过氧乙酸喷冲杀菌、过氧乙酸+雾化热风（温度低于50）喷冲杀菌以及双氧水+雾化热风喷冲杀菌等方式，从使用效果来看，采用雾化热风配合消毒液进行喷冲杀菌效果比较好，对瓶型的适应性较强，不会有卫生死角，还可节约消毒液的用量。两种消毒液在各国的实际使用情况并不相同，但都可以确保对瓶子的杀菌效果达到5log以上。 核心设备的制造和加工要达到食品卫生级标准由于包材杀菌所使用的消毒液都具有强烈的腐蚀性，这就要求无菌冷灌装机组需采用独特的无菌灌装阀和封盖头，另外在管道和阀门技术、材料表面刨光、重要区域表面处理等方面都需要进行独特设计，还需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），所有这些措施保证设备方面不会给物料带来二次污染。 无菌冷灌装生产线关键控制点的建立、监测、记录和控制PET无菌冷灌装线的生产是一个非常复杂的连续式生产过程，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。表1 PET无菌冷灌装生产线关键控制点（部分举例）工艺过程关键控制点监测方式对策负责人员物料杀菌系统杀菌温度温度显示自动调节温度到设定值操作员无菌贮罐无菌罐压力压力显示自动调节压力到设定值操作员杀菌液制备杀菌液浓度监测记录自动调节浓度到设定值品控员冲瓶水制备热交换温度温度显示自动调节温度到设定值操作员瓶杀菌杀菌温度温度显示自动调节温度到设定值操作员无菌灌装灌装压力压力显示自动调节压力到设定值操作员百级无菌环境环境污染控制主控显示屏立即停机操作员HACCP是危害分析和关键控制点（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及时鉴别并控制潜在危害，从而预防不合格产品生产的具有高度逻辑性和评价系统的管理方法。只有严格按照HACCP体系去管理和控制，才能真正确保产品安全性。表1列举了PET无菌线一些主要的关键控制点。 整线生产效率的控制与提高如何控制和保证PET无菌冷灌装生产线的生产效率是保证产品安全性，降低生产成本的关键措施，主要有三点：单台设备的质量稳定性、整线连接的理念和设计、各设备之间的协调和平衡。突出表现在：空气输送带的长度设计、是否需要缓冲瓶仓、后段输送链的长度设计、是否需要缓冲以及各台单机生产能力的计算等，整条生产线不能出现生产瓶颈，以确保整线效率。3 PET无菌冷灌装技术优势PET无菌冷灌装技术优势主要是与热灌装工艺相比较而言的，突出优势为冷灌装工艺产品受热时间短，各种热敏型营养成分损失比较少，产品品质更新鲜更自然，同时包材成本和生产成本也比较低。具体比较见表2。表2 PET热灌装和无菌冷灌装生产工艺比较项目热灌装无菌冷灌装产品适应性局限性强非常广泛杀菌方式高温或巴氏杀菌UHT受热时间长短货架期长长品质口感一般更新鲜更自然热敏成分损失多损失少设备投资低高包材成本高低生产运行成本高低工艺控制和操作较简单比较复杂三 PET瓶无菌冷灌装技术未来发展由于PET无菌冷灌装产品品质较高，生产工艺对不同产品的通用性也较强，所以各国供应商也都在积极开发新的PET无菌冷灌装生产技术，主要在以下几方面：1 PET瓶的杀菌工艺现有的PET瓶杀菌工艺在前面已陈述，都是采用消毒液湿法杀菌。目前正在研究的是干法杀菌技术在真空环境下向瓶子内部喷洒双氧水，达到消毒效果后双氧水自动挥发，不会有残留，对于HDPE瓶来讲，该方法更为适用，但其杀菌效果有待进一步检验。另外还包括依靠电子辐射装置或者超高压装置进行物理方式的杀菌，其杀菌效果也需检验。2 PET瓶涂层工艺对于那些对氧气敏感的饮料、富含维生素的饮料、啤酒以及纯乳制品来讲，普通标准PET瓶无法保证这些产品的货架期和稳定性。为解决这一问题，国外的PET瓶制造商开始研制添加涂层的新瓶型，即在原有PET瓶基础上再增加一层等离子涂层，不会影响PET瓶的透明度，对氧气、二氧化碳、湿气和化学物等的阻隔十分有效。该项技术已得到美国、瑞士及欧盟等国卫生部门的确认，目前在啤酒领域已进行小批量生产。3 高速吹-灌-封一体机的开发研制为简化PET无菌冷灌装生产工艺流程，目前世界几家大的饮料设备厂家都在开发研制一种新型的高速吹-灌-封一体机，该机的设计原理是将吹瓶、灌装和封盖安装在同一个无菌环境内进行连线生产，即在无菌环境下吹瓶，然后直接进入灌装间进行无菌灌装和封盖，由于吹瓶时温度很高，可以杀灭微生物，之后瓶子又一直在无菌环境下，因此无需在对瓶子进行单独杀菌，节省了消毒液以及能源的消耗。目前该机型仍在进一步研制阶段，主要考虑设备的稳定性和产品的安全性。四 结论目前国内饮料加工企业已引入20多条进口无菌PET生产线，加剧了PET瓶装产品的市场竞争。现阶段对