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談談傳統熱灌裝與無菌冷灌裝技術的不同之處
作者：Admin 日期：2015-5-4 來自：北京源泰恒塑料制品廠
PET無菌冷灌裝技術本身的發展時間并不長，但世界上已經有幾大著名飲料設備廠商具有了比較成熟的無菌冷灌裝工藝技術。與傳統的熱灌裝工藝相比。傳統的熱灌裝可以分為兩種，一種是高溫熱灌裝，一種是中溫灌裝后再將產品升溫到65℃~75℃進行巴氏殺菌。這兩種方式無需對產品、瓶子和蓋子進行單獨滅菌，只需將產品在高溫下保持足夠長的時間即可對瓶子和蓋子進行殺菌。而無菌冷灌裝首先需要將產品、瓶子、蓋子分別進行殺菌，創造出無菌灌裝優良環境，在無菌環境下進行灌裝，密封后離開無菌環境，即為成品。
如果僅從兩者工藝流程對比來看，最大的區別就是飲料受熱時間不同。眾所周知，熱處理時間越長，對飲料的品質和口感影響越大。無菌冷灌裝采用UHT超高溫瞬時殺菌，對物料的熱處理時間不超過30秒，并且在高溫情況下完全可以保證殺菌效果，而熱灌裝采用的殺菌方式卻使物料長時間處在高溫狀態下，嚴重影響產品口感、色澤以及熱敏性營養素(如維生素)含量。
如果我們從生產線配置上來看，當灌裝機出現故障停機肘，采用熱灌裝方式處理的物料有一部分回流會延長受熱時間，這樣會嚴重影響整批產品的質量，而無菌冷灌裝不會有此現象發生，物料經過瞬時殺菌后已經降到室溫，置于無菌罐內是不會影響其品質程度的。
我們再回頭看看使用PET瓶的比較。從灌裝工藝可以看出，兩種灌裝方式對PET瓶的要求是不同的。熱灌裝要求PET瓶能夠承受85℃~92℃的高溫且保持良好的耐熱性，這就要求增大PET材料的結晶度，同時在吹瓶時要限制誘導應力的產生。使用的PET瓶就有以下特點：瓶壁厚，有明確的瓶壁肋骨防止熱收縮；要求有結晶瓶口等，從而大大限制了瓶型設計的自由度。無菌冷灌裝可以使用輕質瓶(最高耐熱溫度在60℃至70℃之間)，以及它的標準蓋設計，從而大大降低了瓶子和蓋子的成本，還可以自由的選擇設計瓶型。
在熱灌裝工藝中，飲料在高溫下保持較長時間，-般細菌和微生物都會被殺滅，并且還要添加防腐劑，這樣飲料安全性肯定比較高。那無菌冷灌裝是如何保證飲料安全性呢?究其根本，最主要的還是無菌環境的建立和保障。與熱灌裝相比，無菌冷灌裝對物料殺菌是采用UHT超高溫瞬時殺菌，物料受熱時間短，營養成分損失很少，品質和口感也沒有明顯變化。據最新國外技術，無菌冷灌裝工藝可以配合巴氏殺菌進行冷鏈生產，這樣對于物料的營養成分造成的損失就更低，并且在冷鏈的條件下，產品的安全性完全可以得到保障。
包裝材料的滅菌改進，是無菌冷灌裝生產工藝中最關鍵的一步。由于PET材料的設計的不耐熱性，所以只能采用化學試劑進行滅菌，要保證瓶子和蓋子得到有效的滅菌，又不能讓化學試劑影響到物料，無菌灌裝技術普遍采取了以下措施：要求最初吹制的瓶子原始菌落數不超過5cf／瓶；輸送瓶子采用無菌空氣，要有空氣輸送帶；瓶子內部采用過乙酸類消毒劑(PAA)進行殺菌，可以達到很高的殺菌效果(最高7log)；同時對瓶子外部進行消毒劑滅菌；消毒劑有自動回收和濃度測定系統，保證消毒劑濃度穩定；用無菌水將瓶中殘留的消毒劑沖洗干凈，再用無菌空氣吹干，保證殘留消毒劑不會對物料產生影響；瓶蓋一般采用消毒劑浸泡式或噴淋式滅菌，通過控制浸泡時間和噴淋時間，可以很好的保證滅菌效果。由于冷灌裝后PET瓶不會收縮，這樣物料和瓶蓋之間會有-部分空氣，其中的氧會在存放過程中緩慢氧化物料，從而導致飲料變質。所以，無菌冷灌裝設備會添加一套氮氣(或其他惰性氣體)置換系統，將頂部的空氣吹走，保證物料不被氧化。
無菌冷灌裝的主體設備也非常強調符合衛生級設計，主要在管道和閥門技術、材料表面的刨光、重要區域的表面設計、選擇抗腐蝕材料等幾方面具有優勢，還帶有完整的全自動清洗(CIP)系統、殺菌(SIP)系統以及設備外部泡沫清洗系統(COP)，另外，無菌冷灌裝機都設計有自己獨特的灌裝閥，所有這些措施保證設備方面不會給物料二次污染。無菌空間環境的保持，一般采用凈化間隔離措施。主體灌裝機設計為100級空氣凈化間，外面還有萬級凈化間(有些無菌灌裝設備并不需要)，通過凈化間的過濾系統保證灌裝環境內空氣潔凈度，使物料不會被空氣中懸浮的微生物二次污染。對于中性飲料無法用熱灌裝工藝進行生產，主要是由于其采用倒瓶方式對瓶蓋進行殺菌，熱灌裝高酸飲料還可以抑制微生物增長，而中性飲料則無法保證產品安全性，產品不良率很高。所以技術很不成熟，而如果用熱灌裝工藝生產中性茶飲料，就必須添加防腐劑。對于無菌冷灌裝，由于是在無菌條件下進行灌裝，其工藝適應會逐漸加強，能夠生產的產品類型非常廣泛，包括中性茶飲品、乳飲料以及其他各種飲料，只需理設備進行相應調整既可改變產品類型。
在影響到無菌冷灌裝質量的因素中，操作人員因素是很大的一部分，因為在整個環境體系中，操作人員是最大的污染源，設計空氣凈化間在凈化空氣的同時，還很好地降低了人員帶來的污染；操作人員在進入萬級凈化間時，要經過噴淋殺菌；百級凈化間設計的小而實用，可以使操作人員不破壞其無菌環境進行操作；凈化設備的內表面可以進行自動清洗和消毒。
管理方面，飲料無菌冷罐裝技術含量很高，需要有高水平的技術人員和高素質的管理人員進行統一管理，一般都應用HACCP管理體系。所有管理都要形成文件制度，并有專人負責執行。只有做到規范化的管理、明確的過程方法；才能真正保證無菌冷灌裝飲料的安全性。
介紹了以上內容，最后我們來看看兩種生產技術上原材料和生產線成本比較方面，兩種灌裝方式生產線投入成本上有很大差別，無菌冷灌裝使用設備在同樣生產能力的情況下，投資比冷灌裝吹瓶高很多。但無菌冷灌裝工藝過程復雜，灌裝設備周邊所需的輔助設備比較多。整體比較的情況下，一條無菌灌裝生產線的初期投資要遠高于熱灌裝生產線。
在原材料成本方面，主要是兩種瓶的質量差別很大，通過節省原材料的重量以降低成本，由于熱灌裝PET瓶口的特殊要求，兩種瓶蓋重量也不相同。從操作成本來講，無菌冷灌裝多了一項殺菌液消耗成本，但總的成本還是比熱灌裝低很多，而且生產線速度越快，產量也高，其生產成本越低。通過比較，可以看出無菌冷灌裝初期投資比較大，但由于無菌冷灌裝原料成本和操作成本比較低，所以會很快收回高出部分的投資。隨著設備使用時間的延長，無菌冷灌裝的低成本優勢就可以明顯表現出來。
結論：
傳統飲料熱灌裝技術和無菌冷灌裝技術現在都已被積極采用，技術各有優點，傳統熱灌裝工藝成熟，產品風險性小，操作比較簡單，對員工的技能要求不是很高，但其在飲料保鮮方面的缺點則無法徹底解決。無菌冷灌裝技術工藝要求復雜，產品也具有一定的風險性，但是其產品在飲料營養與保鮮方面，具有熱灌裝無法比擬的優勢，在未來的市場發展中有著非常廣闊的前景。應該看到，隨著現代灌裝技術日趨完善，無菌冷灌裝將會逐步替代熱灌裝成為飲料包裝最主要方式。
如果僅從兩者工藝流程對比來看，最大的區別就是飲料受熱時間不同。眾所周知，熱處理時間越長，對飲料的品質和口感影響越大。無菌冷灌裝采用UHT超高溫瞬時殺菌，對物料的熱處理時間不超過30秒，并且在高溫情況下完全可以保證殺菌效果，而熱灌裝采用的殺菌方式卻使物料長時間處在高溫狀態下，嚴重影響產品口感、色澤以及熱敏性營養素(如維生素)含量。
如果我們從生產線配置上來看，當灌裝機出現故障停機肘，采用熱灌裝方式處理的物料有一部分回流會延長受熱時間，這樣會嚴重影響整批產品的質量，而無菌冷灌裝不會有此現象發生，物料經過瞬時殺菌后已經降到室溫，置于無菌罐內是不會影響其品質程度的。
我們再回頭看看使用PET瓶的比較。從灌裝工藝可以看出，兩種灌裝方式對PET瓶的要求是不同的。熱灌裝要求PET瓶能夠承受85℃~92℃的高溫且保持良好的耐熱性，這就要求增大PET材料的結晶度，同時在吹瓶時要限制誘導應力的產生。使用的PET瓶就有以下特點：瓶壁厚，有明確的瓶壁肋骨防止熱收縮；要求有結晶瓶口等，從而大大限制了瓶型設計的自由度。無菌冷灌裝可以使用輕質瓶(最高耐熱溫度在60℃至70℃之間)，以及它的標準蓋設計，從而大大降低了瓶子和蓋子的成本，還可以自由的選擇設計瓶型。
在熱灌裝工藝中，飲料在高溫下保持較長時間，-般細菌和微生物都會被殺滅，并且還要添加防腐劑，這樣飲料安全性肯定比較高。那無菌冷灌裝是如何保證飲料安全性呢?究其根本，最主要的還是無菌環境的建立和保障。與熱灌裝相比，無菌冷灌裝對物料殺菌是采用UHT超高溫瞬時殺菌，物料受熱時間短，營養成分損失很少，品質和口感也沒有明顯變化。據最新國外技術，無菌冷灌裝工藝可以配合巴氏殺菌進行冷鏈生產，這樣對于物料的營養成分造成的損失就更低，并且在冷鏈的條件下，產品的安全性完全可以得到保障。
包裝材料的滅菌改進，是無菌冷灌裝生產工藝中最關鍵的一步。由于PET材料的設計的不耐熱性，所以只能采用化學試劑進行滅菌，要保證瓶子和蓋子得到有效的滅菌，又不能讓化學試劑影響到物料，無菌灌裝技術普遍采取了以下措施：要求最初吹制的瓶子原始菌落數不超過5cf／瓶；輸送瓶子采用無菌空氣，要有空氣輸送帶；瓶子內部采用過乙酸類消毒劑(PAA)進行殺菌，可以達到很高的殺菌效果(最高7log)；同時對瓶子外部進行消毒劑滅菌；消毒劑有自動回收和濃度測定系統，保證消毒劑濃度穩定；用無菌水將瓶中殘留的消毒劑沖洗干凈，再用無菌空氣吹干，保證殘留消毒劑不會對物料產生影響；瓶蓋一般采用消毒劑浸泡式或噴淋式滅菌，通過控制浸泡時間和噴淋時間，可以很好的保證滅菌效果。由于冷灌裝后PET瓶不會收縮，這樣物料和瓶蓋之間會有-部分空氣，其中的氧會在存放過程中緩慢氧化物料，從而導致飲料變質。所以，無菌冷灌裝設備會添加一套氮氣(或其他惰性氣體)置換系統，將頂部的空氣吹走，保證物料不被氧化。
無菌冷灌裝的主體設備也非常強調符合衛生級設計，主要在管道和閥門技術、材料表面的刨光、重要區域的表面設計、選擇抗腐蝕材料等幾方面具有優勢，還帶有完整的全自動清洗(CIP)系統、殺菌(SIP)系統以及設備外部泡沫清洗系統(COP)，另外，無菌冷灌裝機都設計有自己獨特的灌裝閥，所有這些措施保證設備方面不會給物料二次污染。無菌空間環境的保持，一般采用凈化間隔離措施。主體灌裝機設計為100級空氣凈化間，外面還有萬級凈化間(有些無菌灌裝設備并不需要)，通過凈化間的過濾系統保證灌裝環境內空氣潔凈度，使物料不會被空氣中懸浮的微生物二次污染。對于中性飲料無法用熱灌裝工藝進行生產，主要是由于其采用倒瓶方式對瓶蓋進行殺菌，熱灌裝高酸飲料還可以抑制微生物增長，而中性飲料則無法保證產品安全性，產品不良率很高。所以技術很不成熟，而如果用熱灌裝工藝生產中性茶飲料，就必須添加防腐劑。對于無菌冷灌裝，由于是在無菌條件下進行灌裝，其工藝適應會逐漸加強，能夠生產的產品類型非常廣泛，包括中性茶飲品、乳飲料以及其他各種飲料，只需理設備進行相應調整既可改變產品類型。
在影響到無菌冷灌裝質量的因素中，操作人員因素是很大的一部分，因為在整個環境體系中，操作人員是最大的污染源，設計空氣凈化間在凈化空氣的同時，還很好地降低了人員帶來的污染；操作人員在進入萬級凈化間時，要經過噴淋殺菌；百級凈化間設計的小而實用，可以使操作人員不破壞其無菌環境進行操作；凈化設備的內表面可以進行自動清洗和消毒。
管理方面，飲料無菌冷罐裝技術含量很高，需要有高水平的技術人員和高素質的管理人員進行統一管理，一般都應用HACCP管理體系。所有管理都要形成文件制度，并有專人負責執行。只有做到規范化的管理、明確的過程方法；才能真正保證無菌冷灌裝飲料的安全性。
介紹了以上內容，最后我們來看看兩種生產技術上原材料和生產線成本比較方面，兩種灌裝方式生產線投入成本上有很大差別，無菌冷灌裝使用設備在同樣生產能力的情況下，投資比冷灌裝吹瓶高很多。但無菌冷灌裝工藝過程復雜，灌裝設備周邊所需的輔助設備比較多。整體比較的情況下，一條無菌灌裝生產線的初期投資要遠高于熱灌裝生產線。
在原材料成本方面，主要是兩種瓶的質量差別很大，通過節省原材料的重量以降低成本，由于熱灌裝PET瓶口的特殊要求，兩種瓶蓋重量也不相同。從操作成本來講，無菌冷灌裝多了一項殺菌液消耗成本，但總的成本還是比熱灌裝低很多，而且生產線速度越快，產量也高，其生產成本越低。通過比較，可以看出無菌冷灌裝初期投資比較大，但由于無菌冷灌裝原料成本和操作成本比較低，所以會很快收回高出部分的投資。隨著設備使用時間的延長，無菌冷灌裝的低成本優勢就可以明顯表現出來。
結論：
傳統飲料熱灌裝技術和無菌冷灌裝技術現在都已被積極采用，技術各有優點，傳統熱灌裝工藝成熟，產品風險性小，操作比較簡單，對員工的技能要求不是很高，但其在飲料保鮮方面的缺點則無法徹底解決。無菌冷灌裝技術工藝要求復雜，產品也具有一定的風險性，但是其產品在飲料營養與保鮮方面，具有熱灌裝無法比擬的優勢，在未來的市場發展中有著非常廣闊的前景。應該看到，隨著現代灌裝技術日趨完善，無菌冷灌裝將會逐步替代熱灌裝成為飲料包裝最主要方式。
