一：無菌包裝技術簡介：
 

　　無菌包裝技術誕生于二十世紀三十年代，1961年利樂公司首先將紙盒(Tetra Pak)無菌包裝技術用于商業生產，現在PET無菌冷灌裝生產線采用無菌空間進行殺菌，確保整個灌裝過程達到無菌要求。
 

　　無菌冷灌裝是指在無菌條件下對飲料產品進行冷（常溫）灌裝，這是相對于通常采用在一般條件下進行的高溫熱灌裝方式而言的。在無菌條件下灌裝時，設備上可能會引起飲料發生微生物污染的部位均保持無菌狀態，所以不必在飲料內添加防腐劑，也不必在飲料灌裝封口后再進行后期殺菌，就可以滿足長貨架期的要求，同時可保持飲料的口感、色澤和風味。
 

　　無菌冷灌裝技術的關鍵是保證灌裝封口后的飲料內微生物控制在允許范圍內(即商業無菌)，為了保證無菌冷灌裝的成功，生產線必須滿足以下基本要求：產品經過超高溫瞬時殺菌達到無菌狀態；包裝材料和密封容器要無菌；灌裝設備達到無菌狀態；灌裝和封蓋要在無菌環境下進行；關鍵控制點的建立、監測、記錄和控制。
 

　　冷熱灌裝全方位對比“
 

　　雖然PET無菌冷灌裝發展時間不長，但世界幾大著名飲料設備生產商已具有比較成熟的無菌冷灌裝工藝。以下是無菌冷灌裝和熱灌裝的詳細比較。
 

　　熱灌裝一般分為兩種:
 

　　一種是高溫熱灌裝，即物料經過UHT瞬時殺菌后，降溫到85～92℃進行灌裝，同時進行產品回流以保持恒定的灌裝溫度，然后保持該溫度對瓶蓋進行殺菌。
 

　　一種是物料殺菌灌裝后在65～75℃進行巴氏殺菌并添加防腐劑。 這兩種方式無需對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達到殺菌效果。
 

　　PET無菌冷灌裝首先對物料進行UHT瞬時殺菌，然后快速降溫至常溫(25℃)，進入無菌罐中暫存。其次用化學消毒劑將瓶子、蓋子進行殺菌，然后在無菌環境下進行灌裝，直至完全密封后才離開無菌環境。整個過程物料受熱時間短，灌裝操作均在無菌環境下進行，灌裝設備和灌裝區也都經過消毒處理，產品的安全性可以得到保證。
 

　　PET無菌冷灌裝與熱灌裝相比的突出優點在于：
 

　　(一)、采用超高溫瞬時殺菌技術(UHT)，對物料的熱處理時間不超過30秒，最大程度地保證了產品的口感和色澤，并最大限度地保存了物料中維生素(熱敏性營養素)的含量。
 

　　(二)、灌裝操作均在無菌、常溫環境下進行，產品中不添加防腐劑，從而保證了產品的安全性。
 

　　(三)、提高了生產能力，節約了原材料，降低了能源損耗，使產品制造成本降低。
 

　　(四)、技術的先進性，可以廣泛適用于灌裝各種飲料。
 

　　(五)、潔凈概念在飲料無菌包裝中的應用
 

　　潔凈概念在無菌生產中的應用已有數十年的歷史。隨著科技和工藝的進步，目前潔凈概念已在飲料廠被廣泛應用，從而使飲料產品生產的衛生性及安全性在不斷提高。
 

　　空氣潔凈室根據空氣中控制對象分為兩類：控制塵埃者稱為無塵室(IndustrialClean?Room)，通常工業用。控制微生物者稱為無菌室(Bio-CleanRoom)，在食品工業上應用，即防止微生物污染。在無菌狀態下加工及包裝，不用防腐劑，以求維持一定時間內食品不會FU敗變質，保持新鮮度及原有風味并延長風味時間為目的。
 

　　無菌室的潔凈度，一般從100至100，000級，級數的定義是以每立方英尺空氣中所含微塵粒徑大于0.5μm的粒子總數為基準。飲料工廠的空氣潔凈室，一般級數設計在10，000左右，充填包裝作業可能嚴格控制在100，而原料調配，加工及殺菌區建議在100，000級。為維持潔凈室內正壓，一般是排氣量較外界進氣量少25%左右，無菌室與一般房間的必要壓差要求在200Pa，而潔凈級數不同的無菌室互相之間要求在66.66Pa。無菌風過濾器又稱HEPA過濾器，它是過濾器中的超高性能過濾器，對0.3μm以上空氣粒子的捕集效率達99.995%以上，除過濾致病菌外，空氣中所有微生物幾乎可全部濾除而達到絕對過濾。無菌加工的飲料包裝技術主要應用于可連續輸送的流體食品，無菌過程是非常復雜的連續式生產過程，在這過程中任何一項失誤或產品的微生物再污染，都會影響整個無菌系統的失敗，同時影響整批產品的衛生安全。目前，潔凈概念在無菌灌裝機安全生產方面有著非常重要的應用。包裝系統內必須建立并產生一個無菌潔凈環境，使已殺菌產品能在此區域內灌裝到無菌的包裝容器中，然后密封。目前康美包灌裝機能建立一個穩定的100級的潔凈環境。從而保證無菌生產。無菌風的產生，使正壓的無菌層流空氣能達到所需的潔凈度。康美包灌裝機使用一道過濾網，兩個HEPA精密過濾網，充分保證了無菌層流空氣。同時在生產之前會對過濾網進行殺菌，從而保證無菌風的有效。
 

　　二、技術應用：介紹了茶飲料無菌冷灌裝生產工藝及設備。以此技術加工的產品能最大限度地保持茶飲料原有的營養成分和風味,而且極大地降低了生產成本,具有較好的經濟效益和發展前景。
 

　　茶飲料　無菌冷灌裝　成本
 

　　Tea beverage 　Cold - aseptic filling　Cost
 

　　目前,茶飲料生產工藝以熱灌裝為主。但是熱灌裝不僅產品成本高,工藝復雜,設備投資大,許多中小企業無力承擔,而且熱灌裝由于其本身工藝上的缺陷,產品口感欠佳。因此,采用無菌冷灌裝技術生產茶飲料成為發展趨勢。所謂無菌冷灌裝是指在無菌的環境中,將先進行滅菌處理后的飲料充填到經過滅菌處理的包裝容器中,并進行無菌密封。茶飲料無菌冷灌裝技術就其工藝特點而言,較適合于生產純茶飲料,在保色、保香等方面具有熱灌裝工藝無可比擬的優勢。
 

　　（一）工藝及設備
 

　　1 設備
 

　　沉浸式PET瓶消毒機、無菌灌裝機、沉浸式瓶蓋消毒機、凈化室1 (100級) 、凈化室2 (10000 級) 、調配罐、脫氣機、純凈水制備系統、多級澆滲式提取裝置、遠紅外線超高溫瞬時滅菌機(UHT) 、CIP就地清洗系統、生產線監控系統、雙聯過濾器、離心過濾器、精密過濾器、超濾器。
 

　　2 工藝流程
 

　　原水→水處理→去離子→煮沸→冷卻→(pH調整為6.10) →茶葉浸提(60～80 ℃,2～4 min) →過濾(200 目尼龍濾布) →調和(加入維生素C) →遠紅外線超高溫瞬時滅菌(UHT) →冷卻→無菌灌裝→充氮→密封→燈檢→套標→縮膜→噴碼→成品
 

　　↑空瓶→浸泡消毒→無菌水沖洗瓶蓋→浸泡消毒→無菌水沖洗→吹干
 

　　（二）工藝技術及設備選配
 

　　1 空瓶、瓶蓋消毒：一次性PET空瓶和瓶蓋的消毒主要是使用浸泡式消毒機消毒。空瓶和瓶蓋進入消毒液時尚殘留有未消毒的空氣,這些空氣需要用真空裝置全部抽出,瓶的內外表面也必須完全浸沒于消毒液,并停留一段時間,保證細菌被完全殺滅,然后將瓶的消毒液傾倒完后引進無菌水浸泡槽內浸泡,在輸出前用無菌水對PET瓶進行短暫的內、外噴身處理。接著用與瓶內同等壓力的無菌空氣(100級)吹淋,尤其是瓶蓋必須要求吹干,進一步確保處理過程在無菌環境下進行。因此,消毒池成了一種將無菌空氣與非無菌空氣環境分開的氣鎖。
 

　　2 純凈水：水是茶飲料生產中使用量最大的原料,水中離子和溶解氧的多少、pH 值的大小等均可能對茶飲料的品質產生影響。自來水因其含有較多的離子和溶解氧等而不適宜,而蒸餾水所生產的茶飲料品質也欠佳,因此,一般使用純凈水。但是,純凈水也需要采取一定的措施將溶解氧限制在一定含量以下,因為水中溶解的氧在加工過程中可能氧化茶湯中的茶多酚和維生素C等,從而使茶湯色澤加深并改變風味,減少溶解氧的措施可以是在萃取前通過將純凈水煮沸除去,也可以通過通入N2 及CO2 除去。純凈水的制備一般需配備機械過濾器、精密過濾器、活性碳過濾器、一級或二級RO反滲透裝置,具體情況可根據當地的水質報告作相應的調整。
 

　　3 茶葉：茶葉要求選擇當年的茶葉,最好是xin茶。如果是陳茶,或貯藏過久的茶,宜通過適當烘烤以改善原料茶的品質。不同廠家可根據自身的實力選擇不同等級的茶葉原料。水質一般選用純凈水。用純凈水萃取茶葉前最好先加熱煮沸以除去水中的溶解氧,防止游離氧引起茶葉內含成分的氧化和湯色的褐變。
 

　　4 浸提影響茶葉浸提效果的因素有茶水比、浸提溫度、浸提時間、茶葉顆粒大小等。茶飲料中茶葉濃度以1 %左右較適合消費者口味,但是,在生產中茶水比如果按1∶(8～20) 的比例生產濃縮茶汁,配制時再稀釋即可。浸提時應遵循的原則是:在保證充分萃取出茶葉中有效成分和茶湯品質的前提下,盡量降低萃取溫度和減少萃取時間。常用的提取設備有:單級浸泡式提取裝置、多級澆滲式提取裝置和連續逆流提取裝置。單級浸泡式提取裝置適用于規模較小的茶飲料廠家,但在工藝上應盡可能縮短提取時間,以減少茶汁風味的損失。后兩種設備更適合于規模較大的飲料生產企業。
 

　　5 、化糖：白糖、CMC - Na 等配料在高速化糖鍋中加熱溶解后,經雙聯過濾器過濾后,泵入調配罐中攪拌混合均勻。
 

　　6 、過濾澄清：茶飲料加工過程中中最常見的問題是出現混濁或沉淀,特別是在低溫下。濃縮茶汁中含有淀粉、果膠、蛋白質、茶多糖等大分子物質,以及小分子物質如當的方法進行澄清過濾處理,這些物質就會在低溫下或在貯藏中產生混濁沉淀。澄清過濾處理一般是采用常規過濾、精密過濾和超濾相結合的方法。常規過濾主要是將茶汁中的較粗的顆粒物質除去,設備有袋式過濾器、板框式過濾器和離心分離機。精密過濾器主要是為消除茶汁中的其余細小固形物,以降低超濾的使用成本。而超濾則主要用于去除大分子物質,如蛋白質、果膠,此外,還能去除微生物,尤其是酵母菌和霉菌,達到濾液無菌的目的。經超濾后的茶飲料基本上達到濾液澄清、透明、無沉淀。
 

　　7 調配：由于茶飲料極易氧化褐變,并改變茶飲料的風味,因此調配時需要加入一些抗氧化劑。常用的抗氧化劑是維生素C 及其鈉鹽,也可使用異構抗壞血酸及其鈉鹽。如茶飲料偏酸,則需調整pH ,一般使用碳酸氫鈉調節。在茶飲料滋味允許的前提下,宜將pH 值調低一些,這樣既有利于保持茶飲料中茶素等成分的穩定性,還具有防止微生物滋長的作用。
 

　　8 殺菌及冷卻：茶飲料含有豐富的營養成分,微生物極易生長繁殖,因此必須進行殺菌處理。但由于茶湯體系極不穩定,對加熱十分敏感,如果采用常規加熱殺菌,則產品色澤會加深,而且會產生熟湯味,所以一般采用超高溫瞬時滅菌機(UHT) 滅菌,滅菌溫度為125 ℃,時間8～12s ,出口溫度保持在30℃～35℃。如果飲料溫度仍不能滿足工藝上的需要,可使用板式換熱器繼續冷卻。
 

　　9 灌裝：由于采用的是無菌冷灌裝工藝,所以無需耐熱PET 瓶,使用普通的PET瓶即可。灌裝設備可采用噴瓶/ 沖瓶/ 灌裝/ 封蓋無菌灌裝機組,但是環境的無菌要求較高,灌裝凈化室1必須達到100級以上的空氣凈化要求。灌裝閥門結構必須簡單,易于清洗,閥內無夾縫等衛生死角。經過三級過濾后所得到的無菌空氣進入灌裝室多采用密集流線散流器,頂部送風方式,并保證灌裝室內正壓為115～130 mm 水柱。灌裝室外的凈化室2則只需達到10000 級以上的空氣凈化要求即可, 但必須保證工作時正壓為109～115mm 水柱,而且無菌風通過擾流板后要求能平衡地保持風壓均勻。PET瓶是通過空氣輸送道進入灌裝機組(噴瓶機、沖瓶機、灌裝機、封蓋機) ,通過星輪將PET瓶送進噴瓶機。在整個組合機內, PET 瓶的傳送均是依靠頸夾牢固地夾住頸環而進行的。
 

　　10、包裝：灌裝后的瓶子需經噴淋風干,然后套標、縮膜(分為電熱和蒸汽加熱兩種) 、噴碼、裝箱。
 

　　11 凈化系統：凈化室的任務是將整個消毒、灌裝、封蓋區域維持在無菌狀態下,并利用微過濾和低紊流微壓力的無菌空氣將普通空氣阻隔于凈化室外。首先, PET 瓶和瓶蓋從浸泡式消毒機、無菌水浸泡槽出來后,利用頸夾傳送系統輸送,經過一個無菌空氣氣鎖將普通空氣阻隔于凈化室外。然后在噴瓶機內,通過連續供給高純度無菌空氣,以及利用雙氧水、蒸汽等對PET 瓶進行消毒處理,從而實現絕對無菌的生產環境。凈化室有兩個。凈化室1(100級)位于消毒機到灌裝機和封蓋機之間,與整套機械連成一體;凈化室2(10000級)與氣鎖系統相連,其范圍是從消毒機無菌水沖洗和無菌空氣吹干的輸出口開始,延伸到灌裝機和封蓋機長約115m。這兩個凈化室均裝有無菌空氣過濾器,吹風機、照明燈和凈化室監測儀器。
 

　　12 　CIP 清洗系統：全自動就地清洗和消毒系統(CIP)包括對所有產品和介質接觸的設備進行內、外清洗和消毒。設備內部包括內表面進行清洗、殺菌和消毒。設備外部的清洗和消毒包括對凈化區進行泡沫處理、瞬時消毒和無菌水沖洗。系統包括盛裝酸、堿、熱水的三個槽、泵、閥及加熱器、溫度、液位測量及電腦控制等部分組成。統相連,其范圍是從消毒機無菌水沖洗和無菌空氣吹干的輸出口開始,延伸到灌裝機和封蓋機長約115m。這兩個凈化室均裝有無菌空氣過濾器,吹風機、照明燈和凈化室監測儀器。
 

　　13 　結束語
 

　　(1) 無菌冷罐裝一方面由于采用常規PET瓶蓋代替耐熱PET瓶蓋,不需要恒溫循環系統、倒瓶殺菌和噴淋冷卻等裝置,所以生產成本可大大降低,另一方面該工藝采取的是常溫灌裝,不僅避免了茶飲料的高溫氧化所引起的顏色改變和產品中有效成分的損失,而且口感更宜人清爽。所以,與熱灌裝相比,無菌冷灌裝具有較大的優勢。
 

　　(2) 就目前國內飲料發展的方向來看,綠色型、營養型、保健型飲料將是發展的主流,而無菌冷灌裝工藝正好適合這種發展趨勢,其推廣前景十分樂觀。無菌冷灌裝工藝將逐漸成為茶飲料及至果汁飲料的主要生產方式。
 

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