PET无菌冷灌装与热灌装技术比较

虽然PET无菌冷灌装发展时间不长，但世界几大著名饮料及酿造设备生产商已具有比较成熟的无菌冷灌装工艺。

灌装工艺比较。

传统的热灌装可以分为两种，一种是高温热灌装，一种是中温灌装后再将产品升温到65℃~75℃进行巴氏杀菌。

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。

无菌冷灌装首先需要将产品、瓶子、盖子分别进行杀菌，然后再无菌环境下进行灌装，直至完全密封后才能离开无菌环境。

从两者工艺流程图对比来看，最大的区别就是饮料受热时间不同。

众所周知，热处理时间越长，对饮料的品质和口感影响越大。

无菌冷灌装采用UHT超高温瞬时杀菌，对物料的热处理时间不超过30秒，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肘，采用热灌装方式处理的物料有-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。

所使用PET瓶的比较。

从上面的灌装工艺可以看出，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，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，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60℃)和标准盖，这样大大降低了瓶子和盖子的成本，还可以自由的选择设计瓶型。

无菌冷灌装工艺技术特点热灌装工艺中，饮料在高温下保持较长时间，-般细菌和微生物都会被杀灭，并且还要添加防腐剂，这样饮料安全性比较高。

那么，无菌冷灌装是如何保证饮料安全性呢?最主要是无菌环境的建立和保障。

与热灌装相比，无菌冷灌装对物料杀菌是采用UHT 超高温瞬时杀菌，物料受热时间短，营养成分损失很少，品质和口感也没有明显变化。

最新的无菌冷灌装工艺可以配合巴氏杀菌进行冷链生产，这样对于物料的营养成分造成的损失就更低，并且在冷链的条件下，产品的安全性完全可以得到保障。

包装材料的灭菌，是无菌冷灌装生产工艺中最关键的一步。

由于PET材料的不耐热性，只能采用化学试剂进行灭菌，要保证瓶子和盖子得到有效的灭菌，且不能让化学试剂影响到物料，无菌灌装采取了以下措施：要求最初吹制的瓶子原始菌落数不超过5cf ／瓶；输送瓶子采用无菌空气，要有空气输送带；瓶子内部采用过乙酸类消毒剂(PAA)进行杀菌，可以达到很高的杀菌效果(最高7log)；同时对瓶子外部进行消毒剂灭菌；消毒剂有自动回收和浓度测定系统，保证消毒剂浓度稳定；用无菌水将瓶中残留的消毒剂冲洗干净，再用无菌空气吹干，保证残留消毒剂不会对物料产生影响；瓶盖一般采用消毒剂浸泡式灭菌，通过控制浸泡时间可以很好的保证灭菌效果。

无菌冷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、材料表面的刨光、重要区域的表面设计、选择抗腐蚀材料等几方面具有优势，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，所有这些措施保证设备方面不会给物料二次污染。

由于冷灌装后PET瓶不会收缩，这样物料和瓶盖之间会有-部分空气，其中的氧会在存放过程中缓慢氧化物料，从而导致饮料变质。

所以，无菌冷灌装设备会添加一套氮气(或其他惰性气体)置换系统，将顶部的空气吹走，保证物料不被氧化。

无菌空间环境的保持，一般采用净化间隔离措施。

主体灌装机设计为D100级空气净化间，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。

对于中性饮料无法用热灌装工艺进行生产，由于其采用倒瓶方式对瓶盖进行杀菌，高酸饮料还可以抑制微生物增长，而中性饮料则无法保证产品安全性，产品不良率很高。

如果用热灌装工艺生产中性茶饮料，就必须添加防腐剂。

对于无菌冷灌装，由于是在无菌条件下进行灌装，其工艺适应惭艮强，能够生产的产品类型非常广泛，包括中性茶饮品、乳饮料以及其他各种饮料，只需对前处理设备进行调整既可改变产品类型。

操作人员因素，在整个环境体系中，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。

管理因素。

饮料无菌冷罐装技术含量很高，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。

原材料和生产线成本比较两种灌装方式生产线投入成本上有很大差别，无菌冷灌装使用的吹瓶机肷瓶速度快，耗电少，而热灌装吹瓶机吹瓶速度比较慢，耗电量很大，在同样生产能力的情况下，投资比冷灌装吹瓶帆高很多(不包括瓶坯设备)。

无菌冷灌装工艺过程复杂，灌装辅助设备比较多。

整体比较，一条无菌灌装生产线的初期投资要高于热灌装生产线。

原材料成本方面，主要是两种瓶的质量差别很大，节省原材料以降低成本，由于热灌装PET瓶口的特殊要求，两种瓶盖重量也不相同。

从操作成本来讲，无菌冷灌装多-项杀菌液消耗，但总的成本还是低很多，而且生产线速度越快，产量越高，其生产成本越低。

通过比较，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，无菌冷灌装的低成本优势就可以明显表现出来。

PET瓶装饮料自问世以来，由于其美观、轻便、可回收的特点，已得到广大消费者的普遍认可，目前在欧美及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PET瓶装饮料共存于市场，并以每年30%的速度增长。

据专家预计，到2005年，我国PET 瓶装饮料总量将会达到1000万吨。

经过十多年不断努力，PET无菌冷灌装技术日趋完善，生产的饮料品种也越来越多，包括果蔬汁饮料、茶饮料、运动饮料、碳酸饮料、水等等，目前在欧洲和北美PET瓶装乳饮料已经比较普遍。

2001年，汇源集团成功引进中国第一条PET无菌冷灌装生产线，开创了中国饮料制造行业的新局面。

一.PET瓶的突出优势与纸包装、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；与玻璃瓶比较：有更高的空间利用率；"低成本；""通过美国FDA认证的安全食品包装材料。

二.无菌冷灌装理论基础无菌包装技术诞生于二十世纪三十年代，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无菌冷灌装生产线也采用无菌空间加上化学消毒剂的方法来进行杀菌，确保整个灌装过程达到无菌要求。

无菌冷灌装是指在无菌条件下对饮料产品进行冷（常温）灌装，这是相对于通常采用在一般条件下进行的高温热灌装方式而言的。

在无菌条件下灌装时，设备上可能会引起饮料发生微生物污染的部位均保持无菌状态，所以不必在饮料内添加防腐剂，不必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。

无菌冷灌装技术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），为了保证无菌冷灌装的成功，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。

三.两种灌装方式比较虽然PET无菌冷灌装发展时间不长，但世界几大著名饮料设备生产商已具有比较成熟的无菌冷灌装工艺。

以下是无菌冷灌装和热灌装的详细比较。

1．灌装工艺比较：热灌装一般分为两种，一种是高温热灌装，即物料经过UHT瞬时杀菌后，降温到85～92℃进行灌装，同时进行产品回流以保持恒定的灌装温度，然后保持该温度对瓶盖进行杀菌；一种是物料杀菌灌装后在65～75℃进行巴氏杀菌并添加防腐剂。

这两种方式无需对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达到杀菌效果。

具体工艺见图一。

图一、PET热灌装杀菌工艺PET无菌冷灌装首先对物料进行UHT瞬时杀菌，然后快速降温至常温（25℃），进入无菌罐中暂存。

其次用化学消毒剂将瓶子、盖子进行杀菌，然后在无菌环境下进行灌装，直至完全密封后才离开无菌环境。

整个过程物料受热时间短，灌装操作均在无菌环境下进行，灌装设备和灌装区也都经过消毒处理，产品的安全性可以得到保证。

具体工艺见图二。

图二、PET无菌冷灌装杀菌及灌装工艺从工艺流程对比来看，两者最大区别在于饮料受热时间不同。

大家知道，热处理时间越长，对饮料品质影响越大。

无菌冷灌装只采用UHT超高温瞬时杀菌，对物料的热处理时间不超过30秒；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。

上述生产工艺决定了热灌装方式只适宜生产高酸产品，因高酸环境本身对微生物具有抑制作用，对于低酸性饮料热灌装则不能很好保证其产品的安全性，产品不良率很高。

对于无菌冷灌装，由于整个灌装过程是在无菌条件下进行的，其工艺适应性很强，能够生产的产品类型非常广泛，包括中性茶饮品、乳饮料以及其他各种饮料，只需对前处理设备进行适当调整既可。

2．两种PET瓶比较两种灌装方式对PET瓶要求不同，热灌装PET瓶需要承受85～92℃高温且不变形，这就要求增大PET材料的结晶度，在吹瓶时限制诱导应力的产生。

具体有以下特点：瓶壁厚，需要高晶体化程度增强热稳定性；有明确的瓶壁肋骨防止热收缩；要求有结晶瓶口等，大大限制了瓶型设计的自由度。

无菌冷灌装可以使用标准PET轻质瓶（最高耐热温度60℃）和标准盖，大幅度降低了包材成本，还可根据产品特性自由设计瓶型，进行个性化包装。

两种PET瓶比较见表1。

表1、两种灌装方式所用PET瓶比较项目热灌装PET瓶无菌冷灌装PET瓶瓶重重(500ml,28～32g)轻(500ml,18～23g)瓶颈特殊结晶瓶颈标准瓶颈材料拉伸率要求高标准瓶型设计带热嵌板的特殊瓶型可用户化的瓶型设计耐热温度 85～92℃ 60℃透氧性瓶壁厚，透氧性低瓶壁薄，透氧性高瓶盖耐高温瓶盖标准盖瓶和盖成本高低3．无菌冷灌装工艺技术特点无菌冷灌装必须满足的基本要求包括以下五个方面：（1）无菌冷灌装对物料杀菌只采用UHT超高温瞬时杀菌，物料受热时间短，营养成分损失少，品质和口感无明显变化。