ESL灌裝技術(shù)在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、ESL灌裝技術(shù)在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用ESL灌裝技術(shù)在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用ESL（Extended shelf life）技術(shù)是指利用現(xiàn)代化的食品保鮮技術(shù)，在最大程度保存產(chǎn)品新鮮度的條件下，減少產(chǎn)品的細(xì)菌含量，減少產(chǎn)品變質(zhì)幾率以及延長產(chǎn)品保質(zhì)期的生產(chǎn)技術(shù)。生產(chǎn)ESL產(chǎn)品的技術(shù)早在1960年在北美就已經(jīng)存在了，當(dāng)時主要用于生產(chǎn)流通速度緩慢的產(chǎn)品，如攪拌奶油和咖啡奶油。現(xiàn)在此技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)展到其它高附加值產(chǎn)品以及常規(guī)飲用品領(lǐng)域。以當(dāng)前受到廣泛關(guān)注的ESL奶的生產(chǎn)加工技術(shù)為例，ESL技術(shù)包括從牛場衛(wèi)生、原奶的質(zhì)量控制、殺菌工藝、ESL灌裝加工方法、加工關(guān)鍵點(diǎn)控制、加工設(shè)備和成品儲運(yùn)配送

2、等一系列環(huán)節(jié)嚴(yán)格執(zhí)行微生物柵欄控制技術(shù)，以達(dá)到保持產(chǎn)品的新鮮度及提高微生物水平的安全性，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期的目的。改善產(chǎn)品的殺菌條件和提高灌裝設(shè)備的衛(wèi)生等級是ESL技術(shù)中極為重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其中ESL灌裝技術(shù)，又稱為超潔凈灌裝（Ultra-Clean Filling）技術(shù)，是依據(jù)微生物柵欄技術(shù)的原理和HACCP質(zhì)量控制理論，利用潔凈的灌裝設(shè)備，在潔凈的充填環(huán)境下，將殺菌合格的物料充填到潔凈的包材中，從而達(dá)到延長產(chǎn)品的保質(zhì)期的目的。ESL灌裝技術(shù)不僅在ESL奶的生產(chǎn)中得以應(yīng)用，而且，近年來在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中也逐步得以應(yīng)用，從而使得PET瓶熱灌裝技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷得以拓展和延伸。在PET瓶E

3、SL熱灌裝技術(shù)中，需要重點(diǎn)考慮包裝材料（瓶和蓋）的消毒、灌裝空間的凈化、灌裝設(shè)備外部的清潔和消毒、物料灌裝通道的清洗和消毒、以及操作過程中相關(guān)人員污染控制等諸多技術(shù)環(huán)節(jié)。1、 包裝材料的消毒在PET瓶熱灌裝生產(chǎn)中，與物料直接接觸的包裝材料主要為PET瓶及瓶蓋。PET空瓶在剛吹制出來時，其所帶菌落數(shù)較少，但由于吹制出的空瓶自身帶有靜電，其極易吸附空氣中的灰塵，而灰塵又是微生物的良好載體，因此空瓶在儲存過程中會受到微生物的污染，其污染程度和PET的包裝方式及儲瓶的環(huán)境有關(guān)1。用于ESL熱灌裝的PET瓶和瓶蓋需要選擇合理的包裝方式并嚴(yán)格控制包裝材料的儲運(yùn)條件，同時，在生產(chǎn)使用前必須經(jīng)過消毒處理。在工

4、藝設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)包裝材料初始的微生物污染程度來確定消毒劑品種的選擇、消毒劑使用的工藝條件和消毒方式的選擇。在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線中，空瓶的消毒方式主要有消毒液灌注法和噴沖法?？丈w的消毒方式主要有連續(xù)噴沖法和浸泡法。在生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)所選用消毒劑的殺菌強(qiáng)度、消毒劑的腐蝕性和對人員的刺激性、生產(chǎn)線的運(yùn)行速度和穩(wěn)定性要求以及生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量品控水平選擇合理的包材消毒方式。用于PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)中的包材消毒的常用消毒劑主要有次氯酸、二氧化氯、過氧乙酸和復(fù)合型消毒劑2。一般來講，在低速生產(chǎn)線中，采用灌注消毒法一般可維持較長的消毒液作用時間，因此可選用殺菌能力偏弱的消毒劑。而在中、高速

5、生產(chǎn)線中，為了保證設(shè)備運(yùn)行的可靠性，一般要采用消毒液的噴沖法，同時，為了減少設(shè)備投資成本，工藝上要求消毒液的噴沖、作用時間要越短越好，因此在選用消毒劑時，要選用殺菌能力強(qiáng)的消毒劑。在消毒劑品種的選擇上，除了重點(diǎn)考慮消毒劑對于微生物的廣譜殺菌特性及殺菌強(qiáng)度外，消毒劑對設(shè)備的腐蝕、消毒劑對操作人員的傷害以及消毒劑在包材中的殘留也是重點(diǎn)需要考慮的因素。如目前常用的二氧化氯，其具有強(qiáng)烈刺激性，接觸后引起咳嗽、噴嚏、氣急、胸悶以及流涕、流淚等刺激癥狀，吸入高濃度還可發(fā)生肺水腫。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，當(dāng)空氣中的ClO2的含量超過3mg/m3對人體是有害的，達(dá)到14mg/m3時就能被人察覺。我國規(guī)定二氧化氯的時間加權(quán)

6、平均容許濃度為0.3mg/m3，短時間接觸容許濃度為0.8mg/m33。在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線中，如選用ClO2對包材進(jìn)行消毒時，不可避免的因ClO2的泄漏而導(dǎo)致生產(chǎn)車間空氣中含有一定量的ClO2，因此在設(shè)備的設(shè)計(jì)中，首先要提高空瓶消毒區(qū)的設(shè)備密封性，盡量減少ClO2的外泄；其二需要增設(shè)操作工人的呼吸系統(tǒng)的保護(hù)裝置；其三要監(jiān)測車間空氣中ClO2的濃度，排除泄漏就十分必要的措施。對于所選用的消毒劑的工藝使用條件（如溫度、濃度和時間），在生產(chǎn)使用前，應(yīng)參照消毒技術(shù)規(guī)范消毒劑對物體表面模擬現(xiàn)場和現(xiàn)場消毒鑒定試驗(yàn)中規(guī)定的方法進(jìn)行消毒液消毒效果的驗(yàn)證試驗(yàn)，以驗(yàn)證工藝條件在包材消毒設(shè)備上的合理性和可

7、靠性。2、 灌裝空間的空氣凈化在PET瓶ESL熱灌裝工藝中，為了防止空氣中的微生物對灌裝半成品的二次污染，在生產(chǎn)線的灌裝區(qū)域設(shè)置空氣凈化系統(tǒng)是不可缺少的措施?？諝鈨艋到y(tǒng)可分為以無生命微粒的控制為對象的工業(yè)潔凈室和以控制有生命微粒（細(xì)菌）與無命微粒（塵埃）對工作對象的生物潔凈室。PET瓶ESL熱灌裝工藝要求生產(chǎn)線灌裝區(qū)域的凈化采用生物潔凈室，微生物的靜態(tài)控制等級要達(dá)到國家規(guī)定的百級凈化標(biāo)準(zhǔn)（見表-8）與主要控制灰塵的潔凈室所不同的是，生物潔凈室的主要目的是控制微生物。空氣中活微生物大多依附塵埃粒子而形成生物活性粒子。在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線中的生物潔凈系統(tǒng)中，首先是要通過HEPA高效過濾器

8、過濾塵埃的方式來除去空氣中附著在塵埃表面上的微生物，但由于HEPA僅為物理性的除菌方法，在潔凈系統(tǒng)的墻壁、頂棚及設(shè)備表面容易積存細(xì)菌，要達(dá)到生物潔凈室的技術(shù)要求，因此在潔凈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還需要采用消毒方法來殺滅潔凈室中的微生物。其實(shí)施方式主要由以下幾種方式協(xié)同作用來完成：（1）在生產(chǎn)準(zhǔn)備期，定期采用藥物熏蒸方式對灌裝區(qū)域進(jìn)行消毒處理；（2）在生產(chǎn)前，利用COP和SOP操作對設(shè)備表面進(jìn)行清洗和消毒；（3）在生產(chǎn)前及生產(chǎn)過程中，采用臭氧消毒方式；即利用HVAC系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)作為臭氧的載體，由HVAC系統(tǒng)中凈化風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的循環(huán)風(fēng)將臭氧擴(kuò)散至所控制的整個潔凈區(qū)域，并且使空氣中臭氧濃度均勻，對HVAC系統(tǒng)起到

9、殺滅雜菌和霉菌的效果，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，該消毒滅菌方式還能對高效過濾器起到溶菌疏導(dǎo)作用，延長其使用壽命。（4）灌裝區(qū)域設(shè)置有自動消毒液氣溶膠噴霧熏蒸系統(tǒng)，可自動定期對灌裝空間及其設(shè)備表面進(jìn)行消毒。在PET瓶ESL熱灌裝空氣潔凈系統(tǒng)中，與常見的熱灌裝凈化方式有所區(qū)別，其采用灌裝區(qū)域和操作區(qū)域彼此獨(dú)立的凈化風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)（見圖-1、2），這種凈化方式具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可防止消毒液的氣味揮發(fā)到灌裝操作區(qū)，改善操作人員的工作環(huán)境；（2）可減少灌裝操作區(qū)人員的活動對灌裝區(qū)域的污染。（3）可明顯提高動態(tài)下灌裝區(qū)域的凈化等級。在新型的PET瓶ESL熱灌裝機(jī)中，也采用了PET瓶無菌灌裝的凈化方式，利用隔離器（Isola

10、tor）方式來確保各個工作區(qū)的潔凈度要求。3、 灌裝區(qū)內(nèi)灌裝設(shè)備外部的清潔和消毒在PET瓶ESL熱灌裝過程中，由設(shè)備表面微生物的繁殖而造成灌裝環(huán)節(jié)的二次污染是一個漸進(jìn)的過程，由于設(shè)備表面或環(huán)境清洗不徹底，或者在生產(chǎn)過程中物料灑濺到設(shè)備表面，會使部分營養(yǎng)物質(zhì)富集并導(dǎo)致部分微生物得以生存和繁殖，當(dāng)微生物繁衍到一定程度后會形成“生物膜”，在生物膜保護(hù)下，各類雜菌飛速繁殖。一旦條件許可，就會破壞灌裝潔凈區(qū)內(nèi)的衛(wèi)生凈化程度。因此在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線中，為了保證灌裝環(huán)境的潔凈程度，需要通過COP（Cleaning-Out-Of-Place）泡沫清洗方式和SOP（Sterilization -Out

11、-Of-Place）消毒方式來實(shí)現(xiàn)凈化隔離區(qū)內(nèi)設(shè)備外表面的清洗和消毒。COP泡沫清洗的方法是將泡沫母液按比例添加到高壓水中，溶液在混合器內(nèi)被壓縮空氣充分混合后使其發(fā)泡，然后將發(fā)泡后的清洗液通過專用的COP裝置噴灑在被洗物的表面，清洗液與污垢保持充分的接觸時間（通常l015分鐘）后，再用高壓水洗涮便可將處于極易剝離狀態(tài)的污垢很容易除去。這種方法只需用少量的洗滌劑就能達(dá)到很好的清洗效果。另外，通過調(diào)節(jié)混入空氣的比率可以調(diào)節(jié)泡沫的軟硬度，從而使得泡沫在垂直面上具有較強(qiáng)的附著性。COP泡沫清洗與SOP消毒具有得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：（1）大大節(jié)約了人力及清洗消毒用的化學(xué)品；（2）能在較短的清洗工作

12、時間內(nèi)完成大面積的清潔工作；（3）由于泡沫有一定的附著性，使化學(xué)品接觸被處理表面時間相對較長；（4）由于泡沫有一定的流動性，使清洗劑或消毒劑能滲透到非常光滑的縫隙或凹槽內(nèi)，防止衛(wèi)生死角。泡沫清洗裝置有同定式和移動輕便式兩種，對于大規(guī)模生產(chǎn)的工廠，適合于選用固定式集中控制的裝置，小規(guī)模工廠以及小的清洗對象適合于選用移動輕便式裝置。作為泡沫清潔和消毒的化學(xué)品主要有堿性泡沫劑、酸性泡沫劑和消毒型泡沫劑。利用自動泡沫清洗設(shè)備，可以完成“水沖洗堿性泡沫水沖洗酸性泡沫水沖洗消毒泡沫水沖洗”七步法以及“水沖洗堿（酸）性泡沫水沖洗消毒泡沫水沖洗”五步法等多種模式的清洗和消毒程序，以達(dá)到灌注區(qū)內(nèi)灌裝設(shè)備外表面的

13、清洗和消毒的目的。同時，通過與灌裝空間的空氣凈化系統(tǒng)協(xié)同作用，來保證灌裝區(qū)域的潔凈度。4、 物料灌裝通道的清洗和消毒物料殺菌機(jī)與灌裝機(jī)之間的物流灌裝通道是殺菌合格的產(chǎn)品造成微生物二次污染的主要環(huán)節(jié)之一，保持物流灌裝通道的潔凈性是PET瓶ESL熱灌裝技術(shù)中的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一。因此，在設(shè)計(jì)、安裝和生產(chǎn)使用過程中，需要對物料灌裝通道進(jìn)行重點(diǎn)考慮。在設(shè)計(jì)過程中，在物料灌裝通道上應(yīng)避免使用非無菌類閥門，同時物料殺菌機(jī)與灌裝機(jī)之間應(yīng)采用直聯(lián)方式，避免在熱灌裝生產(chǎn)線中常用的物料高位罐中存在的不可避免的衛(wèi)生死角而造成的二次污染；在生產(chǎn)線的安裝過程中，物料殺菌機(jī)與灌裝機(jī)之間的物料通道應(yīng)考慮能充分的清洗和消毒，

14、避免衛(wèi)生死角，采用的不銹鋼管道內(nèi)外應(yīng)作拋光處理(衛(wèi)生管，內(nèi)拋光Ra0.4m，外拋光Ra1.6m)，管道之間的連接盡量采用焊接方式，減少采用卡式或圓螺母快裝方式的連接，因?yàn)楣艿乐忻考尤胍粋€密封圈，從某種意義上等于在內(nèi)壁上增加了兩道細(xì)縫，容易造成雜質(zhì)的滯留和微生物的滋長。管道的焊接要采用惰性氣體保護(hù)焊，焊接后的管道要經(jīng)過嚴(yán)格的脫脂、酸洗、鈍化處理；在生產(chǎn)前，物料殺菌機(jī)與灌裝機(jī)之間的物流灌裝通道必須經(jīng)過嚴(yán)格的CIP（Cleaning-In-Place）和SIP（Sterilization-In-Place）操作，為此，在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線中，需要配備有用于物料殺菌設(shè)備和灌裝機(jī)清洗的專業(yè)CIP裝置，同時，根據(jù)灌裝機(jī)灌注閥門的不同形式以及灌裝產(chǎn)品的不同性質(zhì)，需要采用消毒劑法SIP、食品級蒸汽法SIP或熱水法SIP對物流通道進(jìn)行有效的消毒操作。5、 操作過程中相關(guān)人員污染控制在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)中，防止來自操作人員的二次污染是十分重要的環(huán)節(jié)，為此，需要加強(qiáng)培養(yǎng)操作人員的微生物質(zhì)量意識，同時，建立維修操作過程中意外人為污染的應(yīng)急消毒措施，建立合理的HA