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ESL技術(shù)在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中的應用

來源：   2008年09月10日 17:04   1978
ESL（Extended Shelf Life）技術(shù)是指利用現(xiàn)代化的食品保鮮技術(shù)，在zui大程度保存產(chǎn)品新鮮度的條件下，減少產(chǎn)品的細菌含量、變質(zhì)幾率及延長產(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年就已經(jīng)在北美存在了，當時主要用于生產(chǎn)流通速度緩慢的產(chǎn)品，如攪拌奶油和咖啡奶油?，F(xiàn)在此技術(shù)已經(jīng)擴展到其它高附加值產(chǎn)品以及常規(guī)飲用品領域。以當前受到廣泛關注的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、加工關鍵點控制、加工設備和成品儲運配送等一系列環(huán)節(jié)嚴格執(zhí)行微生物柵欄控制技術(shù)，以達到保持產(chǎn)品的新鮮度及提高微生物水平的安全性，延長產(chǎn)品保質(zhì)期的目的。

改善產(chǎn)品的殺菌條件和提高灌裝設備的衛(wèi)生等級是ESL技術(shù)中極為重要的環(huán)節(jié)。其中ESL灌裝技術(shù)，又稱為超潔凈灌裝技術(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，從而達到延長產(chǎn)品保質(zhì)期的目的。ESL灌裝技術(shù)不僅在ESL奶的生產(chǎn)中得以應用，近年來在PET瓶飲料熱灌裝生產(chǎn)中也逐步得以推廣，從而使PET瓶熱灌裝技術(shù)的應用范圍不斷得以拓展和延伸。

在PET瓶ESL熱灌裝技術(shù)中，需要重點考慮包裝材料（瓶和蓋）的消毒、灌裝空間的凈化、灌裝設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，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的包裝方式及儲瓶環(huán)境有關。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格控制包裝材料的儲運條件。同時，在生產(chǎn)使用前必須經(jīng)過消毒處理。在工藝設計中，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。

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)線的設計中，需要根據(jù)所選用消毒劑的殺菌強度、消毒劑的腐蝕性和對人員的刺激性、生產(chǎn)線的運行速度和穩(wěn)定性要求以及生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量品控水平，正確選擇合理的包材消毒方式。

用于PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)中包材消毒的常用消毒劑主要有次氯酸、二氧化氯、過氧乙酸和復合型消毒劑。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、高速生產(chǎn)線中，為了保證設備運行可靠，一般采用噴沖消毒法，同時，為了減少設備投資成本，要求消毒液噴沖的作用時間越短越好，因此要選用殺菌能力強的消毒劑。

在消毒劑品種的選擇上，除了重點考慮消毒劑對于微生物的廣譜殺菌特性及殺菌強度外，消毒劑對設備的腐蝕、對操作人員的傷害以及消毒劑在包材中的殘留也是需要重點考慮的因素。如目前常用的二氧化氯，具有強烈的刺激性，接觸后會引起咳嗽、噴嚏、氣急、胸悶以及流涕、流淚等癥狀，如吸入濃度高時還可發(fā)生肺水腫。據(jù)文獻報道，當空氣中的ClO2的含量超過3mg/ m3時即可對人體健康產(chǎn)生影響，達到14mg/ m3時人可明顯感到不適。在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線中，如選用ClO2對包材進行消毒，會不可避免地因ClO2泄漏導致生產(chǎn)車間空氣中含有一定量的ClO2，因此在設備的設計中，首先要提高空瓶消毒區(qū)的設備密封性，盡量減少ClO2的外泄；其次需要增設操作工人呼吸系統(tǒng)的保護裝置；再次要監(jiān)測車間空氣中ClO2的濃度。表2為國外空氣中ClO2的排放限值，我國目前尚未制訂出空氣中ClO2的排放標準。

對于所選用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)場消毒鑒定試驗中規(guī)定的方法進行消毒液消毒效果的驗證試驗，以驗證工藝條件在包材消毒設備上的合理性和可靠性。

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)域必須設置空氣凈化系統(tǒng)。

空氣凈化系統(tǒng)可分為以無生命微粒為對象控制的工業(yè)潔凈室和以有生命微粒（細菌）與無生命微粒（塵埃）為控制對象的生物潔凈室。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)控制等級要達到國家規(guī)定的百級凈化標準

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?？諝庵谢钗⑸锎蠖嘁栏綁m埃粒子而形成生物活性粒子。在PET瓶ESL熱灌裝生產(chǎn)線的生物潔凈系統(tǒng)中，首先要通過HEPA過濾器過濾塵埃的方式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、頂棚及設備表面容易積存細菌，要達到生物潔凈室的技術(shù)要求，還需要在潔凈系統(tǒng)的設計中采用消毒方法來殺滅潔凈室中的微生物。其實施過程主要由以下幾種方式協(xié)同作用來完成：

（1） 在生產(chǎn)準備期，定期采用藥物熏蒸方式對灌裝區(qū)域進行消毒處理；
（2） 在生產(chǎn)前，利用COP和SOP操作對設備表面進行清洗和消毒；
（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)風作為臭氧的載體，由HVAC系統(tǒng)中凈化風機產(chǎn)生的循環(huán)風將臭氧擴散至所控制的整個潔凈區(qū)域，并且使空氣中臭氧的濃度均勻，對HVAC系統(tǒng)起到殺滅雜菌和霉菌的效果。實踐發(fā)現(xiàn)，該消毒滅菌方式還能對過濾器起到溶菌疏導作用，延長其使用壽命。
（4） 灌裝區(qū)域設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備表面進行消毒。

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)域彼此獨立的凈化風循環(huán)系統(tǒng)，這種凈化方式具有如下優(yōu)點：

（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。

3. 灌裝區(qū)內(nèi)灌裝設備外部的清潔和消毒

在PET瓶ESL熱灌裝過程中，由設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的過程，由于設備表面或環(huán)境清洗不*，或者在生產(chǎn)過程中物料灑濺到設備表面，會使部分營養(yǎng)物質(zhì)富集并導致部分微生物得以生存和繁殖，當微生物繁衍到一定程度后會形成“生物膜”，在生物膜保護下，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-Of-Place）消毒方式來實現(xiàn)凈化隔離區(qū)內(nèi)設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l0分鐘～15分鐘）后，再用高壓水洗涮便可將處于極易剝離狀態(tài)的污垢很容易地除去。這種方法只需用少量的洗滌劑就能達到很好的清洗效果。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的附著性。

COP泡沫清洗與SOP消毒相比具有得天獨厚的優(yōu)點，具體表現(xiàn)為：

（1） 大大節(jié)約了人力及清洗消毒用的化學品用量；
（2） 能在較短的清洗工作時間內(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選用移動輕便式裝置。

作為泡沫清潔和消毒的化學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，以達到灌注區(qū)內(nèi)灌裝設備外表面的清洗和消毒的目的。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

物料殺菌機與灌裝機之間的物流灌裝通道是對殺菌合格的產(chǎn)品造成微生物二次污染的主要原因之一，保持物流灌裝通道的潔凈是PET瓶ESL熱灌裝技術(shù)中至關重要的環(huán)節(jié)之一。因此，在設計、安裝和生產(chǎn)使用過程中，需要對物料灌裝通道進行重點考慮。設計時要考慮在物料灌裝通道上避免使用非無菌類閥門，同時物料殺菌機與灌裝機之間應采用直聯(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，物料殺菌機與灌裝機之間的物料通道應考慮能充分清洗和消毒，避免衛(wèi)生死角。采用的不銹鋼管道內(nèi)外壁應作拋光處理（衛(wèi)生管，內(nèi)拋光Ra≤0.4mm，外拋光Ra≤1.6mm），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，因為管道中每加入一個密封圈，從某種意義上等于在內(nèi)壁上增加了兩道細縫，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焊，焊接后的管道要經(jīng)過嚴格的脫脂、酸洗和鈍化處理；在生產(chǎn)前，物料殺菌機與灌裝機之間的物流灌裝通道必須經(jīng)過嚴格的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，需要配備用于物料殺菌設備和灌裝機清洗的專業(yè)CIP裝置，同時，根據(jù)灌裝機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對物流通道進行有效的消毒操作。

5. 操作過程中相關人員污染的控制

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，需要加強操作人員的微生物防控意識。同時，建立維修操作過程中意外人為污染的應急消毒措施，建立合理的HACCP質(zhì)量控制體系，降低生產(chǎn)過程中污染的風險性。

近年來，ESL灌裝技術(shù)在PET瓶熱灌裝生產(chǎn)中已經(jīng)得到了一定程度的應用。例如，在PH≤4.5的果汁飲料和運行飲料PET瓶熱灌裝生產(chǎn)中，通過應用ESL灌裝技術(shù)，可將熱灌裝工藝中的充填溫度由83℃～95℃降低至65℃～70℃，在不添加防腐劑的前提下，使采用非耐熱PET瓶生產(chǎn)的飲料衛(wèi)生指標達到了耐熱PET瓶裝飲料的衛(wèi)生技術(shù)指標及國家有關標準要求。ESL灌裝技術(shù)在乳酸飲料PET瓶熱灌裝生產(chǎn)線中的應用，可以使產(chǎn)品在常溫狀態(tài)下達到儲存的目的。此外，ESL灌裝技術(shù)在PH>4.5的中性飲品如綠茶、大麥茶、玉米汁等產(chǎn)品的熱灌裝生產(chǎn)中的應用成功，也擴大了PET瓶熱灌裝的應用范圍。相信隨著PET瓶ESL熱灌裝工藝及裝備的不斷完善和提高，ESL灌裝技術(shù)在PET瓶熱灌裝領域的應用將會變得愈來愈廣泛。
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