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從有飲料生產(chǎn)的歷史以來(lái)，行業(yè)中已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一系列的加工和灌裝技術(shù)，并還在迅速發(fā)展，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。這些加工灌裝技術(shù)有嚴格衛生條件下的冷處理和灌裝、冷處理和巴氏消毒后的充填灌裝、結合熱灌裝過(guò)程的巴氏消毒、增加防腐劑和巴氏消毒的冷灌裝與冷“超凈線(xiàn)”灌裝結合的巴氏消毒等。
伴隨著(zhù)市場(chǎng)和衛生監管部門(mén)對食品飲料產(chǎn)業(yè)衛生水平要求的提高，以及消費者口味的轉變，飲料市場(chǎng)逐漸從不敏感產(chǎn)品例如碳酸飲料，向敏感型產(chǎn)品例如含乳飲料轉型，從而帶來(lái)了整個(gè)飲料生產(chǎn)工藝的改變。這個(gè)變化過(guò)程中的驅動(dòng)力包括:開(kāi)發(fā)新的微生物敏感的飲料需求、含有天然原料飲料的消費需求、不含防腐劑飲料的消費需求、口感外觀(guān)更好的消費需求、需要長(cháng)保質(zhì)期儲存環(huán)境條件的分布經(jīng)濟學(xué)、密集的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)驅動(dòng)擴大范圍的方案以及迎合大容量PET瓶的趨勢等等。
在這樣的條件下，市場(chǎng)上迎來(lái)了新的飲料生產(chǎn)技術(shù)——無(wú)菌冷灌裝(Cold Aseptic Filling)。對比之前的飲料生產(chǎn)技術(shù)，無(wú)菌冷灌裝采用了先進(jìn)的清洗消毒工藝，生產(chǎn)流程的控制更為嚴格，能夠最大程度地降低微生物的風(fēng)險，保障原料和成品的食品安全。
1 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)技術(shù)
1.1 無(wú)菌冷灌裝工藝
無(wú)菌冷灌裝的工藝流程大致如下：飲料原材料成批投入調配罐并混勻、糖漿內加水并調至最終濃度、產(chǎn)品經(jīng)過(guò)超高溫瞬時(shí)滅菌后冷卻保持無(wú)菌。全封閉的無(wú)菌灌裝一體機在一個(gè)干凈的正壓房中進(jìn)行，與包裝大廳分開(kāi)。PET瓶使用無(wú)菌空氣輸送風(fēng)軌輸入無(wú)菌區域，經(jīng)過(guò)嚴格控制的清洗消毒之后，在無(wú)菌環(huán)境下將無(wú)菌的產(chǎn)品灌入容器內。同時(shí)，PET瓶蓋也經(jīng)過(guò)清洗消毒程序，將灌裝好產(chǎn)品的瓶子封蓋，并進(jìn)入噴碼、裝箱區域。
1.2 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)設備構造
一般來(lái)說(shuō)，無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)通常由以下5部分組成：瓶殺菌機、洗瓶機、填充機、蓋殺菌機以及旋蓋機。
瓶殺菌機：PET瓶經(jīng)輸送風(fēng)軌由轉接星輪進(jìn)入到瓶殺菌機區域，在殺菌區域使用消毒液過(guò)氧乙酸或配合以潤濕劑以噴淋或灌注方式對瓶子內外部進(jìn)行徹底消毒殺菌。
洗瓶機：消毒過(guò)的PET瓶在洗瓶機內部，使用無(wú)菌水對整個(gè)瓶子進(jìn)行徹底的沖洗，保證消毒液的殘留符合設備供應商和食品工廠(chǎng)的規定，確保生產(chǎn)飲料的品質(zhì)安全。
填充機：UHT超高溫瞬時(shí)滅菌處理的無(wú)菌料液在此區域，通過(guò)無(wú)菌灌裝閥進(jìn)行精確定量灌裝，同時(shí)要確保灌裝區空氣質(zhì)量能達到百級空間的要求。
蓋殺菌機：瓶蓋在蓋殺菌機經(jīng)過(guò)消毒液過(guò)氧乙酸噴淋或浸泡處理后，使用無(wú)菌水徹底沖洗干凈，保證消毒液的殘留符合設備供應商和食品工廠(chǎng)的規定，確保生產(chǎn)飲料的品質(zhì)安全。
旋蓋機：殺菌后的瓶蓋通過(guò)旋蓋頭密封于灌裝完成的PET瓶上，保證密封完整，無(wú)滲漏無(wú)高蓋歪蓋現象。
1.3 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)清潔消毒技術(shù)
1.3.1 敏感飲料
由于食品飲料的生產(chǎn)制造過(guò)程會(huì )在設備中產(chǎn)生如糖、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、油脂和油等有機污垢，如礦物鹽、水硬度、植物礦物沉積、啤酒石、飲料石等無(wú)機污垢，以及如醋酸桿菌、脂環(huán)酸芽孢桿菌等微生物污垢，所以食品飲料行業(yè)的加工處理設備需要從生產(chǎn)加工設備表面去除附著(zhù)著(zhù)的污垢、從加工設備比如管道系統中去除礦物質(zhì)沉積，同時(shí)還要防止表面的微生物污染破壞產(chǎn)品質(zhì)量。
根據以下各種因素，可以界定飲料對微生物的敏感性程度，從而判斷此種產(chǎn)品能否安全地在不同的飲料生產(chǎn)線(xiàn)上生產(chǎn)：pH、CO2含量、糖含量(Brix)、磷酸和氮營(yíng)養物含量、檸檬油精含量、抗壞血酸含量、防腐劑含量、果汁含量、水果材料供給、糖加工過(guò)程、滅菌過(guò)程、工廠(chǎng)衛生水平。隨著(zhù)危險性的增加，飲料生產(chǎn)線(xiàn)的清洗消毒頻率和微生物控制風(fēng)險等級也必須增加。
一些飲料生產(chǎn)商依據飲料的敏感性把產(chǎn)品分為以下4組：
組1：高碳酸化，高酸軟飲料，例如可口可樂(lè )、雪碧;
組2：同類(lèi)型1，但具有刺激性，例如根汁汽水;
組3：敏感的碳酸軟飲料，例如充二氧化碳的果汁;
組4：礦泉水，功能飲料，牛奶，含乳飲料，茶，咖啡飲料，果汁，例如奶茶、綠茶;
組4(敏感飲料)指的是一類(lèi)與“簡(jiǎn)易不敏感”飲料相比，對微生物和味道污染呈現更高敏感型的產(chǎn)品。由于它們呈現以下特性使得它們具有高度微生物變質(zhì)的危險性：
(1)較高pH范圍;
(2)含有低或不含二氧化碳，提供好氧和厭氧微生物的生長(cháng)條件;
(3)可使用的營(yíng)養物非常廣泛;
(4)固有的微生物含量和具備天然原材料的敏感性;
(5)傾向于不加防腐劑;
(6)對清潔敏感;
(7)產(chǎn)生復雜的基于牛奶、果汁、咖啡和茶的污垢;
(8)處理常常要求熱處理，因而必須去除高溫熱變性的殘留物;
(9)可能含有固體物質(zhì)如果肉、谷粒，這些物質(zhì)會(huì )沉積在管道表面。
1.3.2 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的清洗消毒
無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)設計工藝的出發(fā)點(diǎn)就是生產(chǎn)更多類(lèi)型的敏感飲料以迎合市場(chǎng)需求并確保微生物安全，因為敏感飲料的特性和滅菌的需要使無(wú)菌冷灌裝設備的污垢更難以去除，消毒要求更高，所以無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的衛生設計和清洗消毒工藝就更為關(guān)鍵，只有經(jīng)過(guò)設備供應商的測試并驗證通過(guò)的清潔消毒劑才能夠應用在無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的生產(chǎn)中。
無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的清洗消毒主要集中在兩個(gè)部分：包裝材料的清洗消毒和管道內部的清洗消毒。
包裝材料的清洗消毒對象是直接跟灌裝物料接觸的PET瓶和起著(zhù)密封作用的瓶蓋，希悅爾使用擁有專(zhuān)利技術(shù)的特殊消毒劑——泰華施牌過(guò)氧乙酸對包裝材料進(jìn)行消毒殺菌。過(guò)氧乙酸簡(jiǎn)稱(chēng)PAA，分子式為CH3COOOH，因為有羥基基團的存在，會(huì )讓微生物結構中的蛋白質(zhì)、酶和功能基團(-SH，-NH2)氧化，同時(shí)高反應活性的羥基基團能夠攻擊膜脂、DNA和其它必需的細胞組分，從而導致微生物細胞死亡，起到消毒殺菌的作用。
管道內部的清洗消毒又稱(chēng)為CIP，指生產(chǎn)工廠(chǎng)在不拆除或改變系統操作裝置狀態(tài)的清洗方式。在管道內部的清洗消毒中，清洗溶液通過(guò)噴洗在罐體的表面和在管道內部由泵作循環(huán)來(lái)接觸清洗表面，并去除污垢、殺滅微生物細胞以達到清洗消毒的目的。無(wú)菌冷灌線(xiàn)中希悅爾采用設備供應商許可的復合酸堿來(lái)進(jìn)行CIP，有別于普通工業(yè)酸堿的是，復合酸堿除了固有的氫氧化鈉、氫氧化鉀和硝酸、磷酸成分外，還會(huì )添加適當比例的鰲合劑或潤濕劑，能夠幫助酸堿更好地滲透進(jìn)入污垢內部和微生物細胞內，大大增強清洗消毒效果，保證無(wú)菌體系的完整運行。
2 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的衛生控制
2.1 飲料微生物污染路徑
飲料微生物污染路徑分為兩種類(lèi)型：直接傳播和間接傳播。直接傳播包括：食品原物料和配料(包括生產(chǎn)用水)攜帶的微生物，生產(chǎn)設備、使用工器具、包裝材料食品接觸面等與食品的接觸傳播，動(dòng)物(蟲(chóng)害)接觸食品傳播，工廠(chǎng)操作員工身體、手部或其他不潔部位與食品的接觸傳播，空間環(huán)境中微生物沉積在食品上或直接與食品接觸傳播。間接傳播包括：?jiǎn)T工手部接觸非食品接觸面后再碰觸食品傳播，機器運行產(chǎn)生的灰塵和水霧，環(huán)境微生物由于不當操作擴散到空氣中，人員活動(dòng)向空間擴散的微生物，人流、物流將加工環(huán)境外的微生物傳播到加工環(huán)境中。
2.2 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的風(fēng)險因子
無(wú)菌冷灌裝生產(chǎn)的風(fēng)險因子包括以下幾個(gè)方面：原物料的風(fēng)險因子，包裝材料的風(fēng)險因子，介質(zhì)(空氣、水)的風(fēng)險因子，人員/員工的風(fēng)險因子，設備的風(fēng)險因子，空間環(huán)境的風(fēng)險因子。
2.3 無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)的衛生控制
一般來(lái)說(shuō)，原物料初始帶菌量大約是1000CFU/mL，并不是處于一個(gè)無(wú)菌的狀態(tài)，所以在無(wú)菌冷灌裝之前對產(chǎn)品進(jìn)行熱處理殺菌很有必要。如果在日常質(zhì)量監測工作中發(fā)現原物料初始帶菌量超過(guò)了超高溫滅菌設備或巴氏殺菌設備的設定標準值，則需要檢查原物料供應商的品質(zhì)，確保熱處理之后的產(chǎn)品能夠保證無(wú)菌品質(zhì)。
無(wú)菌冷灌裝工藝中，包裝材料都是在清潔消毒之后進(jìn)行灌裝和封瓶，所以任何二次操作都會(huì )導致一定程度的污染。在整個(gè)衛生控制中，包裝材料要管控初始帶菌量，為了達到OEM的要求(100000瓶灌裝產(chǎn)品中只有1CFU污染)，瓶子的初始帶菌量不能超過(guò)40個(gè)微生物。同時(shí)，灌裝之前，包裝材料必須滅菌，使用過(guò)氧乙酸消毒液滅菌能夠達到OEM對細菌孢子的殺滅率5～7log(99.999%～99.99999%)的要求。
無(wú)菌冷灌裝的灌裝和封蓋過(guò)程中，飲料必須防止受到空氣傳播的污染。對于設備的空間環(huán)境，可以采取基本的衛生措施來(lái)保證微生物數量最低，如安裝正壓房和封閉的門(mén)窗等，對于設備表面應采用持續性的清洗消毒，抑制微生物的增生。對于灌裝區域，則要嚴格控制塵埃粒子、沉降菌及浮游菌的數量，確保灌裝區域達到百級空間。安裝的高效過(guò)濾器要定期檢漏、按時(shí)保養維護。
員工的衛生控制要建立良好的清潔消毒意識，進(jìn)出工廠(chǎng)、車(chē)間，要遵循品質(zhì)控制部門(mén)的要求，搞好個(gè)人衛生，避免對產(chǎn)品的二次污染。
無(wú)菌冷灌裝車(chē)間的設備必須按照衛生級別的標準設計，要求無(wú)角落和空洞，有斜面的平坦地面，不銹鋼表面無(wú)劃痕、無(wú)焊點(diǎn)，能夠方便的進(jìn)行設備維修、檢查，方便排水，設備材料與灌裝產(chǎn)品和清潔消毒產(chǎn)品兼容。
糟糕的空間衛生環(huán)境會(huì )導致微生物的滋長(cháng)，微生物也會(huì )通過(guò)員工或者操作水流噴濺的方式進(jìn)入灌裝區域。只有采取良好的衛生操作才能夠保證空間環(huán)境中的微生物保持在極低的水平，前提是天花板、地板、墻壁、照明設施、下水道等必須按照能夠方便清潔并且不會(huì )支持微生物生長(cháng)的原則來(lái)設計。
總體而言，無(wú)菌冷灌裝線(xiàn)是目前世界范圍內最為先進(jìn)的飲料生產(chǎn)技術(shù)，要想做到生產(chǎn)的順利運行和品質(zhì)的有力保障，除了企業(yè)領(lǐng)導層的積極態(tài)度，認識到衛生控制的重要性以外，還要建立合適的監察體系進(jìn)行監督，調動(dòng)所有員工的衛生意識，建立有效的清洗殺菌工藝，才能安全且高效地為消費者提供合格的產(chǎn)品。
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