无菌灌装技术发展方兴未艾

作者:Alessandro Belló 发布时间:2020-09-07
灌装技术的过去与未来——在无菌饮料灌装过程中,灌装容器的杀菌消毒至关重要。当前存在许多不同的灌装工艺技术,但每一种灌装技术都有其优点和缺点。

灌装技术的过去与未来——在无菌饮料灌装过程中,灌装容器的杀菌消毒至关重要。当前存在许多不同的灌装工艺技术,但每一种灌装技术都有其优点和缺点。无论将来等离子杀菌消毒灌装技术、脉冲杀菌消毒灌装技术或者其他的灌装技术是否会得到应用,可以肯定的是灌装企业会越来越多地关注数字化技术和可持续发展问题——甚至期待着具有可持续性发展的灌装工艺流程。

在人们眼中,“纯天然、无污染”的食品饮料是理想的饮品。消费者希望食品饮料新鲜味美,含有尽可能多的天然营养物质,且具有很高的营养价值和很长的保质期。借助于冷链技术,工业化国家的人们自然能够享用到这样的食品饮料,而那些没有冷链运输的国家和地区,要想长期保持食品饮料的新鲜就十分困难。但有迹象表明这种情况正在发生变化:当前,利用无菌灌装技术和无菌包装技术,更多的人能够获得可以保存的新鲜食品和饮料。


可持续发展的无菌灌装技术

无菌灌装技术能够保证把无菌的饮料产品灌装到无菌的饮料瓶中,并用无菌的瓶盖密封好,这一切都是在无菌环境中完成的。无菌环境可以杀死细菌,在这一环境中生产出来的食品和饮料能够在室温条件下安全地保存长达6个月的时间,并且保证不会影响食品和饮料的口味。


无菌灌装工艺技术已经得到了广泛的应用。但是要采用哪种方式对饮料瓶和瓶盖进行杀菌消毒呢?对此,人们持有不同的意见和看法。通常情况下想要让杀菌消毒水平达到要求并不难,但是在达到杀菌消毒水平的同时,还要降低用水量以及减少化学消毒药品的用量则比较麻烦。杀菌消毒用水的生产成本很高,而且杀菌消毒化学药品的价格也非常高。另外,饮料瓶的清理也非常繁琐,需要安全可靠、高效地彻底清除所有杀菌消毒液和化学品的残留物。


PAA杀菌消毒

通过PAA过氧乙酸溶液进行杀菌消毒可以得到明显、有效的杀菌消毒效果。在这种杀菌消毒方法中,饮料瓶和瓶盖均用温热的PAA过氧乙酸溶液进行消毒。在PAA杀菌消毒过程中,微生物会被杀死,灰尘或者塑料微粒等沉积在饮料瓶中的污染物也都能够被清除,最后再用无菌水冲洗饮料瓶中的化学残留物。这种杀菌消毒方法一直都是非常有效的杀菌消毒方法,但是它需要消耗大量的水,而人们最关注的就是节约用水。随着PAA过氧乙酸溶液杀菌消毒方法普遍使用,人们也在研究如何减少用水量以及如何净化处理杀菌消毒用水的方案。随着人们环保意识的增强,许多生产厂家也更加关注这方面的问题。


H2O2杀菌消毒

许多领域中的杀菌消毒无需用水。因为可以使用过氧化氢(H2O2)蒸汽对饮料瓶和瓶盖进行杀菌消毒,然后再用无菌空气吹干净即可。H2O2杀菌消毒方法是一种有效的杀菌消毒方法,但使用条件有一定的限制——无法了解运送过来的饮料瓶遭受微生物污染的程度,仓库仓储这些饮料瓶时的存储条件是否良好。在这些情况下使用H2O2杀菌消毒方法很难得到理想的杀菌消毒效果。另外,在无菌吹干过程中没有机械性清除沉积污物的过程。因此,如果要求灌装容器中不能有任何残留物,则最好使用PAA湿式杀菌消毒方法。“有些用户更喜欢选用成本费用较低的H2O2杀菌消毒方法,喜欢采用全新的杀菌消毒技术。不过,这不是适用于每个企业的最佳方法。如果消毒方法使用不当则会导致食品饮料的生产过程遭到污染。”GEA集团灌装产品开发负责人Paolo Abelli说道。


GEA集团的瓶胚消毒法

GEA集团于2010年就开发出了塑料瓶吹制成型前就可使用的瓶胚消毒法。GEA集团也是唯一一家获得了美国食品药品监督管理局(FDA)的批准,至今一直采用瓶胚消毒技术的企业。从那时起,瓶胚消毒法的效果就在许多应用中得到了证明。这种方法是用过氧化氢蒸汽对等待吹制的饮料瓶的胚内和胚外进行杀菌消毒,然后饮料瓶在无菌环境中吹制,最后再将饮料灌装到吹制成型的饮料瓶中。


由于瓶胚的体积比吹制成型的饮料瓶小,而且形状比吹制成型的饮料瓶匀称,因此杀菌消毒时所使用的化学药物也少。这不仅减少了每个饮料瓶的PET原材料用量,也保证了在处理过程中不会出现收缩。同时也使得饮料瓶生产厂家有机会尝试设计更加安全的饮料瓶,倘若对饮料瓶的外形与安全可靠性要求较高的话,则需要在饮料瓶的外形设计上下工夫。

PAA湿式杀菌消毒仍然是当前非常有效的杀菌消毒方法


电子束照射

理想的杀菌消毒方法应该是完全不使用水和化学药品的消毒方法。GEA集团创新技术经理Barbara Bricolo博士指出,像脉冲光杀菌和电子束发射系统之类的杀菌消毒技术有着巨大的发展潜力。但迄今为止这类杀菌消毒技术还没有成功地付诸实践。她说:“在PET塑料瓶的杀菌消毒中,紫外线和脉冲光技术都是非常有前途的技术。而电子束技术则可以在瓶胚消毒中使用。但这一技术的成本费用较高,而且据说维护保养方面也有很多问题。我认为目前这些技术商业应用的成本费用太高。”


电子束杀菌消毒技术给Abelli留下了非常深刻的印象。他说:“这一技术太复杂了,而且成本费用也很高,还要非常仔细地做好操作者的人身安全防护工作。我个人认为,在可以预见的将来,这一技术的成本费用不会低于使用水和化学消毒剂进行消毒的成本费用。另外,我们还要考虑到电子束杀菌消毒时使用的电力能源,它也与CO2排放有关,需要支付一定的费用。”电子束杀菌消毒的实际应用仍然面临许多挑战。这也是GEA集团致力于突破这些使用限制的原因。GEA集团的目标是提供一种与化学消毒方法的总拥有成本具有可比性的电子束杀菌消毒技术。


提高杀菌消毒过程的效率和经济效益

并不是所有的创新、发明都与灌装用的瓶子本身有关。例如,数字化技术以及在数字化技术基础之上的机器学习就在下一步的创新、发展中占有非常重要的地位,而且与饮料瓶本身无关。GEA集团就是这一研发大军中的成员之一:加强灌装设备和吹瓶设备之间机器学习的研究,以便真正实现工业4.0意义上的生产灵活性,并提高效率。


数字化技术可以帮助生产厂家更好地控制生产过程。它能提供非常准确的设备性能数据,而且这些数据可以方便地在笔记本电脑或者智能手机中查阅。利用这些数据可以克服生产过程中的薄弱环节,并可以使用预防性维护保养策略更加有效地维护保养好生产设备。“数字化技术还有助于更好地与用户的仓库管理系统保持联系。这就能够加快灌装饮料瓶品种切换以及改换饮料产品品种时的转换速度,降低维护保养成本费用。除此以外,我们还能更好地监控产品的生产过程,与用户之间建立更加高效的沟通联系,并且在饮料瓶产品出厂后进行跟踪追溯。” Bricoli说道。


将来,机器学习也将发挥非常重要的作用。“当我们利用传感器检测重要的工艺参数时,就可以开发一种无需人工干预就能自动调整机床设备参数的算法语言。”创新技术经理Bricoli说道。例如,在改变了饮料瓶的生产配方时就可以自动采集到相应的数据,机床设备能够学会自动地调整设备工作参数。将来,位于不同生产基地的机床设备很可能会相互通信、相互交流,并相互学习。“这就是数字化技术为我们提供的最大商机。” Bricoli说道。


随着时间的流逝,灌装技术在迅猛发展,而技术进步的速度也同样迅猛。“技术发展的速度甚至更快。技术进步变得更加敏捷,我们会将更多的精力放在考虑如何使新技术与参与者之间进行更好的合作方面。” Bricoli最后补充道。


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