PET瓶裝飲料自問世以來，由于其美觀、輕便、可回收的特點，已得到廣大消費者的普遍認可，目前在歐美及世界各地的發展勢頭非常迅猛。在我國，熱灌裝和無菌冷灌裝PET瓶裝飲料共存于市場，并以每年30%的速度增長。據專家預計，到2005年，我國PET瓶裝飲料總量將會達到1000萬噸。
經過十多年不斷努力，PET無菌冷灌裝技術日趨完善，生產的飲料品種也越來越多，包括果蔬汁飲料、茶飲料、運動飲料、碳酸飲料、水等等，目前在歐洲和北美PET瓶裝乳飲料已經比較普遍。2001年，匯源集團成功引進中國第一條PET無菌冷灌裝生產線，開創了中國飲料制造行業的新局面。
一.PET瓶的突出優勢
與紙包裝、玻璃瓶、金屬罐等其他包裝形式的飲料相比，PET瓶裝飲料的增長速度是最快的。其突出優點表現為：
透明——消費者可以直觀看到內容物；
瓶型設計自由，形式多樣；
有韌性，耐沖擊強度比較高；
輕便——只有玻璃瓶重量的1/10；
與玻璃瓶比較：有更高的空間利用率；
低成本；
通過美國FDA認證的安全食品包裝材料。
二.無菌冷灌裝理論基礎
無菌包裝技術誕生于二十世紀三十年代，1961年利樂公司首先將紙盒（Tetra Pak）無菌包裝技術用于商業生產，現在PET無菌冷灌裝生產線也采用無菌空間加上化學消毒劑的方法來進行殺菌，確保整個灌裝過程達到無菌要求。
無菌冷灌裝是指在無菌條件下對飲料產品進行冷（常溫）灌裝，這是相對于通常采用在一般條件下進行的高溫熱灌裝方式而言的。在無菌條件下灌裝時，設備上可能會引起飲料發生微生物污染的部位均保持無菌狀態，所以不必在飲料內添加防腐劑，不必在飲料灌裝封口后再進行后期殺菌，就可以滿足長貨架期的要求，同時可保持飲料的口感、色澤和風味。
無菌冷灌裝技術的關鍵是保證灌裝封口后的飲料內微生物控制在允許范圍內（即商業無菌），為了保證無菌冷灌裝的成功，生產線必須滿足以下基本要求：
產品經過超高溫瞬時殺菌達到無菌狀態；
包裝材料和密封容器要無菌；
灌裝設備達到無菌狀態；
灌裝和封蓋要在無菌環境下進行；
關鍵控制點的建立、監測、記錄和控制。
三.兩種灌裝方式比較
雖然PET無菌冷灌裝發展時間不長，但世界幾大著名飲料設備生產商已具有比較成熟的無菌冷灌裝工藝。以下是無菌冷灌裝和熱灌裝的詳細比較。
1．灌裝工藝比較：
熱灌裝一般分為兩種，一種是高溫熱灌裝，即物料經過UHT瞬時殺菌后，降溫到85～92℃進行灌裝，同時進行產品回流以保持恒定的灌裝溫度，然后保持該溫度對瓶蓋進行殺菌；一種是物料殺菌灌裝后在65～75℃進行巴氏殺菌并添加防腐劑。這兩種方式無需對瓶子和蓋子進行單獨滅菌，只需將產品在高溫下保持足夠長的時間即可達到殺菌效果。具體工藝見圖一。
圖一、PET熱灌裝殺菌工藝
PET無菌冷灌裝首先對物料進行UHT瞬時殺菌，然后快速降溫至常溫（25℃），進入無菌罐中暫存。其次用化學消毒劑將瓶子、蓋子進行殺菌，然后在無菌環境下進行灌裝，直至完全密封后才離開無菌環境。整個過程物料受熱時間短，灌裝操作均在無菌環境下進行，灌裝設備和灌裝區也都經過消毒處理，產品的安全性可以得到保證。具體工藝見圖二。
圖二、PET無菌冷灌裝殺菌及灌裝工藝
從工藝流程對比來看，兩者最大區別在于飲料受熱時間不同。大家知道，熱處理時間越長，對飲料品質影響越大。無菌冷灌裝只采用UHT超高溫瞬時殺菌，對物料的熱處理時間不超過30秒；而熱灌裝采用的殺菌方式使物料長時間處在高溫狀態下，嚴重影響產品口感、色澤以及熱敏性營養素（如維生素）含量。
上述生產工藝決定了熱灌裝方式只適宜生產高酸產品，因高酸環境本身對微生物具有抑制作用，對于低酸性飲料熱灌裝則不能很好保證其產品的安全性，產品不良率很高。對于無菌冷灌裝，由于整個灌裝過程是在無菌條件下進行的，其工藝適應性很強，能夠生產的產品類型非常廣泛，包括中性茶飲品、乳飲料以及其他各種飲料，只需對前處理設備進行適當調整既可。
2．兩種PET瓶比較
兩種灌裝方式對PET瓶要求不同，熱灌裝PET瓶需要承受85～92℃高溫且不變形，這就要求增大PET材料的結晶度，在吹瓶時限制誘導應力的產生。具體有以下特點：瓶壁厚，需要高晶體化程度增強熱穩定性；有明確的瓶壁肋骨防止熱收縮；要求有結晶瓶口等，大大限制了瓶型設計的自由度。
無菌冷灌裝可以使用標準PET輕質瓶（最高耐熱溫度60℃）和標準蓋，大幅度降低了包材成本，還可根據產品特性自由設計瓶型，進行個性化包裝。
兩種PET瓶比較見表1。
表1、兩種灌裝方式所用PET瓶比較
項 目 熱灌裝PET瓶 無菌冷灌裝PET瓶
瓶重 重(500ml,28～32g) 輕(500ml,18～23g)
瓶頸 特殊結晶瓶頸 標準瓶頸
材料拉伸率 要求高 標準
瓶型設計 帶熱嵌板的特殊瓶型 可用戶化的瓶型設計
耐熱溫度 85～92℃ 60℃
透氧性 瓶壁厚，透氧性低 瓶壁薄，透氧性高
瓶蓋 耐高溫瓶蓋 標準蓋
瓶和蓋成本 高 低
3．無菌冷灌裝工藝技術特點
無菌冷灌裝必須滿足的基本要求包括以下五個方面：
（1）無菌冷灌裝對物料殺菌只采用UHT超高溫瞬時殺菌，物料受熱時間短，營養成分損失少，品質和口感無明顯變化。表2是不同殺菌方法對牛奶營養成分造成損失的比較。
表2
ＶＢ1 ＶＢ2 ＶＢ12 ＶＣ 葉酸
殺菌前 ０ ０ ０ ０ ０
巴氏殺菌后 １０％ ５％ １０％ ５％ １５％
超高溫瞬時殺菌 １５％ １０％ ２０％ ２０％ ２０％
傳統殺菌工藝 ４０％ ２０％ ９５％ ５０％ ５０％
（2）包裝材料的滅菌，是無菌冷灌裝生產工藝中最關鍵的一步。由于標準PET瓶不耐熱，只能采用化學試劑進行滅菌，具體要求如下：
要求最初吹制的瓶子原始菌落數不超過5CFU/瓶；
輸送瓶子采用無菌空氣，配有空氣輸送帶；
PET瓶采用過氧乙酸類消毒劑（PAA）進行殺菌，可以保證殺菌效果（最高7log）；
消毒劑有自動回收和濃度測定系統，保證消毒劑濃度穩定；
用無菌水將瓶中殘留消毒劑沖洗干凈，再用無菌空氣吹干，保證殘留消毒劑不會對物料產生影響；
瓶蓋一般采用浸泡方式滅菌，通過控制浸泡時間可以很好的保證滅菌效果。
（3）無菌冷灌裝主體設備要求符合衛生級設計，主要在管道和閥門技術、材料表面刨光、重要區域表面設計、選擇抗腐蝕材料等幾方面具有優勢，還帶有完整的全自動清洗（CIP）系統、殺菌（SIP）系統以及設備外部泡沫清洗系統（COP），另外，無菌冷灌裝機均采用獨特的無菌灌裝閥，所有這些措施保證設備方面不會給物料帶來二次污染。
由于冷灌裝后PET瓶不會收縮，這樣物料和瓶蓋之間會有一部分空氣，其中的氧會在存放過程中緩慢氧化物料，從而導致飲料變質。所以，無菌冷灌裝設備會添加一套氮氣（或其他惰性氣體）置換系統，將頂部空氣吹走，保證物料不被氧化。表3為兩種灌裝方式溶解氧的比較。
表3
熱灌裝 無菌冷灌裝
灌裝時含溶解氧 ＜0.01ppm 0.5ppm
頂部空間含氧量 極低 高
PET瓶透氧性 瓶壁較厚，透氧性低 標準輕質瓶，透氧性高
（4）PET無菌冷灌裝生產線無菌環境的保持，一般采用空氣凈化間。目前食品加工企業采用的凈化間是從醫藥行業發展而來的，技術等級有統一標準，在美國使用聯邦標準209E。空氣凈化間根據空氣中控制對象可分為兩種：① 控制塵埃者稱為無塵室（Industrial Clean Room）；② 控制微生物者稱為無菌室（Bio-Clean Room），防止微生物污染。
PET無菌冷灌裝主體灌裝機區域要求設計為D100級無菌間，外面還有萬級凈化間（有些無菌灌裝設備并不需要），通過凈化間的無菌風過濾系統保證灌裝環境內空氣潔凈度，使物料不會被空氣中懸浮的微生物二次污染，同時控制凈化間的溫濕度，確保無菌灌裝機始終處于良好的工作狀態。
在整個環境體系中，操作人員是最大的污染源，設計空氣凈化間在凈化空氣的同時，還很好的降低了人員帶來的污染：操作人員在進入萬級凈化間時，要經過噴淋殺菌；百級凈化間設計的小而實用，可以使操作人員不破壞其無菌環境進行操作；凈化設備的內表面可以進行自動清洗和消毒。
（5）無菌冷灌裝生產線關鍵控制點的建立、監測、記錄和控制
PET無菌冷灌裝線是非常復雜的連續式生產過程，在這個過程中，任何一項操作失誤或產品微生物的二次污染，都有可能造成整個無菌控制系統的失敗，影響整批產品的安全性。所以建立科學完善的監測控制體系是無菌冷灌裝生產線成功運轉的關鍵因素，目前飲料行業普遍采用的是HACCP管理體系。
HACCP是危害分析和關鍵控制點（Hazard analysis and Critical Points）的縮寫，是一種能使食品生產企業在生產環境下及時鑒別并控制潛在危害，從而預防不合格產品生產的具有高度邏輯性和評價系統的管理方法。該體系共包括7個基本原理，其中確定控制危害的關鍵控制點（CCP）、建立各控制點的關鍵限值（CL）、建立監測各控制點的程序等是體系的關鍵部分。
PET無菌冷灌裝生產線工藝過程復雜，無菌環境的控制要求非常嚴格。只有嚴格按照HACCP體系去管理和控制，才能真正確保產品安全性。
4．原材料和生產線成本比較
兩種灌裝方式在生產線投入上有明顯差別，無菌冷灌裝使用的吹瓶機吹瓶速度快，耗電少；而熱灌裝吹瓶機吹瓶速度比較慢，耗電量很大，在同樣生產能力的情況下，投資比冷灌裝吹瓶機要高。在灌裝線部分，無菌冷灌裝工藝過程復雜，灌裝輔助設備比較多。整體比較，一條無菌灌裝線初期投資要高于同樣產能的熱灌裝線。
原材料成本方面，無菌冷灌裝采用的標準瓶、蓋要輕很多，通過節約原材料以降低成本。從操作成本來講，無菌冷灌裝多一項殺菌液消耗，在設備折舊方面費用也比較高，但總的成本還是低很多，而且無菌冷灌裝生產線速度越快，產量越高，其生產成本越低。下表為兩種生產線成本估算。
表4、兩種灌裝方式成本比較。單位：RMB/36000瓶
熱灌裝 無菌灌裝
PET原料 12672 9180
蓋子成本 864 756
殺菌液消耗 － 324
設備折舊 898 1684
其它消耗 5406 3944
合 計 19840 15888
每瓶成本 0.5511元/瓶 0.4413元/瓶
備注 比熱灌裝節省0.1098元/瓶
無菌冷灌裝生產線初期投資比較大，但包材成本和操作成本比較低，隨著設備使用時間的延長，無菌冷灌裝的低成本優勢會明顯表現出來。
四．結論
PET無菌冷灌裝與熱灌裝相比突出優點在于：高品質。產品受熱時間的縮短、無菌環境的制造與維持以及科學的管理方式保證了無菌冷灌裝產品的高質量。低成本。原材料的節省、能源消耗的節省以及人員的節省使得無菌冷灌裝產品的低成本優勢可以在短時間內顯現出來。適用性廣泛。無菌灌裝技術的提高，使得各種飲料、飲品灌裝工藝越來越接近，適用性越來越高。
通過以上闡述和比較可以看出，無菌冷灌裝技術工藝要求復雜，生產過程仍具有一定的風險性。但PET無菌冷灌裝產品優點是顯而易見的，相信隨著現代灌裝技術的日趨完善，PET無菌冷灌裝必將會逐步替代熱灌裝成為飲料包裝最主要的方式。
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