無菌冷灌裝技術(shù)的清潔消毒和衛(wèi)生控制

劉潔

從有飲料生產(chǎn)的歷史以來，行業(yè)中已經(jīng)開發(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(yán)格衛(wèi)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(jié)合熱灌裝過程的巴氏消毒、增加防腐劑和巴氏消毒的冷灌裝與冷“超凈線”灌裝結(jié)合的巴氏消毒等。

伴隨著市場(chǎng)和衛(wèi)生監(jiān)管部門對(duì)食品飲料產(chǎn)業(yè)衛(wèi)生水平要求的提高，以及消費(fèi)者口味的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)型，從而帶來了整個(gè)飲料生產(chǎn)工藝的改變。這個(gè)變化過程中的驅(qū)動(dòng)力包括：開發(fā)新的微生物敏感的飲料需求、含有天然原料飲料的消費(fèi)需求、不含防腐劑飲料的消費(fèi)需求、口感外觀更好的消費(fèi)需求、需要長(zhǎng)保質(zhì)期儲(chǔ)存環(huán)境條件的分布經(jīng)濟(jì)學(xué)、密集的市場(chǎng)營銷驅(qū)動(dòng)擴(kuò)大范圍的方案以及迎合大容量PET瓶的趨勢(shì)等等。

在這樣的條件下，市場(chǎng)上迎來了新的飲料生產(chǎn)技術(shù)——無菌冷灌裝（Cold?Aseptic?Filling）。對(duì)比之前的飲料生產(chǎn)技術(shù)，無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(yán)格，能夠最大程度地降低微生物的風(fēng)險(xiǎn)，保障原料和成品的食品安全。

1?無菌冷灌裝線技術(shù)

1.1?無菌冷灌裝工藝

無菌冷灌裝的工藝流程大致如下：飲料原材料成批投入調(diào)配罐并混勻、糖漿內(nèi)加水并調(diào)至最終濃度、產(chǎn)品經(jīng)過超高溫瞬時(shí)滅菌后冷卻保持無菌。全封閉的無菌灌裝一體機(jī)在一個(gè)干凈的正壓房中進(jìn)行，與包裝大廳分開。PET瓶使用無菌空氣輸送風(fēng)軌輸入無菌區(qū)域，經(jīng)過嚴(yán)格控制的清洗消毒之后，在無菌環(huán)境下將無菌的產(chǎn)品灌入容器內(nèi)。同時(shí)，PET瓶蓋也經(jīng)過清洗消毒程序，將灌裝好產(chǎn)品的瓶子封蓋，并進(jìn)入噴碼、裝箱區(qū)域。

1.2?無菌冷灌裝線設(shè)備構(gòu)造

一般來說，無菌冷灌裝線通常由以下5部分組成：瓶殺菌機(jī)、洗瓶機(jī)、填充機(jī)、蓋殺菌機(jī)以及旋蓋機(jī)。

瓶殺菌機(jī)：PET瓶經(jīng)輸送風(fēng)軌由轉(zhuǎn)接星輪進(jìn)入到瓶殺菌機(jī)區(qū)域，在殺菌區(qū)域使用消毒液過氧乙酸或配合以潤濕劑以噴淋或灌注方式對(duì)瓶子內(nèi)外部進(jìn)行徹底消毒殺菌。

洗瓶機(jī)：消毒過的PET瓶在洗瓶機(jī)內(nèi)部，使用無菌水對(duì)整個(gè)瓶子進(jìn)行徹底的沖洗，保證消毒液的殘留符合設(shè)備供應(yīng)商和食品工廠的規(guī)定，確保生產(chǎn)飲料的品質(zhì)安全。

填充機(jī)：UHT超高溫瞬時(shí)滅菌處理的無菌料液在此區(qū)域，通過無菌灌裝閥進(jìn)行精確定量灌裝，同時(shí)要確保灌裝區(qū)空氣質(zhì)量能達(dá)到百級(jí)空間的要求。

蓋殺菌機(jī)：瓶蓋在蓋殺菌機(jī)經(jīng)過消毒液過氧乙酸噴淋或浸泡處理后，使用無菌水徹底沖洗干凈，保證消毒液的殘留符合設(shè)備供應(yīng)商和食品工廠的規(guī)定，確保生產(chǎn)飲料的品質(zhì)安全。

旋蓋機(jī)：殺菌后的瓶蓋通過旋蓋頭密封于灌裝完成的PET瓶上，保證密封完整，無滲漏無高蓋歪蓋現(xiàn)象。

1.3?無菌冷灌裝線清潔消毒技術(shù)

1.3.1?敏感飲料

由于食品飲料的生產(chǎn)制造過程會(huì)在設(shè)備中產(chǎn)生如糖、蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、油脂和油等有機(jī)污垢，如礦物鹽、水硬度、植物礦物沉積、啤酒石、飲料石等無機(jī)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(shè)備需要從生產(chǎn)加工設(shè)備表面去除附著著的污垢、從加工設(shè)備比如管道系統(tǒng)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(jù)以下各種因素，可以界定飲料對(duì)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)線上生產(chǎn)：pH、CO2含量、糖含量（Brix）、磷酸和氮營養(yǎng)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、糖加工過程、滅菌過程、工廠衛(wèi)生水平。隨著危險(xiǎn)性的增加，飲料生產(chǎn)線的清洗消毒頻率和微生物控制風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也必須增加。

一些飲料生產(chǎn)商依據(jù)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、雪碧;

組2：同類型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）指的是一類與“簡(jiǎn)易不敏感”飲料相比，對(duì)微生物和味道污染呈現(xiàn)更高敏感型的產(chǎn)品。由于它們呈現(xiàn)以下特性使得它們具有高度微生物變質(zhì)的危險(xiǎn)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(zhǎng)條件;

（3）可使用的營養(yǎng)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(duì)清潔敏感;

（7）產(chǎn)生復(fù)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?zé)嶙冃缘臍埩粑?

（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?無菌冷灌裝線的清洗消毒

無菌冷灌裝線設(shè)計(jì)工藝的出發(fā)點(diǎn)就是生產(chǎn)更多類型的敏感飲料以迎合市場(chǎng)需求并確保微生物安全，因?yàn)槊舾酗嬃系奶匦院蜏缇男枰篃o菌冷灌裝設(shè)備的污垢更難以去除，消毒要求更高，所以無菌冷灌裝線的衛(wèi)生設(shè)計(jì)和清洗消毒工藝就更為關(guān)鍵，只有經(jīng)過設(shè)備供應(yīng)商的測(cè)試并驗(yàn)證通過的清潔消毒劑才能夠應(yīng)用在無菌冷灌裝線的生產(chǎn)中。

無菌冷灌裝線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(nèi)部的清洗消毒。

包裝材料的清洗消毒對(duì)象是直接跟灌裝物料接觸的PET瓶和起著密封作用的瓶蓋，希悅爾使用擁有專利技術(shù)的特殊消毒劑——泰華施牌過氧乙酸對(duì)包裝材料進(jìn)行消毒殺菌。過氧乙酸簡(jiǎn)稱PAA，分子式為CH3COOOH，因?yàn)橛辛u基基團(tuán)的存在，會(huì)讓微生物結(jié)構(gòu)中的蛋白質(zhì)、酶和功能基團(tuán)（-SH，-NH2）氧化，同時(shí)高反應(yīng)活性的羥基基團(tuán)能夠攻擊膜脂、DNA和其它必需的細(xì)胞組分，從而導(dǎo)致微生物細(xì)胞死亡，起到消毒殺菌的作用。

管道內(nèi)部的清洗消毒又稱為CIP，指生產(chǎn)工廠在不拆除或改變系統(tǒng)操作裝置狀態(tài)的清洗方式。在管道內(nèi)部的清洗消毒中，清洗溶液通過噴洗在罐體的表面和在管道內(nèi)部由泵作循環(huán)來接觸清洗表面，并去除污垢、殺滅微生物細(xì)胞以達(dá)到清洗消毒的目的。無菌冷灌線中希悅爾采用設(shè)備供應(yīng)商許可的復(fù)合酸堿來進(jìn)行CIP，有別于普通工業(yè)酸堿的是，復(fù)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(dāng)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(nèi)部和微生物細(xì)胞內(nèi)，大大增強(qiáng)清洗消毒效果，保證無菌體系的完整運(yùn)行。

2?無菌冷灌裝線的衛(wèi)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(shè)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（蟲害）接觸食品傳播，工廠操作員工身體、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(jī)器運(yùn)行產(chǎn)生的灰塵和水霧，環(huán)境微生物由于不當(dāng)操作擴(kuò)散到空氣中，人員活動(dòng)向空間擴(kuò)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?無菌冷灌裝線的風(fēng)險(xiǎn)因子

無菌冷灌裝生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)因子包括以下幾個(gè)方面：原物料的風(fēng)險(xiǎn)因子，包裝材料的風(fēng)險(xiǎn)因子，介質(zhì)（空氣、水）的風(fēng)險(xiǎn)因子，人員/員工的風(fēng)險(xiǎn)因子，設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)因子，空間環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)因子。

2.3?無菌冷灌裝線的衛(wèi)生控制

一般來說，原物料初始帶菌量大約是1000CFU/mL，并不是處于一個(gè)無菌的狀態(tài)，所以在無菌冷灌裝之前對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行熱處理殺菌很有必要。如果在日常質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)原物料初始帶菌量超過了超高溫滅菌設(shè)備或巴氏殺菌設(shè)備的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，則需要檢查原物料供應(yīng)商的品質(zhì)，確保熱處理之后的產(chǎn)品能夠保證無菌品質(zhì)。

無菌冷灌裝工藝中，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(dǎo)致一定程度的污染。在整個(gè)衛(wèi)生控制中，包裝材料要管控初始帶菌量，為了達(dá)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40個(gè)微生物。同時(shí)，灌裝之前，包裝材料必須滅菌，使用過氧乙酸消毒液滅菌能夠達(dá)到OEM對(duì)細(xì)菌孢子的殺滅率5～7log（99.999%～99.99999%）的要求。

無菌冷灌裝的灌裝和封蓋過程中，飲料必須防止受到空氣傳播的污染。對(duì)于設(shè)備的空間環(huán)境，可以采取基本的衛(wèi)生措施來保證微生物數(shù)量最低，如安裝正壓房和封閉的門窗等，對(duì)于設(shè)備表面應(yīng)采用持續(xù)性的清洗消毒，抑制微生物的增生。對(duì)于灌裝區(qū)域，則要嚴(yán)格控制塵埃粒子、沉降菌及浮游菌的數(shù)量，確保灌裝區(qū)域達(dá)到百級(jí)空間。安裝的高效過濾器要定期檢漏、按時(shí)保養(yǎng)維護(hù)。

員工的衛(wèi)生控制要建立良好的清潔消毒意識(shí)，進(jìn)出工廠、車間，要遵循品質(zhì)控制部門的要求，搞好個(gè)人衛(wèi)生，避免對(duì)產(chǎn)品的二次污染。

無菌冷灌裝車間的設(shè)備必須按照衛(wèi)生級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，要求無角落和空洞，有斜面的平坦地面，不銹鋼表面無劃痕、無焊點(diǎn)，能夠方便的進(jìn)行設(shè)備維修、檢查，方便排水，設(shè)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(wèi)生環(huán)境會(huì)導(dǎo)致微生物的滋長(zhǎng)，微生物也會(huì)通過員工或者操作水流噴濺的方式進(jìn)入灌裝區(qū)域。只有采取良好的衛(wèi)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(shè)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(zhǎng)的原則來設(shè)計(jì)。

總體而言，無菌冷灌裝線是目前世界范圍內(nèi)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(yùn)行和品質(zhì)的有力保障，除了企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的積極態(tài)度，認(rèn)識(shí)到衛(wèi)生控制的重要性以外，還要建立合適的監(jiān)察體系進(jìn)行監(jiān)督，調(diào)動(dòng)所有員工的衛(wèi)生意識(shí)，建立有效的清洗殺菌工藝，才能安全且高效地為消費(fèi)者提供合格的產(chǎn)品。