飲料無菌灌裝的微生物控制

李有為

無菌冷灌裝的飲料產(chǎn)品口味更新鮮、營養(yǎng)更豐富，還能降低能耗，減少瓶重，節(jié)約成本。但工藝要求較高，灌裝時如果發(fā)生微生物污染將會導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，具有一定的風(fēng)險。因此，如何控制微生物污染風(fēng)險，以及如何驗證無菌生產(chǎn)線十分重要。

1 飲料加工中微生物污染途徑

1.1 土壤

土壤為微生物提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和適宜的生長環(huán)境，是飲料微生物污染的主要來源。土壤中的微生物數(shù)量可達(dá)107～109個/g，以細(xì)菌最多，可達(dá)70%～80%，放線菌約5%～30%，其次是真菌、藻類和原生動物。

土壤中的細(xì)菌以形成芽孢的休眠體占優(yōu)勢，營養(yǎng)體以代謝不旺盛的狀態(tài)存在；霉菌大多以孢子形式存在；酵母菌含量較少。

水果、蔬菜、谷物、豆類、茶葉等植物性原料的表面，都污染有來自田園土壤中的微生物，它們會隨原料進(jìn)入而污染車間的環(huán)境、用具。

1.2 水

水是微生物生存的理想環(huán)境。自然界中的江、河、湖、海等各種水域中都生存著相應(yīng)的微生物。

水中微生物主要有藻類、寄生蟲、原生動物、病毒、細(xì)菌、霉菌，少量酵母。

飲料加工過程中，要用水洗滌原料、生產(chǎn)用具、設(shè)備與容器，清洗房間、地面、洗手，用水冷卻，用水調(diào)配。所以水也是飲料重要的微生物污染源，水質(zhì)好壞對衛(wèi)生質(zhì)量影響較大。應(yīng)定期檢測用水質(zhì)量，生產(chǎn)用水須進(jìn)行凈化和消毒才可使用。無菌灌裝中的沖洗用水應(yīng)做到無菌。

1.3 空氣

空氣中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，且受紫外線照射與干燥的影響，本身不利微生物生存。空氣中的微生物主要來自土壤、水、人和動物。如結(jié)核桿菌、金黃色葡萄球菌等一些呼吸道疾病的病原微生物，可以隨著人口腔噴出的飛沫散布于空氣中。

除霉菌孢子可自由懸浮在空氣中，空氣中的微生物一般都粘附在懸浮的塵埃上，所以塵埃的多少與細(xì)菌數(shù)量之間關(guān)系密切。

空氣是飲料重要的微生物污染源?？諝庵械奈⑸飼苯踊蜷g接污染產(chǎn)品。生產(chǎn)中飲料暴露于空氣中的時間越長，污染越嚴(yán)重。因此，飲料灌裝要在封閉、潔凈條件下操作，進(jìn)入灌裝區(qū)的壓縮空氣應(yīng)經(jīng)殺菌或過濾除菌，以減少污染的機率。

1.4 動物

動物如蒼蠅、蚊蟲、蟑螂、老鼠、鳥等的消化道與外表都攜帶有大量的微生物，是病原菌的重要傳播媒介，它們身上帶有沙門氏菌、志賀氏菌、弧菌、大腸埃希氏菌等大量病原菌。它們接觸食品會造成微生物的極大污染。

因此要加強防蟲、防鼠措施，加強衛(wèi)生管理，定期滅蟲、滅鼠。

1.5 人

人的口腔、鼻腔、頭屑、毛發(fā)中均帶有大量的微生物，如未經(jīng)清洗的皮膚微生物數(shù)量可達(dá)105-106/cm2。人身上穿著的衣服是微生物傳播的媒介，衣服上的微生物主要來自環(huán)境中的微生物。當(dāng)人感染了病原微生物后，如沙門氏菌、結(jié)核桿菌、布氏桿菌等，這些微生物可以通過直接接觸或通過呼吸道和消化道向體外排出而污染食品。

加工人員患有呼吸道、皮膚、腸道等疾病，或不注意手的清洗消毒，或不修剪指甲，或不清洗或更換工服，都很容易將微生物帶到飲料中。

因此加工人員要勤理發(fā)、勤剪指甲、勤洗澡、勤換工衣等，以保持整潔與清潔。生產(chǎn)時手必須經(jīng)常清洗消毒（尤其是便后），穿戴一次性手套、口罩。應(yīng)定期對從業(yè)人員進(jìn)行健康檢查和帶菌檢查。

1.6 設(shè)備和用具

加工過程中的原料顆?；蛑簹埩粲谠O(shè)備、管道中，生產(chǎn)結(jié)束時如沒有得到徹底的清洗滅菌，會使原本少量的微生物得以大量繁殖，在使用中會通過與原料接觸而造成產(chǎn)品的污染。

用于生產(chǎn)的用具，如運輸工具、量具、周轉(zhuǎn)容器等都可成為媒介使產(chǎn)品受到微生物污染。用具在使用之后未經(jīng)清洗殺菌，就會生長一定種類和數(shù)量的微生物。如果它們接觸原料或產(chǎn)品，就成為了微生物的接種工具。

因此生產(chǎn)前后必須對所有設(shè)備和用具，尤其接觸到產(chǎn)品的設(shè)備要徹底清洗消毒。

1.7 原料、輔料和包材

植物原料一般都含有其原來生活環(huán)境中的微生物，包括來自人畜糞便的腸道微生物及病原菌。谷物糧食中還含有大量的霉菌孢子，還有酵母菌。蔬菜被糞便中腸道致病菌與寄生蟲卵污染相當(dāng)嚴(yán)重。水果在收獲、運輸過程中可被多種微生物甚至腸道致病菌污染。動物性食品原料的病原菌來源于病畜禽與健康帶菌者。在加工、貯運、銷售環(huán)節(jié)因不潔環(huán)境，會污染一定種類和數(shù)量的微生物。

輔料雖占一小部分，但菌數(shù)較高。如藥材的菌數(shù)可達(dá)108個/g，主要有需氧和兼性厭氧的芽孢與大量的霉菌，及其他營養(yǎng)體的細(xì)菌。

包裝材料在制造、運輸、拆封過程中會帶有灰塵和微生物，從而成為食品微生物的污染源。

因此要嚴(yán)格把好驗收關(guān)，防止微生物污染的原料、輔料、包材入廠。而且要加強衛(wèi)生管理工作，控制好貯藏溫度、濕度、蟲害控制等。

2 無菌生產(chǎn)線的驗證

無菌灌裝線的微生物驗證可以了解生產(chǎn)線的微生物狀況和無菌生產(chǎn)線的風(fēng)險情況。確定生產(chǎn)線是否可以開始商業(yè)生產(chǎn)。

微生物驗證前需滿足以下前提：設(shè)備完成試運行、所有程序完成試運行且參數(shù)正常、所有介質(zhì)可用。

2.1 無菌水與無菌氣的驗證

在滅菌程序結(jié)束后，將無菌取樣器連接到無菌水和無菌空氣管道的取樣閥上，無菌水取樣量不小于2L，無菌空氣取樣量不小于1m3，在無菌條件下轉(zhuǎn)移濾膜到PCA培養(yǎng)基，30℃培養(yǎng)3d。無菌水、無菌氣均不得檢出微生物。

2.2 設(shè)備表面的染色驗證

在灌裝機對微生物要求特別嚴(yán)格的地方，如沖瓶機、灌裝機、壓蓋機和轉(zhuǎn)接星輪這些區(qū)域，噴灑食品級的染料在機器表面上，保持大約30min，然后按正常的設(shè)備表面清洗程序清洗。清洗結(jié)束后看是否清洗完全，難以觀察到的位置可以用白色的棉簽擦拭檢查。

2.3 潔凈度驗證

潔凈度驗證包括潔凈級別、壓差、氣流流向、浮游菌、沉降菌等的檢測。

在檢測潔凈度前，潔凈區(qū)內(nèi)部必須進(jìn)行清洗。在開始所有的測試前，潔凈區(qū)應(yīng)最少運行30min。

潔凈級別通過塵埃粒子計數(shù)器來檢測。將粒子計數(shù)器的放入潔凈區(qū)，在充分的凈化后，開始采樣計數(shù)。潔凈區(qū)的等級應(yīng)達(dá)到百級。

潔凈區(qū)與外部的壓差通過壓差計來檢測。每個獨立區(qū)域壓力必須大于外界。

潔凈區(qū)內(nèi)的氣流通過煙霧發(fā)生器來檢測?？諝饬飨虮仨殢墓嘌b機流向四周,并且壓差≥10Pa。

在工作面上放置PCA平板，開蓋沉降30min，30℃培養(yǎng)72h。沉降菌應(yīng)＜1CFU/皿。

在洗瓶機、灌裝機、旋蓋機的合適位置，用PCA平板通過浮游菌采樣器收集1m3的空氣， 30℃培養(yǎng)72h。浮游菌采樣器必須消毒，以免自身污染。浮游菌應(yīng)＜1CFU/皿。

2.4 設(shè)備表面鋼片接種消毒驗證

在無菌區(qū)域指定的位置上掛上接過枯草芽孢桿菌黑色變種菌（ATCC9372）孢子的鋼片，每片含菌量105CFU。

執(zhí)行SOP標(biāo)準(zhǔn)程序后，將小鋼片以無菌方式取出立即轉(zhuǎn)移進(jìn)含有100mL0.1%吐溫20無菌洗脫液的無菌器皿中，振搖器皿，不少于2min。振搖后的溶液用0.2μm的膜在無菌室中過濾，注意樣品洗脫的器皿和過濾用的濾器都要用滅過菌的0.1%吐溫20無菌洗脫液沖洗。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養(yǎng)2d。計數(shù)后計算殺菌率，殺菌效率應(yīng)大于4lg（PAA 2000ppm）。

2.5 設(shè)備表面涂抹驗證

COP和SOP前后在指定的位置各涂抹一次?？赏磕ㄔO(shè)備的任何表面，在涂抹時要避免二次污染。

將涂抹棒在無菌條件下放入裝有一定量營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基的試管，培養(yǎng)后檢查樣品是否渾濁、有沉淀或產(chǎn)氣。另將一根無菌的涂抹棒浸泡在培養(yǎng)基中作為空白樣，另將一根涂抹棒接種微生物浸泡在培養(yǎng)基中作為陽性對照，然后以同樣的條件培養(yǎng)。

要求微生物不得檢出。

2.6 瓶內(nèi)消毒滅菌效果驗證

取100個瓶子，接入0.1 mL濃度為107CFU/mL的枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）孢子懸浮液，使每個瓶子中的微生物達(dá)到106個。在干燥2小時后，取其中20個瓶子要經(jīng)過正常清洗消毒程序處理并灌入大約100mL無菌水，蓋好蓋子。

在測試的瓶子中灌入100 mL無菌水，至少振搖5min，然后用0.2μm膜過濾。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養(yǎng)2d。

要求滅菌效率≥4lg（PAA 2000ppm）。

2.7 瓶外消毒滅菌效果驗證

取100個瓶子，接0.1mL濃度為105CFU/mL的枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）孢子懸浮液到每個瓶子上，每個瓶子大約含有104個微生物。接種位置可根據(jù)瓶型取2-3點，接種區(qū)域要用防水記號筆標(biāo)出。

然后將瓶子放好，干燥2小時以上。干燥好后，取其中20個瓶子經(jīng)過正常清洗消毒程序處理。測試的瓶子在出口傳送帶上取下來，用無菌袋收集瓶子，用無菌的剪刀無菌操作剪下染菌部位，裝入含有100mL0.1%吐溫20溶液的無菌瓶中進(jìn)行20min的洗脫，然后經(jīng)過0.2μm 膜過濾。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養(yǎng)2d。

要求滅菌效率≥3lg（PAA 2000ppm）。

2.8 蓋內(nèi)消毒滅菌效果驗證

取100個蓋子接0.1mL 濃度為107CFU/mL 的枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）孢子懸浮液到每個蓋子上，注意要將懸浮液分成許多小滴接種到蓋子內(nèi)部，即蓋與產(chǎn)品接觸的區(qū)域。然后蓋子至少干燥2小時。干燥后，將蓋子經(jīng)過蓋槽處理，然后旋在裝有無菌水的瓶子上。

將旋好蓋的瓶子上下振搖2min，然后用0.2μm 膜過濾，瓶子和過濾器都要用無菌水沖洗。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養(yǎng)2d。

要求滅菌效率≥4lg（PAA 2000ppm）。

2.9 培養(yǎng)基測試

稱取LG培養(yǎng)基，調(diào)配10噸培養(yǎng)液，經(jīng)UHT殺菌，培養(yǎng)基的PH值5.0±0.2。所有的處理應(yīng)與生產(chǎn)過程的參數(shù)要求相一致。瓶子規(guī)格、每瓶灌裝數(shù)量與生產(chǎn)需求一致。

每12小時灌裝一次，每次灌裝10000瓶，共灌裝3次，總共30000瓶。其中15000瓶36±1℃保溫， 3天后倒立放置，于第14天檢查；另外15000瓶常溫保存，3天后倒立放置，于第14天檢查。

要求培養(yǎng)基的染菌率不得超過1/10,000（ PAA 2000ppm）。

2.10 產(chǎn)品測試

按照正常生產(chǎn)的程序連續(xù)生產(chǎn)，灌裝100，000瓶。

取開機樣50瓶，過程樣100瓶，結(jié)束樣50瓶。產(chǎn)品放置常溫，3天后倒立放置，于第14天觀察，并通過膜過濾檢查，將過濾膜置于PCA平板,30℃培養(yǎng)3d。

商業(yè)級無菌率要求高酸≤1:100,000，低酸≤1:10,000；產(chǎn)品測試同時要求產(chǎn)品的氣密性、跌落測試、扭力均符合技術(shù)要求，瓶口無殘留；生產(chǎn)過程中的無菌介質(zhì)、潔凈度各項指標(biāo)也符合要求。

3 討論

飲料無菌灌裝線首先要建立無菌，要做到物料的無菌、包材的無菌、介質(zhì)的無菌、環(huán)境的無菌等。然后要在生產(chǎn)中保持無菌，注意過程的控制、工藝的控制、人員的管理。因此飲料無菌灌裝除了對設(shè)備要求相對較高，對飲料企業(yè)的生產(chǎn)管理水平及員工專業(yè)素質(zhì)也有要求。

飲料企業(yè)應(yīng)對原料、輔料、包材、介質(zhì)、生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)人員、成品等進(jìn)行微生物學(xué)檢驗。對檢驗不合格的應(yīng)查明原因，找出解決對策，使原料、介質(zhì)、產(chǎn)品、環(huán)境符合要求。