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液体食品无菌灌装技术装备进展及应用下

2021-08-18 来源:佛山农业机械网

液体食品无菌灌装技术装备进展及应用(下)

无菌灌装机

自从1976年广东罐头厂引进第一台利乐公司的无菌灌装机生产菊花茶和番石榴汁至今已经历了近40个年头,现在全国已有超过400台纸塑复合材料包装的无菌灌装机在运转。此外,还有灌注浓缩果蔬汁或原浆的大袋无菌灌装机和复合塑料薄膜包装的无菌灌装机在运营。2001年北京汇源果汁和天津顶新集团率先引进了5条PET瓶无菌灌装生产线以来全国共引进了17条这样的生产线。这些无菌灌装生产技术装备的引进对推动和发展我国的饮料工业起到了促进作用,使我国饮料行业的生产技术装备进入了国际先进行列。

无菌灌装机的形式取决于包装材料,就其实现无菌灌装的关键技术而言,一台性能完备的无菌灌装机应包含对包装材料灭菌、无菌液体食品输送、在无菌氛围中灌注和密封等装置,此外还应具备CIP和SIP的条件。有多种方式对纸塑包装材料的灭菌。利乐公司的纸塑包装材料是浸没在浓度为35%的热过氧化氢溶液中然后形成圆柱状卷筒,在高温条件下将H2O2分解的O3对材料进行杀菌,并在充满O3的卷筒内完成物料灌注和密封的。PKL的康美包则是在成形纸盒中将雾化的H2O2充分喷射在纸盒内外,再用热空气使H2O2分解产生的O3对纸盒杀菌,同时也造成小环境中的O3氛围,并在此灌装和密封。作为大袋无菌灌装的多层薄膜复合袋是用类似柱塞的塞子将灌注口预先密封,再以足够剂量的CO60辐照以杀灭包装袋中的微生物,在灌装机的无菌室里对灌注口外消毒、拔盖、灌注和密封。早期的无菌室是用卤素或过氧化物等化学药剂进行消毒的,而现在已多数采用饱和蒸汽杀菌,无菌室的容积不足0.01M3。

纸塑包装材料的缺点是难以再循环,如果不加以专门回收,对环境的污染是不言而谕的。近年来,PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)瓶在饮料工业中的应用得到了迅速发展,其优点除了消费方面的便利外还可以实现制瓶和灌装的高效生产,材料可再循环。实现PET瓶无菌灌装的关键技术主要是瓶和盖的杀菌、灌装密封区的无菌氛围的保持,以及灌装机本身应满足无菌灌装的要求。

用于瓶器和盖子杀菌的主要方法是采用化学药剂,目前使用较多的是过氧化氢、过氧乙酸和环氧乙烷等。使用时,将其升温、雾化、全方位地喷射到瓶器的各个部位,经一定的反应时间再用无菌水冲洗使瓶内的化学残留物降到最低程度。

高速PET瓶无菌灌装机是将瓶器杀菌-冲洗、灌装和密封设计成三台独立的旋转式机型,由星形转轮将其连接为组合机,并被包容在一个庞大的无菌室里,其中灌装-密封区的洁净度达100级,无菌空气在无菌室里自上而下作层流流动,呈正压状。生产结束和开机前用发泡的消毒剂对无菌室消毒。不少企业为缩小无菌空间作了努力,如SIG西蒙纳西公司将灌装阀和瓶器传输通道收容在只有9m3的洁净区域内,在回转体与静止的隔离罩之间采用动态液体密封,保持无菌区的正压操作。缩小无菌区的好处是降低了消毒剂的用量,节省了消毒时间,减轻化学药剂对操作人员的污染,还便于对无菌室以外的机械部件进行维护。

灌装机是无菌灌装的核心,在机械构件上普遍采用瓶颈夹持输瓶方式,灌装口不与瓶器接触,用电磁流量计或称重法计量。此外,尤其要保证机器运行的高度稳定性,使其在数十小时的连续运行中基本不发生机械或控制方面的明显故障。这就意味着对材料、制造、热处理、另部件检验等等提出了很高的要求。

制瓶机与灌装机的联线

为最大限度减少灌装过程可能发生的细菌污染和包装材料的物流环节,越来越多的企业采用制瓶与灌装联线的生产方式。目前国内引进的西帕制瓶机与博克玛无菌灌装机的组合,PET片材注胚和吹瓶在同一台机器上完成,瓶器通过气流直接送到无菌灌装机。SIG集团的科伯拉斯与西蒙纳西,以及利乐-西得乐集团的COMBI系统是用预制瓶胚为基材,吹瓶机与灌装机直联的生产线,在生产线中还可以插入旋转式等离子涂层设备以增加PET瓶的阻隔性能。为了确保PET瓶的卫生安全,利乐-西得乐的超洁净无菌灌装系统对送入加热炉的瓶胚先进行预杀菌,即用紫外线对瓶胚杀菌、再用0.3MPa的无菌空气对其吹扫和真空吸尘。吹瓶机与灌装机组合为一个机组。瓶器的杀菌和冲洗是在由4-9个星形轮组成的轮系的传送过程中完成的。瓶器被星形轮传送的过程中得到多次消毒和清洗,消毒液以高压脉冲方式喷射到瓶器内外的各个部位,再用120℃热空气激活杀菌剂,多工位消毒的优点在于一旦个别喷头堵塞也不会发生瓶器遗漏消毒的可能性。若干个星轮几乎呈直线方式排列并被包容在层流流动的百级净化的无菌空气中,整个系统的无菌空间只有十几个立方米。

联线生产的优点是显而易见的,它首先减少了包装物的运输和储存,使其在最大限度地避免细菌污染的同时减少了中间费用。

国内无菌灌装技术装备的进展

液体食品无菌灌装是属于最有发展前景的包装技术领域,新的无菌包装产品,新的无菌灌装机,以及使其应用范围扩大的新包装材料层出不穷,国内外众多的厂商都在为这一领域的发展开展研究工作。

1990年航空部工艺研究所研制成功的大袋无菌灌装系统标志着我国无菌包装技术自主设计的开端。此后,广东远东食品包装机械公司推出了2500CPH的砖型纸塑无菌包装机。杭州中亚和航空集团工艺研究所又分别研制了UHT杀菌奶的塑料薄膜包装的无菌灌装装置。2001年美星顺峰报导了该厂与广东乐百氏集团共同研制的36000BPH PET瓶无菌灌装机投入试运行以来,合肥中辰、南京轻机、廊房包装设备制造和乐惠集团也加快了研制步伐,其设计、制造和试验是在十分严谨的气氛中进行的。

开发和研制无菌灌装机首先要立足于提高灌装机本身各另部件的设计和制造精度、提高机器运转的稳定性和高可靠性,使机械结构设计满足无菌灌装的要求,而不是依靠建立一个无菌区来适应机器的需要。此外,还应该注意外围装置的配套,如无菌水、杀菌剂、无菌空气的制备和无菌室的清洗和消毒等。性能优良的无菌灌装技术装备是现代科技、现代制造和控制技术的集中体现,也是一个企业整体技术水平的综合表现。深信在不久的将来我们期待的国产液体食品的无菌灌装技术装备将在我国饮料行业迅速推广使用,使我国国产饮料装备制造水平提升到新的高度。

来源:中国食品加工机械和包装机械电子商务网

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