PET瓶装饮料自问世以来，由于其美观、轻便、可回收的特点，已得到广大消费者的普遍认可，目前在欧美及世界各地的发展势头非常迅猛。在我国，热灌装和无菌冷灌装PET瓶装饮料共存于市场，并以每年30%的速度增长。据专家预计，到2005年，我国PET瓶装饮料总量将会达到1000万吨。
经过十多年不断努力，PET无菌冷灌装技术日趋完善，生产的饮料品种也越来越多，包括果蔬汁饮料、茶饮料、运动饮料、碳酸饮料、水等等，目前在欧洲和北美PET瓶装乳饮料已经比较普遍。2001年，汇源集团成功引进中国第一条PET无菌冷灌装生产线，开创了中国饮料制造行业的新局面。
一.PET瓶的突出优势
与纸包装、玻璃瓶、金属罐等其他包装形式的饮料相比，PET瓶装饮料的增长速度是最快的。其突出优点表现为：
透明——消费者可以直观看到内容物；
瓶型设计自由，形式多样；
有韧性，耐冲击强度比较高；
轻便——只有玻璃瓶重量的1/10；
与玻璃瓶比较：有更高的空间利用率；
低成本；
通过美国FDA认证的安全食品包装材料。
二.无菌冷灌装理论基础
无菌包装技术诞生于二十世纪三十年代，1961年利乐公司首先将纸盒（Tetra Pak）无菌包装技术用于商业生产，现在PET无菌冷灌装生产线也采用无菌空间加上化学消毒剂的方法来进行杀菌，确保整个灌装过程达到无菌要求。
无菌冷灌装是指在无菌条件下对饮料产品进行冷（常温）灌装，这是相对于通常采用在一般条件下进行的高温热灌装方式而言的。在无菌条件下灌装时，设备上可能会引起饮料发生微生物污染的部位均保持无菌状态，所以不必在饮料内添加防腐剂，不必在饮料灌装封口后再进行后期杀菌，就可以满足长货架期的要求，同时可保持饮料的口感、色泽和风味。
无菌冷灌装技术的关键是保证灌装封口后的饮料内微生物控制在允许范围内（即商业无菌），为了保证无菌冷灌装的成功，生产线必须满足以下基本要求：
产品经过超高温瞬时杀菌达到无菌状态；
包装材料和密封容器要无菌；
灌装设备达到无菌状态；
灌装和封盖要在无菌环境下进行；
关键控制点的建立、监测、记录和控制。
三.两种灌装方式比较
虽然PET无菌冷灌装发展时间不长，但世界几大著名饮料设备生产商已具有比较成熟的无菌冷灌装工艺。以下是无菌冷灌装和热灌装的详细比较。
1．灌装工艺比较：
热灌装一般分为两种，一种是高温热灌装，即物料经过UHT瞬时杀菌后，降温到85～92℃进行灌装，同时进行产品回流以保持恒定的灌装温度，然后保持该温度对瓶盖进行杀菌；一种是物料杀菌灌装后在65～75℃进行巴氏杀菌并添加防腐剂。这两种方式无需对瓶子和盖子进行单独灭菌，只需将产品在高温下保持足够长的时间即可达到杀菌效果。具体工艺见图一。
图一、PET热灌装杀菌工艺
PET无菌冷灌装首先对物料进行UHT瞬时杀菌，然后快速降温至常温（25℃），进入无菌罐中暂存。其次用化学消毒剂将瓶子、盖子进行杀菌，然后在无菌环境下进行灌装，直至完全密封后才离开无菌环境。整个过程物料受热时间短，灌装操作均在无菌环境下进行，灌装设备和灌装区也都经过消毒处理，产品的安全性可以得到保证。具体工艺见图二。
图二、PET无菌冷灌装杀菌及灌装工艺
从工艺流程对比来看，两者最大区别在于饮料受热时间不同。大家知道，热处理时间越长，对饮料品质影响越大。无菌冷灌装只采用UHT超高温瞬时杀菌，对物料的热处理时间不超过30秒；而热灌装采用的杀菌方式使物料长时间处在高温状态下，严重影响产品口感、色泽以及热敏性营养素（如维生素）含量。
上述生产工艺决定了热灌装方式只适宜生产高酸产品，因高酸环境本身对微生物具有抑制作用，对于低酸性饮料热灌装则不能很好保证其产品的安全性，产品不良率很高。对于无菌冷灌装，由于整个灌装过程是在无菌条件下进行的，其工艺适应性很强，能够生产的产品类型非常广泛，包括中性茶饮品、乳饮料以及其他各种饮料，只需对前处理设备进行适当调整既可。
2．两种PET瓶比较
两种灌装方式对PET瓶要求不同，热灌装PET瓶需要承受85～92℃高温且不变形，这就要求增大PET材料的结晶度，在吹瓶时限制诱导应力的产生。具体有以下特点：瓶壁厚，需要高晶体化程度增强热稳定性；有明确的瓶壁肋骨防止热收缩；要求有结晶瓶口等，大大限制了瓶型设计的自由度。
无菌冷灌装可以使用标准PET轻质瓶（最高耐热温度60℃）和标准盖，大幅度降低了包材成本，还可根据产品特性自由设计瓶型，进行个性化包装。
两种PET瓶比较见表1。
表1、两种灌装方式所用PET瓶比较
项 目 热灌装PET瓶 无菌冷灌装PET瓶
瓶重 重(500ml,28～32g) 轻(500ml,18～23g)
瓶颈 特殊结晶瓶颈 标准瓶颈
材料拉伸率 要求高 标准
瓶型设计 带热嵌板的特殊瓶型 可用户化的瓶型设计
耐热温度 85～92℃ 60℃
透氧性 瓶壁厚，透氧性低 瓶壁薄，透氧性高
瓶盖 耐高温瓶盖 标准盖
瓶和盖成本 高 低
3．无菌冷灌装工艺技术特点
无菌冷灌装必须满足的基本要求包括以下五个方面：
（1）无菌冷灌装对物料杀菌只采用UHT超高温瞬时杀菌，物料受热时间短，营养成分损失少，品质和口感无明显变化。表2是不同杀菌方法对牛奶营养成分造成损失的比较。
表2
ＶＢ1 ＶＢ2 ＶＢ12 ＶＣ 叶酸
杀菌前 ０ ０ ０ ０ ０
巴氏杀菌后 １０％ ５％ １０％ ５％ １５％
超高温瞬时杀菌 １５％ １０％ ２０％ ２０％ ２０％
传统杀菌工艺 ４０％ ２０％ ９５％ ５０％ ５０％
（2）包装材料的灭菌，是无菌冷灌装生产工艺中最关键的一步。由于标准PET瓶不耐热，只能采用化学试剂进行灭菌，具体要求如下：
要求最初吹制的瓶子原始菌落数不超过5CFU/瓶；
输送瓶子采用无菌空气，配有空气输送带；
PET瓶采用过氧乙酸类消毒剂（PAA）进行杀菌，可以保证杀菌效果（最高7log）；
消毒剂有自动回收和浓度测定系统，保证消毒剂浓度稳定；
用无菌水将瓶中残留消毒剂冲洗干净，再用无菌空气吹干，保证残留消毒剂不会对物料产生影响；
瓶盖一般采用浸泡方式灭菌，通过控制浸泡时间可以很好的保证灭菌效果。
（3）无菌冷灌装主体设备要求符合卫生级设计，主要在管道和阀门技术、材料表面刨光、重要区域表面设计、选择抗腐蚀材料等几方面具有优势，还带有完整的全自动清洗（CIP）系统、杀菌（SIP）系统以及设备外部泡沫清洗系统（COP），另外，无菌冷灌装机均采用独特的无菌灌装阀，所有这些措施保证设备方面不会给物料带来二次污染。
由于冷灌装后PET瓶不会收缩，这样物料和瓶盖之间会有一部分空气，其中的氧会在存放过程中缓慢氧化物料，从而导致饮料变质。所以，无菌冷灌装设备会添加一套氮气（或其他惰性气体）置换系统，将顶部空气吹走，保证物料不被氧化。表3为两种灌装方式溶解氧的比较。
表3
热灌装 无菌冷灌装
灌装时含溶解氧 ＜0.01ppm 0.5ppm
顶部空间含氧量 极低 高
PET瓶透氧性 瓶壁较厚，透氧性低 标准轻质瓶，透氧性高
（4）PET无菌冷灌装生产线无菌环境的保持，一般采用空气净化间。目前食品加工企业采用的净化间是从医药行业发展而来的，技术等级有统一标准，在美国使用联邦标准209E。空气净化间根据空气中控制对象可分为两种：① 控制尘埃者称为无尘室（Industrial Clean Room）；② 控制微生物者称为无菌室（Bio-Clean Room），防止微生物污染。
PET无菌冷灌装主体灌装机区域要求设计为D100级无菌间，外面还有万级净化间（有些无菌灌装设备并不需要），通过净化间的无菌风过滤系统保证灌装环境内空气洁净度，使物料不会被空气中悬浮的微生物二次污染，同时控制净化间的温湿度，确保无菌灌装机始终处于良好的工作状态。
在整个环境体系中，操作人员是最大的污染源，设计空气净化间在净化空气的同时，还很好的降低了人员带来的污染：操作人员在进入万级净化间时，要经过喷淋杀菌；百级净化间设计的小而实用，可以使操作人员不破坏其无菌环境进行操作；净化设备的内表面可以进行自动清洗和消毒。
（5）无菌冷灌装生产线关键控制点的建立、监测、记录和控制
PET无菌冷灌装线是非常复杂的连续式生产过程，在这个过程中，任何一项操作失误或产品微生物的二次污染，都有可能造成整个无菌控制系统的失败，影响整批产品的安全性。所以建立科学完善的监测控制体系是无菌冷灌装生产线成功运转的关键因素，目前饮料行业普遍采用的是HACCP管理体系。
HACCP是危害分析和关键控制点（Hazard analysis and Critical Points）的缩写，是一种能使食品生产企业在生产环境下及时鉴别并控制潜在危害，从而预防不合格产品生产的具有高度逻辑性和评价系统的管理方法。该体系共包括7个基本原理，其中确定控制危害的关键控制点（CCP）、建立各控制点的关键限值（CL）、建立监测各控制点的程序等是体系的关键部分。
PET无菌冷灌装生产线工艺过程复杂，无菌环境的控制要求非常严格。只有严格按照HACCP体系去管理和控制，才能真正确保产品安全性。
4．原材料和生产线成本比较
两种灌装方式在生产线投入上有明显差别，无菌冷灌装使用的吹瓶机吹瓶速度快，耗电少；而热灌装吹瓶机吹瓶速度比较慢，耗电量很大，在同样生产能力的情况下，投资比冷灌装吹瓶机要高。在灌装线部分，无菌冷灌装工艺过程复杂，灌装辅助设备比较多。整体比较，一条无菌灌装线初期投资要高于同样产能的热灌装线。
原材料成本方面，无菌冷灌装采用的标准瓶、盖要轻很多，通过节约原材料以降低成本。从操作成本来讲，无菌冷灌装多一项杀菌液消耗，在设备折旧方面费用也比较高，但总的成本还是低很多，而且无菌冷灌装生产线速度越快，产量越高，其生产成本越低。下表为两种生产线成本估算。
表4、两种灌装方式成本比较。单位：RMB/36000瓶
热灌装 无菌灌装
PET原料 12672 9180
盖子成本 864 756
杀菌液消耗 － 324
设备折旧 898 1684
其它消耗 5406 3944
合 计 19840 15888
每瓶成本 0.5511元/瓶 0.4413元/瓶
备注 比热灌装节省0.1098元/瓶
无菌冷灌装生产线初期投资比较大，但包材成本和操作成本比较低，随着设备使用时间的延长，无菌冷灌装的低成本优势会明显表现出来。
四．结论
PET无菌冷灌装与热灌装相比突出优点在于：高品质。产品受热时间的缩短、无菌环境的制造与维持以及科学的管理方式保证了无菌冷灌装产品的高质量。低成本。原材料的节省、能源消耗的节省以及人员的节省使得无菌冷灌装产品的低成本优势可以在短时间内显现出来。适用性广泛。无菌灌装技术的提高，使得各种饮料、饮品灌装工艺越来越接近，适用性越来越高。
通过以上阐述和比较可以看出，无菌冷灌装技术工艺要求复杂，生产过程仍具有一定的风险性。但PET无菌冷灌装产品优点是显而易见的，相信随着现代灌装技术的日趋完善，PET无菌冷灌装必将会逐步替代热灌装成为饮料包装最主要的方式。
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