饮料瓶盖的杀菌及其应用 - 文章

饮料瓶盖的杀菌及其应用

作者：许圣萍章培红顾建新来源：《酒•饮料技术装备》

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改革开放以后中国饮料行业的发展非常迅速，饮料的品种也从过去单纯的碳酸饮料逐步发展到矿泉水、果汁、果蔬汁饮料和功能性饮料等；灌装方式也从冷灌装发展到现在的热灌装、中温灌装、无菌冷灌装等；包装形式也从单一的玻璃瓶到现在的易拉罐、PET瓶等。针对不同产品和不同的包装形式，对包装物瓶盖的杀菌处理也很关键，本文就目前使用的各种饮料瓶盖杀菌方法进行讨论。

一、紫外线杀菌

微生物受紫外光照射后，其蛋白质和核酸吸收了紫外光谱能量，会导致蛋白质变性，引起微生物死亡。

饮料灌装生产设备中，输盖机为压盖机或者拧盖机输送瓶盖。在输盖机储料仓的上部或者输送带的上部安装紫外线杀菌灯管，瓶盖在被输送的过程中接受紫外线照射，紫外线照射到的地方可以达到较好的杀菌效果。由于瓶盖的透光性差，紫外线无法穿透瓶盖照射到瓶盖的另一侧。因此，瓶盖只能达到部分杀菌，且杀菌的表面是随机的。为了有针对性地对瓶盖表面杀菌，在压盖机或拧盖机的瓶盖下滑道上安装紫外线杀菌灯，通过此处的瓶盖已经被整理成方向一致，紫外线照射的一面就是瓶盖与饮料接触的一面，有效提高了杀菌效果。

紫外线杀菌设备简单，无需配套设备，成本低，操作管理方便，使用比较广泛。由于滑道的结构特点及紫外线对微生物的杀灭特性，紫外线杀菌方式一般适合在以下几类饮料灌装的瓶盖中使用：

1．碳酸饮料碳酸饮料中含有CO2，呈酸性，能抑制微生物的生长，因此碳酸饮料的瓶盖采用紫外杀菌即能满足需求。该方法在生产时，批量包装的新瓶盖倒入输盖机的储料仓，瓶盖在输盖机的储料仓内或输送带上接受紫外线的照射杀菌；还可以在拧盖机下盖滑道上设置紫外线杀菌灯，让瓶盖的内表面接受紫外线的照射杀菌，杀菌后直接输往拧盖机。

2．矿泉水饮料国家对矿泉水的生产制定了比较严格的规定，其中对矿泉水的菌落总数、霉菌计数和大肠杆菌都严格限制为零。无论是否经过过滤杀菌处理的矿泉水，其总细菌数、霉菌计数和大肠杆菌数都必须符合国家标准。由于矿泉水中只含无机盐，不含微生物营养源，缺少供微生物生产发育的营养成分，因而对其瓶盖也可以采用紫外线杀菌。

3．高温灌装的茶饮料、果汁饮料茶饮料和果汁饮料中存在着各种微生物（细菌、霉菌和酵母等），饮料的杀菌就是要杀灭这些微生物。目前一般都采用高温短时杀菌法，也称瞬时杀菌法。高温灌装是让经过瞬时杀菌后的饮料冷却在85℃～92℃之间的一个温度区间进行灌装，饮料瓶选用结晶耐热的热灌装瓶，瓶盖选用耐85℃的耐热瓶盖，灌装方式采用满瓶灌装，灌装压盖（或拧盖）后增加倒瓶装置：瓶身倾倒90°～180°，利用饮料自身的高温对瓶盖内部进行杀菌处理。因此瓶盖的前期处理也可以采用紫外线杀菌。

二、热水喷冲杀菌

加热杀菌法是食品保藏的最传统方法之一。微生物细胞若被加热至一定温度，细胞内的生理活性物质（例如酶蛋白质、核蛋白质、脱氧核糖核酸等）会发生变性和钝化，从而失去活性死亡。把微生物杀死的加热温度和时间，按微生物的种类、细胞生理状态、细胞浓度等的不同有明显不同。对于杀灭具体一个菌种，提高杀菌温度可以缩短加热时间，降低温度需要延长加热时间，温度太低，则对某些耐热菌种就起不到杀菌效果。

热水喷冲杀菌就是利用喷嘴对瓶盖多方向喷射热水，在进行杀菌的同时也去除瓶盖内外表面的灰尘。该方法在生产时，理盖后的瓶盖按一致方向在瓶盖通道内行进，在通道的上下方设置多组喷嘴，喷嘴对前进的瓶盖进行多方位热水喷冲，热水的温度就是杀菌温度，接受喷冲的时间就是杀菌时间。

金属盖由于其耐高温，喷冲的热水温度可以超过85℃，喷冲时间可以随着热水温度提高而减少；对于塑料瓶盖，喷冲热水温度一般控制在85℃。热水杀菌后需要对瓶盖喷无菌空气，促使瓶盖的干燥。

热水喷冲杀菌需要提供热水和无菌空气，需要相应的配套设备，生产时会消耗热能和少量水资源，为其配套的是常用的通用设备。热水喷冲杀菌可以用于高温灌装的茶饮料和果汁饮料的瓶盖处理，也可用于矿泉水的瓶盖杀菌。

三、臭氧杀菌

臭氧具有极强的氧化性质，它可以直接破坏病毒的核糖核酸或脱氧核酸并将其杀灭。臭氧也可以损伤细菌、霉菌类微生物的细胞膜，抑制其生长，并进一步渗透破坏膜内组织，直至细菌、霉菌类微生物死亡。臭氧溶解于水，在湿度大的环境里杀菌效果非常好，也可以利用臭氧水对瓶盖进行杀菌。有关臭氧水杀菌将在后面讨论。臭氧的浓度越大杀菌效果越好，在臭氧浓度为4.0mg/m3时，杀菌时间一般需要45分钟到1小时。

由于臭氧杀菌需要的时间很长，对于具备一定生产能力的自动化饮料生产线来说，如果既要满足杀菌效果又要让瓶盖杀菌过程在杀菌设备内连续完成的话，杀菌设备需要做得非常庞大。实际生产过程中，瓶盖臭氧杀菌是在具备一定生产能力的自动化饮料生产线上，在较大的密封空间里放置一定量的瓶盖，然后对瓶盖所在的空间充填一定浓度的臭氧并保持一段时间。放置的瓶盖数量以维持生产所需瓶盖数量而定。杀菌后的瓶盖存放时间越长，受污染的危险越大，所以一般存放时间不超过一周。杀菌后的瓶盖需要与外界隔离，待输盖机需要瓶盖时送往输盖机。

目前，直接采用臭氧杀菌的独立设备多见于小型柜式瓶盖杀菌柜。这种瓶盖杀菌柜的杀菌空间小、生产能力小、间隔生产、非自动化。使用这种臭氧杀菌柜时，需要人工把杀菌的瓶盖搬出杀菌柜放入输盖机，容易造成瓶盖的二次污染。因此，臭氧杀菌只适合非自动化生产线，或对瓶盖有一定杀菌要求的小型生产线。

四、杀菌水杀菌

杀菌水中存在不稳定元素，它们会自行分解。杀菌水杀菌就是利用这个分解过程（氧化过程）对物体表面的微生物进行氧化，从而达到杀菌目的。

常见的具有强氧化性的物质有：过氧乙酸、臭氧水和氯水，臭氧的瞬时杀菌性质优于氯。目前，饮料瓶盖杀菌的杀菌水基本采用过氧乙酸和臭氧水，其中绝大多数为过氧乙酸。杀菌水的浓度越大，需要的杀菌时间也相应缩短。对于65℃2000PPM的过氧乙酸，通过30秒～60秒时间杀菌，可以使瓶盖达到商业无菌的要求。由于杀菌水的杀菌时间短、杀菌效果好，被广泛应用于果蔬汁饮料的瓶和盖杀菌。利用杀菌水对饮料瓶盖进行杀菌的方式主要有喷冲式和浸泡式。

1．喷冲式是采用多组喷嘴，对瓶盖的多个方向喷射杀菌水进行瓶盖表面杀菌，瓶盖接受喷射的时间应保证微生物能被完全杀灭。具体方法为：经过理盖后的瓶盖方向一致地进入瓶盖轨道，在轨道的上下方设有多组喷头，每组喷头可以从不同角度对瓶盖喷射杀菌水，喷射的杀菌水既对瓶盖进行杀菌也推动瓶盖沿着轨道前行。

利用过氧乙酸作为杀菌水时，杀菌水喷冲后的瓶盖需要接受无菌水的冲洗，以去除瓶盖上残留的过氧乙酸，使之残留量低于相关标准；无菌水冲洗后再用无菌空气吹干瓶盖。

利用臭氧水作为杀菌水时，由于臭氧水分解后的产物是水和氧气，不存在任何有害的残留物质，理论上无需对瓶盖再作处理，但实际生产过程中，由于瓶盖杀菌机出口与旋盖机距离很近，无法使残留臭氧完全分解，因此，瓶盖经过臭氧水杀菌后还需要经过无菌水冲洗和无菌空气吹干处理。

由于喷射水的直线性，无菌水喷冲杀菌可以用于矿泉水瓶盖杀菌，也可以用于茶饮料和果汁饮料热灌装时的瓶盖杀菌。热灌装采用满瓶灌装，灌装旋盖后倒瓶加热瓶盖，进行内部杀菌处理。

2．浸泡式是把饮料瓶盖完全浸泡在杀菌水中，使瓶盖的所有内外表面都接受杀菌水杀菌，浸泡时间应满足瓶盖完全杀菌的时间要求。一种方法是：方向一致的瓶盖固定在瓶盖架上，瓶盖架连接在链条上，链条的运动带动瓶盖架进入装有杀菌水的杀菌池内并使瓶盖完全浸泡在杀菌水中，浸泡的时间应满足完全杀菌的时间要求。与喷冲杀菌方式一样，杀菌水浸泡后的瓶盖同样需要无菌水的喷洗和无菌空气的喷冲，使瓶盖既干燥又无菌。

采用无菌水杀菌方式时，为其配套的杀菌水、无菌水和无菌空气需要制作和处理，外围的配套设备比较多，配套成本高，消耗成本大，管理要求高，因此这种杀菌工艺一般应用于果汁饮料的无菌冷灌装。

五、电解液杀菌

电解是利用惰性电极在液体中通电，其阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。目前国外有关人员已经研究利用完全除盐的饮用水与氯化钠稀溶液发生电化反应，在阳极区得到杀菌效果好于传统杀菌水的杀菌液。如果把电解原理直接用于瓶盖杀菌，就可以大大降低运输和仓储成本，省时省力，安全有效。

总结

分析以上各种瓶盖杀菌方式，可以根据不同饮料的成分特性和品质要求，选用不同的盖杀菌工艺，如表中所示：

瓶盖的杀菌方式	杀菌瓶盖适用的饮料	杀菌瓶盖对环境要求	备-- 注
紫外线杀菌	碳酸饮料、矿泉水	万级无菌	-
热水喷冲杀菌	矿泉水、热灌装状态下的果汁饮料和茶饮料	千级无菌或万级无菌	-
臭氧杀菌	1．采用大密封空间放置瓶盖充填臭氧杀菌方式：矿泉水、热灌装状态下的果汁饮料和茶饮料	千级无菌或万级无菌	不适用金属瓶盖杀菌
臭氧杀菌	2．采用臭氧杀菌柜杀菌：小生产能力半自动化生产的非无菌冷灌装饮料	-	-
杀菌水杀菌	1．喷冲式：矿泉水、热灌装状态下的果汁饮料和茶饮料	-	-
杀菌水杀菌	2．浸泡式：可用于所有饮料，更适合无菌冷灌装状态下的所有饮料	百级无菌	不适用金属瓶盖杀菌
电解杀菌	可用于所有饮料，更适合无菌冷灌装状态下的所有饮料	百级无菌	不适用金属瓶盖杀菌

(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/4/2010)


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