瓶胚干法杀菌技术在饮用天然矿泉水生产中的应用
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作者:张腾飞
由于新修订的《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》（GB 8537-2018）對饮用天然矿泉水的各项微生物指标提出了新的要求，并且传统的瓶胚杀菌工艺（湿法杀菌技术）对能源和水资源的消耗较高，故饮用天然矿泉水企业亟需优化产品杀菌技术。本文对瓶胚干法杀菌技术在饮用天然矿泉水生产中的应用进行了相关介绍，以期帮助企业实现降本增效。
水资源是人类赖以生存的最基本要素之一，这一特性也使饮用水成为民众日常生活的必需品。随着生活水平的不断提高，人们对天然、健康、无公害、绿色饮品的追求和消费理念逐渐升级，饮用天然矿泉水凭借其含有一定量对人体有益的矿物质、微量元素或其它有益成分而成为饮用水市场的宠儿，这也为饮用天然矿泉水市场提供了广阔的增长空间。
2018年6月21日，修订后的《食品安全国家标准 饮用天然矿泉水》（GB 8537-2018）正式发布，其内容对饮用天然矿泉水的各项指标作了较大修订，如对微生物指标进行了严格控制，规定包括大肠菌群、粪链球菌、铜绿假单胞菌、产气荚膜梭菌在内的常见微生物均不得检出。现如今，饮用天然矿泉水在生产过程中应如何做好微生物控制已成为饮用水生产企业需要思考和亟待解决的问题。本文就饮用天然矿泉水生产过程中瓶胚干法杀菌技术的应用进行深入探讨。
瓶胚传统杀菌工艺现状
饮用天然矿泉水生产过程中的传统瓶胚杀菌工艺为湿法杀菌，即将瓶胚加热吹制成空瓶，经过或不经过风道对空瓶进行传送后，使用浓度不低于0.4ppm（通常为0.8～1.2ppm）的臭氧水对空瓶进行喷淋式冲洗消毒，然后将溶解有臭氧浓度为0.05～0.40ppm（具体根据成品水中溴酸盐含量进行调整，溴酸盐应小于0.01mg/L）的天然矿泉水灌装入空瓶中。然而，该工艺对能源和水资源的消耗较高。
瓶胚干法杀菌技术
瓶胚干法杀菌技术是指将高温雾化的双氧水注入瓶胚内壁，利用加热炉加热活化后对瓶胚内壁进行杀菌，并使用UV灭菌灯对瓶胚外壁进行灭菌，然后在无菌正压环境下将瓶胚传送到吹瓶模具中制瓶，这样制得的空瓶无需臭氧水灭菌就可以直接用于产品的灌装。当前，瓶胚干法杀菌技术的具体工艺流程主要有以下几个方面。
首先，瓶胚胚口紫外线灭菌。瓶胚进入吹瓶机时先用UV紫外灯对瓶胚胚口进行杀菌。
其次，瓶胚除尘。瓶胚经过星轮传送入除尘星轮，除尘吹杆在凸轮导轨的作用下伸入瓶胚内部，同时低压气从吹杆往瓶胚底部吹出。该气流由瓶胚中心往四周延至内壁且向上反冲出瓶胚，进而将瓶胚内部的灰尘吹扫出瓶胚，然后经过星轮边缘的吸尘罩将吹扫出的灰尘吸走。
第三，双氧水灭菌。将已过滤的双氧水在低压气的作用下输送到蒸发雾化器加热雾化后再输送到终端的喷嘴，由喷头向通过星轮传递来的瓶胚内部注入雾化双氧水（如图1）。双氧水沿瓶胚内壁边缘一侧进入，经过底部后再从内壁边缘反冲而出，以此附着在瓶胚内壁进行灭菌。同时，高温雾化的双氧水接触到低温的瓶胚后，会自然冷却于瓶胚内表面。
第四，瓶胚加热，激活双氧水灭菌。瓶胚内壁附着的双氧水经瓶胚加热炉加热（如图2）后被激活，形成了具有强氧化能力的游离羟基和活性衍生物，以此增强了与微生物接触的几率，使之具有更强的杀菌能力，此举有助于破坏微生物外层保护结构，从而引起保护层通透性和细胞渗透压的改变，最终破坏微生物机体的平衡系统和微生物体内的酶、蛋白质及DNA使其死亡。此外，双氧水能够分解为水和氧气，可有效避免化学品残留的问题。
第五，瓶胚外部灭菌。在瓶胚加热炉尾端设置UV灭菌灯（如图3），并借助高温对瓶胚外壁进行灭菌，即可实现较高的灭菌率。
第六，瓶胚口接触部件灭菌。使用酒精消毒剂及UV紫外灯对所有接触瓶胚的芯轴头、加热炉出口护板、取胚取瓶机械手、吹嘴及模具口、过渡星轮及星轮护板等设备表面进行灭菌处理。
将上述完成灭菌的瓶胚送入吹瓶模具中，经过拉伸、无菌高压气吹塑及RO水冷却成型，再由取瓶机械手从模具中取出空瓶，并在洁净的环境下传送至灌装机。同时，通过吹瓶压力监控，使用弹瓶器剔除成型不良的空瓶。此时，空瓶已经达到无菌状态，可送入灌装机进行无菌灌装。
瓶胚干法杀菌技术的优势
一方面，该方法更为节能高效。相较于瓶胚传统的湿法杀菌工艺而言，干法杀菌技术在整个瓶胚的杀菌过程无需使用臭氧水对空瓶进行清洗消毒，可以节约大量的能源和水资源。此外，瓶胚干法杀菌系统配合吹灌旋一体机，亦不需要对空瓶的气流输送和风道高效过滤器进行维护，且可以降低空瓶输送过程中的瓶损率，在成本效益和减少环境影响方面效果显著。
另一方面，干法杀菌技术可使包装更加轻量化、自由化，卫生等级更高。由于瓶胚尺寸较空瓶小，表面构造单一，且不受瓶型设计的影响，因此对瓶胚进行杀菌比空瓶杀菌更为简易、安全，尤其是生产“敏感性”产品（如饮用天然矿泉水）时，可以更好地应用该技术。同时，由于干法杀菌技术工作原理的特殊性，产品的设计者可以在包装设计上拥有更多的自由度，以及实现包装轻量化，使其几乎适用于各类复杂的瓶型结构。
生命源于水，健康饮水非常重要，但更需要饮用卫生安全、质量有保障的水。天然矿泉水生产企业应高度重视产品生产过程中的卫生和质量控制问题，积极引进新的质量技术，促进矿泉水产品的研发与生产，以优质的品质和服务为广大消费者带来舒适的消费体验，从而引领和倡导方便、实惠的健康生活方式。
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