劉波 李前勇

近年無菌灌裝工藝普及，由于料液和果肉的特性不同，殺菌要求也不同。果肉飲料為避免過度高溫殺菌，料液和果肉分別殺菌，再無菌狀態(tài)下混合。無菌果肉飲料制備主要由以下幾部分組成：料液管式UHT、果肉管式UHT、料液暫存無菌罐、果肉暫存無菌罐、在線混合無菌系統(tǒng)、暫存無菌罐。

調(diào)配好的料液經(jīng)過料液UHT 殺菌，輸送至料液暫存無菌罐；調(diào)配好的果肉經(jīng)過果肉UHT 殺菌，輸送至果肉暫存無菌罐；料液和果肉再按照一定比例進行在線混合，混合后進入暫存無菌罐，供至無菌灌裝機進行灌裝，見圖1。

一、物料的無菌

料液管式UHT，采用列管式的UHT，采用過熱水進行SIP，具有獨立的CIP/SIP 功能，作用是將調(diào)配好的料液進行殺菌，達到無菌。

果肉管式UHT，采用套管式的UHT，采用過熱水進行SIP，具有獨立的CIP/SIP 功能，作用是將調(diào)配好的果肉進行殺菌，達到無菌。果肉流經(jīng)的換熱器內(nèi)套管設(shè)置有特殊結(jié)構(gòu)的凸起，增加果肉流動時的擾動狀態(tài)，提高熱傳遞效率。為降低果肉的破損，應(yīng)采用剪切力較低的泵進行輸送，推薦采用轉(zhuǎn)子泵。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，應(yīng)盡量避免壓力驟變，例如背壓閥進出口壓力差較大導致果肉破損。在對椰果果肉殺菌的應(yīng)用上，椰果果肉濃度可達到45%。

二、混合環(huán)境的無菌

料液暫存無菌罐、果肉暫存無菌罐、在線混合無菌系統(tǒng)、暫存無菌罐是無菌果肉飲料制備的重要組成部分，通過潔凈蒸汽進行SIP，達到無菌狀態(tài)。見圖2。

料液暫存無菌罐，上下封頭均為碟形，采用經(jīng)過過濾的潔凈蒸汽對罐內(nèi)以及相關(guān)管路進行SIP。無菌罐設(shè)置有冷卻水夾套，用于蒸汽SIP 后對罐體進行冷卻。生產(chǎn)時，罐內(nèi)通過無菌的壓縮氣背壓，保持一定的壓力，用于供料和無菌保持。

圖1

圖2

果肉暫存無菌罐，上封頭為碟形，下封頭為錐形，避免果肉在罐內(nèi)的大量殘留。采用經(jīng)過過濾的潔凈蒸汽對罐內(nèi)以及相關(guān)管路進行SIP。無菌罐設(shè)置有冷卻水夾套，用于蒸汽SIP 后對罐體進行冷卻。果肉無菌罐設(shè)置有頂部立攪拌，對果肉進行攪拌，防止果肉在罐底堆積。攪拌器選擇時，要考慮避免對果肉造成破碎。生產(chǎn)時，罐內(nèi)通過無菌的壓縮氣背壓，保持一定的壓力，用于供料和無菌保持。

料液和果肉的在線混合中，對于混合比例的控制，目前常用的有兩種方式。一種是采用轉(zhuǎn)子泵和流量計結(jié)合的方式，通過流量計檢測的流量來控制轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)速。另一種方式是采用調(diào)節(jié)閥和流量計聯(lián)動控制的方式，通過流量計檢測的流量來控制調(diào)節(jié)閥的開度。

圖3

圖3 是轉(zhuǎn)子泵和流量計結(jié)合的方式?？紤]減少顆粒的破損以及計量的精度，推薦采用轉(zhuǎn)子泵。轉(zhuǎn)子泵由于泵腔內(nèi)有葉輪做旋轉(zhuǎn)運動，結(jié)構(gòu)復雜。要達到無菌衛(wèi)生要求，轉(zhuǎn)子泵的機封需要通入屏蔽蒸汽來保證無菌條件，同時轉(zhuǎn)子泵接液部分都要考慮能夠徹底的CIP/SIP，不能存在清洗衛(wèi)生死角，對轉(zhuǎn)子泵的要求會很高。無菌的轉(zhuǎn)子泵造價較高，價格達十多萬，維護工作比較困難。

圖4

圖4 是調(diào)節(jié)閥和流量計結(jié)合的方式，成本則要低很多。料液側(cè)的調(diào)節(jié)閥是帶類似聚四氟乙烯膜片的無菌型的調(diào)節(jié)閥，而果肉側(cè)的調(diào)節(jié)閥則應(yīng)采用帶定位器調(diào)節(jié)的隔膜閥。同樣的流通面積的L 型調(diào)節(jié)閥和隔膜閥相比，隔膜閥比L型調(diào)節(jié)閥的流通通徑大很多，也就是隔膜閥允許流通的果肉尺寸更大，對果肉的破損程度就會小很多。調(diào)節(jié)閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，具有良好的CIP/SIP 性能，能夠達到無菌衛(wèi)生的要求，并且與無菌相關(guān)的維護件僅僅是隔膜，維護簡單，更加無菌安全。在中性產(chǎn)品的應(yīng)用上，也已有成功的應(yīng)用經(jīng)驗。

果肉和料液混合后，進入暫存無菌罐。暫存無菌罐的上下封頭均為碟形，在下封頭處設(shè)置了磁力攪拌器，使混合好的果肉保持懸浮狀態(tài)，避免灌裝到瓶子內(nèi)的果肉含量不均勻，同時磁力攪拌器無機械密封，不存在泄漏的風險。另外，暫存罐相當于灌裝機的液缸，需要提供穩(wěn)定的灌裝壓力，因此暫存罐的壓力和液位的控制要穩(wěn)定。

制備無菌含果肉飲料的過程中，需要關(guān)注兩點。一個是無菌產(chǎn)品被污染的風險，導致產(chǎn)品變質(zhì)，因此要采用無菌可靠性高的結(jié)構(gòu)；另一個是果肉顆粒在進入果肉UHT輸送至灌裝機這一段的果肉破損問題。對于一些果肉，可能會變形成絲狀物，在灌裝閥處被截留而影響灌裝。不同果肉的特性不同，因此在設(shè)備的設(shè)計制造過程中，需要考慮果肉特性，進行針對性的調(diào)整。