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无菌灌装的创新与飞跃

2014-09-10 11:03:48来源:金博宝188官网注册 导刊

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  □ 克朗斯公司 供稿

  灭菌现已达到饮料瓶装生产线的最后一个模块:通过使用Contiform AseptBloc,克朗斯首次将拉伸吹塑机与无菌概念结合。该链条因此更加完整:预坯灭菌、无菌吹塑、无菌灌装机、无菌封盖机。Contiform AseptBloc的首位使用者是位于帕德博恩的Stute Nahrungsmittelwerke公司在其总计13条生产线中,Stute公司使用无菌工艺单独灌装PET容器,近年来,该公司几乎掌握了所有无菌灌装的进展。

  该家族企业是欧洲最大的水果和蔬菜加工商之一,也是欧洲、美洲和澳大利亚市场的供货商。Stute公司生产果脯、蔬菜、甜品、甜酱、果酱、柑橘酱、蜂蜜及多种不同的软饮料。该公司最初生产碳酸软饮料、冰茶和近水饮料,随后加工水果汽水、果汁饮料、浓缩和未发酵果汁及冷冻鲜果汁,主要销往大型食品和饮料折扣商店。Stute公司位于帕德博恩的工厂将饮料灌装成罐、软包装、玻璃瓶和PET瓶。在面积约为500000平方米的工厂内,Stute公司运行了36条软包装生产线、13条每小时灌装额定速度可达40000瓶的无菌PET生产线,及一条饮料罐装生产线和一条玻璃瓶装生产线。

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  绝不妥协

  Stute公司多年来一直将无菌灌装放在首位,由此无需使用防腐剂或其他添加剂,产品便可达到长效的新鲜度和超长的保鲜期。Stute公司采购设备工程总监Christoph Frankrone解释说:“Stute公司致力于坚定不移地拒绝任何防腐剂,这意味着相关的设备必须提供可控制的洁净室。10年前,当这一想法变得可行时,Stute公司坚定地选择冷无菌灌装。”Stute公司起初采用无菌灌装工艺灌装饮料纸盒,然后针对PET向线性无菌灌装机迈出第一步,随后安装了配备旋转式灌装机的小型洁净室。截至2008年,Stute公司从一家德国供应商处购买并已安装总计9条PET生产线。

  2009年,Stute公司选择了克朗斯,并委托克朗斯针对非碳酸饮料定制PET-Asept L湿法-无菌生产线。2010年,又安装了两条克朗斯碳酸饮料生产线,此次配备了Contipure模块对预坯进行灭菌,然后于2011年新上第4条克朗斯PET生产线,再次为非碳酸和低酸饮料选用PET-Asept L湿法-无菌生产线。

  目标140小时的生产周期

  通过使用Contiform AseptBloc,Stute公司首次使用协作的吹塑机/灌装机整机单元,该整机单元在拉伸吹塑之前即开始灭菌。迄今,在湿法-无菌操作中,Stute公司始终独立使用吹塑机和灌装机。“我们满怀信心地期望Contiform AseptBloc能大幅度缩短准备时间,降低约三分之二,并能优化维护保养的理念,这首先归功于磨损部件的减少,其次是部件更换更加智能化。我们见证了清洗周期由原来的4小时缩短至2.5小时的惊人进步,并且我们努力将生产周期延长至140小时”,Christoph Frankrone说。这会是个小小的轰动。之前安装的4条克朗斯生产线的生产时间达到96小时,但更旧的无菌生产线的生产时间仅为72小时。

  “我们还期望新的生产线可进一步降低预坯的重量。就微生物的条件而言,我们确信将来瓶子内部的细菌降低率会达到log6,在两条正运行的湿法-无菌生产线上为log5,而Contipure模块特征的生产线为log4,因为相关产品中二氧化碳的浓度指标符合我们的要求。”

  无菌饮料灌装的开创性进步

  该公司的企业理念强调持续优化生产运营,并自觉配置最新的技术。自2006年起,Stute公司已投资近1亿欧元,拓展其无菌饮料的加工能力并更新当地的基础设施,目的是将大量最优新鲜产品以较高的周转速度投放市场。例如,Stute公司在实施克朗斯Contipure技术方面已做出创举。

  如今,Stute公司又一次在无菌饮料灌装开拓性进步方面受到关注。无菌专家已安装第一台克朗斯Contiform AseptBloc,试运行后,该设备使用气态的过氧化氢处理预坯,然后直接进入吹塑工艺,在无菌条件下生产容器。使容器在无菌模式下灌装,并封上经过灭菌的瓶盖。系统内的所有机器为同步运行的整机,均在更高阶的控制系统下运行。因此,通过Contiform AseptBloc,克朗斯拉伸吹塑技术和无菌灌装专门技术实现了理想组合。作为一个全方位的灭菌链条,从预坯灭菌,扩展至瓶子封盖,该系统在微生物安全方面绝未作出妥协。

  更低的总体拥有成本(TCO)

  同时,整体型生产线减少了生产员工的工作量及占地面积:一台每小时额定灌装24000个瓶子的Contiform AseptBloc(Stute公司正是安装的此款设备),所占用的空间较相应的PET瓶-Asept D干法-无菌系统少40%。一台每小时灌装32000个瓶子的Contiform AseptBloc与一台产量相同的PET瓶Asept L湿法-无菌生产线相比,所需的空间较后者约少1/3。不仅如此,总体拥有成本(TCO)低于相应的传统无菌整机单元。这得益于处理和运行材料、保养和维护成本的大幅减少,成本可节约超过10%。

  Christoph Frankrone强调说:“运营成本的降低是决定此项投资的关键因素之一,加工和运营材料成本的降低在此表现出了特别重要的作用,如同更低的维修成本作用一样。因为生产运行时间变长,加工和运营材料的成本也自然会有所降低。”

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  无菌吹塑单元

  新型Contiform A拉伸吹塑机的设计目的是保证模具和必要元件均安装在无菌区内。所有其他装配件、电缆、传感器和气动装置已从该区移除。

  几个设计构件帮助确保无菌区和机器其他区域实现分离。这些构件包括整个无菌区由中央通风系统提供的明确的超压,和一个装有过氧化氢溶液的液压油封装置。配备电磁驱动器的拉伸单元固定在无菌区内。除了拉伸杆之外,只有左右不锈钢模具载体半膜、基座、铝制模具本身安装在吹瓶机无菌区内。

  降低复杂度

  使用来自中央加工单元的气态过氧化氢对机器表面、及预坯和瓶盖进行灭菌。

  对高压气道的灭菌,在旋转总管处开始,经过热空气预先加热,然后由过氧化氢和空气混合气体清洗。通过对吹塑通道和吹瓶圈隔离器灭菌,保证在生产之前创造一个完美的微生物环境。

  同时,清洁产品通道和隔离器,两者通过热碱和热酸将任何泡沫试剂排除在外。为此,一个简单的CIP(就地清洗系统)就足够了,而无需安装无菌水超热处理(UHT)系统或卫生中心。清洁程序的复杂程度得以降低,必要的清洁程序时间减少至2.5小时以下。

  稳定、可靠的预坯杀菌

  与对成品、吹塑PET容器进行杀菌相比,预坯杀菌提供了整套优势。预坯的形状相对更简单、表面积小得多。而且,与瓶子相比,对预坯除菌不会出现收缩风险。所以,首先对预坯灭菌使瓶子的重量降低,节约材料;其次淘汰了Relax型模具吹塑的工艺。而且在对预坯杀菌流程中,达到细菌减少量的工艺空间远大于相应的瓶子杀菌,这提高了预坯灭菌工艺的可靠性和稳定性。

  预坯依据卫生设计制造:预坯漏斗和导轨均配备盖板。而且,冲洗器吹出离子化空气,清除预坯上的灰尘和更小颗粒。为了进一步提升其能效,可通过照相机系统检查开口的几何尺寸,剔除任何有缺陷的预坯。

  同样,新的封盖灭菌单元采用简易而坚固的机械设计。利用蒸发的过氧化氢气体对瓶盖集中杀菌,将处理时间降至最短。

  对可持续性的有利影响

  就环境因素而言,令人满意的是Contiform AseptBloc在所有灭菌和生产过程中不使用一滴水,当前仅在清洁时用水。得益于使用清洁室的设计理念,整体介质消耗量也较低。杀菌介质过氧化氢本身亦可描述为生态环保介质:其可分解成水和氧气。

  Christoph Frankrone强调说:“涉及到技术时,我们的目标是尽可能走在最前面。我们如今已使用Contiform AseptBloc取代旧的无菌线性灌装机。我们还想相继取代其他的线性生产线,由此来提高产量。我们看到克朗斯的创新改革很适合我们的想法,尤其在容器的减重方面。”

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  灌装调整阶段的无菌

  克朗斯无菌灌装技术发展工作始于1999年,当时第一台PAA Spirasept面世。短短一年后,推出第一台在大型洁净室内使用过乙酸作为杀菌剂的PET-Asept L湿法-无菌系统。2003年采用隔离器技术的小型洁净室取得了巨大成功。同时从2005年起克朗斯一直推进在PET-Asept D工艺中使用气态过氧化氢进行干法灭菌的发展。至今一直使用化学品对吹塑容器灭菌。2008年,克朗斯向前迈出一步,通过Contipure的构想,首次创造出无需对吹塑瓶杀菌而对预坯除菌的工艺。

  同时,机械设计的工作也在进行:2012年推出PET-Asept L2和PET-Asept D Compact设备和配备Contipure单元的Contiform 3拉伸吹塑机及通过单一工艺分别无菌灌装果汁和果肉的Modulfill VFJ-D灌装机。

  目前,Contiform AseptBloc首次亮相,配备无菌拉伸吹瓶机并通过气态过氧化氢对瓶坯杀菌,标志着克朗斯无菌生产线调整步骤的重要阶段。但下一阶段的工作已经起步:在Contiform AseptBloc中不使用化学品实现瓶坯杀菌。该项技术适用于任何想用瓶灌装敏感产品而不使用化学品,并且期望实现最低拥有成本的客户。这着实是另一个创新的飞跃。

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