Как работает процесс асептического розлива?

Асептический розлив — это процесс, при котором коммерчески стерильный жидкий продукт переносится в предварительно стерилизованный контейнер в условиях, предотвращающих повторное загрязнение, в результате чего получается герметичная упаковка, которую можно хранить при температуре окружающей среды без охлаждения и консервантов в течение длительного срока годности. Это передовая технология, лежащая в основе долговечной упаковки жидких пищевых продуктов — от одноразовых картонных коробок для сока до промышленных асептических бочек емкостью 220 литров — и понимание того, как работает этот процесс, имеет важное значение для производителей продуктов питания, оценивающих асептическую упаковку, а также для покупателей, приобретающих асептические пакеты и упаковку «мешок в коробке» у поставщиков.

Основной принцип: стерилизуйте все отдельно

Определяющим принципом асептического розлива является то, что стерильность достигается путем стерилизации продукта и упаковки по отдельности, а затем их объединения в условиях, обеспечивающих сохранение стерильности на протяжении всего процесса транспортировки и запечатывания. Это отличается от традиционной стерилизации в упаковке (ретортная обработка), при которой продукт сначала помещается в контейнер, а затем вся запечатанная упаковка вместе подвергается термической стерилизации.

Отделение стерилизации продукта от стерилизации упаковки позволяет оптимизировать каждый этап независимо: продукт можно стерилизовать с помощью точной термической обработки, которая обеспечивает коммерческую стерильность с минимальным воздействием на качество, а упаковку можно стерилизовать с использованием методов, подходящих для упаковочного материала, которые могут быть несовместимы с термочувствительными продуктами.

Шаг 1: Стерилизация продукта с помощью ультрапастеризованной обработки

Жидкий продукт стерилизуется с использованием сверхвысокой температуры (UHT) — нагревания продукта до 135–150°C в течение 2–15 секунд в теплообменнике с непрерывным потоком, а затем быстрого охлаждения до температуры, близкой к температуре окружающей среды (обычно ниже 30°C), прежде чем он попадет в разливочную машину.

Кратковременная интенсивная термическая обработка при ультрапастеризованной обработке обеспечивает коммерческую стерильность — уничтожение всех микроорганизмов, которые могут вызвать порчу или заболевание при хранении в условиях окружающей среды — на основе принципа, что при очень высоких температурах уничтожение микробов происходит почти мгновенно, в то время как химические реакции разложения (потемнение, потеря витаминов, изменение вкуса) требуют более длительного времени воздействия, чтобы нанести значительный ущерб. Соотношение уничтожения микроорганизмов и ущерба качеству продукта гораздо более благоприятно при 140°C в течение 4 секунд, чем при 115°C в течение 20 минут.

Для ультрапастеризованной обработки используются два основных типа теплообменников:

• Косвенные теплообменники (пластинчатые или трубчатые): Продукт течет по одной стороне поверхности теплопередачи (пластины или трубы из нержавеющей стали), а теплоноситель (горячая вода или пар) течет по другой стороне. Продукт никогда не контактирует напрямую с теплоносителем. Подходит для большинства жидких продуктов с достаточно низкой вязкостью, чтобы проходить через теплообменник без загрязнения.
• Прямой нагрев (инжекция пара или инфузия пара): Пар впрыскивается непосредственно в поток продукта (инжекция) или продукт выливается в атмосферу пара (инфузия). Прямой нагрев обеспечивает чрезвычайно быстрое повышение температуры — достижение заданной температуры за доли секунды — что сводит к минимуму тепловое повреждение продукта. После периода выдержки продукт мгновенно охлаждается в вакуумной камере. Лучшее качество термочувствительной продукции при более высокой стоимости оборудования.

После ультрапастеризованного нагрева и охлаждения стерилизованный продукт хранится в стерилизованном балансовом резервуаре в стерильных условиях (стерильный воздух или избыточное давление азота) до тех пор, пока он не будет готов к передаче в разливочную машину. Весь путь контакта продукта от ультрапастеризованного нагревателя до разливочной машины должен быть предварительно стерилизован и поддерживаться в стерильных условиях на протяжении всего процесса розлива.

Шаг 2: Стерилизация упаковки

Асептические пакеты Внутренние пакеты типа «мешок-в-коробке» перед наполнением обычно стерилизуют одним из двух методов:

Гамма-облучение

Гамма-облучение является стандартным методом стерилизации асептических пакетов, изготовленных для крупноформатных (от 3 до 220 л) BIB-пакетов. Запечатанные ненадутые пакеты подвергаются воздействию гамма-излучения от источника кобальта-60 в подтвержденной дозе (обычно от 25 до 50 кГр), которая обеспечивает уровень гарантии стерильности (SAL) 10⁻⁶, что означает вероятность менее одного на миллион любого жизнеспособного микроорганизма, выживающего после обработки. Гамма-стерилизация проникает через весь пакет, включая компоненты клапана и слои пленки, и не оставляет никаких химических остатков.

Асептические пакеты, стерилизованные гамма-излучением, упаковывают в защитные наружные пакеты и доставляют на фасовочный цех, сохраняя их стерильность до вскрытия герметичной наружной упаковки в месте использования. Такой подход позволяет производителю пакетов взять на себя полную ответственность за поставку стерилизованных пакетов, а на предприятии по наполнению использовать асептические пакеты без возможности стерилизации собственными силами.

Лечение перекисью водорода (H₂O₂)

На линиях непрерывного асептического розлива для упаковки малого формата (пакеты, картонные коробки, небольшие пакетики) упаковочный материал стерилизуется на линии с использованием перекиси водорода — в виде ванны, распыления или пара — с последующей сушкой горячим воздухом для удаления остатков H₂O₂ перед заполнением упаковки. H₂O₂ является эффективным биоцидом-окислителем в концентрации 15–35 %, а последующий этап сушки удаляет остатки до очень низких уровней, разрешенных при контакте с пищевыми продуктами. Этот подход позволяет интегрировать стерилизацию упаковки в линию непрерывного наполнения, но требует, чтобы разливочная машина включала в себя модуль стерилизации.

Шаг 3. Заполнение стерильной среды

Стерилизованный продукт и стерилизованная упаковка собираются вместе в машине асептического розлива — оборудовании, предназначенном для поддержания стерильной (или микробиологически контролируемой) среды в критических точках, где стерильный продукт контактирует со стерильной упаковкой перед запечатыванием.

Для асептических пакетов типа «bag-in-box», заполненных с помощью систем мешков, стерилизованных гамма-излучением, процесс наполнения выглядит следующим образом:

1. Пакет, стерилизованный гамма-излучением, помещается в разливочную машину так, чтобы клапан был совмещен с наполнительной иглой.
2. Наполняющая игла вводится через мембрану клапана в стерильных условиях (конструкция клапана сохраняет стерильность внутренней части мешка до момента проникновения иглы).
3. Продукт вытекает из резервуара для стерилизованного продукта через иглу для стерилизации в пакет с контролируемой скоростью наполнения.
4. Мешок заполняется до указанного веса или объема.
5. Наполняющая игла вынимается, а клапан самоуплотняется, сохраняя стерильный барьер.
6. Наполненный пакет удаляется со станции наполнения — теперь это коммерчески стерильная запечатанная упаковка, содержащая асептически обработанный продукт.

Критической точкой контроля стерильности в этом процессе является введение и выведение иглы — краткий момент, когда внутренняя часть мешка соединяется с линией наполнения. Конструкция системы клапанов и игл, стерилизация наполняющей иглы и пути прохождения продукта, а также условия окружающей среды в точке наполнения — все это должно соответствовать требованиям стерильности процесса, позволяющего последовательно производить коммерчески стерильные наполненные пакеты.

Шаг 4: Запечатывание и упаковка

После наполнения асептический пакет помещается в внешнюю коробку (для формата BIB), внешняя коробка запечатывается, а готовая упаковка поступает на маркировку и паллетирование. Внешняя картонная коробка обеспечивает структурную защиту внутреннего пакета во время транспортировки и распределения, служит основной поверхностью для маркировки и (для коробок непрозрачной конструкции) обеспечивает светобарьерную защиту для светочувствительных продуктов.

Для барабанов емкостью 220 литров (асептические пакеты для пластиковых, металлических или полипропиленовых бочек) наполненный асептический мешок помещается внутрь барабана, крышка барабана запечатывается, а сборка обычно упаковывается на поддоны для оптовой раздачи на предприятия по производству пищевых продуктов.

Почему качество асептических пакетов напрямую влияет на успех наполнения

Производительность процесса асептического наполнения зависит как от качества асептического пакета, так и от оборудования для наполнения. В сумке должно быть:

• Постоянная целостность уплотнения: Все швы должны выдерживать гидравлическое давление заполняемой жидкости, не допуская утечек. Единственный дефект запечатывания в партии заполненных пакетов приводит к потере продукта, риску загрязнения и потенциальному риску отзыва. Проверка прочности и целостности шва каждой производственной партии — это контроль качества, который авторитетные производители асептических пакетов проводят перед выпуском пакетов для наполнения.
• Производительность клапана: Клапан должен аккуратно принимать наполнительную иглу, обеспечивать течь продукта с заданной скоростью и надежно закрываться после извлечения иглы. Согласованность размеров клапана имеет решающее значение: клапаны, выходящие за пределы допусков, приводят к остановке линии наполнения и повышают риск нарушения стерильности в точке наполнения.
• Подтвержденная стерильность: Для пакетов, стерилизованных гамма-излучением, сертификация стерильности (сертификат стерильности или данные испытаний на бионагрузку, подтверждающие достигнутую дозу) должна сопровождать каждую производственную партию. Пакеты без подтвержденной документации о стерильности не следует использовать при асептическом наполнении.
• Производительность барьера: Конструкция пленки должна обеспечивать OTR и световой барьер, указанные в требованиях к сроку годности продукта. Покупателям следует запрашивать данные OTR для конкретной конструкции пленки, а не полагаться на общие утверждения о барьерах.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между горячим розливом и асептическим розливом?

Горячая заливка представляет собой более простой метод консервации, при котором жидкий продукт нагревается до температуры пастеризации (обычно 85–95°C для кислых продуктов) и горячим разливается в контейнер. Тепло продукта стерилизует внутреннюю часть контейнера, и контейнер герметизируется сразу после наполнения. Затем пакет охлаждается, создавая внутри небольшой вакуум. Горячий розлив подходит для продуктов с высоким содержанием кислоты (фруктовые соки, продукты на томатной основе с pH ниже 4,6), где кислотность ограничивает риск возникновения патогенов, а температура горячего розлива обеспечивает адекватную пастеризацию. Асептический розлив обеспечивает коммерческую стерильность за счет ультрапастеризованной обработки при более высоких температурах в течение более короткого времени и поддерживает стерильность посредством отдельного этапа стерилизации упаковки — подходит как для продуктов с высоким, так и с низким содержанием кислоты, а также обеспечивает лучший вкус для термочувствительных продуктов, чем при горячем розливе.

Можно ли упаковать любой жидкий пищевой продукт в асептических условиях?

Большинство перекачиваемых жидких и полужидких пищевых продуктов можно обрабатывать и разливать в асептических условиях. Основными ограничениями являются: продукты с крупными твердыми частицами, которые не могут проходить через теплообменник (хотя для некоторых применений существуют асептические системы с высоким содержанием частиц); продукты, которые образуют гель или значительно меняют вязкость при температурах UHT таким образом, что это предотвращает наполнение; и продукты, которые настолько чувствительны к теплу, что даже кратковременное воздействие УВТ приводит к неприемлемому изменению качества. Подавляющее большинство жидких пищевых продуктов — соков, пюре, молочных продуктов, пищевых масел, соусов, приправ, жидких яиц, вина — можно успешно асептически упаковать с использованием соответствующего оборудования для ультрапастеризованной обработки и асептических пакетов.

Какой стандарт чистоты требуется для предприятия асептического розлива?

Установки асептического розлива спроектированы с зонами контролируемой среды вокруг оборудования для розлива, чтобы свести к минимуму микробное загрязнение воздуха. Зона наибольшего риска — зона, непосредственно окружающая точку наполнения мешков, — обычно поддерживается в чистом помещении класса C или выше (класс 7 по ISO или выше), с подачей воздуха под положительным давлением с HEPA-фильтром и контролируемым доступом персонала и протоколами ношения халатов. Конкретный экологический стандарт зависит от класса риска продукта, конструкции системы наполнения и применимых нормативных требований для типа продукта. Регулярный мониторинг окружающей среды (смывы с поверхности и планшеты для осаждения микробов) является стандартным требованием управления качеством при операциях асептического розлива.

Как проверяется асептическое розлив?

Валидация процесса асептического розлива предполагает демонстрацию того, что вся система — стерилизация UHT, стерилизация упаковки, оборудование для наполнения и асептическая среда — последовательно производит коммерчески стерильные наполненные упаковки. Валидация обычно включает в себя испытания по заполнению средой (наполнение пакета микробиологической питательной средой вместо продукта, затем инкубирование для обнаружения любых загрязнений, попавших во время наполнения), расчеты летальности процесса UHT (значения F₀, подтверждающие адекватную термическую обработку) и данные мониторинга окружающей среды в ходе производственных циклов проверки. Нормативные требования к валидации асептического процесса различаются в зависимости от типа продукта и рынка: пищевые продукты с низким содержанием кислоты, обработанные в асептических условиях, в США регулируются в соответствии с FDA 21 CFR Part 113 (термически обработанные продукты с низким содержанием кислоты) с конкретными требованиями к валидации.

Асептические пакеты для розлива в промышленности и сфере общественного питания от Ruijin Xinchen

Компания Ruijin Xinchen Technology Co., Ltd. производит асептические пакеты, стерилизованные гамма-излучением, и упаковку типа «мешок в коробке» для асептического розлива категорий соков, молочных продуктов, вина, пищевого масла, приправ и промышленных жидкостей. Пакеты производятся на сертифицированном QS предприятии с чистыми помещениями класса C для выдувания пленки и производственными помещениями, что обеспечивает соблюдение стандартов производственной гигиены, необходимых для поставок асептических пакетов. Гамма-стерилизация с наличием сертификационной документации. Варианты барьеров: от стандартного полиэтилена до высокобарьерного композита EVOH и сверхвысокобарьерного ламината из алюминиевой фольги. Диапазон емкости от 1 до 220 л.

Свяжитесь с нами, чтобы обсудить вашу заявку на асептический розлив, запросить документацию по сертификации стерильности, а также получить характеристики и цены на барьерную пленку.

Сопутствующие товары: Асептические пакеты | Сумка-в-коробке | Клапаны и крышки выпускных отверстий