飲料無菌灌裝的微生物控制

李有為

無菌冷灌裝的飲料產品口味更新鮮、營養更豐富，還能降低能耗，減少瓶重，節約成本。但工藝要求較高，灌裝時如果發生微生物污染將會導致產品變質，具有一定的風險。因此，如何控制微生物污染風險，以及如何驗證無菌生產線十分重要。

1 飲料加工中微生物污染途徑

1.1 土壤

土壤為微生物提供了豐富的營養物質和適宜的生長環境，是飲料微生物污染的主要來源。土壤中的微生物數量可達107～109個/g，以細菌最多，可達70%～80%，放線菌約5%～30%，其次是真菌、藻類和原生動物。

土壤中的細菌以形成芽孢的休眠體占優勢，營養體以代謝不旺盛的狀態存在；霉菌大多以孢子形式存在；酵母菌含量較少。

水果、蔬菜、谷物、豆類、茶葉等植物性原料的表面，都污染有來自田園土壤中的微生物，它們會隨原料進入而污染車間的環境、用具。

1.2 水

水是微生物生存的理想環境。自然界中的江、河、湖、海等各種水域中都生存著相應的微生物。

水中微生物主要有藻類、寄生蟲、原生動物、病毒、細菌、霉菌，少量酵母。

飲料加工過程中，要用水洗滌原料、生產用具、設備與容器，清洗房間、地面、洗手，用水冷卻，用水調配。所以水也是飲料重要的微生物污染源，水質好壞對衛生質量影響較大。應定期檢測用水質量，生產用水須進行凈化和消毒才可使用。無菌灌裝中的沖洗用水應做到無菌。

1.3 空氣

空氣中營養物質缺乏，且受紫外線照射與干燥的影響，本身不利微生物生存?？諝庵械奈⑸镏饕獊碜酝寥?、水、人和動物。如結核桿菌、金黃色葡萄球菌等一些呼吸道疾病的病原微生物，可以隨著人口腔噴出的飛沫散布于空氣中。

除霉菌孢子可自由懸浮在空氣中，空氣中的微生物一般都粘附在懸浮的塵埃上，所以塵埃的多少與細菌數量之間關系密切。

空氣是飲料重要的微生物污染源?？諝庵械奈⑸飼苯踊蜷g接污染產品。生產中飲料暴露于空氣中的時間越長，污染越嚴重。因此，飲料灌裝要在封閉、潔凈條件下操作，進入灌裝區的壓縮空氣應經殺菌或過濾除菌，以減少污染的機率。

1.4 動物

動物如蒼蠅、蚊蟲、蟑螂、老鼠、鳥等的消化道與外表都攜帶有大量的微生物，是病原菌的重要傳播媒介，它們身上帶有沙門氏菌、志賀氏菌、弧菌、大腸埃希氏菌等大量病原菌。它們接觸食品會造成微生物的極大污染。

因此要加強防蟲、防鼠措施，加強衛生管理，定期滅蟲、滅鼠。

1.5 人

人的口腔、鼻腔、頭屑、毛發中均帶有大量的微生物，如未經清洗的皮膚微生物數量可達105-106/cm2。人身上穿著的衣服是微生物傳播的媒介，衣服上的微生物主要來自環境中的微生物。當人感染了病原微生物后，如沙門氏菌、結核桿菌、布氏桿菌等，這些微生物可以通過直接接觸或通過呼吸道和消化道向體外排出而污染食品。

加工人員患有呼吸道、皮膚、腸道等疾病，或不注意手的清洗消毒，或不修剪指甲，或不清洗或更換工服，都很容易將微生物帶到飲料中。

因此加工人員要勤理發、勤剪指甲、勤洗澡、勤換工衣等，以保持整潔與清潔。生產時手必須經常清洗消毒（尤其是便后），穿戴一次性手套、口罩。應定期對從業人員進行健康檢查和帶菌檢查。

1.6 設備和用具

加工過程中的原料顆?；蛑簹埩粲谠O備、管道中，生產結束時如沒有得到徹底的清洗滅菌，會使原本少量的微生物得以大量繁殖，在使用中會通過與原料接觸而造成產品的污染。

用于生產的用具，如運輸工具、量具、周轉容器等都可成為媒介使產品受到微生物污染。用具在使用之后未經清洗殺菌，就會生長一定種類和數量的微生物。如果它們接觸原料或產品，就成為了微生物的接種工具。

因此生產前后必須對所有設備和用具，尤其接觸到產品的設備要徹底清洗消毒。

1.7 原料、輔料和包材

植物原料一般都含有其原來生活環境中的微生物，包括來自人畜糞便的腸道微生物及病原菌。谷物糧食中還含有大量的霉菌孢子，還有酵母菌。蔬菜被糞便中腸道致病菌與寄生蟲卵污染相當嚴重。水果在收獲、運輸過程中可被多種微生物甚至腸道致病菌污染。動物性食品原料的病原菌來源于病畜禽與健康帶菌者。在加工、貯運、銷售環節因不潔環境，會污染一定種類和數量的微生物。

輔料雖占一小部分，但菌數較高。如藥材的菌數可達108個/g，主要有需氧和兼性厭氧的芽孢與大量的霉菌，及其他營養體的細菌。

包裝材料在制造、運輸、拆封過程中會帶有灰塵和微生物，從而成為食品微生物的污染源。

因此要嚴格把好驗收關，防止微生物污染的原料、輔料、包材入廠。而且要加強衛生管理工作，控制好貯藏溫度、濕度、蟲害控制等。

2 無菌生產線的驗證

無菌灌裝線的微生物驗證可以了解生產線的微生物狀況和無菌生產線的風險情況。確定生產線是否可以開始商業生產。

微生物驗證前需滿足以下前提：設備完成試運行、所有程序完成試運行且參數正常、所有介質可用。

2.1 無菌水與無菌氣的驗證

在滅菌程序結束后，將無菌取樣器連接到無菌水和無菌空氣管道的取樣閥上，無菌水取樣量不小于2L，無菌空氣取樣量不小于1m3，在無菌條件下轉移濾膜到PCA培養基，30℃培養3d。無菌水、無菌氣均不得檢出微生物。

2.2 設備表面的染色驗證

在灌裝機對微生物要求特別嚴格的地方，如沖瓶機、灌裝機、壓蓋機和轉接星輪這些區域，噴灑食品級的染料在機器表面上，保持大約30min，然后按正常的設備表面清洗程序清洗。清洗結束后看是否清洗完全，難以觀察到的位置可以用白色的棉簽擦拭檢查。

2.3 潔凈度驗證

潔凈度驗證包括潔凈級別、壓差、氣流流向、浮游菌、沉降菌等的檢測。

在檢測潔凈度前，潔凈區內部必須進行清洗。在開始所有的測試前，潔凈區應最少運行30min。

潔凈級別通過塵埃粒子計數器來檢測。將粒子計數器的放入潔凈區，在充分的凈化后，開始采樣計數。潔凈區的等級應達到百級。

潔凈區與外部的壓差通過壓差計來檢測。每個獨立區域壓力必須大于外界。

潔凈區內的氣流通過煙霧發生器來檢測?？諝饬飨虮仨殢墓嘌b機流向四周,并且壓差≥10Pa。

在工作面上放置PCA平板，開蓋沉降30min，30℃培養72h。沉降菌應＜1CFU/皿。

在洗瓶機、灌裝機、旋蓋機的合適位置，用PCA平板通過浮游菌采樣器收集1m3的空氣， 30℃培養72h。浮游菌采樣器必須消毒，以免自身污染。浮游菌應＜1CFU/皿。

2.4 設備表面鋼片接種消毒驗證

在無菌區域指定的位置上掛上接過枯草芽孢桿菌黑色變種菌（ATCC9372）孢子的鋼片，每片含菌量105CFU。

執行SOP標準程序后，將小鋼片以無菌方式取出立即轉移進含有100mL0.1%吐溫20無菌洗脫液的無菌器皿中，振搖器皿，不少于2min。振搖后的溶液用0.2μm的膜在無菌室中過濾，注意樣品洗脫的器皿和過濾用的濾器都要用滅過菌的0.1%吐溫20無菌洗脫液沖洗。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養2d。計數后計算殺菌率，殺菌效率應大于4lg（PAA 2000ppm）。

2.5 設備表面涂抹驗證

COP和SOP前后在指定的位置各涂抹一次?？赏磕ㄔO備的任何表面，在涂抹時要避免二次污染。

將涂抹棒在無菌條件下放入裝有一定量營養肉湯培養基的試管，培養后檢查樣品是否渾濁、有沉淀或產氣。另將一根無菌的涂抹棒浸泡在培養基中作為空白樣，另將一根涂抹棒接種微生物浸泡在培養基中作為陽性對照，然后以同樣的條件培養。

要求微生物不得檢出。

2.6 瓶內消毒滅菌效果驗證

取100個瓶子，接入0.1 mL濃度為107CFU/mL的枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）孢子懸浮液，使每個瓶子中的微生物達到106個。在干燥2小時后，取其中20個瓶子要經過正常清洗消毒程序處理并灌入大約100mL無菌水，蓋好蓋子。

在測試的瓶子中灌入100 mL無菌水，至少振搖5min，然后用0.2μm膜過濾。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養2d。

要求滅菌效率≥4lg（PAA 2000ppm）。

2.7 瓶外消毒滅菌效果驗證

取100個瓶子，接0.1mL濃度為105CFU/mL的枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）孢子懸浮液到每個瓶子上，每個瓶子大約含有104個微生物。接種位置可根據瓶型取2-3點，接種區域要用防水記號筆標出。

然后將瓶子放好，干燥2小時以上。干燥好后，取其中20個瓶子經過正常清洗消毒程序處理。測試的瓶子在出口傳送帶上取下來，用無菌袋收集瓶子，用無菌的剪刀無菌操作剪下染菌部位，裝入含有100mL0.1%吐溫20溶液的無菌瓶中進行20min的洗脫，然后經過0.2μm 膜過濾。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養2d。

要求滅菌效率≥3lg（PAA 2000ppm）。

2.8 蓋內消毒滅菌效果驗證

取100個蓋子接0.1mL 濃度為107CFU/mL 的枯草芽孢桿菌黑色變種（ATCC9372）孢子懸浮液到每個蓋子上，注意要將懸浮液分成許多小滴接種到蓋子內部，即蓋與產品接觸的區域。然后蓋子至少干燥2小時。干燥后，將蓋子經過蓋槽處理，然后旋在裝有無菌水的瓶子上。

將旋好蓋的瓶子上下振搖2min，然后用0.2μm 膜過濾，瓶子和過濾器都要用無菌水沖洗。將過濾膜置于PCA平板,36℃培養2d。

要求滅菌效率≥4lg（PAA 2000ppm）。

2.9 培養基測試

稱取LG培養基，調配10噸培養液，經UHT殺菌，培養基的PH值5.0±0.2。所有的處理應與生產過程的參數要求相一致。瓶子規格、每瓶灌裝數量與生產需求一致。

每12小時灌裝一次，每次灌裝10000瓶，共灌裝3次，總共30000瓶。其中15000瓶36±1℃保溫， 3天后倒立放置，于第14天檢查；另外15000瓶常溫保存，3天后倒立放置，于第14天檢查。

要求培養基的染菌率不得超過1/10,000（ PAA 2000ppm）。

2.10 產品測試

按照正常生產的程序連續生產，灌裝100，000瓶。

取開機樣50瓶，過程樣100瓶，結束樣50瓶。產品放置常溫，3天后倒立放置，于第14天觀察，并通過膜過濾檢查，將過濾膜置于PCA平板,30℃培養3d。

商業級無菌率要求高酸≤1:100,000，低酸≤1:10,000；產品測試同時要求產品的氣密性、跌落測試、扭力均符合技術要求，瓶口無殘留；生產過程中的無菌介質、潔凈度各項指標也符合要求。

3 討論

飲料無菌灌裝線首先要建立無菌，要做到物料的無菌、包材的無菌、介質的無菌、環境的無菌等。然后要在生產中保持無菌，注意過程的控制、工藝的控制、人員的管理。因此飲料無菌灌裝除了對設備要求相對較高，對飲料企業的生產管理水平及員工專業素質也有要求。

飲料企業應對原料、輔料、包材、介質、生產環境、生產人員、成品等進行微生物學檢驗。對檢驗不合格的應查明原因，找出解決對策，使原料、介質、產品、環境符合要求。