PET 瓶無菌灌裝技術是近十幾年來國外逐漸發展成熟起來的現代化飲料灌裝生產技 術，PET 瓶無菌灌裝技術是多學科的系統工程，它集光機電一體化技術、現代化學、物理 學、微生物學、自動控制、計算機通訊等多項高新技術為一體。PET 瓶無菌灌裝技術與目 前常用的 PET 瓶熱灌裝技術相比較，其優勢非常明顯，如產品受熱時間非常短，能夠最 大 程度保持產品的營養成分和風味，特別適合對熱敏感的飲料產品；能降低包裝材料成本；瓶 器外觀可多樣化設計；減少能耗物耗，生產成本低。

   當今，食品安全性與營養功能兼顧性原 則逐步為消費者所認同的消費趨勢，為 PET 瓶無菌灌裝技術及裝備市場化應用開拓了廣闊 的市場空間，使得 PET 瓶無菌灌裝成為未來飲料包裝業的發展方向。當前，國際上已經商 業化的 PET 瓶無菌灌裝裝備僅為少數幾個知名國際化飲料機械制造企業擁有，我國在 PET 瓶無菌灌裝技術及裝備的開發尚處于起步階段。 運動飲料“寶礦力水特"是日本大冢制藥株式會社旗下的國際著名品牌， 本項目針對“寶礦力水 特"產品的物性特點，制定出切實可行的適用于 PH≤4.5 的“寶礦力水特"運動飲料的 PET 瓶 無菌灌裝 （以下簡稱運動飲料 PET 瓶無菌灌裝） 工藝， 開發出與工藝相配套的運動飲料 PET 瓶五合一無菌灌裝主機及其輔助的外圍配套設施，在 PET 瓶無菌灌裝生產線的國產化的道 路上邁出了堅實的一步。 一、運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線工藝流程及其配套系統 根據項目的所制定的工藝流程，運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線配置了相關的輔助系統及 單元，其主要功能和作用如下： 1.消毒液-Ⅰ調配系統： 在消毒液-Ⅰ調配系統中，消毒液母液經定量后，泵入到消毒液調配罐，加入純凈水定量稀 釋、攪拌、濃度檢測和確認后，經過濾、加熱至工藝要求溫度后，成為包材殺菌、消毒液法 SIP 所使用之消毒工作液。 2.消毒液-Ⅱ制備系統： 用于包材最終沖洗的無菌水， 在沖瓶使用后經回收、 過濾并加熱殺菌， 冷卻到工藝要求溫度， 成為包材消毒用熱水； 3.灌裝系統輔助自動 CIP 系統： 負責完成對無菌物料制備 UHT 系統、無菌物料緩沖貯存罐和無菌充填機的 CIP 清洗操作的 清洗液的提供工作。 4.無菌型 COP/SOP 系統： 負責完成對五合一無菌充填機組的凈化隔離區和無菌隔離區的設備外表面的泡沫清洗和消 毒操作。5.無菌壓縮空氣、無菌氮氣制備系統： 1） 無菌壓縮空氣的制備操作：符合 ISO 8573-1:2001（2,2,1）要求的壓縮空氣經過專用 過濾器進行雙級除菌過濾后成為無菌壓縮空氣以供瓶蓋殺菌機吹蓋、 旋蓋機瓶蓋取樣、 無菌 緩沖罐 CIP 及灌裝區熏蒸使用。 2） 無菌壓縮氮氣的制備操作：符合 ISO 8573-1:2001（2,6,1）要求的壓縮氮氣經過專用 過濾器進行雙級除菌過濾后成為無菌壓縮氮氣以供物料無菌緩沖罐生產恒壓調節使用。 3） 潔凈儀表壓縮空氣的制備操作：符合 ISO 8573-1:2001（2,2,1）要求的壓縮空氣經過 專用過濾器除菌過濾后成為潔凈儀表壓縮空氣， COP 工作站、 以 無菌充填機組上相關儀表、 閥門使用。 4） 無菌壓縮空氣、氮氣除菌過濾器的殺菌操作：無菌壓縮空氣、氮氣除菌過濾器采用純 蒸汽發生器制備的食品級蒸汽進行純蒸汽法殺菌，通過控制溫度與時間以達到無菌要求。 5） 無菌壓縮空氣、氮氣管路的殺菌操作：無菌壓縮空氣管路采用專用的殺菌液進行化學 法殺菌，通過控制殺菌液溫度、濃度與循環時間以達到管路的無菌要求。無菌壓縮氮氣管路 采用純蒸汽發生器制備的食品級蒸汽進行純蒸汽法殺菌， 通過控制溫度與時間以達到無菌要 求。 6.灌裝系統輔助 SIP 系統： 負責制備和提供用于純蒸汽法 SIP 操作所使用的食品級純蒸汽。

7.無菌水制備的 UHT 殺菌系統： 1） 無菌水的制備操作：純凈水經過專用的無菌型自動 UHT 殺菌機殺菌后，冷卻到 30℃成 為無菌水以供沖瓶、沖蓋和 SOP 最終水沖洗使用。 2） 無菌水制備 UHT 系統內部殺菌操作：采用過熱水進行內部循環殺菌，通過控制過熱水 溫度與循環時間以達到無菌要求。 3） 無菌水出口管路的殺菌操作：無菌水出口管路采用專用的殺菌液進行化學法殺菌，通 過控制殺菌液溫度、濃度與循環時間以達到管路的無菌要求。 8.無菌物料制備的 UHT 殺菌系統： 1） 無菌物料的制備操作：物料經過專用的無菌型自動 UHT 殺菌機殺菌后成為無菌物料， 無菌物料冷卻到常溫后送入無菌緩沖罐儲存待用。 2） 無菌物料制備 UHT 系統內部殺菌操作：采用過熱水進行內部循環殺菌，通過控制過熱 水溫度與循環時間以達到無菌要求。3） 無菌物料制備 UHT 系統無菌物料出口管路、無菌物料緩沖貯罐和無菌充填機的殺菌操 作：采用食品級蒸汽進行純蒸汽法殺菌，通過控制各檢測點的溫度與時間以達到無菌要求。 4） 無菌物料制備 UHT 系統、無菌物料緩沖貯存罐和無菌充填機的清洗：由專用的自動 CIP 清洗系統負責完成 9.無菌物料緩沖貯存系統： 通過無菌物料制備 UHT 系統制備的無菌物料被暫存在無菌物料緩沖貯存罐中，并通過無菌 氮氣的加壓，以恒定的灌裝壓力送入到無菌充填機，確保灌裝精度。 10.五合一無菌充填機組凈化及無菌隔離系統 凈化及無菌隔離系統的目的在于在無菌充填生產中維持灌裝空間的無菌條件。 凈化和無菌隔 離器是一種配有完整通風過濾器的獨立式封閉系統。 隔離器屏障是一個絕對屏障， 一方面用 物理密封阻隔外部污染物的進入，另一方面通過保持內部的正壓方法達到有效密封的目的， 所有進入隔離器的空氣通過高效微粒空氣過濾器(HEPA)或 UPLA 過濾。在生產前采用消毒 液法 SOP 和熏蒸操作進行殺菌以達到無菌要求，在生產過程采用經過 ULPA 過濾的百級凈 化風來維持空間的正壓，防止外界空氣的進入，以維持無菌隔離空間的無菌狀態。無菌隔離 系統配備有完整的通道（無菌傳遞艙及維護手套）操作系統和無菌通風系統，使它能夠達到 對操作員的防護，避免操作員暴露在化學藥劑之下，同時，可有效保護軸承等碳鋼零件免受 消毒液的腐蝕。 11.灌裝區噴霧熏蒸系統： 通過消毒液對無菌隔離區空間的噴霧熏蒸操作，以達到快速建立無菌隔離無菌環境的目的。 12.液槽密封系統： 液槽密封系統的作用是防止凈化及無菌隔離區中的消毒液氣體通過無菌充填機組的上、 下旋 轉密封泄漏到工作操作區中；同時，可防止外界的含菌空氣通過上、下旋轉支撐侵入到灌裝 機空氣凈化及無菌隔離區；在生產時，消毒液母液經定量后，泵入到液封水調配罐，加入純 凈水定量稀釋、循環攪拌、及濃度檢測確認后，成為液槽密封用消毒工作液，泵入到液封槽 中使用。 13.廢氣處理系統： 由無菌隔離系統排出的含有消毒液的廢氣被送入到廢氣處理系統， 經堿液吸附后， 使得廢氣 到達排放標準。 14.灌裝間萬級空氣凈化系統： 空氣經過初效、中效和高效過濾器過濾后送入灌裝間，使得灌裝間達到 10,000 級（靜態）

凈化標準。為空瓶輸送和人員操作提供潔凈的工作環境。 15.無菌型液態氮加注系統： PET 瓶在充填入無菌物料后，在封蓋之前，通過無菌型液氮加注系統，在 PET 瓶中注入液 態氮，可使 PET 瓶的手感變硬，因此使用更薄的 PET 瓶，同時，可使灌裝后的飲料受到氮 氣的保護，使之不容易變質，延長保質期。 16.空瓶潔凈輸送系統： 空瓶潔凈輸送系統的風機配有初、中級空氣過濾器及 HEPA，利用百級高壓風將吹瓶機在線 吹制的空瓶輸送到五合一無菌充填系統，減少空瓶輸送過程中的污染幾率。 17.空蓋消毒系統： 達到使用技術要求的瓶蓋通過瓶蓋提升機被送入理蓋器， 理蓋排列好后進入空蓋殺菌機， 分 別用消毒液-Ⅰ和消毒液-Ⅱ對瓶蓋內、外壁進行噴沖殺菌，然后用無菌水沖洗、無菌氣吹干 后，通過封閉的無菌蓋輸送導軌送進旋蓋機供封蓋使用。 18.消毒液噴沖-消毒液噴沖-無菌水沖洗-無菌充填-封蓋五合一無菌充填機組： 瓶子由吹瓶機通過潔凈風送道輸送進入單流體殺菌液沖洗機組進行空瓶殺菌， 然后進入電子 式無菌水沖洗機組進行空瓶沖洗，再進入無菌充填、封蓋機組，灌裝無菌物料，經液氮注入 后經進口衛生型封蓋機旋蓋，然后通過傳送鏈送出機外，經瓶身沖洗后進入后包裝系統。

1） PET 空瓶的殺菌：PET 空瓶采用消毒液-Ⅰ和消毒液-Ⅰ分別對空瓶內壁進行連續噴沖， 并保持足夠的噴沖殺菌時間（≥ 10 秒） ，使空瓶內部得以充分殺菌，在向瓶內噴沖殺菌液的 同時，用殺菌液對瓶身、瓶底進行噴淋。 2） PET 空瓶的清洗：經過殺菌液殺菌后的 PET 空瓶利用無菌水，采用間隔式噴沖清洗方 式，使空瓶內部得以充分清洗，并確保空瓶中的消毒液殘留量被控制在要求范圍內。 3） 產品的灌裝、封蓋：存放在無菌緩沖罐中的物料，通過無菌氮氣的背壓，以恒定的灌 裝壓力送入到無菌充填機。無菌物料經過預先 CIP 和 SIP 的灌裝系統被充填至殺菌、清洗 后的 PET 瓶中，再經液氮注入，經衛生型封蓋機對殺菌、清洗后瓶蓋進行封蓋成為半成品。 19.實瓶包裝系統： 灌注封蓋后的半成品經過瓶身沖洗和吹干后，經過液位檢測、內壓檢測、封蓋檢測、套標、 縮標、裝箱后成為成品。 20.灌裝生產線中央自動控制及生產線工藝參數監錄系統： 整條生產線由 PLC 以及工業總線系統實現集中控制，通過中央自動控制系統，可協調各單機的運行工況，實現遠程操作、信息傳遞和交換，完成整條生產線的無菌啟動程序，減少人 為因素所做成的無菌啟動失敗的幾率。在生產過程中，可監控各單元系統的運行狀態，協調 整個生產線的運行，實時記錄各個單機的運行參數和工況，并可以隨時調閱查詢，便于無菌 生產線的 HACCP 質量管理。

二、運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線工藝性能驗證 PET 瓶無菌灌裝生產線與無菌制藥生產線相似，需要進行首次性能驗證和周期性重新驗證。 在新產品投產、新的灌裝線啟用之前、工藝和設備有較大改變、停產超過一年重新啟用時， 需要進行首次性能驗證；當產品的包裝容器的構型改變時、生產線運行達到 6 個月時、或 停用間隔超過 6 個月時需要進行周期性重新驗證。 首次性能驗證規定的運行次數和介質灌裝單元總數要比周期性重新驗證規定得多， 因此首次 性能驗證對生產過程無菌保證的評價能力要優于周期性重新驗證，但用時多，費用高。首次 性能驗證所規定的鑒定模式， 是當對生產系統缺乏了解的情況下所使用的一種驗證模式， 當 對灌裝線進行首次性能驗證時，結果沒有出來之前，不能進行產品生產，而周期性重新驗證 所規定的鑒定模式則是在系統已經通過了首次性能驗證模式的基礎上對其進行重新確認的 驗證模式，因此，而當對灌裝線進行周期性重新驗證時，結果沒有出來之前，可以先開始產 品生產，但在獲得可接受的驗證數據之前產品是不能放行的。 在 PET 瓶無菌灌裝生產線中，消毒效果的微生物驗證方法采用微生物挑戰試驗，即將已知 濃度的特定指示菌種接種到試驗對象上， 利用接種后的試驗對象進行消毒試驗， 檢測消毒后 試驗對象中的殘存微生物數量，通過對比來驗證消毒效果。 在微生物挑戰試驗中，指示菌種主要有嗜熱嗜酸細菌（Thermophilic Acidophilic Bacteria） 、 純黃絲衣菌（Byssochlamys fulva） 、黑曲霉（Aspergillus niger） 、枯草芽孢桿菌 ATCC9372 （Bacillus subtilis ATCC9372）和酸土環脂芽孢桿菌（Alicyclobacillus acidoterrestris） 。在 運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線的工藝設計中，對包材的殺菌方法采用濕法殺菌技術，同 時， 考慮到運動飲料的特性， 故在本項目的生產線驗證測試中選取枯草芽孢桿菌 ATCC9372 和黑曲霉作為指示菌種。 在運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線安裝、調試工作結束后，首先對生產線的機械性能和灌 裝精度進行驗收，在此基礎上，根據《藥品生產驗證指南 2003》 《消毒技術規范》 、 、ISO 13408-1:1998 《 Aseptic processing of health care products -- Part 1: General requirements》等標準規范中所規定的方法，對運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線進行首次 性能驗證，工藝及無菌驗證試驗項目見表-2。

??驗證試驗 驗證目的及其驗證系統單元 在實驗室條件下，模擬生產情況下消毒液的使用條件（濃度、溫度），通過化學檢 消毒液的穩定性試驗 測法和微生物檢測法，驗證篩選的消毒液穩定性是否滿足生產使用要求，或對供貨 商所提供的消毒液所能達到的穩定性指標進行實驗室驗證。 消毒液殺菌強度的試 在實驗室條件下，通過微生物挑戰試驗，鑒定消毒劑對細菌芽孢的殺滅作用，并確 驗 定出生產情況下對包材殺菌時消毒所需使用劑量、溫度和時間；或對供貨商所提供的消毒液的使用條件和殺菌效果進行實驗室驗證。 工藝溫度檢測系統的 對運動飲料 PET 瓶無菌灌裝生產線中各系統單元所使用的用于工藝控制的溫度檢測 驗證 UHT 殺菌保溫時間的驗 證 儀表的精確度進行檢測和校正。 對無菌水制備 UHT 系統及無菌物料制備 UHT 系統的殺菌保溫時間進行驗證確認。消毒液對包材 （內、 外）利用微生物挑戰試驗，驗證在設備的實際運行工況下，消毒液對包材的殺菌效果是 殺菌強度的驗證 否能達到設計標準或相關生產的要求。壓縮氣體除菌過濾器 通過對每支除菌過濾器的非破壞性完整性檢測， 對壓縮氣體除菌濾芯的完整性進行 的驗證 驗證和確認。 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的蒸氣法 SIP 工藝條件及設備的實際工況是否能 蒸汽法 SIP 工藝條件及 達到設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于如下單元的 SIP 操作： 效果的驗證 ① 無菌壓縮空氣/氮氣制備系統的純蒸氣法 SIP 操作； ② 無菌物料緩沖貯存罐、無菌充填系統物料通道的純蒸氣法 SIP 操作； 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的過熱水法 SIP 的工藝條件及設備的實際工況是 過熱水法 SIP 工藝條件 否能達到設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于如下單元的 SIP 操作： 及效果的驗證 ①無菌水制備 UHT 系統的過熱水法 SIP 操作； ②無菌物料制備 UHT 系統的過熱水法 SIP 操作； 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的消毒液法 SIP 的工藝條件及設備的實際工況是 消毒液法 SIP 工藝條件 否能達到設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于如下單元的 SIP 操作： 及效果的驗證 ①無菌水制備 UHT 系統出口管路的消毒液法 SIP 操作； ②無菌壓縮空氣出口管路的消毒液法 SIP 操作； 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的 UHT 生產的殺菌工藝條件及設備的實際工況是 UHT 殺菌工藝條件及效 否能達到設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于如下單元的殺菌操作： 果的驗證 ①無菌水制備 UHT 系統無菌水制備操作； ② 無菌物料制備 UHT 系統無菌物料制備操作； 利用涂抹法和溶劑殘留法， 驗證所確定的 CIP 的工藝條件及設備的實際工況是否能 CIP 工藝條件及清洗效 達到設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于如下單元的 CIP 操作： 果的驗證 ①無菌物料制備 UHT 系統 CIP 操作； ②無菌物料緩沖貯存罐、無菌充填機物料通道 CIP 操作； 利用涂抹法和溶劑殘留法， 驗證所確定的 COP 的工藝條件及設備的實際工況是否能 COP 工藝條件及清洗效 達到設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于如下單元的 COP 操作： 果的驗證 ①凈化隔離區的 COP 操作； ②無菌隔離區的 COP 操作； SOP 工藝條件及殺菌效 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的 SOP 的工藝條件及設備的實際工況是否能達到 果的驗證 設計標準或相關生產的要求。本驗證適用于無菌隔離區的 SOP 操作。??

ULPA 過濾器及其安裝 利用 PAO 法，對高效過濾器進行檢漏測定，通過測出允許的泄漏量，發現高效過濾 的驗證 器及其安裝的缺陷，以便采取補救措施。

   臭氧熏蒸工藝條件及 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的臭氧熏蒸的工藝條件及設備的實際工況是否能 效果的驗證 達到設計標準或相關生產的要求。消毒劑噴霧熏蒸的工 利用微生物挑戰試驗， 驗證所確定的消毒劑噴霧熏蒸的工藝條件及設備的實際工況藝條件及效果的驗證 是否能達到設計標準或相關生產的要求。 凈化及無菌隔離區系統在無菌啟動后， 測試和驗證設備的實際工況是否能達到設計 標準或相關生產的要求。主要檢測內容包括： 凈化及無菌隔離區生 ① 懸浮粒子的測定； 物潔凈度的測試 ② 浮游菌的測試； ③ 沉降菌的測試； ④ 無菌隔離區設備表面的微生物試抹檢測。 培養基灌注的驗證 經過無菌啟動后，通過（Linden Grain Medium）培養基的灌注試驗來測試整條生 產線的實際工況是否能達到無菌生產的要求。目前新美星已經在國內達利園、公元等廠家擁有數十條無菌灌裝生產線在運行，并取得了客戶方充分的認可。