تعقيم زجاجات المشروبات

بعد الإصلاح والانفتاح، شهدت صناعة المشروبات في الصين تطورًا سريعًا. تطورت أنواع المشروبات تدريجيًا من المشروبات الغازية البسيطة إلى المياه المعدنية وعصائر الفاكهة وعصائر الفاكهة والخضراوات والمشروبات الوظيفية. كما تطورت طرق التعبئة من التعبئة الباردة إلى التعبئة الساخنة، والتعبئة بدرجة حرارة متوسطة، والتعبئة الباردة المعقمة، وغيرها. كما تغير شكل التغليف من زجاجة زجاجية واحدة إلى التعبئة التقليدية. علب الألومنيوم ، زجاجات PET، وما إلى ذلك.

1. التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية

بعد تعرض الكائنات الحية الدقيقة للأشعة فوق البنفسجية، فإن بروتيناتها وأحماضها النووية تمتص طاقة الطيف فوق البنفسجي، مما يؤدي إلى تحلل البروتين ويسبب موت الكائنات الحية الدقيقة.

في معدات إنتاج تعبئة المشروبات، تُستخدم آلة التغطية لنقل أغطية الزجاجات. تُركّب مصابيح تعقيم بالأشعة فوق البنفسجية على الجزء العلوي من صندوق تخزين آلة التغطية أو الجزء العلوي من سير النقل. تتعرض أغطية الزجاجات للأشعة فوق البنفسجية أثناء عملية النقل، ويمكن للأماكن التي تُشعّع فيها هذه الأشعة تحقيق تأثيرات تعقيم أفضل. نظرًا لضعف نفاذية الضوء لأغطية الزجاجات، لا تستطيع الأشعة فوق البنفسجية اختراق أغطية الزجاجات وإشعاع الجانب الآخر منها. لذلك، لا يمكن تعقيم غطاء الزجاجة إلا جزئيًا، ويكون السطح المعقم عشوائيًا. لتعقيم سطح غطاء الزجاجة بشكل دقيق، يُركّب مصباح تعقيم بالأشعة فوق البنفسجية على الشريحة السفلية لغطاء زجاجة آلة التغطية أو آلة التغطية. وقد تم ترتيب أغطية الزجاجات التي تمر من هنا في نفس الاتجاه. الجانب الذي يتعرض للضوء فوق البنفسجي هو جانب غطاء الزجاجة الذي يلامس المشروب، مما يحسن تأثير التعقيم بشكل فعال.

تتميز أجهزة التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية بالبساطة، وعدم الحاجة إلى معدات داعمة، وانخفاض تكلفتها، وسهولة تشغيلها وإدارتها، وكثرة استخدامها. ونظرًا لخصائص الشريحة الهيكلية وقدرتها على قتل الكائنات الدقيقة بالأشعة فوق البنفسجية، فإن التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية مناسب بشكل عام لأنواع أغطية زجاجات تعبئة المشروبات التالية:

1. المشروبات الغازية تحتوي المشروبات الغازية على ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز حمضي قد يمنع نمو الكائنات الدقيقة. لذلك، يُلبي استخدام التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية لأغطية زجاجات المشروبات الغازية هذه الاحتياجات. أثناء الإنتاج، تُسكب الأغطية الجديدة في حاوية تخزين آلة التغليف، وتُعقم الأغطية بالأشعة فوق البنفسجية داخل حاوية التخزين أو على السير الناقل. كما يُمكن تثبيت مصابيح التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية على الشريحة السفلية لآلة التغليف لتعقيم السطح الداخلي للأغطية بالأشعة فوق البنفسجية، ثم تُنقل مباشرةً إلى آلة التغليف بعد التعقيم.

2. مشروبات المياه المعدنية وضعت الدولة لوائح صارمة نسبيًا لإنتاج المياه المعدنية، منها تحديد إجمالي عدد مستعمرات البكتيريا، وعدد العفن، وعدد الإشريكية القولونية في المياه المعدنية إلى الصفر. بغض النظر عما إذا كانت المياه المعدنية مُرشَّحة ومعقمة، يجب أن يتوافق إجمالي عدد البكتيريا، وعدد العفن، وعدد الإشريكية القولونية فيها مع المعايير الوطنية. ونظرًا لاحتواء المياه المعدنية على أملاح غير عضوية فقط، وخلوها من مصادر المغذيات الميكروبية، ونقصها في العناصر الغذائية اللازمة لإنتاج ونمو الميكروبات، يُمكن أيضًا استخدام التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية لأغطية زجاجاتها.

3. مشروبات الشاي ومشروبات عصير الفاكهة المملوءة بدرجة حرارة عالية ：توجد كائنات دقيقة متنوعة (بكتيريا، عفن، وخميرة، إلخ) في مشروبات الشاي وعصائر الفاكهة. يهدف تعقيم المشروبات إلى قتل هذه الكائنات الدقيقة. في الوقت الحاضر، تُستخدم طريقة التعقيم قصيرة الأمد عالية الحرارة، والمعروفة أيضًا باسم طريقة التعقيم اللحظية، بشكل عام. تهدف التعبئة عالية الحرارة إلى تبريد المشروب بعد التعقيم اللحظي إلى نطاق درجة حرارة يتراوح بين 85 درجة مئوية و92 درجة مئوية للتعبئة. تستخدم زجاجة المشروب زجاجة تعبئة ساخنة مقاومة للحرارة من الكريستال، ويستخدم غطاء الزجاجة غطاء مقاومًا للحرارة يمكنه تحمل 85 درجة مئوية. تستخدم طريقة التعبئة ملء الزجاجة بالكامل. بعد التعبئة والتغطية (أو لف الغطاء)، يُضاف جهاز قلب الزجاجة: يميل جسم الزجاجة 90 درجة إلى 180 درجة، وتُستخدم درجة حرارة المشروب العالية نفسها لتعقيم الجزء الداخلي من غطاء الزجاجة. لذلك، يمكن أيضًا استخدام التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية للمعالجة الأولية لغطاء الزجاجة.

2. التعقيم بالرش بالماء الساخن

يُعد التعقيم بالتسخين من أكثر الطرق التقليدية لحفظ الأغذية. عند تسخين الخلايا الميكروبية إلى درجة حرارة معينة، تتحلل المواد الفعالة فسيولوجيًا فيها (مثل بروتينات الإنزيم، والبروتينات النووية، والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين، إلخ) وتتحول إلى مواد خاملة، مما يؤدي إلى فقدانها لفعاليتها وموتها. تختلف درجة حرارة التسخين ومدة قتل الكائنات الدقيقة اختلافًا كبيرًا وفقًا لنوع الكائن الدقيق، والحالة الفسيولوجية للخلايا، وتركيزها، إلخ. لقتل نوع معين من البكتيريا، يمكن أن تؤدي زيادة درجة حرارة التعقيم إلى تقصير مدة التسخين، بينما يتطلب خفض درجة الحرارة إطالة مدة التسخين. إذا كانت درجة الحرارة منخفضة جدًا، فلن يكون لها تأثير تعقيمي على بعض البكتيريا المقاومة للحرارة.

التعقيم برش الماء الساخن هو استخدام فوهات لرش الماء الساخن على أغطية الزجاجات في اتجاهات متعددة، مع تعقيم وإزالة الغبار من الأسطح الداخلية والخارجية للأغطية. في هذه الطريقة، تتحرك الأغطية بعد الغلق في نفس الاتجاه داخل قناة غطاء الزجاجة، وتُثبت مجموعات متعددة من الفوهات أعلى وأسفل القناة. ترش الفوهات الماء الساخن في اتجاهات متعددة على أغطية الزجاجات المتقدمة. تُعرف درجة حرارة الماء الساخن بدرجة حرارة التعقيم، ووقت الرش هو وقت التعقيم.

بفضل مقاومته العالية لدرجات الحرارة، يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الماء الساخن المُرشّ على الغطاء المعدني 85 درجة مئوية، ويمكن تقليل وقت الرش مع ارتفاع درجة حرارة الماء الساخن. أما بالنسبة لأغطية الزجاجات البلاستيكية، فعادةً ما تكون درجة حرارة الماء الساخن المُرشّ عند 85 درجة مئوية. بعد تعقيم الغطاء بالماء الساخن، يجب رشه بالهواء المعقم لتجفيفه.

يتطلب التعقيم برش الماء الساخن ماءً ساخنًا وهواءً معقمًا، ويتطلب معدات داعمة. يستهلك طاقة حرارية وكمية قليلة من موارد المياه أثناء الإنتاج، وهو مزود بمعدات عامة شائعة الاستخدام. يمكن استخدام التعقيم برش الماء الساخن لمعالجة أغطية زجاجات الشاي والعصائر المعبأة بدرجة حرارة عالية، وكذلك أغطية زجاجات المياه المعدنية.

3. تعقيم الأوزون

يتمتع الأوزون بخاصية أكسدة قوية جدًا، تُدمر الحمض النووي الريبوزي (RNA) أو الحمض النووي الريبوزي (DNA) للفيروس مباشرةً وتقضي عليه. كما يُمكن للأوزون إتلاف غشاء خلايا البكتيريا والعفن، وتثبيط نموها، ثم اختراق الأنسجة داخل الغشاء وتدميرها حتى تموت البكتيريا والعفن. يذوب الأوزون في الماء، وله تأثير تعقيم ممتاز في البيئات الرطبة. كما يُمكن استخدام ماء الأوزون لتعقيم أغطية الزجاجات. سيتم مناقشة تعقيم ماء الأوزون لاحقًا. كلما ارتفع تركيز الأوزون، كان تأثير التعقيم أفضل. عندما يكون تركيز الأوزون 4.0 ملغم/م3، يستغرق وقت التعقيم عادةً من 45 دقيقة إلى ساعة واحدة.

نظراً لطول فترة تعقيم الأوزون في خط إنتاج مشروبات آلي ذي سعة إنتاجية محددة، يتطلب تحقيق تأثير التعقيم واستكمال عملية تعقيم أغطية الزجاجات باستمرار في جهاز التعقيم استخدام معدات تعقيم كبيرة الحجم. في عملية الإنتاج الفعلية، يتم تعقيم أغطية الزجاجات بالأوزون بوضع كمية معينة من أغطية الزجاجات في مساحة مغلقة أكبر على خط إنتاج مشروبات آلي ذي سعة إنتاجية محددة، ثم ملء المساحة التي توجد بها الأغطية بتركيز معين من الأوزون والاحتفاظ به لفترة زمنية محددة. يتم تحديد عدد أغطية الزجاجات الموضوعة بناءً على عدد أغطية الزجاجات اللازمة للحفاظ على الإنتاج. كلما طالت مدة تخزين أغطية الزجاجات المعقمة، زاد خطر التلوث، لذا لا يتجاوز وقت التخزين عادةً أسبوعاً واحداً. يجب عزل أغطية الزجاجات المعقمة عن العالم الخارجي وإرسالها إلى ناقل الأغطية عند الحاجة.

حاليًا، تُستخدم معدات مستقلة تستخدم التعقيم بالأوزون مباشرةً في معقمات أغطية الزجاجات الصغيرة ذات الخزانة. يتميز هذا النوع من معقمات أغطية الزجاجات بمساحة تعقيم صغيرة، وسعة إنتاجية صغيرة، وإنتاج متقطع، وهو غير آلي. عند استخدام معقم الأوزون هذا، يلزم إخراج أغطية الزجاجات المعقمة يدويًا من المعقم ووضعها في ناقل الأغطية، مما يُسهّل تلوثها. لذلك، يُعد التعقيم بالأوزون مناسبًا فقط لخطوط الإنتاج غير الآلية أو خطوط الإنتاج الصغيرة التي تتطلب تعقيمًا محددًا لأغطية الزجاجات.

4. التعقيم بالماء المعقم

تحتوي مياه التعقيم على عناصر غير مستقرة تتحلل تلقائيًا. التعقيم باستخدام مياه التعقيم هو استخدام عملية التحلل (الأكسدة) هذه لأكسدة الكائنات الدقيقة على سطح المادة، وبالتالي تحقيق هدف التعقيم.

المواد الشائعة ذات الخواص المؤكسدة القوية هي: حمض البيروكسيتيك، وماء الأوزون، وماء الكلور. يتميز الأوزون بخواص تعقيم فورية أفضل من الكلور. حاليًا، يتكون ماء التعقيم المستخدم لتعقيم أغطية زجاجات المشروبات من حمض البيروكسيتيك وماء الأوزون، ومعظمهما حمض البيروكسيتيك. كلما زاد تركيز ماء التعقيم، قلّ وقت التعقيم المطلوب. بالنسبة لحمض البيروكسيتيك بتركيز 65 درجة مئوية (2000 جزء في المليون)، يمكن لغطاء الزجاجة تلبية متطلبات التعقيم التجارية من خلال تعقيمه لمدة تتراوح بين 30 و60 ثانية. ونظرًا لقصر وقت التعقيم وتأثير التعقيم الجيد لماء التعقيم، فإنه يُستخدم على نطاق واسع في تعقيم زجاجات وأغطية مشروبات عصائر الفاكهة والخضراوات. ومن الطرق الرئيسية لتعقيم أغطية زجاجات المشروبات بماء التعقيم الرش والغمر.

١. الرش هو استخدام مجموعات متعددة من الفوهات لرش الماء المعقم في اتجاهات متعددة على غطاء الزجاجة لتعقيم سطحه. يجب أن يضمن وقت رش غطاء الزجاجة القضاء التام على الكائنات الدقيقة. الطريقة المحددة هي: تدخل أغطية الزجاجات بعد إغلاقها مسار الغطاء في نفس الاتجاه. توجد مجموعات متعددة من الفوهات أعلى وأسفل المسار. يمكن لكل مجموعة رش الماء المعقم على أغطية الزجاجات من زوايا مختلفة. يعمل الماء المعقم المرشوش على تعقيم أغطية الزجاجات ودفعها على طول المسار.

عند استخدام حمض البيروكسي أسيتيك كماء معقم، يجب شطف أغطية الزجاجات التي تم رشها بالماء المعقم بالماء المعقم لإزالة حمض البيروكسي أسيتيك المتبقي على أغطية الزجاجات، بحيث تكون الكمية المتبقية أقل من المعيار ذي الصلة؛ بعد الشطف بالماء المعقم، يتم تجفيف أغطية الزجاجات بالهواء المعقم.

عند استخدام ماء الأوزون كماء معقم، بما أن نواتج تحلله هي الماء والأكسجين، فلا توجد أي مواد ضارة متبقية. نظريًا، لا حاجة لإعادة معالجة أغطية الزجاجات. مع ذلك، في عملية الإنتاج الفعلية، يكون مخرج جهاز تعقيم أغطية الزجاجات قريبًا جدًا من آلة الغلق، ولا يمكن تحلل الأوزون المتبقي تمامًا. لذلك، يجب شطف أغطية الزجاجات بالماء المعقم وتجفيفها بالهواء المعقم بعد التعقيم بماء الأوزون.

بفضل خطية رش الماء، يُمكن استخدام تعقيم رذاذ الماء المعقم لتعقيم أغطية زجاجات المياه المعدنية، وكذلك لتعقيم أغطية الزجاجات أثناء التعبئة الساخنة لمشروبات الشاي والعصائر. تعتمد التعبئة الساخنة على ملء الزجاجة بالكامل، وبعد التعبئة والتغطية، تُقلب الزجاجة وتُسخّن للتعقيم الداخلي.

٢. طريقة الغمر: غمر أغطية زجاجات المشروبات بالكامل في ماء التعقيم، بحيث تُعقّم جميع أسطحها الداخلية والخارجية. يجب أن يتوافق وقت الغمر مع متطلبات التعقيم الكامل للأغطية. إحدى الطرق هي: تثبيت أغطية الزجاجات في نفس الاتجاه على حامل أغطية الزجاجات، وتوصيله بالسلسلة. تدفع حركة السلسلة حامل أغطية الزجاجات إلى حوض التعقيم المملوء بماء التعقيم، فتغمر الأغطية بالكامل فيه. يجب أن يتوافق وقت الغمر مع متطلبات التعقيم الكامل. وكما هو الحال في طريقة التعقيم بالرش، يجب رش أغطية الزجاجات بعد نقعها في ماء التعقيم بالماء المعقم والهواء المعقم لتجفيفها وتعقيمها.

عند استخدام الماء المعقم في التعقيم، يلزم إنتاج ومعالجة الماء المعقم والماء المعقم والهواء المعقم. يتطلب التعقيم العديد من المعدات الداعمة، وتكاليف دعم واستهلاك عالية، ومتطلبات إدارية عالية. لذلك، تُستخدم عملية التعقيم هذه عادةً في التعبئة الباردة المعقمة لمشروبات عصائر الفاكهة.

5. تعقيم الإلكتروليت

التحليل الكهربائي هو استخدام أقطاب كهربائية خاملة لتمرير الكهرباء في السائل، حيث يخضع الأنود لتفاعل أكسدة والكاثود لتفاعل اختزال. حاليًا، أجرى باحثون أجانب ذوو صلة دراسات حول استخدام مياه الشرب المحلاة بالكامل ومحلول كلوريد الصوديوم المخفف لإنتاج تفاعل كهروكيميائي، والحصول على محلول معقم في منطقة الأنود ذي تأثير تعقيم أفضل من مياه التعقيم التقليدية. إذا استُخدم مبدأ التحليل الكهربائي مباشرةً لتعقيم أغطية الزجاجات، فإنه يُقلل بشكل كبير من تكاليف النقل والتخزين، ويوفر الوقت والجهد، ويكون آمنًا وفعالًا.

ملخص

من خلال تحليل طرق تعقيم أغطية الزجاجات المختلفة المذكورة أعلاه، يمكن اختيار عمليات تعقيم الأغطية المختلفة وفقًا لخصائص المكونات ومتطلبات الجودة للمشروبات المختلفة، كما هو موضح في الجدول: