無菌充填の環境上の利点

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過去 10 年ほどの間に、従来の加熱充填技術と比較した無菌充填技術の利点が食品および飲料分野でよく知られるようになりました。 製品の品質に関する利点は十分に文書化され、議論されています 1。しかし、この梱包方法のエネルギー消費と一般的なライフサイクル分析の両方に関する環境上の利点は、あまり理解されていません。

多くのライフサイクル分析 (LCA) 研究により、熱交換器をベースとした低温殺菌または滅菌の超熱処理 (UHT) システムを使用した無菌充填技術は、一般に環境への影響が低いことが示されています。要因: 2 つの異なるプロセスで使用されるパッケージングとプロセス自体のエネルギー使用量。

食品および飲料製品の熱加工および関連する包装の製造は、環境に重大な影響を及ぼします2。しかし、それにもかかわらず、これらのプロセスのエネルギー使用量やその他の環境への影響を調査した研究はほとんどありません。

無菌充填により、堅牢な製品品質、飲料への熱影響が最小限に抑えられ、軽量の PET ボトルやカートンを使用できるためボトル設計の柔軟性が向上します。 対照的に、高温充填はより高いエネルギー要件を必要とし、飲料自体に熱影響を及ぼし、無菌充填に比べてボトル設計の柔軟性が低くなります。

システム間の主な違い無菌（コールドフィル）システムでは、製品は UHT システムを使用して低温殺菌または滅菌され、すぐに冷却されます。 次に、事前に滅菌済みか、場合によっては充填時に滅菌されたパッケージに入れられます。 熱交換器は通常、加熱プロセスと冷却プロセスの両方に使用され、非常に効率的な熱伝達と熱再生の使用を可能にして全体のエネルギー要件を最小限に抑えます。 このような状況では、熱い製品の熱を利用して冷たい製品を予熱したり、その逆を行うことで、かなりのエネルギーが節約されます2。

高温充填システムでは、製品は低温殺菌または滅菌されます (熱交換器またはその他の熱技術を使用)。 次に、パッケージは高温 (通常は 80°C ～ 92°C) で充填され、その結果、パッケージが滅菌されます。 次に、包装を傾けたり、撹拌して熱い製品と完全に接触させ、その温度を指定された時間 (2 分間など) 維持します。 この後、パッキンと製品は冷却されます。 これがどのように行われるか、および充填後どのくらいの時間でプロセスが実行されるかは、製品と梱包によって異なります。 典型的な方法には、爆風トンネル、落下式冷水器、さらには冷蔵倉庫などがあります。

無菌システムへの初期資本投資は、同等のホットフィルシステムよりも高くなることがよくありますが、無菌システムは日常の運用コストが低く (エネルギー使用量が少ないなど)、軽量の PET ボトルの使用が可能です。 結果として、無菌システムの総所有コスト (TOC) は、ホットフィルシステムよりも低くなります。

包装LCAの違い実際には、どちらのシステムでも多くの異なるタイプの包装が使用されていますが、一般的には、無菌システムでは板紙ベースのカートンや軽量のペットボトルが使用されますが、ホットフィル機にはより重いペットボトル、ガラス、または缶が使用されます。

両方のシステムの環境への影響を正確に比較するために、一部の研究者は、オレンジ ジュースの 500 ml PET ボトルの生産に基づいて、無菌システムとホットフィル システムを比較しました2。高温充填システムでは、より多くのプラスチックが使用されます (この例では、高温充填では 24 g、無菌充填では 16 g)。 その結果、包装に関連する温室効果ガス (GHG) 排出量は、無菌充填ではボトルあたり 61.8 g CO2e であるのに対し、加熱充填プロセスではボトルあたり 80.4 g CO2e となり、23.1% 削減されます。