무균 충전의 환경적 이점

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지난 10년 정도 동안 기존의 고온 충전 기술과 비교하여 무균 충전 기술의 이점은 식품 및 음료 부문에서 잘 알려져 있습니다. 제품 품질 측면의 이점은 잘 문서화되고 논의되었습니다.1 그러나 에너지 소비 및 이 포장 방법의 일반적인 수명주기 분석 측면에서 환경적 이점은 잘 알려져 있지 않습니다.

다수의 수명주기 분석(LCA) 연구에 따르면 열교환기를 기반으로 하는 저온살균 또는 멸균의 초열처리(UHT) 시스템을 사용하는 무균 충진 기술은 일반적으로 환경에 미치는 영향이 더 낮은 것으로 나타났습니다.2,3 이는 크게 두 가지로 요약됩니다. 요인: 두 가지 다른 공정에 사용되는 포장과 공정 자체의 에너지 발자국.

식품 및 음료 제품의 열처리와 관련 포장재 생산은 환경에 상당한 영향을 미칩니다.2 그러나 그럼에도 불구하고 이러한 공정의 에너지 발자국과 기타 환경 영향을 조사한 연구는 거의 없습니다.

무균 충전은 견고한 제품 품질을 제공하고, 음료에 대한 열 영향을 최소화하며, 더 가벼운 PET 병이나 상자를 사용할 수 있는 능력으로 병 디자인 유연성을 향상시킵니다. 대조적으로, 뜨거운 충전은 더 높은 에너지 요구 사항을 필요로 하고, 음료 자체에 열 영향을 미치며, 무균 충전보다 병 디자인의 유연성이 떨어집니다.

시스템 간의 주요 차이점 무균(저온 충진) 시스템에서는 제품이 UHT 시스템을 사용하여 저온살균 또는 멸균된 후 즉시 냉각됩니다. 그런 다음 사전 멸균되거나 때로는 충전 시 멸균되는 포장에 넣습니다. 열 교환기는 일반적으로 가열 및 냉각 공정 모두에 사용되므로 매우 효율적인 열 전달과 열 재생을 사용하여 전체 에너지 요구 사항을 최소화할 수 있습니다. 이러한 상황에서는 뜨거운 제품의 열을 사용하여 차가운 제품을 예열하고 그 반대의 경우에도 상당한 에너지가 절약됩니다.2

고온 충진 시스템에서는 제품이 저온살균되거나 멸균됩니다(열 교환기 또는 기타 열 기술 사용). 그런 다음 포장을 고온(일반적으로 80°C ~ 92°C)에서 충전하여 포장을 살균합니다. 그런 다음 포장을 기울이거나 흔들어 뜨거운 제품과 완전히 접촉되도록 하고 온도를 지정된 기간(예: 2분) 동안 유지합니다. 그 후 포장과 제품이 냉각됩니다. 이것이 수행되는 방법과 충전 후 공정이 수행되는 시간은 제품과 포장에 따라 다릅니다. 일반적인 방법에는 폭발 터널, 낙하수 냉각기 또는 냉장 보관이 포함됩니다.

무균 시스템의 초기 자본 투자는 유사한 핫 필 시스템보다 높은 경우가 많지만, 무균 시스템은 일일 운영 비용이 더 낮고(예: 에너지 사용량이 적음) 더 가벼운 무게의 PET 병을 사용할 수 있습니다. 결과적으로 무균 시스템의 총 소유 비용(TOC)은 핫 필 시스템보다 낮습니다.

포장 LCA의 차이일반적으로 보드 기반 상자와 경량 PET 병은 무균 시스템과 함께 사용되는 반면, 핫 필 기계는 더 무거운 PET 병, 유리 또는 캔과 관련되어 있지만 실제로는 두 시스템 모두에 사용되는 다양한 유형의 포장이 있습니다.

두 시스템이 환경에 미치는 영향을 정확하게 비교하기 위해 일부 연구자들은 오렌지 주스 500ml PET병 생산을 기준으로 무균 시스템과 고온 충전 시스템을 비교했습니다.2 더 높은 온도를 견디려면 더 두꺼운 플라스틱 병이 필요하기 때문입니다. 고온 충진 시스템에서는 더 많은 플라스틱이 사용됩니다(이 예에서는 고온 충진의 경우 24g, 무균 충진의 경우 16g). 그 결과, 포장과 관련된 온실가스(GHG) 배출량은 무균 충전 공정의 경우 병당 61.8g CO2e인 반면, 고온 충전 공정의 경우 병당 80.4g CO2e로 23.1% 절감됩니다.