□ 盛祥煥 陜西科菱恩生物科技有限公司

乳制品在加工過程中，生產設備的表面較容易產生奶垢，因此使用后必須及時清洗。本文首先介紹了清洗的標準、乳制品設備及管道表面沉積物及其性質，并分析清洗劑的作用機理，重點闡述了CIP原地清洗的“五步法”和影響清洗效果的四大因素，希望為乳制品生產企業設備設施的清洗提供參考。

在乳制品的生產過程中，有些成分會不可避免地殘留在設備表面及管壁上。由于乳及其制品是良好的微生物營養物質，如果清洗不及時或不徹底，必將導致微生物的大量繁殖，進而造成嚴重污染。如果使用被污染的設備和管道進行生產，勢必對產品的質量造成嚴重影響，所以，設備清洗是乳制品生產過程中不可缺少的程序。本文通過探討乳制品生產設備的清洗技術要點，希望以此提高乳制品的質量安全水平。

1 清洗的標準

乳制品生產設備設施經過清洗后應達到4種清潔程度，即物理清潔度：除去清洗表面的可見物;化學清潔度：不僅除去全部的可見污物，而且還要除去肉眼不可見的——通過味覺或嗅覺能探測出來的殘留物;微生物清潔度：通過消毒獲得;無菌清潔度：殺死所有微生物。雖然設備不經過物理或化學的清洗也能達到微生物清潔度，但是先經過物理清洗后，更容易達到微生物清潔度。

2 乳制品設備及管道表面沉積物及其性質

乳制品設備及管道表面沉積物的性質與乳制品的成分密切相關，如物料沉積物、蛋白沉積物、乳結石、變質產品、雜質及來自土壤的物質等。典型的乳制品沉積物及其性質包括以下幾點：

①乳糖：溶解于水，易于清洗，但焦化后清洗較為困難;

②脂肪：用含有表面活性劑和堿性溶液的熱水進行清洗，聚酯則難以清洗掉;

③蛋白質：最好用堿性溶液處理，酸性溶液處理效果稍差，變形蛋白質則較難清洗;

④乳結石：由礦物質、蛋白質和其他乳成分交替結合而成的沉積物，清洗較為困難;

⑤礦物質：用酸性溶液處理效果較好，但如果沉積并干燥在罐壁上則較難清洗。

3 對清洗劑的要求

清洗分為3個明顯階段：設備表面的污物沉淀被溶解;溶解的污物分散到洗滌劑溶液中;污物保持分散狀態，防止再次沉積在設備表面。能滿足上述3個明顯階段的有效和速效的洗滌劑必須具有某些化學和物理性能。乳品工業使用的清洗劑需具備如下幾項基本性能：

①具有從設備表面除去有機物的能力;

②具有高度的潤濕能力，能使洗滌成分滲透到污物沉淀內部，這樣就能更快速高效地起作用;

③能把沉淀物分解成小顆粒并使其保持分散狀態;

④具有溶解設備表面鈣鹽沉淀物的能力;

⑤具有把鈣鹽保留在溶液中的能力;

⑥具有中等產泡能力，而在循環清洗系統中使用的洗滌劑應為低泡型;

⑦無腐蝕能力，不會損壞設備表面;

⑧符合污染控制和安全要求。

4 常用洗滌劑的種類

乳制品生產中，通常選用氫氧化鈉(NaOH)溶液和硝酸(HNO3)溶液作為洗滌劑。NaOH溶液對有機污物具有良好的溶解能力，在高溫下具有良好的乳化性能(把脂肪轉化成水溶液的形式)，是一種有效的清洗劑，且價格較低。涉及到熱處理工藝時，單用堿性溶液清洗并不足夠，這時可用酸液作為一種補充洗滌劑，并在清洗循環中組成一個獨立階段。

5 清洗作用理論

乳品加工設備表面形成的沉積層呈連續的膜狀，其中有不溶性蛋白質、低熔點脂肪球、可溶性脂肪球、可溶性乳糖晶粒，以及絮狀磷酸鈣等。如僅用冷水沖洗，只能從沉積物表面流過，由于脂肪球的保護作用，沉積物不會被侵蝕，用熱水沖洗則可以取得較好的效果。

為了使清洗液和沉積物充分接觸，必須添加表面活性劑用以降低清洗液的表面張力。蛋白質吸水后會發生輕微膨脹，而水中的堿性洗滌劑能加強蛋白質的溶解，堿的PH值越高，其效果越好。當堿性溶液溶解蛋白質后，沉積物的其他成分便會裸露出來。接著，表面活性劑將會發揮作用——將粘附在表面的脂肪球除掉，同時不溶性的磷酸鈣粘附層也將松緩，繼而被清洗液中的螯合劑帶走。這時，只需要運用適當的機械力沖去剩余的沉積物，并且要采用能夠溶解鈣的清洗劑，以防止鈣鹽沉積。

如果用清水沖洗清洗劑洗過的設備表面，粘附在表面上的廢液將被稀釋。如果清洗劑對洗液中臟物的結合能力不強，臟物可能會在廢液稀釋的同時再次結絮并重新形成沉積層。這樣一來，此舉就破壞了清洗的目的，所以清洗劑必須具有分散臟物的能力。

6 清洗的分類

通常而言，清洗方法分為CIP和COP兩類。CIP(Clean In Place)即原位清洗/就地清洗，其無需拆卸或打開設備，幾乎不需要操作員參與就能對工廠的所有設備或管道進行清潔。CIP的整個清潔過程通常由多個獨立清洗步驟組成，在一定流量/壓力下，將清潔劑溶液噴射或噴灑到設備表面或在設備中循環。COP(Clean Out of Place)是把設備拆分開來進行清洗的方法，一般指手工清洗、泡沫清洗等，常用于清洗取樣閥、入孔、軟管、過濾網、墊圈、呼吸閥、進料管、轉換件等零部件。實際清洗過程中，CIP只能完成80%~90%的清洗任務，其余10%~20%的清洗任務則要靠COP來完成。

CIP具有多重優點：一是安全標準高，人工流程較少，不需要員工進入缸或其它處理設備，不需要員工直接接觸化學品溶液;二是衛生質量高，結果重復性好，有助于消除人為錯誤;三是成本控制更加合理，生產效率提高，人力開支減少，水、能源、清潔劑、消毒劑等輔助資源控制得到提高。

7 CIP原地清洗的“五步法”

①使用生產用水進行預沖洗，除去大塊的、明顯的顆粒;

②堿性清洗液循環清洗，去除殘留的污垢;

③使用生產用水進行中間沖洗，去除堿性溶液;

④酸性清洗液循環清洗，溶解所結的污垢;

⑤最后使用生產用水進行沖洗，去除酸性溶液。

8 影響清洗效果的四大因素

8.1 清洗的溫度

在允許范圍內盡量采用高溫進行清洗——熱本身能發揮洗凈效果，但在多數情況下，熱主要與其他清洗要素并用起到協和作用。

8.1.1 熱的清洗效果

①促進清洗劑成分對污垢起化學反應的效果，一般化學反應是溫度每升高10℃，其反應速度加倍，如NaOH對牛乳皮膜污垢的洗凈，在32~85℃范圍內每升高10℃，其清洗效果提高1.6倍;

②促使污垢熔融，減弱污垢與設備表面的結合而易于污垢脫落，如常溫時呈粘性狀態的污垢、呈固體狀態的機油，以及動植物性脂肪等;

③升溫可增大污物成分中的可溶性物質;

④升溫能使被清洗物體(如板式換熱器的墊圈等)在升溫時發生膨潤現象，減弱其與污物的結合能力;

⑤清洗液密度增大，粘度降低，可減弱對攪拌流動的阻力，進而提高清洗液的洗凈力;

⑥高溫還有一定的殺菌效果。

8.1.2清洗過程對熱的注意事項

①溫度過高，清洗液蒸發劇烈，應避免;

②溫度過高，易使蛋白質變性而產生凝固;

③脂肪系統的污垢遇高溫或強堿可發生皂化現象;

④清洗劑成分受化學變化或分解而使洗凈力降低;

⑤設備及管道發生熱應變;

⑥促進對金屬的腐蝕和變色。

可以說，溫度越高，清洗效果越好，對于一般的罐和管道，通常清洗溫度為65~75℃。而一些熱交換設備，如巴氏殺菌機、UHT滅菌機等，則對清洗溫度要求更高，通常應根據設備要求并結合實際而設定。

8.2 清洗的機械力

層流時不發揮洗凈效果，流速達到一定程度后呈湍流狀態時表現出洗凈效果。液體流動由層流變為湍流時的流速稱為臨界流速。臨界流速的大小因管徑、清洗液粘度、溫度、壓力、管徑的光潔度等而異，其中雷諾數是一個重要指數。在臨界流速下的雷諾數稱為臨界雷諾數(Re)，根據許多研究的Re=2320，一般層流Re<2000，湍流Re>4000。當雷諾數超過25000時，其清洗效率急劇上升，因此一般清洗管路雷諾數取Re>30000，可獲得良好的清洗效率。

8.3 清洗的濃度

設備設施的清洗效果與清洗液的酸堿濃度密切相關，濃度越高，清洗效果越好。當然，越高的濃度對設備設施的腐蝕性也越大。對一般的罐體和管道而言，堿液(NaOH溶液)濃度為1.5%~2.5%、酸液(HNO3溶液)濃度為1%~2%就可以達到較好的清洗效果。

8.4 清洗的時間

清洗的時間越長，清洗效果越好。一般的罐和管道，堿液(NaOH溶液)循環時間為10~20分鐘、酸液(HNO3溶液)循環時間為10~20分鐘就可以達到較好的清洗效果。
 

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陜西科菱恩生物科技有限公司(以下簡稱“科菱恩”)是一所面向食品及相關行業需求、以食品安全為己任、以用戶滿意度為最高要求的新型科技創新企業。作為專業的食品設備清洗消毒技術服務商和食品設備清洗消毒產品制造商，科菱恩的產品不會產生抗藥性，是可以長期穩定使用的食品級無殘留產品。

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