氧化电位水在乳制品工业原位清洗中的应用

张晓君，曹宏芳，漆晓明，王刚，王彩云，云战友

（内蒙古乳业技术研究院有限责任公司内蒙古伊利实业集团股份有限公司，呼和浩特010110)

0　引 言

乳制品工业原地清洗(clean in p lace，CIP)过程中用到酸性清洗剂（主要成分为硝酸）和碱性清洗剂（主要成分为氢氧化钠），在清洗时溶液中主要成分质量分数一般都在1.0～2.5%左右[1-3]。氧化电位水（Electrolyzed oxidizing w ater，EOW）是质量分数0.05%氯化钠溶液经电解后产生的，分为酸性氧化电位水和碱性氧化电位水[5]。研究表明酸性氧化电位水具有良好的消毒效果[6-10]。碱性氧化电位水的主要成分为氢氧化钠，可用于清洗[11-12]。Yoshinori等[13]采用pH 11.3的碱性氧化电位水清洗粘有污垢的不锈钢试片，发现其具有很好的清洗效果。S.P.Walker等[14]采用氧化电位水对挤奶设备CIP，表明具有一定清洗消毒效果。

本实验采用氧化电位水对乳品中试车间配料系统进行CIP，通过检测清洗后残留在设备表面的微生物确定清洗消毒效果[15]。

1　.实验

1.1　材料与试剂

平板计数琼脂培养基（北京陆桥）、生理盐水（0.9%氯化钠）、锥形瓶、棉签、一次性培养皿。

1.2　实验设备

1.2.1LHD 6-A氧化电位水生成机

制水能力：60 L/h；电位水指标：酸性氧化电位水pH 2.3～2.7、氧化还原电位+1 100 m V、有效氯50 mg/L，碱性氧化电位水pH 11.2～11.5、氧化还原电位-870 m V。

1.2.2配料系统

配料罐100 L，带有高剪切搅拌；板式换热器可升温至60～85℃，温度连续可调，误差±1℃。

2　方 法

2.1　无菌采样瓶制备

取25 mL生理盐水加入锥形瓶中，放入棉签，封口后，121℃灭菌15min，备用。

2.2　清洗消毒方法

连续进行10次生产，生产结束后进行CIP，其中采用氧化电位水连续CIP 5次、采用传统复合酸、碱清洗剂连续CIP 5次，两种方法清洗流程如表1所示。根据相关文献，将碱性氧化电位水清洗温度设为60℃[16]，由于酸性氧化电位水受热易分解[17]，将酸性氧化电位水清洗温度定为常温（实际测定温度为20～30℃。）传统复合酸、碱清洗剂CIP温度按照车间现有标准执行。

表1　两种CIP方法清洗程序

2.3　微生物采集

在采用两种方法进行CIP后，用棉签涂抹采集配料罐内壁、配料罐进料口、配料罐出料口、板式换热器出料口、板式换热器进料口处微生物，采样面积大约为25 cm2。

2.4　微生物检测

菌落总数检测按GB4789.2-2010《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》规定的方法进行。

3　结果与分析

3.1　清洗成本分析

采用氢氧化钠、硝酸，复合碱、酸，氧化电位水对配料系统进行CIP的成本核算如表2所示。由表2可以看出：采用氧化电位水的CIP成本低于复合酸碱，略高于氢氧化钠、硝酸CIP成本。

表2　氧化电位水与传统清洗剂CIP成本分析

3.2　清洗消毒效果

3.2.1化料罐内壁清洗消毒效果

由表3和图1可以看出，两种CIP方法的清洗消毒效果均较好，微生物残留较少，能够满足生产卫生要求。对两种CIP方法清洗后，化料罐内壁微生物残留平均数进行t检验，结果如下：两处理方差齐性检验F=2.4321，p=0.4104＞0.05，两处方差齐性，均值差异检验t=0.29，df=8，p=0.786＞0.05，均值差异不显著，即两种CIP方法清洗后，化料罐内壁微生物残留平均数不存在显著差异。

图1　化料罐内壁清洗消毒效果

表3　化料罐内壁微生物残留平均数t检验结果

3.2.2化料罐进料口清洗消毒效果

由表4和图2可以看出：两种CIP方法的清洗消毒效果都比较好，微生物残留量均＜20 cm-2，能够满足生产卫生要求。对两种CIP方法清洗后，化料罐进料口微生物残留平均数进行t检验，结果如下：两处理方差齐性检验F=12.933，p=0.0294＜0.05，两处理方差不等，均值差异检验 t=1.28，df=4.615，p=0.270＞0.05，均值差异不显著，即采用两种CIP方法清洗后，化料罐进料口微生物残留平均数不存在显著差异。

图2　化料罐进料口清洗消毒效果

表4　化料罐进料口微生物残留平均数t检验结果

3.2.3化料罐出料口清洗消毒效果分析

由表5和图3可以看出：除氧化电位水CIP出现1次微生物残留48 cm-2，两种CIP方法微生物残留基本一样，均＜10 cm-2，清洗消毒效果较好。对两种CIP方法清洗后，化料罐出料口微生物残留平均数进行t检验，结果如下：两处理方差齐性检验F=72.129，p=0.0011＜0.05，两处理方差不等，均值差异检验t=0.74，df=4.111，p=0.50＞0.05，均值差异不显著，即采用两种CIP方法清洗后，化料罐出料口微生物残留平均数不存在显著差异。

图3　化料罐出料口清洗消毒效果

表5　化料罐出料口微生物残留平均数t检验结果

3.2.4板式换热器出料口清洗消毒效果

由表6和图4可以看出：除传统清洗剂CIP出现一次微生物残留41 cm-2外，两种CIP方法微生物残留基本一样，均＜10 cm-2，能够满足生产卫生要求。对两种CIP方法清洗后，板式换热器出料口微生物残留平均数进行t检验，结果如下：两处理方差齐性检验F=32.735，p=0.0052＜0.05，两处理方差不等，均值差异检验t=0.98，df=4.244，p=0.382＞0.05，均值差异不显著，即采用两种CIP方法清洗后，板式换热器出料口微生物残留平均数不存在显著差异。

图4　板式换热器出料口清洗消毒效果

表6　板式换热器出料口微生物残留平均数t检验结果

3.2.5板式换热器进料口清洗消毒效果分析

由表7和图5可以看出：除传统清洗剂CIP出现两次微生物残留＞20 cm-2，两种CIP方法微生物残留基本一样，均＜10 cm-2，能够满足生产卫生要求。对两种CIP方法清洗后，板式换热器进料料口微生物残留平均数进行t检验，结果如下：两处理方差齐性检验F=329.10，p=0.0001＜0.05，两处理方差不等，均值差异检验t=1.13，df=4.024，p=0.321＞0.05，均值差异不显著，即采用两种CIP方法清洗后，板式换热器进料口微生物残留平均数不存在显著差异。

图5　板式换热器进料口清洗消毒效果

表7　板式换热器进料口微生物残留平均数t检验结果

4　结 论

从实验结果可以看出采用氧化电位水对乳制品生产中使用的配料系统进行CIP，可以达到与传统清洗剂一样的清洗消毒效果。氧化电位水安全、环保[19]，且使用成本与传统清洗剂（复合酸碱或氢氧化钠和硝酸）相比无太大差别，在使用时只需要在车间安装一套氧化电位水生产机，并对现有CIP系统略加改造即可；生产氧化电位水的原料为氯化钠和经软化的自来水[20]，制备氧化电位水和CIP过程中不会对人员造成伤害。综上上述，氧化电位水可以作为一种新型清洗技术应用于乳制品行业，但使用过程中需要根据不同生产工艺段污垢的特点确定各个工艺段CIP参数，确保CIP效果。

参考文献：

[1]张晓君,曹宏芳,漆晓明,等.乳制品生产设备清洗消毒方法及效果检测的研究进展[J].中国乳品工业,2015,43(7):49-51.

[2]姜竹茂,韩起文,谭源,等.乳品加工中的清洗消毒与保鲜技术[J].包装与食品机械,2005,23(6):48-51.

[3]刘勇.食品工业清洗、消毒现状及发展趋势[J].中国洗涤用品工业,2013,(7):18-19.

[4]TANMAY P,ARIJIT J,ARPAN D,et al.Smart cleaning-in-place process through crude keratinase:aneco-friendly cleaning techniques towards dairy industries[J].Journal of cleaner production,2014,76(4):140-153.

[5]沈晓盛,刘长军,蔡友琼,等.电解海水的抑菌活性及对食品加工表面材料的消毒效果[J].微生物学通报,2008,35(11):1833-1839.

[6]鄂志强,王旻,王洪,等.酸性氧化电位水应用于乳品消毒工艺的探讨[J].中国乳品工业,2005,33(8):48-50.

[7]PARK E J,ALEXANDER E,TAYLOR G A,et al.The decontaminative effect of acidic electrolyzed water for Escherichia coli O 157:H 7,Salmonella typhimurium,and Listeriamonocytogeneson green onions and tomatoes with differing origanic demands[J].Food microbiology,2009,26(4):386-390.

[8]史云,张传福,王莉莉,等.酸性氧化电位水对餐饮具和果蔬消毒效果的观察[J].中国消毒学杂志,2010,27(5):537-539.

[9]ROSmin IR,COCCOLLONE A,RIU R,et al.Bactericidal activity of electrolyzed oxidizing water on meat and poultry[J].Italian journal of food safety,2013,1(1):25-30.

[10]HUANG Y R,HSIEH H S,LIN SY,et al.Application of electrolyzed oxidizing water on the reduction of bacterial contamination for seafood[J].Food control,2006,17(12):987-993.

[11]WANG X M,SATYANARAYAN R SD,ALID;et al.Electrolyzed oxidizing w ater for cleaning-in-place of on-farm m ilking systems-performance evaluation and assessment[J].Applied engineering in agriculture,2013,29(5):717-726.

[12]SATOSH I F,H IROSH I H,ATSUH IKO T,et al.Efficacy of electrolyzed water as a primary cleaning agent[J].Biocontrol science,2004,9(4):105-109.

[13]YOSHINOR IK,ABDULSUD I I Z,H IROMIH,et al.Fundamental study of strong alkaline electrolyzed water for rinsing in food processing[J].Journal of Japanese society of agricultural technology management,2008,15(2):93-99.

[14]WALKER SP,DEMIRICIA,GRAVESR E,et al.Cleaningmilking systems using electrolyzed oxiding water[J].Transactions of the ASAE,2005,48(5):1827-1833.

[15]任珲瑛,张冬,齐云霞,等.生产工艺器具涂抹微生物菌落总数检测方法的研究[J].轻工技术,2013,(5):132.

[16]SATYANARAYAN R S D,ALID,ROBERT E G,et al.Optimization and modeling of an electrolyzed oxidizing water based Clean-In-Place technique for farm milking systems using a pilot-scale milking system[J].Journal of food engineering,2014,135(2):1-10.

[17]李克娟,刘海杰,辰已英三,等.离子特性及贮藏条件对强酸性电生功能水理化性质的影响[J].食品工业科技,2012,33(10):138-142.

[18]韩洪章,董彬.冷消毒及在乳品加工中应用效果的验证[J].乳品科学与技术,2007,30(6):308-311.

[19]谢军,孙晓红,潘迎捷,等.酸性电解水及其在食品工业中的应用[J].食品工业科技,2010,31(2):366-368.

[20]郭丰艳,白金泉,佘远斌.酸性氧化电位水制备条件得优化研究[J].化学世界,2009,50(11):652-656.