浅谈乳制品生产设备设施的清洗

盛祥焕

乳制品在加工过程中，生产设备的表面较容易产生奶垢，因此使用后必须及时清洗。本文首先介绍了清洗的标准、乳制品设备及管道表面沉积物及其性质，并分析清洗剂的作用机理，重点阐述了CIP原地清洗的“五步法”和影响清洗效果的四大因素，希望为乳制品生产企业设备设施的清洗提供参考。

在乳制品的生产过程中，有些成分会不可避免地残留在设备表面及管壁上。由于乳及其制品是良好的微生物营养物质，如果清洗不及时或不彻底，必将导致微生物的大量繁殖，进而造成严重污染。如果使用被污染的设备和管道进行生产，势必对产品的质量造成严重影响，所以，设备清洗是乳制品生产过程中不可缺少的程序。本文通过探讨乳制品生产设备的清洗技术要点，希望以此提高乳制品的质量安全水平。

1 清洗的标准

乳制品生产设备设施经过清洗后应达到4种清洁程度，即物理清洁度：除去清洗表面的可见物;化学清洁度：不仅除去全部的可见污物，而且还要除去肉眼不可见的——通过味觉或嗅觉能探测出来的残留物;微生物清洁度：通过消毒获得;无菌清洁度：杀死所有微生物。虽然设备不经过物理或化学的清洗也能达到微生物清洁度，但是先经过物理清洗后，更容易达到微生物清洁度。

2 乳制品设备及管道表面沉积物及其性质

乳制品设备及管道表面沉积物的性质与乳制品的成分密切相关，如物料沉积物、蛋白沉积物、乳结石、变质产品、杂质及来自土壤的物质等。典型的乳制品沉积物及其性质包括以下几点：

①乳糖：溶解于水，易于清洗，但焦化后清洗较为困难;

②脂肪：用含有表面活性剂和碱性溶液的热水进行清洗，聚酯则难以清洗掉;

③蛋白质：最好用碱性溶液处理，酸性溶液处理效果稍差，变形蛋白质则较难清洗;

④乳结石：由矿物质、蛋白质和其他乳成分交替结合而成的沉积物，清洗较为困难;

⑤矿物质：用酸性溶液处理效果较好，但如果沉积并干燥在罐壁上则较难清洗。

3 对清洗剂的要求

清洗分为3个明显阶段：设备表面的污物沉淀被溶解;溶解的污物分散到洗涤剂溶液中;污物保持分散状态，防止再次沉积在设备表面。能满足上述3个明显阶段的有效和速效的洗涤剂必须具有某些化学和物理性能。乳品工业使用的清洗剂需具备如下几项基本性能：

①具有从设备表面除去有机物的能力;

②具有高度的润湿能力，能使洗涤成分渗透到污物沉淀内部，这样就能更快速高效地起作用;

③能把沉淀物分解成小颗粒并使其保持分散状态;

④具有溶解设备表面钙盐沉淀物的能力;

⑤具有把钙盐保留在溶液中的能力;

⑥具有中等产泡能力，而在循环清洗系统中使用的洗涤剂应为低泡型;

⑦无腐蚀能力，不会损坏设备表面;

⑧符合污染控制和安全要求。

4 常用洗涤剂的种类

乳制品生产中，通常选用氢氧化钠（NaOH）溶液和硝酸（HNO3）溶液作为洗涤剂。NaOH溶液对有机污物具有良好的溶解能力，在高温下具有良好的乳化性能（把脂肪转化成水溶液的形式），是一种有效的清洗剂，且价格较低。涉及到热处理工艺时，单用碱性溶液清洗并不足够，这时可用酸液作为一种补充洗涤剂，并在清洗循环中组成一个独立阶段。

5 清洗作用理论

乳品加工设备表面形成的沉积层呈连续的膜状，其中有不溶性蛋白质、低熔点脂肪球、可溶性脂肪球、可溶性乳糖晶粒，以及絮状磷酸钙等。如仅用冷水冲洗，只能从沉积物表面流过，由于脂肪球的保护作用，沉积物不会被侵蚀，用热水冲洗则可以取得较好的效果。

为了使清洗液和沉积物充分接触，必须添加表面活性剂用以降低清洗液的表面张力。蛋白质吸水后会发生轻微膨胀，而水中的碱性洗涤剂能加强蛋白质的溶解，碱的PH值越高，其效果越好。当碱性溶液溶解蛋白质后，沉积物的其他成分便会裸露出来。接着，表面活性剂将会发挥作用——将粘附在表面的脂肪球除掉，同时不溶性的磷酸钙粘附层也将松缓，继而被清洗液中的螯合剂带走。这时，只需要运用适当的机械力冲去剩余的沉积物，并且要采用能够溶解钙的清洗剂，以防止钙盐沉积。

如果用清水冲洗清洗剂洗过的设备表面，粘附在表面上的废液将被稀释。如果清洗剂对洗液中脏物的结合能力不强，脏物可能会在废液稀释的同时再次结絮并重新形成沉积层。这样一来，此举就破坏了清洗的目的，所以清洗剂必须具有分散脏物的能力。

6 清洗的分类

通常而言，清洗方法分为CIP和COP两类。CIP（Clean In Place）即原位清洗/就地清洗，其无需拆卸或打开设备，几乎不需要操作员参与就能对工厂的所有设备或管道进行清洁。CIP的整个清洁过程通常由多个独立清洗步骤组成，在一定流量/压力下，将清洁剂溶液喷射或喷洒到设备表面或在设备中循环。COP（Clean Out of Place）是把設备拆分开来进行清洗的方法，一般指手工清洗、泡沫清洗等，常用于清洗取样阀、入孔、软管、过滤网、垫圈、呼吸阀、进料管、转换件等零部件。实际清洗过程中，CIP只能完成80%～90%的清洗任务，其余10%～20%的清洗任务则要靠COP来完成。

CIP具有多重优点：一是安全标准高，人工流程较少，不需要员工进入缸或其它处理设备，不需要员工直接接触化学品溶液;二是卫生质量高，结果重复性好，有助于消除人为错误;三是成本控制更加合理，生产效率提高，人力开支减少，水、能源、清洁剂、消毒剂等辅助资源控制得到提高。

7 CIP原地清洗的“五步法”

①使用生产用水进行预冲洗，除去大块的、明显的颗粒;

②碱性清洗液循环清洗，去除残留的污垢;

③使用生产用水进行中间冲洗，去除碱性溶液;

④酸性清洗液循环清洗，溶解所结的污垢;

⑤最后使用生产用水进行冲洗，去除酸性溶液。

8 影响清洗效果的四大因素

8.1 清洗的温度

在允许范围内尽量采用高温进行清洗——热本身能发挥洗净效果，但在多数情况下，热主要与其他清洗要素并用起到协和作用。

8.1.1 热的清洗效果

①促进清洗剂成分对污垢起化学反应的效果，一般化学反应是温度每升高10℃，其反应速度加倍，如NaOH对牛乳皮膜污垢的洗净，在32～85℃范围内每升高10℃，其清洗效果提高1.6倍;

②促使污垢熔融，减弱污垢与设备表面的结合而易于污垢脱落，如常温时呈粘性状态的污垢、呈固体状态的机油，以及动植物性脂肪等;

③升温可增大污物成分中的可溶性物質;

④升温能使被清洗物体（如板式换热器的垫圈等）在升温时发生膨润现象，减弱其与污物的结合能力;

⑤清洗液密度增大，粘度降低，可减弱对搅拌流动的阻力，进而提高清洗液的洗净力;

⑥高温还有一定的杀菌效果。

8.1.2清洗过程对热的注意事项

①温度过高，清洗液蒸发剧烈，应避免;

②温度过高，易使蛋白质变性而产生凝固;

③脂肪系统的污垢遇高温或强碱可发生皂化现象;

④清洗剂成分受化学变化或分解而使洗净力降低;

⑤设备及管道发生热应变;

⑥促进对金属的腐蚀和变色。

可以说，温度越高，清洗效果越好，对于一般的罐和管道，通常清洗温度为65～75℃。而一些热交换设备，如巴氏杀菌机、UHT灭菌机等，则对清洗温度要求更高，通常应根据设备要求并结合实际而设定。

8.2 清洗的机械力

层流时不发挥洗净效果，流速达到一定程度后呈湍流状态时表现出洗净效果。液体流动由层流变为湍流时的流速称为临界流速。临界流速的大小因管径、清洗液粘度、温度、压力、管径的光洁度等而异，其中雷诺数是一个重要指数。在临界流速下的雷诺数称为临界雷诺数（Re），根据许多研究的Re=2320，一般层流Re<2000，湍流Re>4000。当雷诺数超过25000时，其清洗效率急剧上升，因此一般清洗管路雷诺数取Re>30000，可获得良好的清洗效率。

8.3 清洗的浓度

设备设施的清洗效果与清洗液的酸碱浓度密切相关，浓度越高，清洗效果越好。当然，越高的浓度对设备设施的腐蚀性也越大。对一般的罐体和管道而言，碱液（NaOH溶液）浓度为1.5%～2.5%、酸液（HNO3溶液）浓度为1%～2%就可以达到较好的清洗效果。

8.4 清洗的时间

清洗的时间越长，清洗效果越好。一般的罐和管道，碱液（NaOH溶液）循环时间为10～20分钟、酸液（HNO3溶液）循环时间为10～20分钟就可以达到较好的清洗效果。

关于陕西科菱恩生物科技有限公司

陕西科菱恩生物科技有限公司（以下简称“科菱恩”）是一所面向食品及相关行业需求、以食品安全为己任、以用户满意度为最高要求的新型科技创新企业。作为专业的食品设备清洗消毒技术服务商和食品设备清洗消毒产品制造商，科菱恩的产品不会产生抗药性，是可以长期稳定使用的食品级无残留产品。

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