食品工業(yè)的清洗與消毒

冷雪嬌等

摘要 隨著食品工業(yè)的發(fā)展和食品安全問題的不斷出現(xiàn)，食品工業(yè)運(yùn)用的清洗和消毒技術(shù)就顯得越來越重要。概述了食品工業(yè)中清洗和消毒的方法、類型以及常用清洗劑、消毒劑的性能，同時(shí)介紹了原地清洗系統(tǒng)（CIP），討論了食品工業(yè)在清洗與消毒的過程中存在的問題和解決方法。

關(guān)鍵詞 食品工業(yè)；清洗；消毒

中圖分類號(hào) S05；TS251.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）11-03376-04

Abstract With the development of the food industry and the appearance of the food safety problem， cleaning and disinfection technology become more and more important. This review provides an overview of methods and types of the cleaning and disinfection technology in food industry. In this article， the performance of the disinfectant and cleaning agent and cleaning in place （CIP） were also covered. In order to give some help to the food industry， the problems and solving methods in the process of the cleaning and disinfection were also discussed.

Key words Food industry； Cleaning； Disinfection

清洗與消毒技術(shù)與人們的生活和生產(chǎn)實(shí)踐密切相關(guān)，許多食品安全問題是由于不徹底或不當(dāng)?shù)那逑聪径鸬?。目前，食物中毒的發(fā)病率和死亡率逐漸增加，美國是世界上食品安全保障能力最強(qiáng)的國家之一，但每年仍有上百萬人因食品安全問題而生病。食品廠的工人雖具備食品安全知識(shí)，卻沒有把這些安全知識(shí)完全付諸實(shí)踐[1]。雖然良好作業(yè)規(guī)范（Good Manufacturing Practice，GMP）和危害分析與關(guān)鍵控制點(diǎn)（Hazard Analysis Critical Control Point，HACCP）的實(shí)施使食品工業(yè)的衛(wèi)生條件有所提高，為食品的安全性提供了一定的保障[2]，但這并不能完全避免食品安全問題。目前，致病菌和腐敗菌對(duì)食品的污染仍然是一個(gè)非常棘手的、重大的問題[3]，即使少量產(chǎn)品帶有細(xì)菌也會(huì)污染同一生產(chǎn)流程中的其他產(chǎn)品。徹底的清洗和消毒不僅能夠提高食品的安全性[4]，有利于人類健康，還能夠提高設(shè)備的工作效率[5]，有助于食品公司的形象和發(fā)展。所以，隨著食品工業(yè)的發(fā)展以及食品加工技術(shù)的提高，食品工業(yè)運(yùn)用清洗、殺菌和消毒等技術(shù)越來越重要。

清洗、消毒是一門新興產(chǎn)業(yè)，不同企業(yè)的清洗消毒方式可能不同，但有一點(diǎn)是相同的，即清洗要在消毒之前進(jìn)行[6]。因?yàn)槲锢砗突瘜W(xué)的滅菌方式均不能去除血跡和微粒等有機(jī)污染物，而且任何殘留在器械上的有機(jī)物都能妨礙滅菌介質(zhì)的穿透并使細(xì)菌形成保護(hù)膜從而影響滅菌，所以清洗必須在消毒或滅菌過程之前進(jìn)行。

1 食品工業(yè)的清洗

食品工業(yè)的清洗分為物理清洗和化學(xué)清洗，物理清洗有高壓清洗、蒸汽清洗、機(jī)械攪拌以及人工刮擦等，是一種利用物理作用除去污垢的方法?；瘜W(xué)清洗是指利用清洗劑改變污垢的溶解特性并與污垢發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使污垢變成易溶于水的物質(zhì)而達(dá)到清洗目的的方法。通常認(rèn)為，化學(xué)清洗可以起到徹底的清洗作用，因?yàn)榍逑催^程所用到的工具中，化學(xué)試劑是唯一能夠貫徹始終的清洗方法，該研究主要介紹化學(xué)清洗。

1.1 清洗劑的去污原理

首先清洗劑向污垢浸潤、滲透，然后清洗劑組分中親油基吸附在油污上，親水基定向排列在外圍，使原來不易沾水的油污表面被浸潤，吸附到油污和基體上的清洗劑分子逐漸膨潤，使污垢變得易于脫離，隨著物理和化學(xué)作用，污垢從基體上脫離，分散于清洗液中，最后經(jīng)過漂洗被清洗劑帶走，達(dá)到除垢目的。這種清洗方法是通過一些化學(xué)和物理變化過程達(dá)到去污的效果，主要包括皂化、乳化、分散、膠溶、溶解、懸浮、濕潤/滲透試劑、漂洗、水的軟化和腐蝕作用等過程[7]。

1.2 清洗劑的類型

食品企業(yè)選擇清洗劑時(shí)要充分考慮清洗設(shè)備的材質(zhì)、清洗劑的毒性及安全性、被清洗對(duì)象的種類和性質(zhì)、清洗時(shí)間以及成本等因素[8]。根據(jù)pH的不同，清洗劑一般可分為中性清洗劑、堿性清洗劑和酸性清洗劑，其中中性清洗劑使用較少，堿性清洗劑應(yīng)用比較廣泛。

1.2.1 中性清洗。

中性清洗劑常用于家庭日常洗滌，公共設(shè)施使用較少。家用洗滌劑的配方與公共設(shè)施洗滌配方相似，但家用產(chǎn)品趨向于使用對(duì)皮膚溫和的表面活性劑等化學(xué)試劑，產(chǎn)品的pH為中性。公共設(shè)施對(duì)于洗滌劑的要求與家庭不同，它們需要更強(qiáng)的去污能力（主要通過助劑及酸堿性取得），同時(shí)，操作工使用手套和適當(dāng)?shù)囊挛镞M(jìn)行自我保護(hù)，可以免除酸性或堿性洗滌液的侵蝕[9]。

1.2.2 堿性清洗。堿性清洗是一種以堿性物質(zhì)為主劑的化學(xué)清洗方法，其中的堿性成分主要是碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽等。堿性清洗劑很早以前就被廣泛應(yīng)用了，而且清洗成本低，主要用于清除油脂污垢，也可用于清除無機(jī)鹽垢、金屬氧化物和蛋白質(zhì)垢等。堿性清洗一般不腐蝕鋼鐵，但會(huì)腐蝕兩性金屬，如鋁合金、鋅合金等[10]。1.2.3 酸性清洗。

酸性清洗劑主要成分是酸性物質(zhì)，包括有機(jī)酸和無機(jī)酸，如檸檬酸、乙酸、鹽酸、硝酸、磷酸等。酸性清洗的主要目的不是除油而是除銹、除垢（如啤酒廠啤酒石的清洗）。有些酸性清洗劑還有抑菌作用，因?yàn)槠渲泻邪被撬幔ò被撬崾俏ㄒ豢捎糜谇逑翠\合金的酸）、草酸以及表面活性劑等抑菌成分[11]。酸性清洗劑具有螯合作用，對(duì)礦物質(zhì)清洗效果好，但對(duì)蛋白質(zhì)、脂肪的清洗效果較差，因此適宜與堿性清洗劑配合使用。

近年來為了改善清洗劑的除污效果和殺菌性能，逐漸向這些清洗劑中加入了表面活性劑、金屬離子螯合劑、氧化還原劑、酶制劑以及抗腐蝕劑等添加劑。除了清洗劑的成分外，還有一些影響清洗效果的因素：清洗接觸的時(shí)間、清洗液的溫度、清洗液的濃度、清洗液的流速、清洗液的壓力等[12]。

1.3 原地清洗系統(tǒng)（Clean In Place，CIP）

原地清洗系統(tǒng)（CIP）就是不拆除或打開儀器設(shè)備，在沒有或很少有人工操作的情況下，對(duì)循環(huán)管道等設(shè)備進(jìn)行徹底清洗的系統(tǒng)。食品加工企業(yè)在生產(chǎn)完后，需要及時(shí)地對(duì)加工設(shè)備及管道進(jìn)行清洗。加工設(shè)備及管道在使用后會(huì)產(chǎn)生一些沉積物，如不及時(shí)、徹底地清洗，將直接會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)。CIP系統(tǒng)是一種理想的設(shè)備及管道清洗方法，目前在食品加工企業(yè)，特別是在乳制品企業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。

影響CIP系統(tǒng)清洗效果的因素主要有4個(gè)：溫度、時(shí)間、化學(xué)成分和物理作用力（流速和動(dòng)能）。通過安裝能夠監(jiān)測這些因素?cái)?shù)據(jù)的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)CIP系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

根據(jù)原地清洗系統(tǒng)（CIP）處理使用過的清洗液的方法可分為3類[13]：①

全損CIP。這種方法中用過的溶液全部被倒掉。因?yàn)闆]有回收，所以全損CIP也叫做單槽或一次性清洗。清洗劑和消毒劑從散裝產(chǎn)品中直接依次地加入單個(gè)槽中，用一個(gè)時(shí)間控制泵來調(diào)控濃度，通過熱交換器或直接注入蒸汽升高溫度。

②部分回收CIP。這種方法是將用過的清洗液進(jìn)行回收。通過測定電導(dǎo)率來控制自動(dòng)貯存清洗劑的濃度和體積，用熱交換器控制溫度。使用過的消毒劑會(huì)很快失去活性，不可作為消毒劑再次使用，只能作為一般的清洗用水使用。

③全部回收CIP。完全回收系統(tǒng)是把最后的潤洗液重新利用在后面的預(yù)洗液中。這就減少了水的消耗，而且由于清洗劑的殘留使得預(yù)洗液更加有效。

選擇哪一種CIP系統(tǒng)要根據(jù)食品廠的工藝和實(shí)際情況來決定。如果需要清洗的設(shè)備中有大量的污垢，清洗液會(huì)被嚴(yán)重污染，這種被嚴(yán)重污染的清洗液不可再次使用，否則有可能會(huì)在設(shè)備中產(chǎn)生更多的污垢，這時(shí)全損CIP將是最好的選擇。循環(huán)利用的堿液的張力比新鮮的低，對(duì)被脫脂乳污染的超濾膜的清洗效果更好、更快[14]，這時(shí)可以選擇部分回收或全部回收CIP系統(tǒng)。

2 食品工業(yè)的消毒

一般來說，消毒必須在清洗之后進(jìn)行，因?yàn)椴粡氐椎那逑磳⒅苯訉?dǎo)致滅菌的失敗[15]。Lone Gram等的研究表明，不同基質(zhì)表面對(duì)滅菌效果有顯著的影響，因?yàn)檎掣皆诒砻娴募?xì)菌比懸浮在溶液中的細(xì)菌更難殺死，所以殺菌消毒要在清除掉基質(zhì)等污垢之后進(jìn)行[16]。A.Small等研究表明，有機(jī)質(zhì)的表面（如傳送帶）會(huì)因清洗不凈易形成生物膜，而增加消毒的難度[17]。DeanBurfoot等認(rèn)為，食品廠的清洗操作留下的液滴中可能攜帶微生物，高壓清洗會(huì)使微生物擴(kuò)散到潔凈區(qū)，但是低壓或常壓清洗的效果會(huì)有所下降，因此，每個(gè)工廠需要根據(jù)自己的實(shí)際情況來選擇清洗方法[18]。清洗和消毒雖是不同的操作，但清洗通常是消毒殺菌的前處理。通過清洗可除去污垢、抑制微生物的生長繁殖、減少微生物的數(shù)量，從而達(dá)到使用較低量的消毒劑就能進(jìn)行充分消毒的效果[19]。

2.1 消毒方法的分類

消毒方法可分為物理性方法和化學(xué)方法。物理方法主要有：熱水、蒸汽、微波、臭氧、紫外線、放射線、超聲波、超高壓、過濾、沉降等[20-22]方法；化學(xué)方法包括液體和氣體2種。化學(xué)方法又稱消毒劑法，常用的消毒劑按殺菌作用可分為3類：第1類叫做高效消毒劑，指可以殺滅一切微生物（包括抵抗力最強(qiáng)的細(xì)菌芽孢）的消毒劑，如過氧乙酸、過氧化氫和含氯消毒劑；第2類是中效消毒劑，指可以殺滅抵抗力較強(qiáng)的結(jié)核桿菌、細(xì)菌繁殖體、真菌等的消毒劑，如乙醇、碘伏、碘酊和來蘇兒等；第3類消毒劑是低效消毒劑，指只能殺滅抵抗力較弱的細(xì)菌，如高錳酸鉀、新潔爾滅、洗必泰等。

2.2 消毒的基本原理

消毒劑的種類較多，但作用機(jī)理基本上可歸納為以下幾個(gè)方面：對(duì)細(xì)胞壁的作用，可以達(dá)到溶菌、破壞聚集和交聯(lián)的作用；對(duì)細(xì)胞膜的作用，可通過氧化磷酸化的解偶聯(lián)及其他方式抑制或破壞細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能；對(duì)病原體內(nèi)成分的影響，如與胞漿內(nèi)蛋白質(zhì)、酶發(fā)生不可逆的變性反應(yīng)，還可與核苷酸發(fā)生反應(yīng)，破壞核糖體的結(jié)構(gòu)和功能[23]。

2.3 常用消毒劑的種類和特性及應(yīng)用

目前，市場上的消毒劑種類很多，從生產(chǎn)實(shí)際來看，理想的消毒劑應(yīng)具備實(shí)用、安全、高效、穩(wěn)定、低價(jià)等特點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)具體情況做出適當(dāng)?shù)倪x擇。表2中列出了常用消毒劑的種類及特征。

消毒是為了減少微生物的污染，使微生物的數(shù)量在一個(gè)可接受的水平，并不是達(dá)到絕對(duì)的無菌。另外，在選擇消毒劑時(shí)要考慮到所使用的消毒劑混入食品中是否安全[28]。食品企業(yè)在選擇消毒產(chǎn)品時(shí)要根據(jù)區(qū)域和條件選擇不同的消毒產(chǎn)品。Nesrine MarouaniGadri等調(diào)查了清洗和消毒后肉品廠表面大腸桿菌（O157∶H7）生物膜的存在狀況，發(fā)現(xiàn)傳送帶（有機(jī)材料）上存在的生物膜較多。對(duì)于這種情況就需使用活性氯、碘伏、ClO2等來消毒才能達(dá)到良好的消毒效果[29]。而對(duì)鋁制設(shè)備就需使用碘伏、季銨鹽、ClO2等來消毒；對(duì)混凝土地板需使用活性炭、季銨鹽、ClO2來消毒?？傊?，要依據(jù)消毒對(duì)象的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)來選擇消毒劑，以達(dá)預(yù)期效果。

種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

熱水、蒸汽滅菌效果隨時(shí)間和溫度的變化而變化（如巴氏殺菌）[24]；不會(huì)引起令人厭惡的異味，殺菌能力廣泛；對(duì)設(shè)備無腐蝕性設(shè)備需洗凈否則表面蛋白質(zhì)或油污變性凝固，易滋生微生物；過程緩慢，形成水垢，損害器材；成本高（能源、器材、水處理）

次氯酸鈉（NaClO）、次氯酸（HClO）全面殺菌，經(jīng)濟(jì)高效；稀釋液無毒，易溶解pH偏酸時(shí)會(huì)對(duì)不銹鋼產(chǎn)生腐蝕，偏堿時(shí)產(chǎn)品會(huì)發(fā)生變化，影響滅菌效果；不能凍藏，有典型氣味

二氧化氯（ClO2）能殺滅產(chǎn)孢子微生物，作為消毒劑比氯能力更強(qiáng)，使用濃度比氯低；對(duì)食品企業(yè)的消毒具有較好的適用性[25-26]使用要適當(dāng)，否則會(huì)對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味造成影響

季銨鹽化合物無令人厭惡的氣味，穩(wěn)定性好，無腐蝕；低濃度下也具有快速的殺菌作用，能較好地殺滅革蘭氏陽性菌；耐儲(chǔ)藏，滲透性好殺菌效果具有選擇性，對(duì)革蘭氏陰性菌殺菌效果較差；與其他消毒劑兼容性差；產(chǎn)泡多（由于其高的表面活性），難沖洗

碘伏快速破壞細(xì)胞蛋白質(zhì)，具有廣譜殺菌能力；溶解迅速，滲透性好；正常貯存條件下是穩(wěn)定的，對(duì)皮膚無刺激性成本高；有機(jī)物存在可降低其殺菌效果；在CIP應(yīng)用中存在泡沫問題；與淀粉接觸會(huì)使淀粉變藍(lán)

陰離子酸無令人厭惡的氣味；高溫下殺菌效果更高，使用的溶液很穩(wěn)定；不受有機(jī)物含量的影響，具有廣譜抗菌作用在酸性pH下穩(wěn)定（最適宜pH 1.9～2.2）；存在泡沫問題；對(duì)形成孢子的細(xì)菌作用緩慢；對(duì)非不銹鋼設(shè)備會(huì)產(chǎn)生腐蝕；刺激皮膚

過氧乙酸低泡，殺菌力廣泛，環(huán)保；不會(huì)腐蝕不銹鋼及鋁；不留殘余物質(zhì)，適合任何溫度的殺菌對(duì)金屬離子敏感，腐蝕軟金屬；不能完全殺滅真菌

過氧化氫（H2O2）主要作為消毒劑，但清洗效果也較好；對(duì)銅無腐蝕；復(fù)方H2O2消毒劑殺菌效果優(yōu)于單獨(dú)的H2O2[27]對(duì)橡膠有腐蝕作用；在有機(jī)物存在時(shí)，殺菌能力可能會(huì)喪失；不適合回收利用

3 展望

清洗與消毒技術(shù)是一門涉及范圍廣、內(nèi)容豐富的實(shí)用技術(shù)。在清洗消毒過程中，不僅用到清洗劑和消毒劑，而且常常需要加熱、流體噴射[30]和機(jī)械攪拌等多種物理作用，近年來有越來越多的使用到超聲波、紫外線、干冰、激光等高新技術(shù)，吸附劑和生物酶的使用也逐漸成為常用技術(shù)[31-34]。但由于價(jià)格因素，大部分食品企業(yè)仍然未使用這些技術(shù)。除了對(duì)清洗劑與消毒劑進(jìn)行優(yōu)化外，還可以通過修飾被清洗對(duì)象來提高清洗效果。在食品廠的設(shè)備或地面等表面上覆蓋一層易于清洗的材料（如聚四氟乙烯、類鉆碳等）可以提高清洗效果[35]，這種覆蓋在表面的材料可以通過改變表面能來減少污物的粘附力。隨著科技的發(fā)展，清洗和消毒的方法也在不斷增多，清洗和消毒的成本也將不斷降低，因此，人們可以探索更多快速的、有效的、廉價(jià)的清洗和消毒方法。

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