最新清洗劑與清洗工藝及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用

陳昊白，羅四維，王 盼，陸有開，季 靚

（藝康集團(tuán)，上海 201206）

引言

清洗消毒是保障食品安全的重要一環(huán)，在食品工業(yè)中有著不可替代的作用。近年來隨著食品工業(yè)的高速發(fā)展，各大企業(yè)在角逐和分享前所未有的行業(yè)發(fā)展機(jī)遇的同時，也面臨著諸多的壓力——如食品安全要求的嚴(yán)苛，能源成本的持續(xù)上升，政府對節(jié)能減排的嚴(yán)格限制，國內(nèi)外法律法規(guī)的變化，可持續(xù)發(fā)展的壓力等等。而這些林林總總的壓力和需求，也演變成為清洗行業(yè)技術(shù)革新的動力與助力。

清洗劑的發(fā)展

食品行業(yè)內(nèi)的清洗, 通常是指利用清水、清洗劑等介質(zhì)按照一定的程序?qū)η逑磳ο笏街娜庋劭梢姷氖称肺酃高M(jìn)行清除的過程。清洗效果主要取決于兩大因素，即清洗劑和清洗工藝。

就清洗劑而言，目前國內(nèi)食品行業(yè)內(nèi)呈現(xiàn)三足鼎立的態(tài)勢，即工業(yè)用酸堿、食品添加劑用酸堿以及復(fù)合酸堿清洗劑。在傳統(tǒng)的清洗技術(shù)中，工業(yè)酸堿在一些傳統(tǒng)的食品領(lǐng)域依然占據(jù)著清洗劑市場中的較大比例（見表1）。

然而，誠如前文所述，當(dāng)今的食品行業(yè)對清洗提出了更高的要求。在歐美，日本等發(fā)達(dá)國家，食品在生產(chǎn)加工和市場流通環(huán)節(jié)中受到苛刻的食品安全法律法規(guī)監(jiān)管，同時食品企業(yè)也在自律地追求可持續(xù)性發(fā)展并承擔(dān)更多的社會責(zé)任。因此，國外大中型食品企業(yè)均在使用更安全、更綠色、更高效的復(fù)合酸堿技術(shù)。隨著食品安全意識的覺醒，社會責(zé)任意識的提高和對復(fù)合酸堿清洗技術(shù)的了解，復(fù)合酸堿技術(shù)在近年來國內(nèi)大中型食品企業(yè)也得到了廣泛的推廣和應(yīng)用， 采用復(fù)合酸堿清洗技術(shù)已經(jīng)逐漸成為一種趨勢。相比于傳統(tǒng)的單一成分的酸性或堿性清洗劑，復(fù)合酸堿這種新形式的清洗劑，具有廣泛意義的優(yōu)勢與革新。

表1 目前食品工業(yè)生產(chǎn)用設(shè)備&工具清洗用化學(xué)劑市場使用狀況

復(fù)合清洗劑的優(yōu)勢

復(fù)合清洗劑的優(yōu)勢首先表現(xiàn)在清洗效果上。清洗劑按功能分，一般可分為酸性清洗劑與堿性清洗劑兩大類。酸性清洗劑的主要作用是溶解無機(jī)鹽類沉積污垢，常用的酸性清潔劑為硝酸或磷酸；堿性清潔劑的主要作用是溶解食品中的糖類，蛋白質(zhì)和油脂等有機(jī)物污垢，常用的堿性清潔劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。在實(shí)際生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污垢往往很少以單一成分的形式存在，以乳制品行業(yè)為例，牛奶中富含有多種油脂和維生素，在污垢中的這些成分并不容易被堿溶解。同時，污垢可能只含有被加工食品產(chǎn)品組分中的部分成分，且各成分的比例也與它們在被加工產(chǎn)品中的比例并不相同，例如，脫脂奶熱處理設(shè)備表面的污垢中含有非常高含量的無機(jī)物(45%)，而在脫脂奶中無機(jī)物的含量僅占7.4%，污垢中幾乎不含乳糖等水溶性成分。此外，對于某些風(fēng)味牛奶，其中的添加劑會大量沉積形成污垢；還有一些乳產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中存在諸多的高溫加熱環(huán)節(jié)，這使得牛奶中的多種有機(jī)物尤其是蛋白質(zhì)產(chǎn)生焦化、碳化，這些情況都大幅度地提升了清洗的難度。此時，如果使用傳統(tǒng)的只含單一成分的堿性清洗劑或酸性清洗劑，很難取得良好的清洗效果，所以需要使用含有其他助洗劑的復(fù)合酸堿來解決這些難題。比如在無機(jī)污垢含量較高的表面，需要使用含有螯合劑的堿性清洗劑，以幫助清洗劑成功地滲透到污垢中去，避免堿在清洗時被無機(jī)污垢中的鈣鎂離子無謂消耗。又如對于風(fēng)味添加劑大量沉積的污垢，需要使用含有表面活性劑成分的堿性清洗劑，以幫助清洗劑懸浮無法降解的有機(jī)物。對于高溫?zé)岜砻娴慕够酃福胍_(dá)到滿意的清洗效果，就必須要借助氧化劑的幫助，只有在氧化劑與堿的共同作用下，頑固的焦化污垢才能被徹底清除。

因此，在面對實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生的復(fù)雜而又頑固的污垢時，單一成分的清洗劑是無法解決這些難題，是很難滿足多種需求的，此時利用復(fù)合清洗劑可以針對不同的食品加工工藝以及污垢類型對癥下藥的優(yōu)勢，才能達(dá)到“劑到垢除”，得到光亮如新的清潔表面。

復(fù)合清洗劑擁有的優(yōu)勢還表現(xiàn)在降低污染風(fēng)險上。根據(jù)現(xiàn)行的2009年頒布實(shí)施的《食品安全法》規(guī)定，食品工業(yè)用的清洗劑屬于食品相關(guān)產(chǎn)品。因此，作為食品工業(yè)用的復(fù)合清洗劑有著更嚴(yán)格的專用的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)與限制，而這些要求不僅確保了清洗劑的產(chǎn)品質(zhì)量，更有效降低了有害物質(zhì)引入的可能性。以堿性清洗劑為例，該類食品工業(yè)用清洗劑應(yīng)當(dāng)遵守的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB14930.1-1994《食品工具、設(shè)備用洗滌劑標(biāo)準(zhǔn)》，而工業(yè)用的氫氧化鈉產(chǎn)品遵循的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB209-2006《工業(yè)用氫氧化鈉》，兩類標(biāo)準(zhǔn)的對比（參見表2）。

從上表中不難發(fā)現(xiàn)，遵循GB14930.1-1994的食品工業(yè)用清洗劑，無論對重金屬、微生物，還是有毒化學(xué)成分都有更高更明確的要求， 這無疑降低清洗劑在使用過程中可能帶來的食品安全風(fēng)險。

此外，復(fù)合清洗劑還具有優(yōu)化綜合成本、節(jié)能減排的優(yōu)勢。眾所周知，清洗的基本原理是利用時間、機(jī)械力、化學(xué)品、溫度這四要素綜合作用達(dá)到清潔的目的。雖然延長清洗時間，提高清洗時的溫度，加大清洗時沖刷的力量都可以有效地提升清洗效果，但對于為提高效率而分秒必爭和恪守可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的工廠來說，時間、溫度與機(jī)械力這三要素并不是可以隨意提高的。清洗時間長了，生產(chǎn)時間就被縮短；清洗溫度高了，能源消耗就大；清洗機(jī)械力加強(qiáng)了，設(shè)備卻可能會承受不住，生產(chǎn)安全被打折扣。所以選用合適的化學(xué)品才是提高清洗效果最明智有效的方法（參見圖1）。

表2 GB209-2006與GB14930.1-1994對比分析

依舊以堿性清洗劑為例，實(shí)驗(yàn)表明（參見圖2），與單一堿性清洗劑（苛性鈉）相比，利用復(fù)合堿性清洗劑可以在更低的溫度下，達(dá)到相同的清洗效果，這就意味著可以幫助食品工廠節(jié)約能源，提高能效。不僅如此，在合理的工藝配合下，復(fù)合清洗劑還能在更短的時間，更低的濃度，更少的用水量條件下取得理想的清洗效果，從而起到幫助企業(yè)節(jié)能減排，降低綜合運(yùn)營成本的作用。

以復(fù)合清洗劑為依托的新型清洗工藝在食品行業(yè)中的應(yīng)用

在戰(zhàn)場上，若只有先進(jìn)的武器而沒有與之相呼應(yīng)的戰(zhàn)術(shù)依舊難以取得最終的勝利。在清洗領(lǐng)域也是如此，隨著清洗劑的推陳出新，與之相應(yīng)的先進(jìn)的清洗工藝也逐漸在越來越多的食品行業(yè)清洗中大顯身手。其中低溫清洗工藝與單相清洗工藝就是以復(fù)合清洗劑為依托的新型清洗工藝中的代表。

顧名思義，低溫清洗工藝就是指相對于傳統(tǒng)工藝而言在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)同樣清洗效果的工藝程序。依舊以乳制品行業(yè)為例，通常在乳制品工廠中原位清洗（Clean In Place，CIP）中的堿洗會在80℃左右進(jìn)行，而低溫清洗工藝則可以將溫度降至43℃。以一家奶酪工廠的實(shí)際應(yīng)用情況為例，低溫清洗工藝將原工藝中65～71℃的清洗溫度降低到41～43℃，還將每次CIP的清洗總時間減少5～10分鐘，僅此一項(xiàng)技術(shù)就為該工廠每年節(jié)省掉6%的全年燃?xì)馐褂昧?，這些能源相當(dāng)于319個家庭全年加熱的燃?xì)饪偸褂昧?。此外，低溫清洗工藝還特別適用于對低溫有特殊要求的某些食品生產(chǎn)工藝段，比如針對乳制品工廠收奶臺的清洗，在這一環(huán)節(jié)中，牛奶往往被低溫儲存，設(shè)備清洗難度不大但要求清洗頻率高。而應(yīng)用此項(xiàng)工藝，可將清洗溫度大幅降低，清洗流程大為簡化，在滿足清洗效果的同時為企業(yè)節(jié)約了成本。

圖1 清洗四要素示意圖

圖2 單一堿與復(fù)合堿性清洗劑的性能分析

單相清洗技術(shù)是指以復(fù)合清洗劑的功能性為依托，免除清洗工藝中的酸洗步驟，從而大幅度節(jié)約清洗時間和能耗的清洗工藝。例如牛奶工廠的冷區(qū)生產(chǎn)線，由于牛奶生產(chǎn)過程中一直處于低溫狀態(tài)，牛奶中的礦物質(zhì)不易沉積，因此設(shè)備表面對酸洗的要求較低，因此在這一生產(chǎn)工藝段，應(yīng)用單相清洗技術(shù)，利用特定的復(fù)合清洗劑，設(shè)定合理程序可以免除清洗中的酸洗步驟，從而達(dá)到清洗效果并節(jié)約清洗時間。

清洗技術(shù)的未來展望

隨著食品行業(yè)的不斷進(jìn)步與化工技術(shù)日新月異的發(fā)展，復(fù)合清洗劑與清洗工藝也將不斷具備更多嶄新的功能。例如，常溫清洗將徹底免除清洗過程中對清洗劑加熱的需要，將能更大幅度地降低工廠在清洗中的能耗；清洗消毒一體化技術(shù)將使得堿性清洗劑具備殺菌消毒的功能，從而實(shí)現(xiàn)“單堿洗”的清洗工藝，由此大幅縮減原位清洗所需要的時間，從而提升工廠產(chǎn)能效率。不僅如此，未來還將出現(xiàn)具備循環(huán)使用功能、全自動清洗功能的清洗劑、清洗工藝等等，這些先進(jìn)的清洗技術(shù)，將協(xié)助食品工廠為食品安全保駕護(hù)航的同時實(shí)現(xiàn)可持續(xù)地發(fā)展。