乳制品生產(chǎn)設(shè)備清洗消毒方法及效果檢測的研究進展

張曉君，曹宏芳，漆曉明，王彩云，劉卉芳，云戰(zhàn)友

（1.內(nèi)蒙古乳業(yè)技術(shù)研究院有限責任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010110；2.內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010110）

0 引言

乳制品生產(chǎn)過程中，設(shè)備的CIP清洗消毒狀況與終產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)，清洗消毒不徹底會影響到產(chǎn)品的品質(zhì)[1]，進而可能導致食品安全事件的發(fā)生，所以乳制品生產(chǎn)設(shè)備的清洗消毒至關(guān)重要。本文將以乳制品行業(yè)為出發(fā)點，逐一論述污垢的形成、常用的清洗消毒技術(shù)及清洗消毒效果的檢測方法等幾個方面。

1 污垢的形成

乳制品生產(chǎn)過程中形成的污垢的主要成分為糖、脂肪、蛋白質(zhì)及無機鹽類[2]。在不同的乳制品生產(chǎn)工藝中附著在設(shè)備表面的污垢類型是不同的，按照其形成過程污垢大體可分為3類：牛乳膜、乳垢和乳石。對于管路、泵、缸等“冷表面”，牛奶流經(jīng)這些表面會形成牛乳膜，這種牛乳膜在生產(chǎn)結(jié)束時若立即清洗會很容易清除，反之則會造成牛乳膜干涸且難于清洗，從而在設(shè)備表面形成主要由蛋白質(zhì)和無機物組成的乳垢；對于板式換熱器、巴氏殺菌機等“熱表面”，牛奶流經(jīng)時會形成乳石，乳石是磷酸鈣、蛋白質(zhì)、脂肪等的沉積物。根據(jù)其成分的不同，乳石可以分為A、B、C三類，A類乳石表現(xiàn)為厚度均勻且堅硬，其主要成分為無機物（大約在70%，以磷酸鈣為主），是牛乳在受熱燒焦時附著在器壁上，很難清除；B類乳石是纖維狀附著物，大塊、柔軟，其主要成分為蛋白質(zhì)（大約在50%～60%）、并含有一定的脂肪，是在較低溫度下進行加熱殺菌處理而形成的；C類乳石是一種多孔的海綿狀附著物，蛋白質(zhì)含量相對是最高的，通常在溫度較低，牛奶流速較慢的情況下形成，是一種較易清除的乳石[3]。

2 常用的清洗消毒工藝

根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝選擇適宜的清洗消毒工藝不僅能保證清洗消毒效果，而且能節(jié)約清洗消毒成本。乳品工業(yè)中的清洗消毒過程一般采用溫水—熱堿—溫水—熱酸—清水—消毒的程序進行[4]，但具體清洗消毒工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝及污垢特點進行適當?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。

2.1 常用的清洗消毒工藝[5]

依據(jù)污垢形成的過程，清洗消毒工藝分為冷表面清洗消毒工藝和熱表面清洗消毒工藝。

2.1.1 冷表面清洗消毒工藝

對于擠奶設(shè)備、奶罐、化料罐、老化罐等設(shè)備，其因流經(jīng)冷乳而形成的污垢比較疏散松軟，一般為牛乳膜或C類乳石，所以清洗起來比較容易，可以在較短時間內(nèi)完成清洗，其清洗消毒程序如下：

（1）溫水沖洗3 min；

（2）溫度70～75℃，質(zhì)量分數(shù)為0.5%～1.5%的堿性清洗劑或酸性清洗劑循環(huán)10～15 min；

（3）溫水或清水沖洗3 min；

（4）溫度90～95℃熱水或蒸汽消毒。

在預(yù)沖洗時應(yīng)該使用38～55℃的溫水進行，一方面不會導致蛋白變性從而形成沉積物，另一方面可以預(yù)熱設(shè)備從而避免在后續(xù)熱堿或熱酸清洗過程中清洗液溫度迅速下降[6]。對于這些冷垢沒有必要每次都用酸性清洗劑和堿性清洗劑進行清洗，可以根據(jù)實際的生產(chǎn)情況采用一堿一酸（即第一次清洗采用熱堿清洗，第二次采用熱酸清洗）、兩堿一酸（即前兩次采用熱堿清洗，第三次采用熱酸清洗）、三堿一酸（即前三次采用熱堿清洗，第四次采用熱酸清洗）等清洗消毒工藝。在一些清洗消毒工藝中，經(jīng)常會使用兼有清洗和消毒功能的復合清洗消毒劑進行清洗和消毒，從而省去熱水或蒸汽消毒過程，其在縮短清洗消毒時間、提高生產(chǎn)效率的同時也可降低清洗消毒成本，而且避免了使用熱水或蒸汽消毒而造成的車間空氣濕度升高等問題。

2.1.2 熱表面清洗消毒工藝

對于巴氏殺菌系統(tǒng)、板式換熱系統(tǒng)等熱表面，其污垢比較堅硬，一般為A類或B類乳石，清洗較為困難，需要較長清洗時間，其清洗消毒工藝如下：

（1）溫水沖洗10 min；

（2）溫度75～85℃，質(zhì)量分數(shù)為0.5%～1.5%堿性清洗劑循環(huán)30min；

（3）溫水沖洗5min；

（4）溫度60～70℃，質(zhì)量分數(shù)為0.5%～1.5%酸性清洗劑循環(huán)20 min；

（5）冷水沖洗。

（6）90～95℃熱水或蒸汽消毒。

鑒于巴氏殺菌、板式換熱系統(tǒng)表面形成的熱垢比較難清除，為了保證清洗消毒效果，每次都必須采用堿性清洗劑和酸性清洗劑進行清洗。

2.2 其他清洗消毒技術(shù)

2.2.1 氧化電位水清洗消毒技術(shù)（Electrolyzed oxidizing water，EOW）

氧化電位水清洗消毒技術(shù)（Electrolyzed oxidizing water，EOW）是質(zhì)量分數(shù)0.05%氯化鈉溶液經(jīng)電解后產(chǎn)生酸性氧化電位水和堿性氧化電位水，其中酸性氧化電位水作為一種新型高效消毒技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)[7]，酸性氧化電位水在食品工業(yè)中主要應(yīng)用于食品加工設(shè)備、蔬菜、水果、肉類、水產(chǎn)品等的殺菌，研究表明其具有良好的消毒效果[8]。堿性氧化電位水主要成分為氫氧化鈉，pH≥11，可用于設(shè)備的清洗[9]。S.P.Walker等[10]采用氧化電位水對擠奶設(shè)備進行清洗消毒，應(yīng)用的清洗消毒程序為：40℃溫水沖洗—60℃堿性氧化電位水循環(huán)沖洗7.5 min—60℃酸性氧化電位水循環(huán)沖洗7.5 min；實驗結(jié)果表明氧化電位水清洗效果不理想（氧化電位水組ATP檢測結(jié)果高于對照組，氧化電位水清洗奶襯的效果最差，連續(xù)兩次清洗后出現(xiàn)可見污垢），但該文章的研究只是在模擬條件下進行，而并沒有應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程，但該文章為我們在乳制品生產(chǎn)領(lǐng)域引進氧化電位水清洗消毒技術(shù)提供了思路。

2.2.2 酶清洗技術(shù)

酶清洗技術(shù)在國外有比較多的研究，在國內(nèi)還未見相關(guān)報道。Boyce等人[11]在不銹鋼試片上制備污垢后，采用8種商品化的蛋白酶液（0.05 U/L）與質(zhì)量分數(shù)為1%NaOH、緩沖溶液進行了清洗效果的對比，結(jié)果表明在40℃時除一種酶表現(xiàn)較差外，其余酶的清洗效果等同或好于60℃質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉溶液的清洗效果。A.Graβ hoff[12]采用8種酶分別對巴氏殺菌系統(tǒng)進行了連續(xù)污染—清洗循環(huán)5 d的清洗試驗研究，結(jié)果顯示酶清洗的效果與傳統(tǒng)清洗方法沒有任何差異。雖然國外已經(jīng)有很多酶清洗技術(shù)在乳制品生產(chǎn)方面應(yīng)用的研究報道，但可能由于酶的易失活特性、成本高，且清洗效果仍待商榷，目前乳品工廠還鮮有酶清洗技術(shù)的應(yīng)用推廣。

3 清洗劑、消毒劑的質(zhì)量控制

對應(yīng)用在乳品生產(chǎn)設(shè)備的清洗劑和消毒劑的應(yīng)用性能、安全性能等進行評估不僅關(guān)系到清洗消毒的效果和成本，而且關(guān)系到清洗消毒過程的安全。

目前應(yīng)用于食品工業(yè)的清洗劑種類繁多，但依據(jù)成分組成情況，清洗劑可以基本分為單一組分的酸性清洗劑、單一組分的堿性清洗劑、復合堿性清洗劑和復合酸性清洗劑；單一組分的酸性清洗劑一般采用硝酸、乳酸、檸檬酸等，單一組分的堿性清洗劑一般采用氫氧化鈉；復合堿性清洗劑和復合酸性清洗劑是在單一組分的酸、堿清洗劑的基礎(chǔ)上添加螯合劑、殺菌劑、表面活性劑等成分，其成本高于單一組分的酸、堿清洗劑，但其在應(yīng)用性能、安全性能和穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于單一組分的酸、堿，因此復合清洗劑是清洗劑今后發(fā)展的趨勢。目前市場上復合清洗劑廠家繁多，清洗功效的宣稱五花八門，不同品牌的產(chǎn)品價格差異較大，我們?nèi)绾斡行цb別其特性，并依據(jù)實際需要而選擇到合適的清洗劑是我們亟需解決的問題。

目前應(yīng)用于食品行業(yè)的消毒劑種類較多，一般可分為以下幾類：醇類、過氧化物類、次氯酸類、季銨鹽類等；在食品用消毒劑方面得法律法規(guī)相對比較完善，如：GB14930.1食品安全國家標準消毒劑、《食品用消毒劑原料（成分）名單》、GB36366二氧化氯消毒劑衛(wèi)生標準、GB26371過氧化物類消毒劑衛(wèi)生標準等；這些法律法規(guī)為消毒劑的使用提供了依據(jù)，便于企業(yè)開展消毒劑的質(zhì)量控制，保證了消毒劑的安全使用。

4 常用的清洗消毒效果檢測方法

清洗消毒結(jié)束后對清洗消毒效果的檢測評定直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量安全，同時，清洗消毒工藝的優(yōu)化也需要以清洗消毒效果為評判依據(jù)，所以清洗消毒效果的檢測是清洗消毒工藝中重要的一環(huán)節(jié)。目前，乳品行業(yè)常用的清洗消毒效果檢測方法主要是微生物表面涂抹和ATP熒光檢測[13]。微生物涂抹是在清洗消毒后用無菌棉簽或無菌涂抹紙在既定的檢測位置進行涂抹，然后進行平板計數(shù)，確定清洗消毒效果。該方法存在操作繁瑣、檢測周期長而導致的結(jié)果滯后等缺點，而且清洗消毒后立即進行涂抹得到的微生物計數(shù)結(jié)果偏低，從而造成微生物涂抹法對實際生產(chǎn)缺乏指導和預(yù)見性。ATP檢測研究始于20世紀60年代[14]，1996年，英國1/3食品企業(yè)使用ATP檢測技術(shù)[15]，1998年，日本頒布《關(guān)于食品制造過程管理高度化臨時措施法》，包含了ATP檢測儀的應(yīng)用[16]。直到20世紀末，ATP檢測儀及技術(shù)才被引進我國[13]，2002年，我國衛(wèi)生部頒發(fā)了《食品加工企業(yè)的HACCP實施指南》，鼓勵食品加工企業(yè)引入ATP檢測系統(tǒng)[17]。在食品加工前，它通過對食品加工設(shè)備及器具表面的檢測來有效評估衛(wèi)生清潔的效果，從而將可能引入的微生物污染的風險降至最低。該方法操作簡單，且靈敏度高，可以在較短時間內(nèi)快速得到檢測結(jié)果，所以廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。但ATP檢測結(jié)果受到殘留于設(shè)備表面的蛋白質(zhì)、脂肪等的影響[18]，而且對于檢測結(jié)果缺乏統(tǒng)一的判斷標準，目前，企業(yè)更多是依據(jù)經(jīng)驗制定本企業(yè)的判斷標準。微生物涂抹和ATP檢測技術(shù)均存在著某種不足使得其不能滿足企業(yè)的日常使用需求，所以開發(fā)和研究新的清洗消毒效果快速檢測技術(shù)成為目前研究的一個熱點。蘭全學等人[19]應(yīng)用棉簽為反應(yīng)載體，采用二喹啉甲酸法（BCA法）對殘留在食品加工用具上蛋白質(zhì)殘留進行檢測，該方法可以檢測50 μg以上的蛋白質(zhì)，而且便于生產(chǎn)現(xiàn)場快速檢測加工用具上的蛋白質(zhì)殘留。該研究為今后乳制品生產(chǎn)企業(yè)進行清洗消毒效果的檢測提供了新思路，可以依據(jù)不同的檢測目標（殘留物）開發(fā)相應(yīng)的檢測技術(shù)，如鈣離子、鎂離子、蛋白質(zhì)、糖類等的檢測。

5 結(jié)束語

乳制品生產(chǎn)設(shè)備的清洗消毒切實關(guān)系到乳制品的質(zhì)量安全。隨著科技的發(fā)展，引進先進的清洗消毒技術(shù)及清洗消毒效果檢測技術(shù)應(yīng)用于乳制品生產(chǎn)行業(yè)成為一種必然的趨勢。在清洗消毒技術(shù)方面，節(jié)能、環(huán)保、安全和高效將會成為發(fā)展的主方向；在清洗消毒效果檢測技術(shù)方面，快速、準確、靈敏及簡便將會成為追求的目標。

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