食品工業的清洗與消毒

冷雪嬌等

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

關鍵詞 食品工業；清洗；消毒

中圖分類號 S05；TS251.1 文獻標識碼 A 文章編號 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

清洗與消毒技術與人們的生活和生產實踐密切相關，許多食品安全問題是由于不徹底或不當的清洗消毒而引起的。目前，食物中毒的發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，卻沒有把這些安全知識完全付諸實踐[1]。雖然良好作業規范（Good Manufacturing Practice，GMP）和危害分析與關鍵控制點（Hazard Analysis Critical Control Point，HACCP）的實施使食品工業的衛生條件有所提高，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，致病菌和腐敗菌對食品的污染仍然是一個非常棘手的、重大的問題[3]，即使少量產品帶有細菌也會污染同一生產流程中的其他產品。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，還能夠提高設備的工作效率[5]，有助于食品公司的形象和發展。所以，隨著食品工業的發展以及食品加工技術的提高，食品工業運用清洗、殺菌和消毒等技術越來越重要。

清洗、消毒是一門新興產業，不同企業的清洗消毒方式可能不同，但有一點是相同的，即清洗要在消毒之前進行[6]。因為物理和化學的滅菌方式均不能去除血跡和微粒等有機污染物，而且任何殘留在器械上的有機物都能妨礙滅菌介質的穿透并使細菌形成保護膜從而影響滅菌，所以清洗必須在消毒或滅菌過程之前進行。

1 食品工業的清洗

食品工業的清洗分為物理清洗和化學清洗，物理清洗有高壓清洗、蒸汽清洗、機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清洗是指利用清洗劑改變污垢的溶解特性并與污垢發生化學反應使污垢變成易溶于水的物質而達到清洗目的的方法。通常認為，化學清洗可以起到徹底的清洗作用，因為清洗過程所用到的工具中，化學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，隨著物理和化學作用，污垢從基體上脫離，分散于清洗液中，最后經過漂洗被清洗劑帶走，達到除垢目的。這種清洗方法是通過一些化學和物理變化過程達到去污的效果，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

食品企業選擇清洗劑時要充分考慮清洗設備的材質、清洗劑的毒性及安全性、被清洗對象的種類和性質、清洗時間以及成本等因素[8]。根據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，公共設施使用較少。家用洗滌劑的配方與公共設施洗滌配方相似，但家用產品趨向于使用對皮膚溫和的表面活性劑等化學試劑，產品的pH為中性。公共設施對于洗滌劑的要求與家庭不同，它們需要更強的去污能力（主要通過助劑及酸堿性取得），同時，操作工使用手套和適當的衣物進行自我保護，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為主劑的化學清洗方法，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，也可用于清除無機鹽垢、金屬氧化物和蛋白質垢等。堿性清洗一般不腐蝕鋼鐵，但會腐蝕兩性金屬，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，包括有機酸和無機酸，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，因為其中含有氨基磺酸（氨基磺酸是唯一可用于清洗鋅合金的酸）、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，對礦物質清洗效果好，但對蛋白質、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（Clean In Place，CIP）

原地清洗系統（CIP）就是不拆除或打開儀器設備，在沒有或很少有人工操作的情況下，對循環管道等設備進行徹底清洗的系統。食品加工企業在生產完后，需要及時地對加工設備及管道進行清洗。加工設備及管道在使用后會產生一些沉積物，如不及時、徹底地清洗，將直接會影響產品的品質。CIP系統是一種理想的設備及管道清洗方法，目前在食品加工企業，特別是在乳制品企業中的應用越來越廣泛。

影響CIP系統清洗效果的因素主要有4個：溫度、時間、化學成分和物理作用力（流速和動能）。通過安裝能夠監測這些因素數據的設備可實現CIP系統的自動控制。

根據原地清洗系統（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。因為沒有回收，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品中直接依次地加入單個槽中，用一個時間控制泵來調控濃度，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行回收。通過測定電導率來控制自動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。完全回收系統是把最后的潤洗液重新利用在后面的預洗液中。這就減少了水的消耗，而且由于清洗劑的殘留使得預洗液更加有效。

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

2 食品工業的消毒

一般來說，消毒必須在清洗之后進行，因為不徹底的清洗將直接導致滅菌的失敗[15]。Lone Gram等的研究表明，不同基質表面對滅菌效果有顯著的影響，因為粘附在表面的細菌比懸浮在溶液中的細菌更難殺死，所以殺菌消毒要在清除掉基質等污垢之后進行[16]。A.Small等研究表明，有機質的表面（如傳送帶）會因清洗不凈易形成生物膜，而增加消毒的難度[17]。DeanBurfoot等認為，食品廠的清洗操作留下的液滴中可能攜帶微生物，高壓清洗會使微生物擴散到潔凈區，但是低壓或常壓清洗的效果會有所下降，因此，每個工廠需要根據自己的實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、減少微生物的數量，從而達到使用較低量的消毒劑就能進行充分消毒的效果[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；化學方法包括液體和氣體2種。化學方法又稱消毒劑法，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（包括抵抗力最強的細菌芽孢）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的結核桿菌、細菌繁殖體、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，但作用機理基本上可歸納為以下幾個方面：對細胞壁的作用，可以達到溶菌、破壞聚集和交聯的作用；對細胞膜的作用，可通過氧化磷酸化的解偶聯及其他方式抑制或破壞細胞膜的結構和功能；對病原體內成分的影響，如與胞漿內蛋白質、酶發生不可逆的變性反應，還可與核苷酸發生反應，破壞核糖體的結構和功能[23]。

2.3 常用消毒劑的種類和特性及應用

目前，市場上的消毒劑種類很多，從生產實際來看，理想的消毒劑應具備實用、安全、高效、穩定、低價等特點，應根據具體情況做出適當的選擇。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，使微生物的數量在一個可接受的水平，并不是達到絕對的無菌。另外，在選擇消毒劑時要考慮到所使用的消毒劑混入食品中是否安全[28]。食品企業在選擇消毒產品時要根據區域和條件選擇不同的消毒產品。Nesrine MarouaniGadri等調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，發現傳送帶（有機材料）上存在的生物膜較多。對于這種情況就需使用活性氯、碘伏、ClO2等來消毒才能達到良好的消毒效果[29]。而對鋁制設備就需使用碘伏、季銨鹽、ClO2等來消毒；對混凝土地板需使用活性炭、季銨鹽、ClO2來消毒?？傊?，要依據消毒對象的性質和結構來選擇消毒劑，以達預期效果。

種類優點缺點

熱水、蒸汽滅菌效果隨時間和溫度的變化而變化（如巴氏殺菌）[24]；不會引起令人厭惡的異味，殺菌能力廣泛；對設備無腐蝕性設備需洗凈否則表面蛋白質或油污變性凝固，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，經濟高效；稀釋液無毒，易溶解pH偏酸時會對不銹鋼產生腐蝕，偏堿時產品會發生變化，影響滅菌效果；不能凍藏，有典型氣味

二氧化氯（ClO2）能殺滅產孢子微生物，作為消毒劑比氯能力更強，使用濃度比氯低；對食品企業的消毒具有較好的適用性[25-26]使用要適當，否則會對產品風味造成影響

季銨鹽化合物無令人厭惡的氣味，穩定性好，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；耐儲藏，滲透性好殺菌效果具有選擇性，對革蘭氏陰性菌殺菌效果較差；與其他消毒劑兼容性差；產泡多（由于其高的表面活性），難沖洗

碘伏快速破壞細胞蛋白質，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定的，對皮膚無刺激性成本高；有機物存在可降低其殺菌效果；在CIP應用中存在泡沫問題；與淀粉接觸會使淀粉變藍

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

過氧乙酸低泡，殺菌力廣泛，環保；不會腐蝕不銹鋼及鋁；不留殘余物質，適合任何溫度的殺菌對金屬離子敏感，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；對銅無腐蝕；復方H2O2消毒劑殺菌效果優于單獨的H2O2[27]對橡膠有腐蝕作用；在有機物存在時，殺菌能力可能會喪失；不適合回收利用

3 展望

清洗與消毒技術是一門涉及范圍廣、內容豐富的實用技術。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，吸附劑和生物酶的使用也逐漸成為常用技術[31-34]。但由于價格因素，大部分食品企業仍然未使用這些技術。除了對清洗劑與消毒劑進行優化外，還可以通過修飾被清洗對象來提高清洗效果。在食品廠的設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、廉價的清洗和消毒方法。

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