最新清洗劑與清洗工藝及其在食品工業中的應用

陳昊白，羅四維，王 盼，陸有開，季 靚

（藝康集團，上海 201206）

引言

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

清洗劑的發展

食品行業內的清洗, 通常是指利用清水、清洗劑等介質按照一定的程序對清洗對象所附著的肉眼可見的食品污垢進行清除的過程。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，目前國內食品行業內呈現三足鼎立的態勢，即工業用酸堿、食品添加劑用酸堿以及復合酸堿清洗劑。在傳統的清洗技術中，工業酸堿在一些傳統的食品領域依然占據著清洗劑市場中的較大比例（見表1）。

然而，誠如前文所述，當今的食品行業對清洗提出了更高的要求。在歐美，日本等發達國家，食品在生產加工和市場流通環節中受到苛刻的食品安全法律法規監管，同時食品企業也在自律地追求可持續性發展并承擔更多的社會責任。因此，國外大中型食品企業均在使用更安全、更綠色、更高效的復合酸堿技術。隨著食品安全意識的覺醒，社會責任意識的提高和對復合酸堿清洗技術的了解，復合酸堿技術在近年來國內大中型食品企業也得到了廣泛的推廣和應用， 采用復合酸堿清洗技術已經逐漸成為一種趨勢。相比于傳統的單一成分的酸性或堿性清洗劑，復合酸堿這種新形式的清洗劑，具有廣泛意義的優勢與革新。

表1 目前食品工業生產用設備&工具清洗用化學劑市場使用狀況

復合清洗劑的優勢

復合清洗劑的優勢首先表現在清洗效果上。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，蛋白質和油脂等有機物污垢，常用的堿性清潔劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。在實際生產中所產生的污垢往往很少以單一成分的形式存在，以乳制品行業為例，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品中的比例并不相同，例如，脫脂奶熱處理設備表面的污垢中含有非常高含量的無機物(45%)，而在脫脂奶中無機物的含量僅占7.4%，污垢中幾乎不含乳糖等水溶性成分。此外，對于某些風味牛奶，其中的添加劑會大量沉積形成污垢；還有一些乳產品在生產過程中存在諸多的高溫加熱環節，這使得牛奶中的多種有機物尤其是蛋白質產生焦化、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合酸堿來解決這些難題。比如在無機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污垢中的鈣鎂離子無謂消耗。又如對于風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物。對于高溫熱表面的焦化污垢，想要達到滿意的清洗效果，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，在面對實際生產中產生的復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勢，才能達到“劑到垢除”，得到光亮如新的清潔表面。

復合清洗劑擁有的優勢還表現在降低污染風險上。根據現行的2009年頒布實施的《食品安全法》規定，食品工業用的清洗劑屬于食品相關產品。因此，作為食品工業用的復合清洗劑有著更嚴格的專用的標準指導與限制，而這些要求不僅確保了清洗劑的產品質量，更有效降低了有害物質引入的可能性。以堿性清洗劑為例，該類食品工業用清洗劑應當遵守的國家標準為GB14930.1-1994《食品工具、設備用洗滌劑標準》，而工業用的氫氧化鈉產品遵循的國家標準為GB209-2006《工業用氫氧化鈉》，兩類標準的對比（參見表2）。

從上表中不難發現，遵循GB14930.1-1994的食品工業用清洗劑，無論對重金屬、微生物，還是有毒化學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險。

此外，復合清洗劑還具有優化綜合成本、節能減排的優勢。眾所周知，清洗的基本原理是利用時間、機械力、化學品、溫度這四要素綜合作用達到清潔的目的。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發展戰略的工廠來說，時間、溫度與機械力這三要素并不是可以隨意提高的。清洗時間長了，生產時間就被縮短；清洗溫度高了，能源消耗就大；清洗機械力加強了，設備卻可能會承受不住，生產安全被打折扣。所以選用合適的化學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，實驗表明（參見圖2），與單一堿性清洗劑（苛性鈉）相比，利用復合堿性清洗劑可以在更低的溫度下，達到相同的清洗效果，這就意味著可以幫助食品工廠節約能源，提高能效。不僅如此，在合理的工藝配合下，復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，從而起到幫助企業節能減排，降低綜合運營成本的作用。

以復合清洗劑為依托的新型清洗工藝在食品行業中的應用

在戰場上，若只有先進的武器而沒有與之相呼應的戰術依舊難以取得最終的勝利。在清洗領域也是如此，隨著清洗劑的推陳出新，與之相應的先進的清洗工藝也逐漸在越來越多的食品行業清洗中大顯身手。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工藝而言在較低的溫度下實現同樣清洗效果的工藝程序。依舊以乳制品行業為例，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際應用情況為例，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，僅此一項技術就為該工廠每年節省掉6%的全年燃氣使用量，這些能源相當于319個家庭全年加熱的燃氣總使用量。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工藝段，比如針對乳制品工廠收奶臺的清洗，在這一環節中，牛奶往往被低溫儲存，設備清洗難度不大但要求清洗頻率高。而應用此項工藝，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節約了成本。

圖1 清洗四要素示意圖

圖2 單一堿與復合堿性清洗劑的性能分析

單相清洗技術是指以復合清洗劑的功能性為依托，免除清洗工藝中的酸洗步驟，從而大幅度節約清洗時間和能耗的清洗工藝。例如牛奶工廠的冷區生產線，由于牛奶生產過程中一直處于低溫狀態，牛奶中的礦物質不易沉積，因此設備表面對酸洗的要求較低，因此在這一生產工藝段，應用單相清洗技術，利用特定的復合清洗劑，設定合理程序可以免除清洗中的酸洗步驟，從而達到清洗效果并節約清洗時間。

清洗技術的未來展望

隨著食品行業的不斷進步與化工技術日新月異的發展，復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將使得堿性清洗劑具備殺菌消毒的功能，從而實現“單堿洗”的清洗工藝，由此大幅縮減原位清洗所需要的時間，從而提升工廠產能效率。不僅如此，未來還將出現具備循環使用功能、全自動清洗功能的清洗劑、清洗工藝等等，這些先進的清洗技術，將協助食品工廠為食品安全保駕護航的同時實現可持續地發展。