食品工业的清洗与消毒

摘要 随着食品工业的发展和食品安全问题的不断出现，食品工业运用的清洗和消毒技术就显得越来越重要。概述了食品工业中清洗和消毒的方法、类型以及常用清洗剂、消毒剂的性能，同时介绍了原地清洗系统（CIP），讨论了食品工业在清洗与消毒的过程中存在的问题和解决方法。

关键词 食品工业；清洗；消毒

中图分类号 S05；TS251.1 文献标识码 A 文章编号 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

清洗与消毒技术与人们的生活和生产实践密切相关，许多食品安全问题是由于不彻底或不当的清洗消毒而引起的。目前，食物中毒的发病率和死亡率逐渐增加，美国是世界上食品安全保障能力最强的国家之一，但每年仍有上百万人因食品安全问题而生病。食品厂的工人虽具备食品安全知识，却没有把这些安全知识完全付诸实践[1]。虽然良好作业规范（Good Manufacturing Practice，GMP）和危害分析与关键控制点（Hazard Analysis Critical Control Point，HACCP）的实施使食品工业的卫生条件有所提高，为食品的安全性提供了一定的保障[2]，但这并不能完全避免食品安全问题。目前，致病菌和腐败菌对食品的污染仍然是一个非常棘手的、重大的问题[3]，即使少量产品带有细菌也会污染同一生产流程中的其他产品。彻底的清洗和消毒不仅能够提高食品的安全性[4]，有利于人类健康，还能够提高设备的工作效率[5]，有助于食品公司的形象和发展。所以，随着食品工业的发展以及食品加工技术的提高，食品工业运用清洗、杀菌和消毒等技术越来越重要。

清洗、消毒是一门新兴产业，不同企业的清洗消毒方式可能不同，但有一点是相同的，即清洗要在消毒之前进行[6]。因为物理和化学的灭菌方式均不能去除血迹和微粒等有机污染物，而且任何残留在器械上的有机物都能妨碍灭菌介质的穿透并使细菌形成保护膜从而影响灭菌，所以清洗必须在消毒或灭菌过程之前进行。

1 食品工业的清洗

食品工业的清洗分为物理清洗和化学清洗，物理清洗有高压清洗、蒸汽清洗、机械搅拌以及人工刮擦等，是一种利用物理作用除去污垢的方法。化学清洗是指利用清洗剂改变污垢的溶解特性并与污垢发生化学反应使污垢变成易溶于水的物质而达到清洗目的的方法。通常认为，化学清洗可以起到彻底的清洗作用，因为清洗过程所用到的工具中，化学试剂是唯一能够贯彻始终的清洗方法，该研究主要介绍化学清洗。

1.1 清洗剂的去污原理

首先清洗剂向污垢浸润、渗透，然后清洗剂组分中亲油基吸附在油污上，亲水基定向排列在外围，使原来不易沾水的油污表面被浸润，吸附到油污和基体上的清洗剂分子逐渐膨润，使污垢变得易于脱离，随着物理和化学作用，污垢从基体上脱离，分散于清洗液中，最后经过漂洗被清洗剂带走，达到除垢目的。这种清洗方法是通过一些化学和物理变化过程达到去污的效果，主要包括皂化、乳化、分散、胶溶、溶解、悬浮、湿润/渗透试剂、漂洗、水的软化和腐蚀作用等过程[7]。

1.2 清洗剂的类型

食品企业选择清洗剂时要充分考虑清洗设备的材质、清洗剂的毒性及安全性、被清洗对象的种类和性质、清洗时间以及成本等因素[8]。根据pH的不同，清洗剂一般可分为中性清洗剂、碱性清洗剂和酸性清洗剂，其中中性清洗剂使用较少，碱性清洗剂应用比较广泛。

1.2.1 中性清洗。

中性清洗剂常用于家庭日常洗涤，公共设施使用较少。家用洗涤剂的配方与公共设施洗涤配方相似，但家用产品趋向于使用对皮肤温和的表面活性剂等化学试剂，产品的pH为中性。公共设施对于洗涤剂的要求与家庭不同，它们需要更强的去污能力（主要通过助剂及酸碱性取得），同时，操作工使用手套和适当的衣物进行自我保护，可以免除酸性或碱性洗涤液的侵蚀[9]。

1.2.2 碱性清洗。碱性清洗是一种以碱性物质为主剂的化学清洗方法，其中的碱性成分主要是碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐等。碱性清洗剂很早以前就被广泛应用了，而且清洗成本低，主要用于清除油脂污垢，也可用于清除无机盐垢、金属氧化物和蛋白质垢等。碱性清洗一般不腐蚀钢铁，但会腐蚀两性金属，如铝合金、锌合金等[10]。1.2.3 酸性清洗。

酸性清洗剂主要成分是酸性物质，包括有机酸和无机酸，如柠檬酸、乙酸、盐酸、硝酸、磷酸等。酸性清洗的主要目的不是除油而是除锈、除垢（如啤酒厂啤酒石的清洗）。有些酸性清洗剂还有抑菌作用，因为其中含有氨基磺酸（氨基磺酸是唯一可用于清洗锌合金的酸）、草酸以及表面活性剂等抑菌成分[11]。酸性清洗剂具有螯合作用，对矿物质清洗效果好，但对蛋白质、脂肪的清洗效果较差，因此适宜与碱性清洗剂配合使用。

近年来为了改善清洗剂的除污效果和杀菌性能，逐渐向这些清洗剂中加入了表面活性剂、金属离子螯合剂、氧化还原剂、酶制剂以及抗腐蚀剂等添加剂。除了清洗剂的成分外，还有一些影响清洗效果的因素：清洗接触的时间、清洗液的温度、清洗液的浓度、清洗液的流速、清洗液的压力等[12]。

1.3 原地清洗系统（Clean In Place，CIP）

原地清洗系统（CIP）就是不拆除或打开仪器设备，在没有或很少有人工操作的情况下，对循环管道等设备进行彻底清洗的系统。食品加工企业在生产完后，需要及时地对加工设备及管道进行清洗。加工设备及管道在使用后会产生一些沉积物，如不及时、彻底地清洗，将直接会影响产品的品质。CIP系统是一种理想的设备及管道清洗方法，目前在食品加工企业，特别是在乳制品企业中的应用越来越广泛。

影响CIP系统清洗效果的因素主要有4个：温度、时间、化学成分和物理作用力（流速和动能）。通过安装能够监测这些因素数据的设备可实现CIP系统的自动控制。

根据原地清洗系统（CIP）处理使用过的清洗液的方法可分为3类[13]：①

全损CIP。这种方法中用过的溶液全部被倒掉。因为没有回收，所以全损CIP也叫做单槽或一次性清洗。清洗剂和消毒剂从散装产品中直接依次地加入单个槽中，用一个时间控制泵来调控浓度，通过热交换器或直接注入蒸汽升高温度。

②部分回收CIP。这种方法是将用过的清洗液进行回收。通过测定电导率来控制自动贮存清洗剂的浓度和体积，用热交换器控制温度。使用过的消毒剂会很快失去活性，不可作为消毒剂再次使用，只能作为一般的清洗用水使用。

③全部回收CIP。完全回收系统是把最后的润洗液重新利用在后面的预洗液中。这就减少了水的消耗，而且由于清洗剂的残留使得预洗液更加有效。

选择哪一种CIP系统要根据食品厂的工艺和实际情况来决定。如果需要清洗的设备中有大量的污垢，清洗液会被严重污染，这种被严重污染的清洗液不可再次使用，否则有可能会在设备中产生更多的污垢，这时全损CIP将是最好的选择。循环利用的碱液的张力比新鲜的低，对被脱脂乳污染的超滤膜的清洗效果更好、更快[14]，这时可以选择部分回收或全部回收CIP系统。

2 食品工业的消毒

一般来说，消毒必须在清洗之后进行，因为不彻底的清洗将直接导致灭菌的失败[15]。Lone Gram等的研究表明，不同基质表面对灭菌效果有显著的影响，因为粘附在表面的细菌比悬浮在溶液中的细菌更难杀死，所以杀菌消毒要在清除掉基质等污垢之后进行[16]。A.Small等研究表明，有机质的表面（如传送带）会因清洗不净易形成生物膜，而增加消毒的难度[17]。DeanBurfoot等认为，食品厂的清洗操作留下的液滴中可能携带微生物，高压清洗会使微生物扩散到洁净区，但是低压或常压清洗的效果会有所下降，因此，每个工厂需要根据自己的实际情况来选择清洗方法[18]。清洗和消毒虽是不同的操作，但清洗通常是消毒杀菌的前处理。通过清洗可除去污垢、抑制微生物的生长繁殖、减少微生物的数量，从而达到使用较低量的消毒剂就能进行充分消毒的效果[19]。

2.1 消毒方法的分类

消毒方法可分为物理性方法和化学方法。物理方法主要有：热水、蒸汽、微波、臭氧、紫外线、放射线、超声波、超高压、过滤、沉降等[20-22]方法；化学方法包括液体和气体2种。化学方法又称消毒剂法，常用的消毒剂按杀菌作用可分为3类：第1类叫做高效消毒剂，指可以杀灭一切微生物（包括抵抗力最强的细菌芽孢）的消毒剂，如过氧乙酸、过氧化氢和含氯消毒剂；第2类是中效消毒剂，指可以杀灭抵抗力较强的结核杆菌、细菌繁殖体、真菌等的消毒剂，如乙醇、碘伏、碘酊和来苏儿等；第3类消毒剂是低效消毒剂，指只能杀灭抵抗力较弱的细菌，如高锰酸钾、新洁尔灭、洗必泰等。

2.2 消毒的基本原理

消毒剂的种类较多，但作用机理基本上可归纳为以下几个方面：对细胞壁的作用，可以达到溶菌、破坏聚集和交联的作用；对细胞膜的作用，可通过氧化磷酸化的解偶联及其他方式抑制或破坏细胞膜的结构和功能；对病原体内成分的影响，如与胞浆内蛋白质、酶发生不可逆的变性反应，还可与核苷酸发生反应，破坏核糖体的结构和功能[23]。

2.3 常用消毒剂的种类和特性及应用

目前，市场上的消毒剂种类很多，从生产实际来看，理想的消毒剂应具备实用、安全、高效、稳定、低价等特点，应根据具体情况做出适当的选择。表2中列出了常用消毒剂的种类及特征。

消毒是为了减少微生物的污染，使微生物的数量在一个可接受的水平，并不是达到绝对的无菌。另外，在选择消毒剂时要考虑到所使用的消毒剂混入食品中是否安全[28]。食品企业在选择消毒产品时要根据区域和条件选择不同的消毒产品。Nesrine MarouaniGadri等调查了清洗和消毒后肉品厂表面大肠杆菌（O157∶H7）生物膜的存在状况，发现传送带（有机材料）上存在的生物膜较多。对于这种情况就需使用活性氯、碘伏、ClO2等来消毒才能达到良好的消毒效果[29]。而对铝制设备就需使用碘伏、季铵盐、ClO2等来消毒；对混凝土地板需使用活性炭、季铵盐、ClO2来消毒。总之，要依据消毒对象的性质和结构来选择消毒剂，以达预期效果。

种类优点缺点

热水、蒸汽灭菌效果随时间和温度的变化而变化（如巴氏杀菌）[24]；不会引起令人厌恶的异味，杀菌能力广泛；对设备无腐蚀性设备需洗净否则表面蛋白质或油污变性凝固，易滋生微生物；过程缓慢，形成水垢，损害器材；成本高（能源、器材、水处理）

次氯酸钠（NaClO）、次氯酸（HClO）全面杀菌，经济高效；稀释液无毒，易溶解pH偏酸时会对不锈钢产生腐蚀，偏碱时产品会发生变化，影响灭菌效果；不能冻藏，有典型气味

二氧化氯（ClO2）能杀灭产孢子微生物，作为消毒剂比氯能力更强，使用浓度比氯低；对食品企业的消毒具有较好的适用性[25-26]使用要适当，否则会对产品风味造成影响

季铵盐化合物无令人厌恶的气味，稳定性好，无腐蚀；低浓度下也具有快速的杀菌作用，能较好地杀灭革兰氏阳性菌；耐储藏，渗透性好杀菌效果具有选择性，对革兰氏阴性菌杀菌效果较差；与其他消毒剂兼容性差；产泡多（由于其高的表面活性），难冲洗

碘伏快速破坏细胞蛋白质，具有广谱杀菌能力；溶解迅速，渗透性好；正常贮存条件下是稳定的，对皮肤无刺激性成本高；有机物存在可降低其杀菌效果；在CIP应用中存在泡沫问题；与淀粉接触会使淀粉变蓝

阴离子酸无令人厌恶的气味；高温下杀菌效果更高，使用的溶液很稳定；不受有机物含量的影响，具有广谱抗菌作用在酸性pH下稳定（最适宜pH 1.9～2.2）；存在泡沫问题；对形成孢子的细菌作用缓慢；对非不锈钢设备会产生腐蚀；刺激皮肤

过氧乙酸低泡，杀菌力广泛，环保；不会腐蚀不锈钢及铝；不留残余物质，适合任何温度的杀菌对金属离子敏感，腐蚀软金属；不能完全杀灭真菌

过氧化氢（H2O2）主要作为消毒剂，但清洗效果也较好；对铜无腐蚀；复方H2O2消毒剂杀菌效果优于单独的H2O2[27]对橡胶有腐蚀作用；在有机物存在时，杀菌能力可能会丧失；不适合回收利用

3 展望

清洗与消毒技术是一门涉及范围广、内容丰富的实用技术。在清洗消毒过程中，不仅用到清洗剂和消毒剂，而且常常需要加热、流体喷射[30]和机械搅拌等多种物理作用，近年来有越来越多的使用到超声波、紫外线、干冰、激光等高新技术，吸附剂和生物酶的使用也逐渐成为常用技术[31-34]。但由于价格因素，大部分食品企业仍然未使用这些技术。除了对清洗剂与消毒剂进行优化外，还可以通过修饰被清洗对象来提高清洗效果。在食品厂的设备或地面等表面上覆盖一层易于清洗的材料（如聚四氟乙烯、类钻碳等）可以提高清洗效果[35]，这种覆盖在表面的材料可以通过改变表面能来减少污物的粘附力。随着科技的发展，清洗和消毒的方法也在不断增多，清洗和消毒的成本也将不断降低，因此，人们可以探索更多快速的、有效的、廉价的清洗和消毒方法。

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