飲料行業(yè)表面消毒工藝CIP原位清洗和化學(xué)消毒劑
在食品工業(yè)中，除了生產(chǎn)盡可能多的加工食品單位外，它們還必須具有足夠的質(zhì)量。從這個意義上講，它們必須是安全的，不會對食用它們的人產(chǎn)生任何毒性，并在其整個商業(yè)生命周期內(nèi)保持所有批次的物理化學(xué)和感官特性。一個重要的方面是確保設(shè)施和設(shè)備有適當(dāng)?shù)男l(wèi)生程序，這樣就不會留下任何可能改變隨后生產(chǎn)的產(chǎn)品的殘留物。
基本上，食品行業(yè)有兩種類型的表面消毒工藝：OPC（露天工廠清潔）和 CIP就地清潔工藝。OPC 流程包括清潔“外”表面，如傳送帶、工作臺、填料外部、儲罐外部等。這種類型的清潔通常通過使用加壓水和泡沫形式的清潔和消毒產(chǎn)品來完成，以增加與待消毒表面的接觸時間。另一方面，CIP 工藝用于對“內(nèi)部”表面進(jìn)行消毒，例如儲罐、容器、管道、填料等的內(nèi)部。
清潔
在飲料行業(yè)，這兩種衛(wèi)生工藝結(jié)合在一起，盡管 CIP 清洗工藝更為重要。CIP 是 Cleaning in Place（原位清洗）的縮寫。這意味著在不拆除或改變運行狀態(tài)的情況下清潔生產(chǎn)工廠，以確保一致性和可持續(xù)性。要完成有效的清潔，必須存在 Sinner 圈中包含的四個元素：
這些元素是：清潔產(chǎn)品、機(jī)械功率、熱功率和時間。在清潔活動期間，所有四個元素都必須始終存在，每個元素都在相應(yīng)的范圍內(nèi)。如果需要減少這些元素中的任何一個，則必須增加另一個或其他元素才能完成清潔和消毒。我們將分別分析它們中的每一個：
時間
溶解/分散污垢沉積物的所有物理化學(xué)過程都取決于時間因素。從洗滌劑化學(xué)效率的角度分析時，污垢是逐層去除的。即使有高濃度的清潔劑，在去除最后一層污垢之前也需要一定的接觸時間。對于容器和水箱，時間還取決于清潔球的類型。
機(jī)械動力
在 CIP 過程中，機(jī)械功率指的是流速、速度和流動壓力。清洗管道時，應(yīng)考慮流量和流速。在清洗過程中，管道中的水流必須是湍流的。
層流和湍流
流速是每秒移動的距離 (m/s)。流體速度在回路內(nèi)變化，在管道中心較高，靠近壁（由于摩擦）較低，這稱為速度分布。管道表面速度為零的液體層稱為“亞層流層”。當(dāng)速度增加時，亞層流層變薄，管道表面的污垢可以“接收”機(jī)械作用。對于清潔，所需的最低速度為 1.5 m/s，要消除亞層流層，需要 >0.3 m/s，因此在清潔周期中推薦的流速必須至少為 1.8 m/s。
清洗儲罐或容器時，必須考慮流量和壓力。傳統(tǒng)方法是在低壓下使用大量液體。使用靜力球，目的是保證清洗液流過整個內(nèi)表面。清潔效果是通過使清潔溶液向下滑動穿過罐壁，即通過重力作用實現(xiàn)的。使用這種固定球，溶液消耗高（導(dǎo)致額外成本），而且需要更多的時間，因為機(jī)械功率很低，清潔效果將更多地依賴于時間、熱量和化學(xué)產(chǎn)品. 另一方面，有一種更現(xiàn)代、更有效的方法，它涉及將更小體積的清潔液以更高的壓力導(dǎo)向表面。這是使用產(chǎn)生擦洗作用（機(jī)械效應(yīng)）的射流完成的。該方法使用旋轉(zhuǎn)噴射頭。多虧了這些噴頭，才有可能在儲罐的整個內(nèi)表面使用射流。
正確選擇一個或多個噴球的數(shù)量、類型和位置非常重要，以實現(xiàn)全面覆蓋，因為應(yīng)考慮到由于攪拌器、導(dǎo)流板、檢修孔、管道等可能形成的“陰影”。
清潔用品
該元素是指化學(xué)能或清潔溶液的濃度。最合適的洗滌劑的選擇將基于：
在水中迅速完全溶解。
快速水化和溶解污垢。
高螯合力。
良好的漂洗能力。
無泡沫。
與要清潔的設(shè)備兼容。
無腐蝕性
可生物降解。
熱功率
它指的是熱能。這種能量影響粘度和反應(yīng)速度。清潔溫度的選擇將取決于加熱溶液的可能性、污垢的類型、去除污垢的難度、清潔劑配方、待清潔設(shè)備的材料……一般來說，溫度升高 10ºC 會使清潔劑的效能增加一倍化學(xué)反應(yīng)能力。溫度控制很重要，溫度越高并不總是越好（因為蛋白質(zhì)在特定溫度下會變性）。在這種情況下，溫度計的精確測量和定期校準(zhǔn)非常重要。
必須或多或少地存在四種清潔元素。如果其中之一被完全消除，將無法實現(xiàn)充分的清潔。另一方面，除了這四個要素外，還必須包括另一個附加要素：覆蓋率。如果清潔溶液不能充分接觸所有待清潔表面，我們將無法實現(xiàn)徹底清潔。一個覆蓋問題如下圖：
核黃素染色：a) 漂洗前沉積物表面出現(xiàn)熒光染色，b) 漂洗后殘留染色殘留在攪拌器的“陰影”中。
在覆蓋范圍內(nèi)，有：直接覆蓋，即球或噴射的清潔溶液直接接觸的表面；和間接覆蓋，這是清潔溶液不直接從球或射流沖擊但通過級聯(lián)效應(yīng)或從更高表面滑動進(jìn)入的表面。如果在直接覆蓋區(qū)域需要更多的清潔效果，可以通過增加壓力來實現(xiàn)。但是，要在間接覆蓋區(qū)域獲得更好的清潔效果，必須增加流量，并在適當(dāng)?shù)那闆r下增加時間。
對于管道，重要的是要訪問管道內(nèi)表面的所有點。這就是為什么必須特別注意閥門（建議在衛(wèi)生周期中短暫打開/關(guān)閉）、分叉點 (Ts) 和安裝探頭的點，例如溫度、電導(dǎo)率、流量、壓力……無論如何，它建議通過拆除一些元件并引入管道鏡來檢查管道內(nèi)部。
消毒
關(guān)于清潔，必須考慮Sinner圈。對于消毒，需要考慮的因素包括覆蓋范圍、消毒劑產(chǎn)品的類型、劑量、溫度和接觸時間。也就是說，機(jī)械效應(yīng)并不重要。
覆蓋范圍
重要的是要確保消毒劑溶液與整個表面接觸。因此，必須確保事先消除任何類型的殘留物，例如食品、礦物或有機(jī)鑲嵌物、生物膜……。從這個意義上說，重要的是不要忽視可能的“黑點”，例如閥門（在消毒階段打開和關(guān)閉）、分叉點 (Ts)、有探針的點、檢修孔、偏轉(zhuǎn)器、攪拌器……
消毒產(chǎn)品
消毒產(chǎn)品必須具有以下特點：
在低濃度下對多種微生物高度有效，即具有成本效益的使用劑量。
不得與消毒劑接觸的腐蝕性或污漬材料。
盡可能針對要消滅的微生物。
是一種良好的表面張力降低劑，即具有良好的潤濕性和滲透性，更容易接近和接觸整個表面。
貯存穩(wěn)定。
在實際使用條件下易于應(yīng)用/劑量。
消毒劑產(chǎn)品主要有兩大類：氧化劑和非氧化劑。
最常用的氧化劑消毒劑是那些基于氯和基于過氧化物-過氧乙酸的消毒劑。這兩種消毒劑的優(yōu)點是作用譜廣、起效快，主要缺點是不穩(wěn)定，有腐蝕性，需慎用。在這兩種情況下，它們也會氧化存在的有機(jī)物，因此當(dāng)有機(jī)物存在時，它們也會失活，至少部分失活；因此，必須進(jìn)行出色的前期清潔。在含氯消毒劑中，次氯酸鈉和二氧化氯脫穎而出。在基于過氧化物-過乙酸的消毒劑中，最常用的是過氧化氫以及過氧化氫和過乙酸的混合物。
另一方面，在非氧化性消毒劑中，以季銨類、陰離子酸類、雙胍類和兩性消毒劑為主?；诩句@鹽的消毒劑傳統(tǒng)上不用于 CIP 系統(tǒng)，因為它們起泡性很強。根據(jù)其配方中使用的表面活性劑，陰離子酸消毒劑可以是高度發(fā)泡的或具有可控泡沫的。只有在后一種情況下，它才適用于 CIP 系統(tǒng)。它們有助于在同一操作中執(zhí)行酸和消毒劑階段。基于雙胍的消毒劑可用于 CIP 系統(tǒng)，它們具有類似于季銨的活性，但對革蘭氏陰性菌除外，雙胍對后者更有效。至于兩性消毒劑，它們對不同類型的微生物具有足夠的有效性，盡管由于泡沫的形成，它們在 CIP 系統(tǒng)中的應(yīng)用通常存在問題。但是，有些配方可以控制泡沫。
溫度
溫度本身可以是一個消毒系統(tǒng)。盡管在這些情況下，有必要在所有表面上保持高溫一段時間。這些系統(tǒng)的成本非常高，并且可能在中/長期內(nèi)產(chǎn)生其他不利影響，例如礦物鑲嵌（主要是鈣質(zhì)來源，因為水中存在鈣鹽）。
另一方面，一些配制的消毒劑在一定溫度下提高了它們的殺菌活性，而在其他情況下，它們會產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)，主要是在氯化氧化產(chǎn)物的情況下。
由于這些原因，重要的是控制消毒劑溶液的應(yīng)用溫度并在整個作用期間保持（如有必要）該溫度。在這種情況下，溫度計的精確測量和定期校準(zhǔn)非常重要。
接觸時間
消毒是一個物理化學(xué)過程，因為消毒產(chǎn)品必須接觸到要消毒的表面，然后消毒活性物質(zhì)需要時間才能發(fā)揮作用。該時間取決于消毒活性物質(zhì)、消毒劑制劑中包含的助劑和溫度。消毒活性物質(zhì)必須能夠通過使膜不穩(wěn)定或通過任何其他機(jī)制接觸相關(guān)微生物并與其發(fā)生反應(yīng)。
另一個需要考慮的方面是重復(fù)使用消毒劑溶液。這在一般情況下是不可取的，盡管可以通過控制消毒活性成分的劑量和驗證使用次數(shù)來實現(xiàn)。
為了優(yōu)化化學(xué)消毒劑的用量，一個好的選擇是對被消毒的物體使用一定量的消毒液，然后扔掉。為此，必須對 CIP 進(jìn)行編程，以便在消毒階段，首先從 CIP 發(fā)送一定量的消毒劑溶液以接觸待消毒物體的整個表面，然后再循環(huán)到對象而不返回 CIP。
高效的 CIP 系統(tǒng)的主要目標(biāo)是：
最大限度地提高安全性，避免產(chǎn)品更換過程中的交叉污染。
盡量減少CIP清洗時間，減少清洗對生產(chǎn)的影響。
優(yōu)化熱效率，避免不必要的熱量損失
盡量減少用水。優(yōu)化水和清潔溶液的回收
許多食品加工廠的傳統(tǒng) CIP 工藝涉及多個循環(huán)，可能包括用回收水進(jìn)行初始沖洗、堿階段、酸階段、消毒。在這兩者之間，應(yīng)進(jìn)行中間漂洗并以最終漂洗結(jié)束。漂洗和洗滌階段從五分鐘到一小時不等?；谶@個完整的循環(huán)，可以通過消除階段（例如，酸階段）或合并階段（例如，酸和消毒）來完成其他循環(huán)。這樣，一些元件可以每天用“短”周期清洗，只用堿相，每周清洗一次即可完成循環(huán)。然而，關(guān)于這些過程的任何建議都需要由專門從事此類清潔的技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)研究。
