食品工廠設備清洗及CIP係統

    食品加工企業在產品生產過程中，加工設備及管道的清洗非常重要。加工設備及管道在使用後會產生一些沉積物
，  如不及時、徹底地清洗將直接會影響產品的質量。原地清洗係統（CIP）是一種理想的設備及管道清洗方法，目前在食品加工企業
，特別在乳製品企業中的應用越來越廣泛，並論述了CIP設備的原理及其清洗劑的清洗效果。

    牛乳是一種高營養食品
，含有蛋白質
、脂肪、乳糖、礦物質、維生素、meileidengwuzhi。zairuzhipinjiagongguochengzhong，yuniurujiechudeshebeibiaomian，tebieshijiareshebei，yichanshenggezhongchenjiwu，jinaigou。runiurunongsuojiagongguochengzhong，nongsuoguoneidejiareguanchangchuxianyouchenjidejiaojiewu，zhexiechenjijiaojiewu（奶垢）會影響設備的傳熱效率，使得產品殺菌不徹底
，濃縮物蒸發水分的效率下降，還造成乳固體 的損失； 奶垢又是微生物生長繁殖的良好的培養基。 因此， 食品加工企業， 加工設備生產結束後， 要進行 徹底的清洗和消毒
， 防止微生物的大量生長繁殖， 保證產品的衛生質量。

    目前CIP係統是一種高效而又方便的設備清洗係統，CIP（C1ean in P1ace）即原地清洗，是一種不用拆卸設備、零部件、管guan道dao的de清qing洗xi方fang法fa。因yin此ci，清qing洗xi中zhong不bu必bi對dui設she備bei和he管guan道dao進jin行xing人ren工gong擦ca洗xi和he衝chong刷shua

，它ta利li用yong設she備bei上shang原yuan有you的de管guan道dao和he附fu件jian

，送song入ru清qing洗xi液ye
，通tong過guo清qing洗xi液ye的de化hua學xue作zuo用yong、物理作用（如熱溶解、離子交換等作用），以及清洗液在流動時本身產生的機械衝刷作用，從而直接清洗設備（加工設備、奶缸等）和管道本身。從而降低了勞動強度，縮短了設備清洗時間，提高了產品的衛生質量。經CIP清洗後，通過采樣（采設備死角，管道彎接處）經微生物培養
，微生物指標符合標準。CIP清洗係統在我國大中型食品企業己得到較為廣泛的應用。

    1沉積焦結物的成分

    清洗所使用的工具及清洗劑要根據沉積焦結物 的成分和性質而定。以乳製品加工企業為例
， 沉積焦結物－奶垢的成分見表1。

    從表1可知， 奶垢的主要成分是蛋白質
、脂肪和礦物質。礦物質中主要是鈣和磷
， 其次是鎂和鈉
；乳糖易溶於水

，奶垢中乳糖含量極微。

    奶垢的形成過程是，首先以磷鈣為晶核[Ca3（PO4）2 ],然後在此基礎上，以蛋白質
、脂肪為主的乳固體不斷沉積而形成。

    表1牛乳與奶垢的成分

    2）清洗劑的選擇

    選擇合適的清洗劑以提高清洗效率，乳品工廠 奶垢的清洗性質見表2。

    表2 乳品工廠內奶垢清洗性質

    從表2可知，奶垢在酸堿液和表麵活性劑溶液中易清洗，基於此，乳品工廠常用的清洗劑有堿性情洗劑、酸性清洗劑和表麵活性劑。

    3 清洗性能

    表3 常用清洗劑性能

    從表3看出，  堿性清洗劑中氫氧化鈉、碳酸鈉的乳化性


、濕潤性、分散性、懸浮性均較差，說明它洗去蛋白質、脂肪的能力低 、溶解無機鹽能力也相當差，但它價格低，我國乳品工廠普遍用堿液清洗後，再用酸液清洗。矽酸鈉的乳化性
；皂化性
、分散性的性能較好，說明洗去蛋白質、脂肪的能力也較好
，且具有溶解礦物質的能力
，國外乳品工廠使用較多，它一般與磷酸三鈉

、三聚磷酸鈉混合使用。磷酸三鈉、三聚磷酸鈉與其他堿液相比

，各項性能都較好，特別對清洗蛋白質、脂肪、無機鹽的能力較強 ,國外使用較廣


，如生產奶油後，用磷酸鹽清洗，同時還具有殺菌作用，但成本高。

    酸性清洗劑具有螯合作用
，對礦物質清洗性能好，但對蛋白質

、脂肪的清洗能力較差，因此適宜與堿液清洗劑配合使用 ,其中有機酸包括檸檬酸、醋酸
、葡萄糖酸；  無機酸包括硝酸和磷酸。表麵活性劑的乳化性、濕潤性、分散性、懸浮性均好，易於清洗蛋白質
、脂肪，也具有溶解礦物質的能力，但它的發泡性極好
，  使用中產生泡沫多，對要求泡沫少的機械化清洗，其清洗效果不理想，

    且成本高。

    4ＣＩＰ係統

    4.1  CIP清洗站

    由清洗貯缸、清洗管路
、送液回液泵、清洗噴頭和各種控製閥門構成。

    4.1.1清洗液貯缸：有酸缸

、堿缸、熱水缸、清水缸4個。前3個缸均裝有0~100℃溫度傳感器和蒸汽加熱 裝置， 酸缸和堿缸還有清洗液補給裝置
， 見圖1。

    當CIP清洗站工作時， 按照預先設定的程序用送 液ye泵beng把ba清qing洗xi液ye泵beng入ru要yao清qing洗xi的de管guan道dao和he設she備bei
，再zai用yong回hui液ye泵beng把ba清qing洗xi後hou的de洗xi液ye送song回hui到dao清qing洗xi液ye貯zhu缸gang。在zai清qing洗xi過guo程cheng中zhong，清qing洗xi液ye的de濃nong度du被bei稀xi釋shi，可ke通tong過guo清qing洗xi液ye補bu給gei裝zhuang置zhi添tian加jia相xiang應ying的de高gao濃nong度du介jie質zhi
，調tiao節jie清qing洗xi液ye的de濃nong度du。

    4.1.2清洗管路  可分為送液管路和回液管路，它們連接CIP清洗站和待清洗設備，組成清洗回路。

    4.1.3清洗液過濾裝置 清洗液經過對設備的清洗 後，清洗液中含有奶垢等雜質，所以要對其進行過濾。過濾裝置通常安裝在接近清洗液貯缸的回液管路上。

    4.1.4控製閥門 酸缸
、堿缸、熱水缸的進出口均采用兩位三通氣動閥門
，蒸氣加熱閥和貯液缸的進水 閥均采用氣動“O”型切斷閥。

    4.1.5送液、回液泵 一般采用離心泵
，其噸位由具體情況而定。

    4.1.6清洗噴頭  主要有 T型噴頭


、環行噴頭
、漏鬥狀噴頭、球(qiu)麵(mian)狀(zhuang)噴(pen)頭(tou)和(he)自(zi)轉(zhuan)式(shi)清(qing)洗(xi)噴(pen)頭(tou)等(deng)類(lei)型(xing)。安(an)裝(zhuang)在(zai)被(bei)清(qing)洗(xi)的(de)容(rong)器(qi)內(nei)
，在(zai)清(qing)洗(xi)階(jie)段(duan)，清(qing)洗(xi)液(ye)按(an)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)從(cong)噴(pen)頭(tou)的(de)噴(pen)孔(kong)噴(pen)出(chu)
，對(dui)容(rong)器(qi)進(jin)行(xing)衝(chong)洗(xi)。噴(pen)孔(kong)在(zai)噴(pen)管(guan)上(shang)呈(cheng)螺(luo)旋(xuan)型(xing)均(jun)勻(yun)排(pai)列(lie)，並(bing)要(yao)求(qiu)噴(pen)液(ye)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)衝(chong)力(li)
，這(zhe)樣(yang)
，當(dang) CIP工作站工作時
，可保證從噴孔噴出的液體衝射到容器內的各個角落
，提高清洗效果。

    5  原地清洗（CIP）程序

    根據清洗設備和管道中是否包括加熱設備而有所不同
，一般可分為兩類。

    5.1  帶dai有you熱re表biao麵mian的de巴ba氏shi殺sha菌jun器qi和he其qi他ta設she備bei管guan道dao的de原yuan地di清qing洗xi程cheng序xu。這zhe一yi類lei設she備bei的de清qing洗xi過guo程cheng必bi須xu有you一yi個ge較jiao長chang時shi間jian的de酸suan洗xi循xun環huan階jie段duan，以yi除chu去qu設she備bei及ji管guan道dao熱re表biao麵mian蛋dan白bai質zhi的de沉chen積ji焦jiao結jie物wu ,其原地清洗程序為： 用清水預衝洗設備及管道約 5min;用75℃的堿液（一般用NaOH溶液）循環15min;用清水衝洗約5min;70℃酸溶液（通常用硝酸溶液）循環15min;用90℃熱水衝洗約15min。

    5.2 不帶熱表麵的管道、缸和其它加工設備的原地 清洗程序為： 用清水預衝洗約5min; 用75℃堿液循環約10min;用90℃熱水衝洗約min。

    6  影響ｃｉｐ清洗效率的因素

    6.1清洗劑

    有堿性情洗劑
、酸性清洗劑和表麵活性劑等來清除設備表麵的沉積焦結物。選用何種清洗劑應根據表2沉積焦結物的組成成分和性質來決定清洗劑效果。

    6.2清洗劑接觸時間

    清洗液和設備
、管道的接觸時間長，清洗效果好，但隨接觸時間的延長， 清洗效果趨於平衡， 且其 xiaohaodenenghaoherengongdouyaozengjia，xiangyingdizengjialechengben。zuijiashijiandechangduanyaogenjuchenjijiaojiewudehouduyijiqingxiyewendulaiqueding。runingjieyoudanbaizhiderejiaohuanqibanyaoyongjianyeqingxi，haixuyongsuanyexunhuanyue20min; 而奶罐壁上的牛奶 薄膜用堿液清洗10min就可達到要求。

    6.3清洗溫度

    清洗液溫度高，能提高水對沉積焦結物的溶解度，使物體表麵沉積焦結物分離，還能減少清洗液的黏度，提高雷諾數Re,清洗效果好
；但溫度太高，對管道、設備有損壞作用
，也會造成沉積焦結物中 的蛋白質變性，致使汙物與設備間的結合力提高；其最佳溫度為70℃。

    6.4清洗液濃度

    開始時隨濃度增大，清洗效果也相應增強，當清洗液的濃度超過其臨界濃度時
，隨清洗液濃度增大
，清洗效果反而下降， 其臨界濃度為1%~2%。

    6.5 清洗液流速

    qingxiyedeliusuda，qingxixiaoguohao
，danliusuguoda，qingxiyeyongliangjiuduo，chengbenzengjia
，yincizuijialiusuqujueyuqingxiyecongcengliubianweituanliudelinjiesudu，qizhongleinuoshu（Re）是一個重要指數。根據許多研究得知
， 臨界速度時Re=2320, 一般 是：層流Re<2000, 湍流Re>4000。按此值考慮其最佳流速為1~3m/s。

    6.6清洗壓力

    清洗液的壓力越大，其衝擊力就大，清洗作用就越強。常用噴射清洗，它是通過噴嘴把加壓的清 洗液噴射出去，在衝擊力和化學作用的綜合作用下，衝擊被清洗表麵的清洗方法。噴射壓力可分為高壓 （1.0MPa 以上 ）， 中壓 （0.5~ 1.0MPa）， 低壓（0.5MPa以下）。CIP裝置清洗工作壓力 是0.15~0.3MPa, 屬於低壓範圍。在低壓噴射清洗中，化學清洗起主要作用 , 噴射清洗為輔助作用 ;在高 壓噴射清洗中，化學清洗起輔助作用，噴射清洗為 主要作用。因此
，高壓用水，低壓用化學清洗液來進行清洗。

    7  CIP原地清洗係統的發展前景