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第九章 卫生设备
本书第七章和第八章讨论了清洗剂和消毒剂的特征并指出了其潜在的应用前景本章主要描述有关清洗和消毒设备的信息讨论有关清洁和消毒系统的处理方法供选择使用的清洗设备清洗剂和消毒剂品种繁多人们在选择最佳清洗方法时常拿不定主意实际上能应用的清洗剂消毒剂或清洗设备都不是万能的因为这些产品必须满足很多化学和物理方面的要求因此本章将考察各种不同类型的清洗设备并探讨其应用范围
机械清洗和消毒设备是值得认真考虑的因为它能减少清洗时间提高清洗效率一个高效率清洗消毒系统可以节省高达50%劳动力费用和大量清洗时间除了节省劳力和提高效率之外与手工清洗方法相比机械化清洗设备能更有效地除去表面污垢
一般说来管理层经常忽视有效卫生操作规程中清洗技术的应用问题管理水平较高的公司决不会在没有操作清洗消毒设备的熟练雇员的情况下更不会在没有雇用资深管理员监督操作的情况下出高价购买高效清洗和消毒设备虽然许多生产清洗剂和消毒剂的化学公司的技术代表有资格推荐不同用途的清洗设备但是作为管理清洗程序的人不能轻信那些热情洋溢的销售代表的推荐因为他们可能不具备足够的专业技术知识在掌握技术的基础上处理清洗和卫生问题是至关重要的在工厂清洗期间对清洗设备的操作进行考察和评估以确定其性能是否令人满意
第一节 卫生费用
一次典型清洗操作的费用分析如下
费用 百分含量(%)
劳动力 46.5
水和污水 19.0
能源 8.0
清洗剂和消毒剂 6.0
腐蚀损失 1.5
其它 19.0
由上表可知各项清洗费用中支出最大的是劳动力46.5%其中包括了清洗消毒质量保证人员和监督方面的卫生费用但是如果使用机械化清洗系统便可大大缩减这项费用足以使其低于其它项的支出
有关水和污水的费用位居第二食品工厂在清洗过程中要使用大量的水另外这项费用还包括污水排放费用及其它额外费用能源费用和污水处理费用也是一项主要支出因为食品工厂的污水具有较高的生物需氧量BOD和化学需氧量COD
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用于产生热水和蒸汽所消耗的能源费用及其利用也是两项重要因素多数清洗系统清洗剂和消毒剂在水温低于55时最有效较低的温度能节约能源降低清洗表面蛋白质的变性程度这样更易除去污垢也减少了对雇员的伤害
虽然使用清洗剂和消毒剂费用昂贵但如果从消毒剂能杀死残余微生物和这些化合物有助于减少清洗过程中劳动力支出的这个角度考虑这项费用是合算的最佳清洗体系应该由最有效的清洗剂和消毒剂能经济且有效完成清洗任务的设备组成在清洗过程中利用适量清洗液能减少化学试剂的费用
对于不锈钢电镀金属和铝等材料制造的加工设备往往会因为清洗剂和消毒剂的选择不当导致设备腐蚀估计这项损失约有数百万美元只要采用合适的设备材料适当的清洗系统使用无腐蚀性的清洗剂和消毒剂便可以减少这项费用
其它卫生费用的累积包括水和污水处理费用其它各种费用包括设备贬值回收产品日常开支管理费用和其它操作费用根据这些支出的性质很难制定一个明确的方法来降低各项费用最有效的方法就是科学管理
第二节 设备的选择
食品企业至少可以从三种渠道获得有关最佳清洗系统的信息这些渠道是食品工厂的计划细则或类似文件咨询机构内部或外部的和/或清洗剂消毒剂以及设备的供应商不管利用哪种信息来源都应该根据下述基本原则指导设备的选型和安装
一卫生研究
进行卫生研究的第一步工作是工厂调查研究小组或专家应确定使用的清洗方法或为新操作推荐清洗方法劳动力需求试剂需求和公用消费等因为在确定使用何种清洗方法清洗剂和消毒剂以及清洗设备时需要这些信息研究数据应该反映需要的费用适宜采用哪种推荐清洗系统每年可节省的开支等研究报告必须送交关键管理人员手中
二卫生设备的操作
在购得合适的卫生设备后卖方或指定的专家应监督新设备的安装和调试工作卖方和负责制造系统的机构应提供人员培训新设备启动后进行卫生研究的机构和食品企业指定的管理小组共同指导设备的定期检查和复检工作除了日常检查外每隔6个月还要进行一次复检必须详细记录检查和复检情况以备用
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记录的内容包括程序的有效性定期投资数据和清洗设备状况等方面的信息同时还应该提供有关劳动力清洗剂消毒剂和维护费用等方面的信息并将其与卫生研究报告中的预计费用进行比较该方法提供了一条鉴别难点和查证实际费用与计划费用符合程度的途径与没有监督体系的情况相比该方法可节省高达50%的费用
三HACCP清洗方法
出于评估的需要宜采用危害分析关键控制点HACCP方法在卫生调查过程中应用
HACCP概念根据物理污染和微生物污染情况将需要清洗的指定区域分为最关键关键和次关键区域并根据需要清洗的频率对这些区域分组管理
1连续不断地
2每隔2小时一次每个休息时段进行
3每隔4小时一次午餐期间和轮班结束时进行
4每隔8小时一次轮班结束时进行
5每天一次
6每周一次
为了检查卫生状况可采用适当的微生物方法进行检测要求抽取的样品能准确反映清洗的有效性例如按流程图取样指采集加工过程中每一工段上的样品并测定其微生物含量如果采集首次接触刚清洗过设备的食品作为检样就可以测定加工设备上微生物的分布情况
从食品加工环境中采取环境样品对控制病原菌如沙门氏菌和李斯特氏菌是相当重要的一般可从通风口天花板墙壁地板排水管空气水和设备等地方抽样
第三节 清洗设备
清洗工作通常由卫生人员利用一些基本工具和设备完成或利用清洗介质通常是水清洗剂和消毒由机械化的清洗设备完成企业应该向清洗小组提供省时省力的工具和设备仓库中应存有适量清洗剂工具和一些轻便设备
一机械清洗
虽然卫生员能利用钢丝棉和铜制清洁球这类擦洗工具有效除去污垢但是这些清洗手段不能用在直接接触食品之设备的任何表面上因为可能会有细小金属碎片嵌入设备的结构材料中造成腐蚀点特别是在不锈钢设备的表面上也可能会有细小金属碎片夹带在食品中
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引起消费者的投诉甚至消费者提出损害诉讼擦布不能作为这些擦洗工具的替代物或用于其它清洁场合因为它们能传播霉菌和细菌如果必须使用擦布那么在使用前应该对其进行煮沸和消毒处理
二水管
水管要有一定的长度足以够到所有需要冲洗的地方但也不能太长为了能快速有效地清洗管头上要装有喷嘴以产生喷雾覆盖清洗区域每个水管都应该配备带有快速连接器的喷嘴扇型喷嘴能迅速有效清洗大面积的区域小型直射喷嘴能冲出藏在深缝或裂缝中的残留物弯型喷嘴适用于冲洗设备周围和底部需要清洗和冲刷的地方需要采用带喷嘴的刷子如果水管没有与蒸汽管相连那么其操作端应有自动关水阀这样有利于节约用水减少溅射同时也便于更换喷嘴在清洗工作完成后水管不能放在食品生产区域必须在清洁消毒后将其放在远离地面的挂钩上这种预防措施对控制单核细胞李斯特氏菌特别重要
三刷子
用于人工或机械清洗的刷子必须与清洗表面的轮廓吻合装有喷头的刷子应该满足清洁筛网待清洗和冲涮表面的要求刷毛要尽可能地尖硬但又不能损坏表面在清洗水管上装配水力驱动毛刷或电力驱动毛刷有助于清洗输液管和热交换管
毛刷可用各种材料制成马鬓猪鬓纤维和尼龙多数毛刷由尼龙制成Bassine是一种质感粗糙的纤维适合于洗刷污垢较多的地方巴尔麦棕榈纤维毛刷质感稍次于前者能有效洗刷中等程度污垢如金属设备和墙壁上的污垢Tampico刷子的纤维细软非常适合于清洗需要轻轻洗刷而且不是很脏的地方所有尼龙刷子都强而柔韧其纤维具有相同的直径和耐久性而且不吸水大多数电力驱动的刷子都用尼龙刷毛不能使用具吸附性材料做的刷子
四刮具海绵和橡胶清洁器
有时需要使用刮具清除粘性很强的沉淀在清洗产品存贮罐时由于没有足够的空间而不能采用机械清洗但海绵和橡胶清洁器都是清洗贮存罐的有效工具
五高压水泵
根据不同工厂的需要高压水泵可采用移动或固定式水泵移动式水泵通常比固定安装的水泵小当操作压力升到41.5 kg/cm
2
时移动式水泵的流量从40 L/min升到75 L/min移动
153
式装置包括清洗液槽用于混合各种清洗剂或消毒剂固定式水泵流量可以从55 L/min升到
475 L/min活塞型水泵流量高达300 L/min在61.5 kg/cm
2
操作压力下多级涡轮水泵的流量高达475 L/min这些水泵的流量和压力随制造厂家的不同而变化
在集中式装置中高压水通过设备管道排出因此出水口应装在利于达到清洗区域的地方管道配件和水管都要能承受水压所有设备都应该用防腐材料制成固定式装置与移动式装置的选择取决于实际需要如需要高压水流量则采用前者需要能方便地接近清洗区域则采用后者高压水在工厂中的其它用途也决定了是否采用固定式水泵
在需要补充高压热水时一般采用高压高流量水泵但是这种设备需要大量的水和清洗剂因而一般认为其效率不高不过这种设想已成功用于那些使用混合洗涤剂喷洗待清洁区域的移动式或集中式高压低流量设备上难以触及区域的有效清洗方法是采用低流量低温清洗
六低压高温喷洗装置
这种设备也有移动式和固定式两种移动式装置通常由轻的软管可调节喷嘴水蒸汽加热的洗涤剂槽和泵组成操作压力一般小于35 kg/cm
2
固定式装置在总管道热水提供的压力下操作或使用泵来操作由于洗涤剂的蒸汽容易直接喷到污垢表面所以当环境中不能出现蒸汽浓雾或要求清洁操作中不能溅起水花尽可能少或不能采用浸泡操作且费时等情况下需要采用上述装置
七高压热水装置
这种设备使用压力为3.5 kg/cm
2
~8.5 kg/cm
2
蒸汽和1 kg/cm
2
压力以上的没有加热的水这些装置将高速蒸汽的能量转化为输送管中的压力在将清洗剂从槽中抽出的同时与一定比例的热水混合喷嘴的压力是管中蒸汽压力作用的结果例如在4.0 kg/cm
2
的蒸汽压力下喷嘴压力约有14 kg/cm
2
这种设备很容易操作和维护但与高压高流量水泵一样效率不高
八蒸汽枪
有多种品牌蒸汽枪它们都是通过吸入水和清洁剂得到混合蒸汽的其中最令人满意的设备是那些既能用充足的水又能通过准确调节防止周围产生雾状蒸汽的蒸汽枪虽然这种设备已投入使用但不是一种高效清洗方法而且由于雾的形成降低了使用安全性增加了环境潮
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湿度结果导致墙上和天花板上长出霉菌甚至有可能长出单核细胞李斯特氏菌只要使用适当清洗剂高压低流量设备的效率与蒸汽枪相同
九高压蒸汽
高压蒸汽可用来除去某些碎物也可将清洗后加工设备上的水分吹干由于高压蒸汽会形成雾和冷凝水因此它不是一种有效的清洗方法也不能使清洗过的地方消毒高压蒸汽的喷嘴和其它高压高流量设备的喷嘴应该能迅速更换而且在抽吸时必须具有较大的流量在大约
28 kg/cm
2
的操作压力下喷嘴采用3.5mm左右的小孔较为合适的
十热水冲洗
这种技术是一种方法而不是一种设备或一个清洗系统因为它仅需要水管喷嘴和热水所以常用于实际操作中糖其它一些碳水化合物和单价化合物都易溶于水因此这些成份形成的污垢用水冲洗较为有效虽然这种方法需要的维护费用低但它并不是令人满意的清洗方法尽管热水可以熔化脂肪沉淀物但同时也使蛋白质变性沉积并紧紧地粘在表面难以清除在没有高压的情况下要使水穿透那些通透性差的地方是很困难的而且如果不用清洗剂就要增加劳动力再加上还有其它要用热水的设备所以这种方法会增加能耗并产生冷凝水
十一移动式高压低流量清洗设备
一套移动式高压低流量设备包括气压或马达带动的高压泵清洗剂贮存槽高压输送管和喷嘴如图9-1内装水泵向输送管提供需要的压力由喷嘴调节流量当水泵输出压力时这种移动式设备同时记录从贮存槽流出的清洗剂量并按规定比例混合水和清洗剂根据整台设备的具体条件和喷嘴设计一台理想的高压低流量设备能在20~50 kg/cm
2
压力8~12 L/min流量下输送温度约55的清洗液
高压清洗的原理是当清洗剂自动通过高压喷嘴时形成了高压喷雾清洗剂的应用媒介因此清洗液在与待清洗表面接触时具有一定的冲击力结果有助于清洗高压低流量设备应该能减少水和清洗剂的消耗这种设备不但能节约水和清洗剂而且没有高压高流量设备的危险这是因为在流量小的情况下离喷嘴越远喷雾器产生的作用力越小
移动式高压低流量设备相对便宜可以快速接到现有设备上如果顾客答应大量购买某些清洗剂供应商的产品他们可以向其顾客提供这类设备而只索要很少租金甚至不要租金这
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类设备当然比集中式设备需要更多的劳动力这是因为前者没有集成体系自动化程度低在清洗过程中需要移动移动式设备不能耐久需要格外小心维护高压喷雾在冲走待清洗表面污垢的同时也为微生物提供了最佳生长温度
这种水力清洗设备适用于小型企业因为其移动式装置可以在各种设施中移动移动式设备适用于清洗设备的部件和建筑物表面不能进行浸泡操作特别适用于传送装置和加工设备的清洗因为这些装置和设备用手刷非常困难而且费时将来这种清洗方法可能会得到更广泛的应用因为对某些劳动强度较低的设备如泡沫喷雾装置难以清洗的区域它能有效除去其中的单核细胞李斯特氏菌由于有可能节约劳动力和减少维护费用多数企业乐于使用这种设备
图9-1移动式高压低流量清洗设备能用于没有集成系统的地方这台设备装有水管搁架泡沫发生器清洗剂槽还有两个清洗台和一个消毒装置能让两位工人同时进行预清洗清洗后清洗和消毒如果将其喷淋杆换成泡沫杆接口这种设备还能进行泡沫清洗
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
十二集成高压低流量系统
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这种系统的工作原理与移动式高压低流量设备相同是将机械能转化为能量的又一实例集成系统利用活塞式或多级涡轮式泵产生所需的压力和流量与移动式设备相似高压喷淋装置的清洗作用来自于水对污垢和表面的冲击在理想的集成高压清洗系统中泵水管阀门和喷嘴能有效防止酸性或碱性清洗剂的腐蚀应配备能自动减速的关闭阀门以防止通水时软管的跳动避免无目标地喷淋和浪费水源由于没有蒸汽挡住视线或伤害人员集成系统具有更加灵活有效安全和方便的优点
如果使用得当该清洗系统可冲走四周的污垢因此低压清洗优于高压清洗该系统的供应商常向客户提供技术支持为其配备清洁产品和清洗设备以达到最佳效果
集成高压低流量系统的穿透清洗过程与商用洗碟机相似系统自动将清洗消毒剂或清洗液注入水管依靠喷淋的水力冲刷作用可以清洗露出的表面和一些很难清洗的地方并能冲刷污垢积聚的裂缝以减少细菌污染通过喷淋不但所有表面都得到冲刷而且还加强了化学清洗作用在这个过程中系统自动加入清洗剂或消毒剂图9-2为高压清洗系统的设备组成
如果需要清洗的地方都安装快速连接接口就能体会到集成高压清洗系统的灵活性及其它主要优点该系统可使用各种清洗剂酸性碱性或中性若在传送带上装配机械化喷头则可自动进行洗涤清洗和停止程序
集成系统的造价高于移动式设备具体费用根据设备规模系统具备的灵活性确定最初投资在$15,000~$200,000之间
图9-2适用于大面积清洗的集成高压低流量系统
生产商Courtesy of Diversey Lever,255E,5
th
Street,Suite 1200,Cincinnati,Ohio,800-233-1000,
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十三选择集成高压设备的决定性因素
一般说来最常见的两种主要设备是中压型压力为10 ~20 kg/cm
2
和高压型压力为
40~55 kg/cm
2
中压设备通常用于污垢重的加工厂高压设备常用于污垢较轻和需要冲洗加工设备的软饮料厂和糕点加工厂但是为了确保设备在各个特定加工厂中长期发挥作用必需考虑几个因素一般说来清洗喷嘴流速和压力之间呈反比关系每次清洗任务都需要一定的冲击力以确保能除去设备上的污垢在40~50 kg/cm
2
的高压下喷嘴流速平均约为5 L/min但是在低压下需要提供较高的喷嘴流速才能达到同样的冲击力例如某工厂有20 kg/cm
2
的中压系统喷嘴流速为30~40 L/min如果管理员想节约用水那么只要将压力升到40~50 kg/cm
2
使喷嘴流速减小到10或15 L/min便可成功达到节水的目的两种情况下均能产生同样的冲击力后者清洗用水可减少50%,
除了管理方面的成绩外节约用水还具有其它一些难以察觉的利益如降低喷嘴流速意味着减少污水和降低给水加热的能耗一般情况下偿还期低于6个月多数情况下低于3 个月
过去存在一种倾向在污垢重的加工厂内采用低压清洗其原因是高压清洗产生的作用力常常把脏物冲到其它地方事实上越脏的地方越需要采用较高的冲击力多数污垢并不太多的加工设备常用中压设备清洗
为达到长期节水目的建议使用压力为40~50 kg/cm
2
清洗软管喷嘴流速一般为10~20
L/min经常碰到的特殊情况是工厂只有很短时间用于准备生产比如说只有4~5小时用于清洗在这种情况下就需要更高的流速虽然这种情况经常是暂时的但也必须列入计划也就是说集成系统必须有一定的调节流速的能力
集成系统的价格是影响作出购买决定的主要因素高压设备的购买和维护都需要大量资金这种设备的水泵比中压型水泵要贵得多而且所有管子阀门和配件都必须耐高压因而也比较贵但是其在降低耗水量方面所节省的资金往往超过最初投资和长期操作所需的费用中压设备的购买和运行需要的资金较少中压水泵在机械上更简单管道阀门及相关配件不需要耐高压因此维护费用低于高压系统在整个工厂运行过程中如果用水量不是关键因素可以考虑采用中压设备至于节水问题中压设备是不能解决的许多加工企业使用压力为20 kg/cm
2
流速为20~30 L/min的喷嘴至于设备的合理使用和消毒方法的培训都是关键因素
十四移动式泡沫清洗
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图9-3移动式泡沫发生装置能喷出象毯子似的泡沫清洗剂
生产商Courtey of Ecolab,Inc.,Mendota Herghts,Miinnesota
由于泡沫清洗快速方便因此在过去二十年中甚为流行这种技术用泡沫作为清洗剂的清洗介质由于清洗剂混合着水和空气形成的泡沫非常直观因此操作人员对哪里用过清洗剂一目了然这样便可减少重复工作的机率同时由于泡沫具有粘性增加了清洗剂与污垢的接触时间因此特别有利于大面积清洗该技术常用于清洗内部和外部的输送设备天花板墙壁管道传送带和贮存槽设备投资与移动式设备差不多图9-3和9-4均表示能采用泡沫清洗的移动式清洗设备该设备需要泡沫发生装置用于混合清洗剂水和事先通入的空气
十五集成式泡沫清洗
除需在整个加工区域内安装能迅速连接泡沫枪的固定装置点外该设备采用了与移动式泡沫清洗相同的技术处理清洗剂与集成高压系统一样集成设备也具有许多优点与移动式泡沫清洗相同清洗剂自动与水空气混合形成泡沫但它不需要移动式泡沫发生装置集成式泡沫清洗系统的设备组成如图9-5和图9-6所示
图9-5为集成式壁挂泡沫产生装置通过贮水池或贮存容器混合清洗剂壁挂装置可安装在需要集中清洗的地方该设备还可通过气流调节器和测水阀混合并分配清洗剂这种容易操作的试剂计量泵和其它控制器都锁在不锈钢仓内同时其气管和水管内都有一个嵌入式真空断路阀和关闭阀
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图9-4中压型高压清洗/泡沫/注水消毒联合清洗装置
生产商Courtey of Ecolab,Inc.,Mendota Herghts,Miinnesota
图9-6a b c 分别为用于分配泡沫高压水清洗消毒剂的固定装置点泡沫清洗装置提供了可以调节气流能产生合适粘度泡沫的洗涤剂调节器这种清洗设备能提供高达69 kg/cm
2
的压力
十六移动式凝胶清洗
这种系统与移动式高压设备非常相似只是清洗剂的应用形式为凝胶而不是泡沫浆或高压喷雾由于凝胶易于粘附在移动部件的表面并清除其污垢因而这种介质特别适用于清洗食品包装设备设备的费用和安装与移动式泡沫设备和高压设备大致相同
十七集成式移动稀浆清洗
该方法与泡沫清洗基本相同不同之处在于混入清洗剂的空气比泡沫清洗少由于浆液的流动性比泡沫大因而能更有效地穿过不平的表面但是浆液的粘度不及泡沫大因此其中的清洗剂与污垢接触的时间不及泡沫中清洗剂与污垢接触的时间长
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图9-5壁挂式泡沫清洗设备可根据加工厂的需要安装在合适的位置上该装置能自动计量和混合清洗剂以产生泡沫使用十分方便
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
十八集成高压与泡沫清洗的结合
这种设备在保持了集成式高压清洗优点的同时还可重复使用因此该方法比其它许多清洗设备更加灵活方便因为在高压条件下泡沫可用于清洗表面积较大的地方如传送带不锈钢输送管以及一些很难接触到地方因为多数设备必须专门设计和制造因此采用这种功能全面的系统其费用较为昂贵根据设备大小价格从$15,000~$200,000不等
十九就地清洗系统CIP
随着劳动力费用持续增加和卫生标准要求的提高就地清洗系统CIP越来越受到欢迎
CIP在牛奶厂和啤酒厂已应用多年由于该体系设备和装置费用较高而且对某些加工设备的清洗具有一定难度因而很少用于其它食品企业因为这些限制CIP被认为是需要专门设计专用于解决特殊清洗问题的方法CIP设备非常适用于清洗水管酿造桶热交换器集成式机器和均质器
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图9-6这些固定装置点分别为a泡沫清洗剂b清洗用水
(c)用于消毒剂的快速接口
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
根据清洗的要求定制的CIP设备从简单的凸轮定时器到全自动计算机控制系统的CIP设备各具有不同等级的自动化程度用户可根据其流动资金劳动力价格和污垢程度选择设备的自动化程度应该注意的是设备必须由可靠的咨询公司和/或著名的设备清洗剂供应商设计这些组织能根据现场调查结果提供现有设备和清洗方法卫生状况的可靠报告
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小型企业会考虑使用非全自动化设备由于设备自动化程度降低要求设备能通过流向选择盘将清洗液水等手动调节至所需的管路所有管道接在一个后盘上并通过U形弯管插在适当位置上可在CIP装置上连接一只微型逻辑开关对于全自动设备整个过程和CIP操作都可自动控制电子连接能确保阀门操作的准确性
CIP的工作原理是将清洗剂的化学活性优势与机械去污效果充分结合起来在合适的时间温度清洗剂和作用力下将清洗液洒到污垢表面若要达到最佳清洗效果必须用大量清洗液清洗污垢清洗时间少则5分钟多则1小时因此循环使用清洗液对充分利用清洗剂节水节能和节约清洗剂是十分必要的
为充分利用水源并减少废水排放CIP将最后清洗用水作为下轮清洗的补充用水乳品企业曾偿试利用超滤浓缩或蒸发浓缩回收清洗剂以便于进一步利用将各种不同装置组合成一个具备各种单一系统之优点的综合性系统已知这些系统能灵活利用各种回收水和清洗剂减少具体清洗操作过程中的用水总量这些装置在临时存贮槽中混合回收清洗剂和水并将其作为下一轮清洗操作的预清洗用水从而减少水清洗剂和能源的消耗量
正确设计的CIP系统清洗某些设备的能力与用手工将设备拆卸下来清洗的效果是一样的因此在许多食品企业中CIP设备已经完全或部分取代了手工清洗
图9-7所示的简化流程图说明了CIP系统的工作程序流程安排说明如何配置混合槽清洗剂收集罐管道热交换器和存贮槽这些设备的特点是能采用喷淋球清洗存贮槽大桶和其它贮罐管道和工厂内其它设施能使用循环水和特定清洗剂组成的高压清洗液清洗表9-1
列出了典型CIP系统的循环清洗过程
图9-7简化CIP系统操作程序的流程设计摘自Jowitt 1980
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表9-1 典型CIP系统操作循环
操作 功能
1预清洗用热水或冷水 除去大部分污垢
2清洗剂清洗 除去残余污垢
3清洗 除去清洗剂
4杀菌 除去残余微生物
5后清洗根据消毒剂使用情况决定
除去CIP清洗液及消毒剂
与CIP系统相应的工厂设计很重要因为清洗过程中没有必要拆卸设备Jowitt(1980)建议使用无缝连接的管道和贮存罐以便采用液体喷雾清洗其光滑的外壁不论是固定的还是旋转的喷淋球都应该能在360范围内产生高速射流以除去设备内部残余污垢和其它污染物如图9-8说明了这种清洗概念
图9-8 移动式小型装置用于机械清洗大小贮罐它有一个水力驱动的不锈钢帽内装一只耐酸碱溶液能在
360旋转的球形喷嘴该喷嘴向四周喷雾将清洗液浸透待清洗设备的表面同时还有一只辅助喷嘴可根据速度调节垂直旋转运动生产商Courtesy of Oakite Products,Inc,
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管路的研究是十分重要的它必须具有灵活性每条管路的位置应该是固定的而且要根据其在清洗中的作用来安装大型加工操作过程也许要安装几个主要的管路以便分开清洗设计者应该根据污垢特点设计管路当加工操作完成时可以利用管路按正常顺序进行清洗
使用排水选择阀门能方便地引导水流清洗剂清洗用水直接流向下水道而不是任其溅在地板上引起化学腐蚀在喷淋清洗管路利用选择阀门和辅助贮存罐能放出供应槽中的清水把水排入下水道进行清洗液的循环使用计量供应槽中放出的清水并在清洗完成后将水排入下水道
有两种基础CIP设计单一使用系统和循环使用系统另一种设计方法是联合系统它具有单一使用系统和循环使用系统的优点这种设备被称为多用系统
图9-9 CIP单一使用清洗液回收装置包括供水槽及CIP环路装置
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
二十单一使用系统
在系统操作中清洗液只使用一次这类系统通常是小型设备放在靠近需要清洗和消毒的设备旁由于清洗设备紧靠需要清洗区域所以清洗剂和清洗用水的量相对较少污垢重的设
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备用单一使用系统比其它设备效果更为理想因为清洗液的重复利用几乎是不可行的有些单一使用系统设计成循环清洗液和清洗用水将其用于下道清洗循环的预清洗阶段中
与其它CIP系统比较单一使用设备更紧凑投资更低由于其设备较简单因此可以购买预装配件自行安装图9-9和图9-10为典型单一使用系统图示设备包括具有自动高度测量装置的贮存罐和一些气动控制阀门这些阀门用于充入蒸汽引导水流调整管路包括排放注流和输送排放通常在清洗循环结束时进行离心泵控制面板有温控的程序盒电磁阀气压计和温度计都是单一使用体系的组成部分
清洗贮存罐这类设备的典型操作过程需20分钟具体步骤如下1,开始时每隔40秒预清洗3次每次20秒除去污垢沉淀随后用真空泵将水抽到排水管2,将蒸汽压入清洗介质如果用蒸汽的话预调好温度再直接进入清洗循环这种状态维持10~20分钟后再将用过的清洗剂输入排水管或回收罐3,用冷水直接清洗两次期间每次间隔40秒然后将水输入回收罐或排水管4,再一次清洗和重新循环期间注入pH4.5的酸溶液继续冷循环约3 分钟然后排水
图9-10 只能部分回收的单一使用系统为了收集下道清洗循环中的预清洗用水配备自动测量高度的附加贮存罐摘自Jowitt 1980
二十一回收系统
对食品工厂而言CIP回收系统的重要性在于其能回收利用清洗剂和清洗液由于大多数污垢在预清洗过程中除去进入清洗液的污垢并不多因此清洗液具有重复利用的价值必须注意的是若要充分发挥清洗的效率清洗液的浓度一定要合适必须按照清洗剂和设备供应商推荐的原则确定清洗顺序变化包括清洗时间和操作顺序的先酸后碱或先碱后酸变化
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回收系统为每种化学试剂都配备了一只贮存罐如果用热水清洗就必须要有热水槽或支路以节约能源和用水清洗液通常用线圈加热
CIP回收系统的一些基本部件是酸槽碱槽清水槽回收罐加热系统CIP进料口和真空泵在这套清洗系统的管路设计图中配备了远程控制阀门和计量仪通过程序控制装置使预清洗操作自动按顺序进行有了这套系统就能将清洗液从CIP设备输送到生产车间和需要清洗的设备旁
能重复利用清洗液的双槽系统包括清洗用水槽和回收清洗液槽三槽CIP设备包括清洗液槽重复利用的预清洗用水槽和最终清洗用水槽单用和多用系统都需要经过仔细设计和控制以避免食品与清洗液混合而带来不必要的危险Giese 1991
两个碱性清洗剂槽中通常存有不同浓度的清洗液浓度稍低的清洗液贮存罐其它贮存设施及管路口浓度高的清洗液适用于清洗盘式热交换器泵负责将清洗剂输入贮存罐并通过自动调节酸的浓度来调整中和槽的使用状况
只要附加一只CIP进料泵上述两种CIP管路便能进行同时清洗槽的容量由回路液量需要的浓度和期望达到的清洗程度决定在机械化工厂中央控制台使用远程控制阀门打开或关闭清洗回路利用回收水槽可减少回收系统的耗水量为了达到最佳效果有必要对清洗液进行循环利用虽然这样做使投资阶段用于回收设备的费用较高但是可以节省操作费用
理想CIP回收系统能自动充满排空循环使用加热和分散清洗液表9-2描述了采用回收清洗液的方式对贮存槽和管道进行程序清洗时理想CIP系统的典型操作过程
表9-2理想回收CIP系统的操作过程
操 作 时间(min) 温度
预清洗使用回收槽中的冷水进行预清洗然后排出 5 环境温度
清洗剂清洗用1%碱性清洗剂冲净残余清洗用水并将其导入排水管然后利用电导探测器控制分流使其流入清洗剂回收槽回收和再循环
10 根据清洗设备和污垢类型决定环境温度85
中间清洗用清水槽中未加热的软水将残余清洗剂冲净冲清洗液流入清洗剂槽中水则分流到回收水槽中
3 环境温度
酸洗0.5~1.0%的酸液将残余水冲到排水管中利用电导探测器控制分流使其流入清洗剂回收槽回收和再循环
10 根据清洗设备和污垢类型环境温度85
最后水洗利用冷水和回收水槽中的水冲洗残余酸液排出
3 环境温度85
*巴氏杀菌设备的容器和管路用85热水进行最后冲洗摘自Jowitt 1980
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二十二多用系统
该体系的设计结合了单用系统和回收系统两者之特点适合清洗那些可按CIP原则有效清洗的管路槽及其它贮存设备这类系统通过自动控制程序进行工作程序包括由不同清洗方式即碱性清洗剂循环酸性清洗剂循环及酸化清洗等组合而成的清洗顺序它们在不同温度和时间段内通过清洗回路
图9-11是典型多用CIP系统的简化流程图这种多用模式的设备允许CIP清洗序列化学试剂浓度和热力学特性发生变化多用CIP系统包括配有辅助泵的化学试剂槽循环管路和热交换器盘式热交换器将进入的水和清洗液加热到需要的温度利用热交换器能灵活控制温度最大限度地利用槽的容量及根据需要适时加热水或清洗液
图9-11 典型多用CIP系统简图
1 CIP进口 2,CIP回路 3,进水口 4,排出口 5,Puma泵 6,注射套 7,循环回路 8,清洗剂贮存槽 9.
回收水槽 10,普通水龙头 11,溢流管 12,过滤器 13,蒸汽进口 14,巴拉弗洛热交换器 15,温度探测器
16,溶剂观察孔 17,电导测试仪 18,冷凝 19,无流动测试仪 20,蝶阀 摘自Jowitt,1980
多用CIP系统按下列操作步骤进行清洗
1,预清洗当循环水或供水达到所需温度后开始预清洗清洗操作完成后清洗液可直接排出或通过回路进行下一轮清洗操作然后再排出
2,清洗液循环利用洗涤剂容器或旁通回路进行清洗液循环在理想情况下能在不同循环阶段进行清洗剂的混合因为适时注入清洗剂可提高清洗液的强度或利用率盘式热交换器或旁通回路有助于清洗液的循环有了旁通回路可利用温度控制程序对整个清洗剂槽加热清洗液能重复利用或被排出
168
3,中间清洗具体操作与预清洗相似其主要作用在于清除前道清洗过程中的残余清洗液
4,酸循环此选择性操作与清洗循环相似酸槽可要可不要如果有酸槽水通过盘式热交换器或其它旁通回路建立循环回路根据特定的回路流量和时间注入预定浓度的酸
5,消毒剂循环该操作的设计目的是为了减少生物污染操作过程与注酸操作相似但通常不需要加热
6,热水消毒该操作在不同时间和温度下进行使清水循环回路通过盘式热交换器达到加热消毒目的用过的水既可以回收利用也可以排出
7,最后一步水清洗将水抽入CIP管路然后输送到循环回路水清洗的时间和温度是变化的
CIP设备的优点如下
1,节省人力CIP系统能就地清洗设备及贮罐从而减少人工清洗随着工资成本的升高以及越来越难以安排独立操作工人这个优点变得更加重要
2,更加卫生自动操作能更有效更连贯地进行清洗和消毒利用时间控制或电脑控制的设备能更加准确控制清洗和消毒操作
3,节省清洗液通过自动计量和重复使用使水清洗剂和消毒剂的消耗量最优化
4,提高设备和贮罐的利用率由于具备自动清洗程序使设备贮存罐和管道在完成清洗任务后立即被清洗干净迅速进入下一道清洗任务设备重复利用率高
5,提高安全性用CIP设备清洗不需要工人进入容器因此排除了工人在光滑内壁跌倒的危险
CIP系统的缺点
1 费用高多数CIP系统是定制的因而设计和安装增加了投资费用
2 维护费用高许多复杂设备和系统要进行更多的维护
3 灵活性不够这种清洗系统的使用限制在能安装设备的地方而移动式设备可在更大区域内使用污垢重的设备不能用CIP设备进行有效清洗也很难设计出适用于所有食品加工设备的CIP装置
二十三微处理控制设备
169
现在有可能制造控制过程更加精确的CIP设备借助于微处理监控体系CIP控制人员能够及时跟踪清洗参数迅速了解故障原因实施过程控制从而实现加强产品保护减少人力和财力消耗以及提高工作效率的目的
图9-12 能调节设备控制能力微处理控制器
生产商Courtesy of Diversey Lever,255 E,5
th
Street,Suite 1200,Cincinnati,Ohio,800-233-1000,
复杂的CIP系统包括微处理器控制装置图9-12由于程序具有较强的灵活性因此该装置适用于各种以时间或数据为基础的CIP系统的操作这项改革的原理是设计一个CIP图示记录装置以控制操作参数包括输入和反馈温度压力流量pH值和生产费用这种设备能将数据标示在有温度回流速度和清洗液浓度的详细时序图表上阀门脉冲水泵容量和清洗液浓度等在一般时序图表上不能清楚标出的项目都可以制表或记录在档这种方法是CIP实施控制记录清洗过程和维护过程中非常有价值的工具
配有计算机的CIP控制设备包括显示各种参数的控制台实际操作中应该根据CIP的特性对主要过程实施控制记录仪可输出一系列长条记录纸在每张纸上针对每一相关的CIP参数有一时间标记装置的程序设计说明不同的清洗回路需要不同的清洗参数同一台记录仪可记录CIP循环中各种设备贮存容器运输车或输送管道的参数有些设备还配有警示超出程序设置点的警报器
图9-13表示微处理器和分配系统该分配系统包括流动泵操作台负责将清洗剂分配到各个固定加盖的分配容器中服务台提供空气水电和热控制之间的联系指定的职员可用擦卡接近系统并通过申请简化生产选择管理人员必须经过申请才能通过远程调节器接近设
170
备跟踪化学试剂使用情况该系统能更有效地发挥化学试剂的作用使化学试剂费用减少
15~20%清洗周期缩短10%
图9-13 利用微处理器按程序分配消毒剂
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
微处理器控制设备可提高清洗效率通过精确控制各种机械清洗过程减少清洗费用其中有一种设备具有多达200项独立功能和各种控制程序可以进行产品回收清洗用水和/或清洗剂的回收人工清洗消毒循环控制化学试剂的浓度增加清洗周期和其它许多选项微处理控制设备能通过集成键盘或适用于个人电脑的离线程序控制盒操作控制过程能独立进行在线程序控制
二十四拆卸清洗COP
拆卸清洗体系适用于需要分散和/或搬离原来位置的设备清洗液流是进行清洗的作用力过去一些正规机构曾把流速作为衡量液流冲击力的标准通常使用1.5 m/s的流速由于现在
COP设备在较低流速下也能有效清洗所以这一标准已不再适用了在不同流量的条件下速度湍流实际清洗力不具备同等关系
COP设备又称再循环零件清洗机能有效清洗设备和容器的许多小零件以及一些小容器该设备与消毒管道清洗机一样有一台循环泵和一只喷射清洗液的分布喷嘴一台COP设备也
171
可作为CIP操作中的再循环装置正常清洗的再循环时间约为30~40秒附加5~10分钟冷酸清洗或消毒清洗
COP设备通常由装有马达驱动刷的不锈钢双室洗涤槽组成两只功率相同的马达将清洗液通过预先设定的管道送到刷子上利用热偶控制加热器使清洗液维持在理想温度45~55
上第一个洗涤槽用于装清洗液第二个洗涤槽用于喷淋清洗待洗的部件或器具干燥过程通常利用COP内或排水板干燥架内的气流完成
COP装置中起作用的设备是刷子集中清洗以及盛放清洗液的贮存罐许多COP设备配有用于清洗零件和容器内外的旋转刷子清洗时清洗液通过刷子的内部流出
COP设备的主要优点在于它能有效清洗分散的零件以及小型设备和器具而且这种设备还能减少人工和改进卫生购买和维护COP设备所需的费用较为合理它对规模操作的主要限制是最初投资费用较高维护与装卸这些清洗机所需的劳动力较多
COP概念经常用于清洗食品生产和服务业的设备和器具利用计算机控制整个过程不锈钢柜可在一个封闭的不锈钢盒清洗机内进行清洗和消毒程序逻辑控制可控制清洗操作中每个连续步骤的时间有关COP设备在乳品厂和食品服务业中的应用情况见本书第14章
图9-14 壁挂式漂洗/ 泡沫漂洗/ 消毒清洗装置
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
172
第四节 消毒设备
一消毒设备
使用消毒剂的设备从手工喷雾器如用于杀虫剂和除草剂的设备到壁挂设备和挂在加工设备上的喷嘴有很多不同的型号很多机械化清洗装置将消毒作为整个系统的功能之一图
9-14
集成高压低流清洗和泡沫清洗设备都具有消毒程序利用软管和控制杆或通过加工设备特别是移动的传送带或输送装置上的喷淋嘴使用消毒剂消毒后者的优点在于实现了消毒过程机械化利用时间开关统一控制消毒过程对消毒剂进行计量可以更精确地使用消毒剂
图9-15为一台壁挂消毒装置通过孔经控制高压清洗水的流量以及预先设定的流速为了消毒在高压水流过消毒剂注射器时定量注入消毒剂在没有自动化装置的情况下可利用注流消毒喷嘴将消毒剂有效喷洒到溶液中
图9-15 壁挂式消毒设备该设备可在产生溢流的同时进行大面积消毒
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
173
二消毒方法
有许多成熟的方法可将消毒剂送到指定的区域在实际过程中要根据具体操作过程确定最佳方法
化学消毒剂的常用方法如下
喷淋消毒将消毒剂溶于水中并用喷淋设备把消毒剂喷洒到待消毒区域
喷雾利用细雾状消毒剂对室内的气体和表面进行消毒
注流消毒将消毒剂溶于水中大剂量冲洗以确保彻底消毒越来越多企业采用这种方法消除单核细胞李斯特氏菌该方法缺点是耗费大量消毒剂和水导致环境湿度增加
浸泡/COP消毒这种技术是将设备器具部件浸在盛有消毒液的槽中进行消毒处理
CIP消毒方法CIP消毒主要通过消毒剂在管道内设备内循环流动进行消毒
图9-16 润滑设备用于高速运输装置传动装置扣环链条等
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
174
第五节 润滑设备
图9-16为典型润滑设备能有效维护与润滑用于饮料厂高速装瓶机和罐装传送带以及扣环链和传送机烟熏室链条驱动装置和其它需要精确控制的连续搬运装置或链条其工作原理是在化学试剂泵中由于活塞往复运动使水处于一定压力下当活塞运动到一定程度时可以抽出桶中的润滑剂然后将其注入汽缸内的水中
第六节 总结
清洗设备的主要功能是分配清洗剂和消毒剂以便清洗消毒和灭菌有效清洗系统可以减少高达50%劳动力高压低流量清洗设备通常用于难以清洗的区域由于其具有穿透能力是除去污垢的有效设备泡沫清洗装置因其容易使用和适于清洗大面积区域且泡沫能粘住表面清洗效果好等优点越来越受到欢迎
凝胶的清洗原理与泡沫介质相似不同之处是凝胶含有的空气少和粘性差悬浮液介质对清洗具有小型移动部件的设备最为有效
CIP设备能有效清洗乳制品和饮料这类流体加工企业中的部分设备且可以减少人工清洗但这种设备造价昂贵在污垢重的地方和存在不同加工系统的地方清洗效率低复杂的
CIP设备有控制操作参数的微处理控制装置COP设备能有效地清洗部件和小器具利用机械化润滑设备可以更卫生地润滑高速传送带和其它设备
思考题
1 卫生中耗费最大的因素是什么
2 高压低流量清洗设备是如何工作的
3 高压低流量清洗设备有什么优缺点
4 集成清洗设备和移动式清洗设备有什么不同
5 为什么泡沫清洗方法能成为广泛流行的清洗方法
6 什么是悬浮液清洗
7 什么是凝胶清洗
8 什么是CIP设备以及它是如何工作的
9 什么是COP设备以及它是如何工作的
10 什么是CIP回收系统
11 CIP设备的优缺点是什么
175
12 什么是CIP设备的典型循环
参考文献
1,Giese,J.H,1991,Sanitation,The key to food safety and public health,Food Technol 15,no,12:74,
2,Jowitt,R,1980,Hygienic design and operation of food plant,Westport,CT:AVI Publishing Co,
推荐参考文献
1 Guthrie,R.K,1988,Food sanitation,3
rd
ed,New York,Van Nostrand Reinhold,
2 Marriott,N.G,1990,Meat sanitation guide II,Blacksburg,VA,American Association of Meat
Processors and Virginia Polytechnic Institute and State University,
第九章 卫生设备
本书第七章和第八章讨论了清洗剂和消毒剂的特征并指出了其潜在的应用前景本章主要描述有关清洗和消毒设备的信息讨论有关清洁和消毒系统的处理方法供选择使用的清洗设备清洗剂和消毒剂品种繁多人们在选择最佳清洗方法时常拿不定主意实际上能应用的清洗剂消毒剂或清洗设备都不是万能的因为这些产品必须满足很多化学和物理方面的要求因此本章将考察各种不同类型的清洗设备并探讨其应用范围
机械清洗和消毒设备是值得认真考虑的因为它能减少清洗时间提高清洗效率一个高效率清洗消毒系统可以节省高达50%劳动力费用和大量清洗时间除了节省劳力和提高效率之外与手工清洗方法相比机械化清洗设备能更有效地除去表面污垢
一般说来管理层经常忽视有效卫生操作规程中清洗技术的应用问题管理水平较高的公司决不会在没有操作清洗消毒设备的熟练雇员的情况下更不会在没有雇用资深管理员监督操作的情况下出高价购买高效清洗和消毒设备虽然许多生产清洗剂和消毒剂的化学公司的技术代表有资格推荐不同用途的清洗设备但是作为管理清洗程序的人不能轻信那些热情洋溢的销售代表的推荐因为他们可能不具备足够的专业技术知识在掌握技术的基础上处理清洗和卫生问题是至关重要的在工厂清洗期间对清洗设备的操作进行考察和评估以确定其性能是否令人满意
第一节 卫生费用
一次典型清洗操作的费用分析如下
费用 百分含量(%)
劳动力 46.5
水和污水 19.0
能源 8.0
清洗剂和消毒剂 6.0
腐蚀损失 1.5
其它 19.0
由上表可知各项清洗费用中支出最大的是劳动力46.5%其中包括了清洗消毒质量保证人员和监督方面的卫生费用但是如果使用机械化清洗系统便可大大缩减这项费用足以使其低于其它项的支出
有关水和污水的费用位居第二食品工厂在清洗过程中要使用大量的水另外这项费用还包括污水排放费用及其它额外费用能源费用和污水处理费用也是一项主要支出因为食品工厂的污水具有较高的生物需氧量BOD和化学需氧量COD
150
用于产生热水和蒸汽所消耗的能源费用及其利用也是两项重要因素多数清洗系统清洗剂和消毒剂在水温低于55时最有效较低的温度能节约能源降低清洗表面蛋白质的变性程度这样更易除去污垢也减少了对雇员的伤害
虽然使用清洗剂和消毒剂费用昂贵但如果从消毒剂能杀死残余微生物和这些化合物有助于减少清洗过程中劳动力支出的这个角度考虑这项费用是合算的最佳清洗体系应该由最有效的清洗剂和消毒剂能经济且有效完成清洗任务的设备组成在清洗过程中利用适量清洗液能减少化学试剂的费用
对于不锈钢电镀金属和铝等材料制造的加工设备往往会因为清洗剂和消毒剂的选择不当导致设备腐蚀估计这项损失约有数百万美元只要采用合适的设备材料适当的清洗系统使用无腐蚀性的清洗剂和消毒剂便可以减少这项费用
其它卫生费用的累积包括水和污水处理费用其它各种费用包括设备贬值回收产品日常开支管理费用和其它操作费用根据这些支出的性质很难制定一个明确的方法来降低各项费用最有效的方法就是科学管理
第二节 设备的选择
食品企业至少可以从三种渠道获得有关最佳清洗系统的信息这些渠道是食品工厂的计划细则或类似文件咨询机构内部或外部的和/或清洗剂消毒剂以及设备的供应商不管利用哪种信息来源都应该根据下述基本原则指导设备的选型和安装
一卫生研究
进行卫生研究的第一步工作是工厂调查研究小组或专家应确定使用的清洗方法或为新操作推荐清洗方法劳动力需求试剂需求和公用消费等因为在确定使用何种清洗方法清洗剂和消毒剂以及清洗设备时需要这些信息研究数据应该反映需要的费用适宜采用哪种推荐清洗系统每年可节省的开支等研究报告必须送交关键管理人员手中
二卫生设备的操作
在购得合适的卫生设备后卖方或指定的专家应监督新设备的安装和调试工作卖方和负责制造系统的机构应提供人员培训新设备启动后进行卫生研究的机构和食品企业指定的管理小组共同指导设备的定期检查和复检工作除了日常检查外每隔6个月还要进行一次复检必须详细记录检查和复检情况以备用
151
记录的内容包括程序的有效性定期投资数据和清洗设备状况等方面的信息同时还应该提供有关劳动力清洗剂消毒剂和维护费用等方面的信息并将其与卫生研究报告中的预计费用进行比较该方法提供了一条鉴别难点和查证实际费用与计划费用符合程度的途径与没有监督体系的情况相比该方法可节省高达50%的费用
三HACCP清洗方法
出于评估的需要宜采用危害分析关键控制点HACCP方法在卫生调查过程中应用
HACCP概念根据物理污染和微生物污染情况将需要清洗的指定区域分为最关键关键和次关键区域并根据需要清洗的频率对这些区域分组管理
1连续不断地
2每隔2小时一次每个休息时段进行
3每隔4小时一次午餐期间和轮班结束时进行
4每隔8小时一次轮班结束时进行
5每天一次
6每周一次
为了检查卫生状况可采用适当的微生物方法进行检测要求抽取的样品能准确反映清洗的有效性例如按流程图取样指采集加工过程中每一工段上的样品并测定其微生物含量如果采集首次接触刚清洗过设备的食品作为检样就可以测定加工设备上微生物的分布情况
从食品加工环境中采取环境样品对控制病原菌如沙门氏菌和李斯特氏菌是相当重要的一般可从通风口天花板墙壁地板排水管空气水和设备等地方抽样
第三节 清洗设备
清洗工作通常由卫生人员利用一些基本工具和设备完成或利用清洗介质通常是水清洗剂和消毒由机械化的清洗设备完成企业应该向清洗小组提供省时省力的工具和设备仓库中应存有适量清洗剂工具和一些轻便设备
一机械清洗
虽然卫生员能利用钢丝棉和铜制清洁球这类擦洗工具有效除去污垢但是这些清洗手段不能用在直接接触食品之设备的任何表面上因为可能会有细小金属碎片嵌入设备的结构材料中造成腐蚀点特别是在不锈钢设备的表面上也可能会有细小金属碎片夹带在食品中
152
引起消费者的投诉甚至消费者提出损害诉讼擦布不能作为这些擦洗工具的替代物或用于其它清洁场合因为它们能传播霉菌和细菌如果必须使用擦布那么在使用前应该对其进行煮沸和消毒处理
二水管
水管要有一定的长度足以够到所有需要冲洗的地方但也不能太长为了能快速有效地清洗管头上要装有喷嘴以产生喷雾覆盖清洗区域每个水管都应该配备带有快速连接器的喷嘴扇型喷嘴能迅速有效清洗大面积的区域小型直射喷嘴能冲出藏在深缝或裂缝中的残留物弯型喷嘴适用于冲洗设备周围和底部需要清洗和冲刷的地方需要采用带喷嘴的刷子如果水管没有与蒸汽管相连那么其操作端应有自动关水阀这样有利于节约用水减少溅射同时也便于更换喷嘴在清洗工作完成后水管不能放在食品生产区域必须在清洁消毒后将其放在远离地面的挂钩上这种预防措施对控制单核细胞李斯特氏菌特别重要
三刷子
用于人工或机械清洗的刷子必须与清洗表面的轮廓吻合装有喷头的刷子应该满足清洁筛网待清洗和冲涮表面的要求刷毛要尽可能地尖硬但又不能损坏表面在清洗水管上装配水力驱动毛刷或电力驱动毛刷有助于清洗输液管和热交换管
毛刷可用各种材料制成马鬓猪鬓纤维和尼龙多数毛刷由尼龙制成Bassine是一种质感粗糙的纤维适合于洗刷污垢较多的地方巴尔麦棕榈纤维毛刷质感稍次于前者能有效洗刷中等程度污垢如金属设备和墙壁上的污垢Tampico刷子的纤维细软非常适合于清洗需要轻轻洗刷而且不是很脏的地方所有尼龙刷子都强而柔韧其纤维具有相同的直径和耐久性而且不吸水大多数电力驱动的刷子都用尼龙刷毛不能使用具吸附性材料做的刷子
四刮具海绵和橡胶清洁器
有时需要使用刮具清除粘性很强的沉淀在清洗产品存贮罐时由于没有足够的空间而不能采用机械清洗但海绵和橡胶清洁器都是清洗贮存罐的有效工具
五高压水泵
根据不同工厂的需要高压水泵可采用移动或固定式水泵移动式水泵通常比固定安装的水泵小当操作压力升到41.5 kg/cm
2
时移动式水泵的流量从40 L/min升到75 L/min移动
153
式装置包括清洗液槽用于混合各种清洗剂或消毒剂固定式水泵流量可以从55 L/min升到
475 L/min活塞型水泵流量高达300 L/min在61.5 kg/cm
2
操作压力下多级涡轮水泵的流量高达475 L/min这些水泵的流量和压力随制造厂家的不同而变化
在集中式装置中高压水通过设备管道排出因此出水口应装在利于达到清洗区域的地方管道配件和水管都要能承受水压所有设备都应该用防腐材料制成固定式装置与移动式装置的选择取决于实际需要如需要高压水流量则采用前者需要能方便地接近清洗区域则采用后者高压水在工厂中的其它用途也决定了是否采用固定式水泵
在需要补充高压热水时一般采用高压高流量水泵但是这种设备需要大量的水和清洗剂因而一般认为其效率不高不过这种设想已成功用于那些使用混合洗涤剂喷洗待清洁区域的移动式或集中式高压低流量设备上难以触及区域的有效清洗方法是采用低流量低温清洗
六低压高温喷洗装置
这种设备也有移动式和固定式两种移动式装置通常由轻的软管可调节喷嘴水蒸汽加热的洗涤剂槽和泵组成操作压力一般小于35 kg/cm
2
固定式装置在总管道热水提供的压力下操作或使用泵来操作由于洗涤剂的蒸汽容易直接喷到污垢表面所以当环境中不能出现蒸汽浓雾或要求清洁操作中不能溅起水花尽可能少或不能采用浸泡操作且费时等情况下需要采用上述装置
七高压热水装置
这种设备使用压力为3.5 kg/cm
2
~8.5 kg/cm
2
蒸汽和1 kg/cm
2
压力以上的没有加热的水这些装置将高速蒸汽的能量转化为输送管中的压力在将清洗剂从槽中抽出的同时与一定比例的热水混合喷嘴的压力是管中蒸汽压力作用的结果例如在4.0 kg/cm
2
的蒸汽压力下喷嘴压力约有14 kg/cm
2
这种设备很容易操作和维护但与高压高流量水泵一样效率不高
八蒸汽枪
有多种品牌蒸汽枪它们都是通过吸入水和清洁剂得到混合蒸汽的其中最令人满意的设备是那些既能用充足的水又能通过准确调节防止周围产生雾状蒸汽的蒸汽枪虽然这种设备已投入使用但不是一种高效清洗方法而且由于雾的形成降低了使用安全性增加了环境潮
154
湿度结果导致墙上和天花板上长出霉菌甚至有可能长出单核细胞李斯特氏菌只要使用适当清洗剂高压低流量设备的效率与蒸汽枪相同
九高压蒸汽
高压蒸汽可用来除去某些碎物也可将清洗后加工设备上的水分吹干由于高压蒸汽会形成雾和冷凝水因此它不是一种有效的清洗方法也不能使清洗过的地方消毒高压蒸汽的喷嘴和其它高压高流量设备的喷嘴应该能迅速更换而且在抽吸时必须具有较大的流量在大约
28 kg/cm
2
的操作压力下喷嘴采用3.5mm左右的小孔较为合适的
十热水冲洗
这种技术是一种方法而不是一种设备或一个清洗系统因为它仅需要水管喷嘴和热水所以常用于实际操作中糖其它一些碳水化合物和单价化合物都易溶于水因此这些成份形成的污垢用水冲洗较为有效虽然这种方法需要的维护费用低但它并不是令人满意的清洗方法尽管热水可以熔化脂肪沉淀物但同时也使蛋白质变性沉积并紧紧地粘在表面难以清除在没有高压的情况下要使水穿透那些通透性差的地方是很困难的而且如果不用清洗剂就要增加劳动力再加上还有其它要用热水的设备所以这种方法会增加能耗并产生冷凝水
十一移动式高压低流量清洗设备
一套移动式高压低流量设备包括气压或马达带动的高压泵清洗剂贮存槽高压输送管和喷嘴如图9-1内装水泵向输送管提供需要的压力由喷嘴调节流量当水泵输出压力时这种移动式设备同时记录从贮存槽流出的清洗剂量并按规定比例混合水和清洗剂根据整台设备的具体条件和喷嘴设计一台理想的高压低流量设备能在20~50 kg/cm
2
压力8~12 L/min流量下输送温度约55的清洗液
高压清洗的原理是当清洗剂自动通过高压喷嘴时形成了高压喷雾清洗剂的应用媒介因此清洗液在与待清洗表面接触时具有一定的冲击力结果有助于清洗高压低流量设备应该能减少水和清洗剂的消耗这种设备不但能节约水和清洗剂而且没有高压高流量设备的危险这是因为在流量小的情况下离喷嘴越远喷雾器产生的作用力越小
移动式高压低流量设备相对便宜可以快速接到现有设备上如果顾客答应大量购买某些清洗剂供应商的产品他们可以向其顾客提供这类设备而只索要很少租金甚至不要租金这
155
类设备当然比集中式设备需要更多的劳动力这是因为前者没有集成体系自动化程度低在清洗过程中需要移动移动式设备不能耐久需要格外小心维护高压喷雾在冲走待清洗表面污垢的同时也为微生物提供了最佳生长温度
这种水力清洗设备适用于小型企业因为其移动式装置可以在各种设施中移动移动式设备适用于清洗设备的部件和建筑物表面不能进行浸泡操作特别适用于传送装置和加工设备的清洗因为这些装置和设备用手刷非常困难而且费时将来这种清洗方法可能会得到更广泛的应用因为对某些劳动强度较低的设备如泡沫喷雾装置难以清洗的区域它能有效除去其中的单核细胞李斯特氏菌由于有可能节约劳动力和减少维护费用多数企业乐于使用这种设备
图9-1移动式高压低流量清洗设备能用于没有集成系统的地方这台设备装有水管搁架泡沫发生器清洗剂槽还有两个清洗台和一个消毒装置能让两位工人同时进行预清洗清洗后清洗和消毒如果将其喷淋杆换成泡沫杆接口这种设备还能进行泡沫清洗
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
十二集成高压低流量系统
156
这种系统的工作原理与移动式高压低流量设备相同是将机械能转化为能量的又一实例集成系统利用活塞式或多级涡轮式泵产生所需的压力和流量与移动式设备相似高压喷淋装置的清洗作用来自于水对污垢和表面的冲击在理想的集成高压清洗系统中泵水管阀门和喷嘴能有效防止酸性或碱性清洗剂的腐蚀应配备能自动减速的关闭阀门以防止通水时软管的跳动避免无目标地喷淋和浪费水源由于没有蒸汽挡住视线或伤害人员集成系统具有更加灵活有效安全和方便的优点
如果使用得当该清洗系统可冲走四周的污垢因此低压清洗优于高压清洗该系统的供应商常向客户提供技术支持为其配备清洁产品和清洗设备以达到最佳效果
集成高压低流量系统的穿透清洗过程与商用洗碟机相似系统自动将清洗消毒剂或清洗液注入水管依靠喷淋的水力冲刷作用可以清洗露出的表面和一些很难清洗的地方并能冲刷污垢积聚的裂缝以减少细菌污染通过喷淋不但所有表面都得到冲刷而且还加强了化学清洗作用在这个过程中系统自动加入清洗剂或消毒剂图9-2为高压清洗系统的设备组成
如果需要清洗的地方都安装快速连接接口就能体会到集成高压清洗系统的灵活性及其它主要优点该系统可使用各种清洗剂酸性碱性或中性若在传送带上装配机械化喷头则可自动进行洗涤清洗和停止程序
集成系统的造价高于移动式设备具体费用根据设备规模系统具备的灵活性确定最初投资在$15,000~$200,000之间
图9-2适用于大面积清洗的集成高压低流量系统
生产商Courtesy of Diversey Lever,255E,5
th
Street,Suite 1200,Cincinnati,Ohio,800-233-1000,
157
十三选择集成高压设备的决定性因素
一般说来最常见的两种主要设备是中压型压力为10 ~20 kg/cm
2
和高压型压力为
40~55 kg/cm
2
中压设备通常用于污垢重的加工厂高压设备常用于污垢较轻和需要冲洗加工设备的软饮料厂和糕点加工厂但是为了确保设备在各个特定加工厂中长期发挥作用必需考虑几个因素一般说来清洗喷嘴流速和压力之间呈反比关系每次清洗任务都需要一定的冲击力以确保能除去设备上的污垢在40~50 kg/cm
2
的高压下喷嘴流速平均约为5 L/min但是在低压下需要提供较高的喷嘴流速才能达到同样的冲击力例如某工厂有20 kg/cm
2
的中压系统喷嘴流速为30~40 L/min如果管理员想节约用水那么只要将压力升到40~50 kg/cm
2
使喷嘴流速减小到10或15 L/min便可成功达到节水的目的两种情况下均能产生同样的冲击力后者清洗用水可减少50%,
除了管理方面的成绩外节约用水还具有其它一些难以察觉的利益如降低喷嘴流速意味着减少污水和降低给水加热的能耗一般情况下偿还期低于6个月多数情况下低于3 个月
过去存在一种倾向在污垢重的加工厂内采用低压清洗其原因是高压清洗产生的作用力常常把脏物冲到其它地方事实上越脏的地方越需要采用较高的冲击力多数污垢并不太多的加工设备常用中压设备清洗
为达到长期节水目的建议使用压力为40~50 kg/cm
2
清洗软管喷嘴流速一般为10~20
L/min经常碰到的特殊情况是工厂只有很短时间用于准备生产比如说只有4~5小时用于清洗在这种情况下就需要更高的流速虽然这种情况经常是暂时的但也必须列入计划也就是说集成系统必须有一定的调节流速的能力
集成系统的价格是影响作出购买决定的主要因素高压设备的购买和维护都需要大量资金这种设备的水泵比中压型水泵要贵得多而且所有管子阀门和配件都必须耐高压因而也比较贵但是其在降低耗水量方面所节省的资金往往超过最初投资和长期操作所需的费用中压设备的购买和运行需要的资金较少中压水泵在机械上更简单管道阀门及相关配件不需要耐高压因此维护费用低于高压系统在整个工厂运行过程中如果用水量不是关键因素可以考虑采用中压设备至于节水问题中压设备是不能解决的许多加工企业使用压力为20 kg/cm
2
流速为20~30 L/min的喷嘴至于设备的合理使用和消毒方法的培训都是关键因素
十四移动式泡沫清洗
158
图9-3移动式泡沫发生装置能喷出象毯子似的泡沫清洗剂
生产商Courtey of Ecolab,Inc.,Mendota Herghts,Miinnesota
由于泡沫清洗快速方便因此在过去二十年中甚为流行这种技术用泡沫作为清洗剂的清洗介质由于清洗剂混合着水和空气形成的泡沫非常直观因此操作人员对哪里用过清洗剂一目了然这样便可减少重复工作的机率同时由于泡沫具有粘性增加了清洗剂与污垢的接触时间因此特别有利于大面积清洗该技术常用于清洗内部和外部的输送设备天花板墙壁管道传送带和贮存槽设备投资与移动式设备差不多图9-3和9-4均表示能采用泡沫清洗的移动式清洗设备该设备需要泡沫发生装置用于混合清洗剂水和事先通入的空气
十五集成式泡沫清洗
除需在整个加工区域内安装能迅速连接泡沫枪的固定装置点外该设备采用了与移动式泡沫清洗相同的技术处理清洗剂与集成高压系统一样集成设备也具有许多优点与移动式泡沫清洗相同清洗剂自动与水空气混合形成泡沫但它不需要移动式泡沫发生装置集成式泡沫清洗系统的设备组成如图9-5和图9-6所示
图9-5为集成式壁挂泡沫产生装置通过贮水池或贮存容器混合清洗剂壁挂装置可安装在需要集中清洗的地方该设备还可通过气流调节器和测水阀混合并分配清洗剂这种容易操作的试剂计量泵和其它控制器都锁在不锈钢仓内同时其气管和水管内都有一个嵌入式真空断路阀和关闭阀
159
图9-4中压型高压清洗/泡沫/注水消毒联合清洗装置
生产商Courtey of Ecolab,Inc.,Mendota Herghts,Miinnesota
图9-6a b c 分别为用于分配泡沫高压水清洗消毒剂的固定装置点泡沫清洗装置提供了可以调节气流能产生合适粘度泡沫的洗涤剂调节器这种清洗设备能提供高达69 kg/cm
2
的压力
十六移动式凝胶清洗
这种系统与移动式高压设备非常相似只是清洗剂的应用形式为凝胶而不是泡沫浆或高压喷雾由于凝胶易于粘附在移动部件的表面并清除其污垢因而这种介质特别适用于清洗食品包装设备设备的费用和安装与移动式泡沫设备和高压设备大致相同
十七集成式移动稀浆清洗
该方法与泡沫清洗基本相同不同之处在于混入清洗剂的空气比泡沫清洗少由于浆液的流动性比泡沫大因而能更有效地穿过不平的表面但是浆液的粘度不及泡沫大因此其中的清洗剂与污垢接触的时间不及泡沫中清洗剂与污垢接触的时间长
160
图9-5壁挂式泡沫清洗设备可根据加工厂的需要安装在合适的位置上该装置能自动计量和混合清洗剂以产生泡沫使用十分方便
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
十八集成高压与泡沫清洗的结合
这种设备在保持了集成式高压清洗优点的同时还可重复使用因此该方法比其它许多清洗设备更加灵活方便因为在高压条件下泡沫可用于清洗表面积较大的地方如传送带不锈钢输送管以及一些很难接触到地方因为多数设备必须专门设计和制造因此采用这种功能全面的系统其费用较为昂贵根据设备大小价格从$15,000~$200,000不等
十九就地清洗系统CIP
随着劳动力费用持续增加和卫生标准要求的提高就地清洗系统CIP越来越受到欢迎
CIP在牛奶厂和啤酒厂已应用多年由于该体系设备和装置费用较高而且对某些加工设备的清洗具有一定难度因而很少用于其它食品企业因为这些限制CIP被认为是需要专门设计专用于解决特殊清洗问题的方法CIP设备非常适用于清洗水管酿造桶热交换器集成式机器和均质器
161
图9-6这些固定装置点分别为a泡沫清洗剂b清洗用水
(c)用于消毒剂的快速接口
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
根据清洗的要求定制的CIP设备从简单的凸轮定时器到全自动计算机控制系统的CIP设备各具有不同等级的自动化程度用户可根据其流动资金劳动力价格和污垢程度选择设备的自动化程度应该注意的是设备必须由可靠的咨询公司和/或著名的设备清洗剂供应商设计这些组织能根据现场调查结果提供现有设备和清洗方法卫生状况的可靠报告
162
小型企业会考虑使用非全自动化设备由于设备自动化程度降低要求设备能通过流向选择盘将清洗液水等手动调节至所需的管路所有管道接在一个后盘上并通过U形弯管插在适当位置上可在CIP装置上连接一只微型逻辑开关对于全自动设备整个过程和CIP操作都可自动控制电子连接能确保阀门操作的准确性
CIP的工作原理是将清洗剂的化学活性优势与机械去污效果充分结合起来在合适的时间温度清洗剂和作用力下将清洗液洒到污垢表面若要达到最佳清洗效果必须用大量清洗液清洗污垢清洗时间少则5分钟多则1小时因此循环使用清洗液对充分利用清洗剂节水节能和节约清洗剂是十分必要的
为充分利用水源并减少废水排放CIP将最后清洗用水作为下轮清洗的补充用水乳品企业曾偿试利用超滤浓缩或蒸发浓缩回收清洗剂以便于进一步利用将各种不同装置组合成一个具备各种单一系统之优点的综合性系统已知这些系统能灵活利用各种回收水和清洗剂减少具体清洗操作过程中的用水总量这些装置在临时存贮槽中混合回收清洗剂和水并将其作为下一轮清洗操作的预清洗用水从而减少水清洗剂和能源的消耗量
正确设计的CIP系统清洗某些设备的能力与用手工将设备拆卸下来清洗的效果是一样的因此在许多食品企业中CIP设备已经完全或部分取代了手工清洗
图9-7所示的简化流程图说明了CIP系统的工作程序流程安排说明如何配置混合槽清洗剂收集罐管道热交换器和存贮槽这些设备的特点是能采用喷淋球清洗存贮槽大桶和其它贮罐管道和工厂内其它设施能使用循环水和特定清洗剂组成的高压清洗液清洗表9-1
列出了典型CIP系统的循环清洗过程
图9-7简化CIP系统操作程序的流程设计摘自Jowitt 1980
163
表9-1 典型CIP系统操作循环
操作 功能
1预清洗用热水或冷水 除去大部分污垢
2清洗剂清洗 除去残余污垢
3清洗 除去清洗剂
4杀菌 除去残余微生物
5后清洗根据消毒剂使用情况决定
除去CIP清洗液及消毒剂
与CIP系统相应的工厂设计很重要因为清洗过程中没有必要拆卸设备Jowitt(1980)建议使用无缝连接的管道和贮存罐以便采用液体喷雾清洗其光滑的外壁不论是固定的还是旋转的喷淋球都应该能在360范围内产生高速射流以除去设备内部残余污垢和其它污染物如图9-8说明了这种清洗概念
图9-8 移动式小型装置用于机械清洗大小贮罐它有一个水力驱动的不锈钢帽内装一只耐酸碱溶液能在
360旋转的球形喷嘴该喷嘴向四周喷雾将清洗液浸透待清洗设备的表面同时还有一只辅助喷嘴可根据速度调节垂直旋转运动生产商Courtesy of Oakite Products,Inc,
164
管路的研究是十分重要的它必须具有灵活性每条管路的位置应该是固定的而且要根据其在清洗中的作用来安装大型加工操作过程也许要安装几个主要的管路以便分开清洗设计者应该根据污垢特点设计管路当加工操作完成时可以利用管路按正常顺序进行清洗
使用排水选择阀门能方便地引导水流清洗剂清洗用水直接流向下水道而不是任其溅在地板上引起化学腐蚀在喷淋清洗管路利用选择阀门和辅助贮存罐能放出供应槽中的清水把水排入下水道进行清洗液的循环使用计量供应槽中放出的清水并在清洗完成后将水排入下水道
有两种基础CIP设计单一使用系统和循环使用系统另一种设计方法是联合系统它具有单一使用系统和循环使用系统的优点这种设备被称为多用系统
图9-9 CIP单一使用清洗液回收装置包括供水槽及CIP环路装置
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
二十单一使用系统
在系统操作中清洗液只使用一次这类系统通常是小型设备放在靠近需要清洗和消毒的设备旁由于清洗设备紧靠需要清洗区域所以清洗剂和清洗用水的量相对较少污垢重的设
165
备用单一使用系统比其它设备效果更为理想因为清洗液的重复利用几乎是不可行的有些单一使用系统设计成循环清洗液和清洗用水将其用于下道清洗循环的预清洗阶段中
与其它CIP系统比较单一使用设备更紧凑投资更低由于其设备较简单因此可以购买预装配件自行安装图9-9和图9-10为典型单一使用系统图示设备包括具有自动高度测量装置的贮存罐和一些气动控制阀门这些阀门用于充入蒸汽引导水流调整管路包括排放注流和输送排放通常在清洗循环结束时进行离心泵控制面板有温控的程序盒电磁阀气压计和温度计都是单一使用体系的组成部分
清洗贮存罐这类设备的典型操作过程需20分钟具体步骤如下1,开始时每隔40秒预清洗3次每次20秒除去污垢沉淀随后用真空泵将水抽到排水管2,将蒸汽压入清洗介质如果用蒸汽的话预调好温度再直接进入清洗循环这种状态维持10~20分钟后再将用过的清洗剂输入排水管或回收罐3,用冷水直接清洗两次期间每次间隔40秒然后将水输入回收罐或排水管4,再一次清洗和重新循环期间注入pH4.5的酸溶液继续冷循环约3 分钟然后排水
图9-10 只能部分回收的单一使用系统为了收集下道清洗循环中的预清洗用水配备自动测量高度的附加贮存罐摘自Jowitt 1980
二十一回收系统
对食品工厂而言CIP回收系统的重要性在于其能回收利用清洗剂和清洗液由于大多数污垢在预清洗过程中除去进入清洗液的污垢并不多因此清洗液具有重复利用的价值必须注意的是若要充分发挥清洗的效率清洗液的浓度一定要合适必须按照清洗剂和设备供应商推荐的原则确定清洗顺序变化包括清洗时间和操作顺序的先酸后碱或先碱后酸变化
166
回收系统为每种化学试剂都配备了一只贮存罐如果用热水清洗就必须要有热水槽或支路以节约能源和用水清洗液通常用线圈加热
CIP回收系统的一些基本部件是酸槽碱槽清水槽回收罐加热系统CIP进料口和真空泵在这套清洗系统的管路设计图中配备了远程控制阀门和计量仪通过程序控制装置使预清洗操作自动按顺序进行有了这套系统就能将清洗液从CIP设备输送到生产车间和需要清洗的设备旁
能重复利用清洗液的双槽系统包括清洗用水槽和回收清洗液槽三槽CIP设备包括清洗液槽重复利用的预清洗用水槽和最终清洗用水槽单用和多用系统都需要经过仔细设计和控制以避免食品与清洗液混合而带来不必要的危险Giese 1991
两个碱性清洗剂槽中通常存有不同浓度的清洗液浓度稍低的清洗液贮存罐其它贮存设施及管路口浓度高的清洗液适用于清洗盘式热交换器泵负责将清洗剂输入贮存罐并通过自动调节酸的浓度来调整中和槽的使用状况
只要附加一只CIP进料泵上述两种CIP管路便能进行同时清洗槽的容量由回路液量需要的浓度和期望达到的清洗程度决定在机械化工厂中央控制台使用远程控制阀门打开或关闭清洗回路利用回收水槽可减少回收系统的耗水量为了达到最佳效果有必要对清洗液进行循环利用虽然这样做使投资阶段用于回收设备的费用较高但是可以节省操作费用
理想CIP回收系统能自动充满排空循环使用加热和分散清洗液表9-2描述了采用回收清洗液的方式对贮存槽和管道进行程序清洗时理想CIP系统的典型操作过程
表9-2理想回收CIP系统的操作过程
操 作 时间(min) 温度
预清洗使用回收槽中的冷水进行预清洗然后排出 5 环境温度
清洗剂清洗用1%碱性清洗剂冲净残余清洗用水并将其导入排水管然后利用电导探测器控制分流使其流入清洗剂回收槽回收和再循环
10 根据清洗设备和污垢类型决定环境温度85
中间清洗用清水槽中未加热的软水将残余清洗剂冲净冲清洗液流入清洗剂槽中水则分流到回收水槽中
3 环境温度
酸洗0.5~1.0%的酸液将残余水冲到排水管中利用电导探测器控制分流使其流入清洗剂回收槽回收和再循环
10 根据清洗设备和污垢类型环境温度85
最后水洗利用冷水和回收水槽中的水冲洗残余酸液排出
3 环境温度85
*巴氏杀菌设备的容器和管路用85热水进行最后冲洗摘自Jowitt 1980
167
二十二多用系统
该体系的设计结合了单用系统和回收系统两者之特点适合清洗那些可按CIP原则有效清洗的管路槽及其它贮存设备这类系统通过自动控制程序进行工作程序包括由不同清洗方式即碱性清洗剂循环酸性清洗剂循环及酸化清洗等组合而成的清洗顺序它们在不同温度和时间段内通过清洗回路
图9-11是典型多用CIP系统的简化流程图这种多用模式的设备允许CIP清洗序列化学试剂浓度和热力学特性发生变化多用CIP系统包括配有辅助泵的化学试剂槽循环管路和热交换器盘式热交换器将进入的水和清洗液加热到需要的温度利用热交换器能灵活控制温度最大限度地利用槽的容量及根据需要适时加热水或清洗液
图9-11 典型多用CIP系统简图
1 CIP进口 2,CIP回路 3,进水口 4,排出口 5,Puma泵 6,注射套 7,循环回路 8,清洗剂贮存槽 9.
回收水槽 10,普通水龙头 11,溢流管 12,过滤器 13,蒸汽进口 14,巴拉弗洛热交换器 15,温度探测器
16,溶剂观察孔 17,电导测试仪 18,冷凝 19,无流动测试仪 20,蝶阀 摘自Jowitt,1980
多用CIP系统按下列操作步骤进行清洗
1,预清洗当循环水或供水达到所需温度后开始预清洗清洗操作完成后清洗液可直接排出或通过回路进行下一轮清洗操作然后再排出
2,清洗液循环利用洗涤剂容器或旁通回路进行清洗液循环在理想情况下能在不同循环阶段进行清洗剂的混合因为适时注入清洗剂可提高清洗液的强度或利用率盘式热交换器或旁通回路有助于清洗液的循环有了旁通回路可利用温度控制程序对整个清洗剂槽加热清洗液能重复利用或被排出
168
3,中间清洗具体操作与预清洗相似其主要作用在于清除前道清洗过程中的残余清洗液
4,酸循环此选择性操作与清洗循环相似酸槽可要可不要如果有酸槽水通过盘式热交换器或其它旁通回路建立循环回路根据特定的回路流量和时间注入预定浓度的酸
5,消毒剂循环该操作的设计目的是为了减少生物污染操作过程与注酸操作相似但通常不需要加热
6,热水消毒该操作在不同时间和温度下进行使清水循环回路通过盘式热交换器达到加热消毒目的用过的水既可以回收利用也可以排出
7,最后一步水清洗将水抽入CIP管路然后输送到循环回路水清洗的时间和温度是变化的
CIP设备的优点如下
1,节省人力CIP系统能就地清洗设备及贮罐从而减少人工清洗随着工资成本的升高以及越来越难以安排独立操作工人这个优点变得更加重要
2,更加卫生自动操作能更有效更连贯地进行清洗和消毒利用时间控制或电脑控制的设备能更加准确控制清洗和消毒操作
3,节省清洗液通过自动计量和重复使用使水清洗剂和消毒剂的消耗量最优化
4,提高设备和贮罐的利用率由于具备自动清洗程序使设备贮存罐和管道在完成清洗任务后立即被清洗干净迅速进入下一道清洗任务设备重复利用率高
5,提高安全性用CIP设备清洗不需要工人进入容器因此排除了工人在光滑内壁跌倒的危险
CIP系统的缺点
1 费用高多数CIP系统是定制的因而设计和安装增加了投资费用
2 维护费用高许多复杂设备和系统要进行更多的维护
3 灵活性不够这种清洗系统的使用限制在能安装设备的地方而移动式设备可在更大区域内使用污垢重的设备不能用CIP设备进行有效清洗也很难设计出适用于所有食品加工设备的CIP装置
二十三微处理控制设备
169
现在有可能制造控制过程更加精确的CIP设备借助于微处理监控体系CIP控制人员能够及时跟踪清洗参数迅速了解故障原因实施过程控制从而实现加强产品保护减少人力和财力消耗以及提高工作效率的目的
图9-12 能调节设备控制能力微处理控制器
生产商Courtesy of Diversey Lever,255 E,5
th
Street,Suite 1200,Cincinnati,Ohio,800-233-1000,
复杂的CIP系统包括微处理器控制装置图9-12由于程序具有较强的灵活性因此该装置适用于各种以时间或数据为基础的CIP系统的操作这项改革的原理是设计一个CIP图示记录装置以控制操作参数包括输入和反馈温度压力流量pH值和生产费用这种设备能将数据标示在有温度回流速度和清洗液浓度的详细时序图表上阀门脉冲水泵容量和清洗液浓度等在一般时序图表上不能清楚标出的项目都可以制表或记录在档这种方法是CIP实施控制记录清洗过程和维护过程中非常有价值的工具
配有计算机的CIP控制设备包括显示各种参数的控制台实际操作中应该根据CIP的特性对主要过程实施控制记录仪可输出一系列长条记录纸在每张纸上针对每一相关的CIP参数有一时间标记装置的程序设计说明不同的清洗回路需要不同的清洗参数同一台记录仪可记录CIP循环中各种设备贮存容器运输车或输送管道的参数有些设备还配有警示超出程序设置点的警报器
图9-13表示微处理器和分配系统该分配系统包括流动泵操作台负责将清洗剂分配到各个固定加盖的分配容器中服务台提供空气水电和热控制之间的联系指定的职员可用擦卡接近系统并通过申请简化生产选择管理人员必须经过申请才能通过远程调节器接近设
170
备跟踪化学试剂使用情况该系统能更有效地发挥化学试剂的作用使化学试剂费用减少
15~20%清洗周期缩短10%
图9-13 利用微处理器按程序分配消毒剂
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
微处理器控制设备可提高清洗效率通过精确控制各种机械清洗过程减少清洗费用其中有一种设备具有多达200项独立功能和各种控制程序可以进行产品回收清洗用水和/或清洗剂的回收人工清洗消毒循环控制化学试剂的浓度增加清洗周期和其它许多选项微处理控制设备能通过集成键盘或适用于个人电脑的离线程序控制盒操作控制过程能独立进行在线程序控制
二十四拆卸清洗COP
拆卸清洗体系适用于需要分散和/或搬离原来位置的设备清洗液流是进行清洗的作用力过去一些正规机构曾把流速作为衡量液流冲击力的标准通常使用1.5 m/s的流速由于现在
COP设备在较低流速下也能有效清洗所以这一标准已不再适用了在不同流量的条件下速度湍流实际清洗力不具备同等关系
COP设备又称再循环零件清洗机能有效清洗设备和容器的许多小零件以及一些小容器该设备与消毒管道清洗机一样有一台循环泵和一只喷射清洗液的分布喷嘴一台COP设备也
171
可作为CIP操作中的再循环装置正常清洗的再循环时间约为30~40秒附加5~10分钟冷酸清洗或消毒清洗
COP设备通常由装有马达驱动刷的不锈钢双室洗涤槽组成两只功率相同的马达将清洗液通过预先设定的管道送到刷子上利用热偶控制加热器使清洗液维持在理想温度45~55
上第一个洗涤槽用于装清洗液第二个洗涤槽用于喷淋清洗待洗的部件或器具干燥过程通常利用COP内或排水板干燥架内的气流完成
COP装置中起作用的设备是刷子集中清洗以及盛放清洗液的贮存罐许多COP设备配有用于清洗零件和容器内外的旋转刷子清洗时清洗液通过刷子的内部流出
COP设备的主要优点在于它能有效清洗分散的零件以及小型设备和器具而且这种设备还能减少人工和改进卫生购买和维护COP设备所需的费用较为合理它对规模操作的主要限制是最初投资费用较高维护与装卸这些清洗机所需的劳动力较多
COP概念经常用于清洗食品生产和服务业的设备和器具利用计算机控制整个过程不锈钢柜可在一个封闭的不锈钢盒清洗机内进行清洗和消毒程序逻辑控制可控制清洗操作中每个连续步骤的时间有关COP设备在乳品厂和食品服务业中的应用情况见本书第14章
图9-14 壁挂式漂洗/ 泡沫漂洗/ 消毒清洗装置
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
172
第四节 消毒设备
一消毒设备
使用消毒剂的设备从手工喷雾器如用于杀虫剂和除草剂的设备到壁挂设备和挂在加工设备上的喷嘴有很多不同的型号很多机械化清洗装置将消毒作为整个系统的功能之一图
9-14
集成高压低流清洗和泡沫清洗设备都具有消毒程序利用软管和控制杆或通过加工设备特别是移动的传送带或输送装置上的喷淋嘴使用消毒剂消毒后者的优点在于实现了消毒过程机械化利用时间开关统一控制消毒过程对消毒剂进行计量可以更精确地使用消毒剂
图9-15为一台壁挂消毒装置通过孔经控制高压清洗水的流量以及预先设定的流速为了消毒在高压水流过消毒剂注射器时定量注入消毒剂在没有自动化装置的情况下可利用注流消毒喷嘴将消毒剂有效喷洒到溶液中
图9-15 壁挂式消毒设备该设备可在产生溢流的同时进行大面积消毒
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
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二消毒方法
有许多成熟的方法可将消毒剂送到指定的区域在实际过程中要根据具体操作过程确定最佳方法
化学消毒剂的常用方法如下
喷淋消毒将消毒剂溶于水中并用喷淋设备把消毒剂喷洒到待消毒区域
喷雾利用细雾状消毒剂对室内的气体和表面进行消毒
注流消毒将消毒剂溶于水中大剂量冲洗以确保彻底消毒越来越多企业采用这种方法消除单核细胞李斯特氏菌该方法缺点是耗费大量消毒剂和水导致环境湿度增加
浸泡/COP消毒这种技术是将设备器具部件浸在盛有消毒液的槽中进行消毒处理
CIP消毒方法CIP消毒主要通过消毒剂在管道内设备内循环流动进行消毒
图9-16 润滑设备用于高速运输装置传动装置扣环链条等
生产商Courtesy of Ecolab,Inc.,Mendota Hieghts,Minnesota
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第五节 润滑设备
图9-16为典型润滑设备能有效维护与润滑用于饮料厂高速装瓶机和罐装传送带以及扣环链和传送机烟熏室链条驱动装置和其它需要精确控制的连续搬运装置或链条其工作原理是在化学试剂泵中由于活塞往复运动使水处于一定压力下当活塞运动到一定程度时可以抽出桶中的润滑剂然后将其注入汽缸内的水中
第六节 总结
清洗设备的主要功能是分配清洗剂和消毒剂以便清洗消毒和灭菌有效清洗系统可以减少高达50%劳动力高压低流量清洗设备通常用于难以清洗的区域由于其具有穿透能力是除去污垢的有效设备泡沫清洗装置因其容易使用和适于清洗大面积区域且泡沫能粘住表面清洗效果好等优点越来越受到欢迎
凝胶的清洗原理与泡沫介质相似不同之处是凝胶含有的空气少和粘性差悬浮液介质对清洗具有小型移动部件的设备最为有效
CIP设备能有效清洗乳制品和饮料这类流体加工企业中的部分设备且可以减少人工清洗但这种设备造价昂贵在污垢重的地方和存在不同加工系统的地方清洗效率低复杂的
CIP设备有控制操作参数的微处理控制装置COP设备能有效地清洗部件和小器具利用机械化润滑设备可以更卫生地润滑高速传送带和其它设备
思考题
1 卫生中耗费最大的因素是什么
2 高压低流量清洗设备是如何工作的
3 高压低流量清洗设备有什么优缺点
4 集成清洗设备和移动式清洗设备有什么不同
5 为什么泡沫清洗方法能成为广泛流行的清洗方法
6 什么是悬浮液清洗
7 什么是凝胶清洗
8 什么是CIP设备以及它是如何工作的
9 什么是COP设备以及它是如何工作的
10 什么是CIP回收系统
11 CIP设备的优缺点是什么
175
12 什么是CIP设备的典型循环
参考文献
1,Giese,J.H,1991,Sanitation,The key to food safety and public health,Food Technol 15,no,12:74,
2,Jowitt,R,1980,Hygienic design and operation of food plant,Westport,CT:AVI Publishing Co,
推荐参考文献
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