在乳制品生產(chǎn)過(guò)程中,乳及其制品不可避免的會(huì)殘留在設(shè)備表面及管壁上。由于乳及其制品是非常好的微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),如果不及時(shí)將其清洗掉,必然導(dǎo)致微生物的大量繁殖,造成嚴(yán)重污染。如果以污染的設(shè)備和管道來(lái)進(jìn)行生產(chǎn),勢(shì)必對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重后果,所以,清洗是乳制品生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的程序。
牛乳是大多數(shù)微生物生長(zhǎng)繁殖的理想培養(yǎng)基,一旦原料乳或產(chǎn)品受到微生物的污染,就很容易在生產(chǎn)中造成嚴(yán)重的產(chǎn)品污染事故。因此,工廠內(nèi)的各項(xiàng)清洗對(duì)所有的乳品廠來(lái)說(shuō)都具有至關(guān)重要的作用。
乳制品生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施經(jīng)過(guò)清洗后,應(yīng)達(dá)到4種清潔程度。
(1)物理清潔度:以除去清洗表面的可見(jiàn)物。
(2)化學(xué)清潔度:不僅除去全部可見(jiàn)污物,而且還除去了肉眼不可見(jiàn)的,即通過(guò)嘗味或嗅覺(jué)能探測(cè)出來(lái)的殘留物。
(3)微生物清潔度:通過(guò)消毒獲得。
(4)無(wú)菌清潔度:殺死所有微生物。
設(shè)備不經(jīng)過(guò)物理或化學(xué)的清洗也能達(dá)到微生物清潔度。但是,先經(jīng)過(guò)物理清洗后,就很容易達(dá)到微生物清潔度。
二、乳品設(shè)備及管道表面沉積物及其性質(zhì)
乳制品設(shè)備及管道表面沉積物與乳制品的成分密切相關(guān),有物料沉積物、蛋白沉積物、乳結(jié)石、變質(zhì)產(chǎn)品、雜質(zhì)及其來(lái)自土壤的物質(zhì)。
乳制品典型的沉積物及其性質(zhì):
(1)乳糖:溶解于水,易于清洗,但焦化后清洗較困難。
(2)脂肪:用含有表面活性劑和堿溶液的熱水很容易清洗,聚酯是難以清洗掉的。
(3)蛋白質(zhì):最好用堿性溶液處理,酸性溶液處理效果稍差,變形蛋白則較難清洗。
(4)乳結(jié)石:是由礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)和其他乳成分交替結(jié)合的沉積物,清洗較為困難。
(5)礦物質(zhì):用酸性溶液處理較好,但如果沉積并干燥在罐壁上則較難清洗。
三、對(duì)清洗劑的要求
清洗的三個(gè)明顯階段:
(1)清洗表面上的污物沉淀被溶解;
(2)溶解的污物分散到洗滌劑溶液中;
(3)污物保持其分散狀態(tài),防止再沉積到表面上。
能滿足上述三個(gè)明顯階段的有效和速效的洗滌劑溶液,必須是有某些化學(xué)和物理性能。
乳品工業(yè)使用的清洗劑,最重要的性能如下:
(1)具有從設(shè)備表面除去有機(jī)物的能力;
(2)具有高度的潤(rùn)濕能力,能使洗滌劑滲透到污物沉淀內(nèi)部,這樣,就能更快和更有效的起作用;
(3)能把沉淀物分解成小顆粒并使其保持分散狀態(tài);
(4)具有溶解設(shè)備表面鈣鹽沉淀物的能力;
(5)具有把鈣鹽保留在溶液中的能力;
(6)具有中等產(chǎn)泡能力,在循環(huán)清洗系統(tǒng)中使用的洗滌劑應(yīng)是低泡型的;
(7)無(wú)腐蝕,不會(huì)損壞設(shè)備表面;
(8)符合污染控制和安全要求。
四、常用洗滌劑的種類
乳制品生產(chǎn)中,通常選用NaOH溶液和HNO3溶液。NaOH溶液對(duì)有機(jī)污物具有良好的溶解能力,在高溫下具有良好的乳化性能(把脂肪轉(zhuǎn)化成水溶液的形式),是一種有效的清洗劑,價(jià)格較低。涉及到熱處理工藝時(shí),單用堿液清洗是不夠的,這時(shí),可用酸液作為一種補(bǔ)充洗滌劑,并在清洗循環(huán)中組成一個(gè)獨(dú)立階段。
五、清洗作用理論
在設(shè)備表面形成的沉積層呈連續(xù)的膜狀,其中有不溶性蛋白質(zhì),低熔點(diǎn)的脂肪球,可溶性的脂肪球,可溶性的乳糖晶粒和絮狀的磷酸鈣。
如果只用冷水沖洗,水只能從沉積物表面流過(guò),由于脂肪球的保護(hù)作用,沉積物不會(huì)被侵蝕,用熱水沖洗可以取得較好效果。
為了使清洗液和沉積物充分接觸,必須加表面活性劑來(lái)降低清洗液的表面張力。蛋白質(zhì)吸水后發(fā)生輕微膨脹,水中的堿性洗滌劑加強(qiáng)蛋白質(zhì)的溶解,堿的PH值越高,其效果越好。堿液溶解蛋白質(zhì)后,使沉積物的其他成分裸露出來(lái)。接下來(lái)表面活性劑發(fā)揮作用,將粘附在表面的脂肪球除掉,同時(shí)不溶性的磷酸鈣粘附層也變松,被清洗液中的螯合劑帶走。這時(shí)只需要適當(dāng)?shù)臋C(jī)械力沖去剩余的沉積物,并且要采用能夠溶解鈣的清洗劑,以便防止鈣鹽沉積。
如果用清水沖洗清洗劑洗過(guò)的表面,粘附在表面上的廢液將被稀釋。如果清洗劑對(duì)洗液中臟物的結(jié)合能力不強(qiáng),可能會(huì)在稀釋的同時(shí),這些臟物又要結(jié)絮并重新形成沉積層。這樣就破壞了清洗的目的,所以清洗劑必須具有分散臟物的能力。
六、清洗的分類
清洗分為CIP和COP。CIP:Clean In Place,原位清洗/就地清洗。CIP是一種清洗方法,無(wú)需拆卸及打開(kāi)設(shè)備,且?guī)缀趸蛲耆恍枰僮鲉T參與,對(duì)工廠所有設(shè)備或管道進(jìn)行清潔。在一定流量/壓力的條件下,將清潔劑溶液噴射或噴灑到設(shè)備表面或在設(shè)備中循環(huán)。整個(gè)清潔過(guò)程通常由多個(gè)獨(dú)立清洗步驟組成。COP:Clean Out of Place。把設(shè)備拆開(kāi)來(lái)進(jìn)行清洗的方法。一般指手工清洗、泡沫清洗等清洗方法,來(lái)清洗取樣閥、人孔、軟管、過(guò)濾網(wǎng)、墊圈、呼吸閥、進(jìn)料管、轉(zhuǎn)換件等零部件。實(shí)際清洗過(guò)程中,CIP只能完成80~90%的清洗任務(wù),10~20%的清洗任務(wù)要靠COP來(lái)完成。
CIP的優(yōu)點(diǎn):
(1)安全標(biāo)準(zhǔn)高:人工流程減少,不需要員工進(jìn)入缸或其它處理設(shè)備,不需要員工直接接觸化學(xué)品溶液。
(2)衛(wèi)生質(zhì)量高:結(jié)果重復(fù)性好,消除人為錯(cuò)誤。
(3)成本控制更加合理:生產(chǎn)效率提高,人力開(kāi)支減少,水、能源、清潔劑、消毒劑等輔助資源控制得到提高。
七、CIP原地清洗的“五步法”
(1)用生產(chǎn)用水進(jìn)行預(yù)沖洗:除去較大的、明顯的顆粒。
(2)堿性清洗液循環(huán)清洗:去除殘留的污垢。
(3)用生產(chǎn)用水進(jìn)行中間沖洗:去除堿液。
(4)酸性清洗液循環(huán)清洗:溶解所結(jié)的垢。
(5)用生產(chǎn)用水進(jìn)行最后沖洗:去除酸液。
八、影響清洗的四大因素
(1)清洗的溫度
在允許范圍內(nèi)盡量采用高溫。熱,本身也發(fā)揮洗凈效果,但在多數(shù)情況下,熱主要是與其他清洗要素并用時(shí)起協(xié)和作用。
熱的清洗效果:
a. 促進(jìn)清洗劑成分對(duì)污垢起化學(xué)反應(yīng)的效果,一般化學(xué)反應(yīng)是溫度每升高10℃,其反應(yīng)速度加倍。如NaOH對(duì)牛乳皮膜污垢的洗凈,在32-85℃范圍內(nèi)每升高10℃,其清洗效果提高1.6倍。
b. 促使污垢熔融,減弱污垢與設(shè)備表面的結(jié)合而易于脫落。如常溫時(shí)呈粘性狀態(tài)的污垢以及呈固體狀態(tài)的機(jī)油,動(dòng)植物性脂肪。
c. 升溫可增大污物成分中可溶性物質(zhì)。
d. 升溫使被清洗物體,如墊圈、板式換熱器的墊圈等在升溫時(shí)發(fā)生膨潤(rùn)現(xiàn)象,減弱其與污物的結(jié)合。
e. 清洗液密度增大,粘度降低,可減弱對(duì)攪拌流動(dòng)的阻力而提高清洗液的洗凈力。
f. 高溫還有一定的殺菌效果。
清洗過(guò)程對(duì)熱的注意事項(xiàng):
a. 溫度過(guò)高,清洗液蒸發(fā)劇烈,應(yīng)避免。
b. 溫度過(guò)高,易使蛋白質(zhì)變性而凝固。
c. 脂肪系統(tǒng)的污垢遇高溫強(qiáng)堿,可發(fā)生皂化現(xiàn)象。
d. 清洗劑成分受化學(xué)變化或分解而使洗凈力降低。
e. 設(shè)備及管道發(fā)生熱應(yīng)變。
f. 促進(jìn)對(duì)金屬的腐蝕和變色。
所以,溫度越高,清洗效果越好。對(duì)于一般的罐和管道,通常清洗溫度為65-75℃,對(duì)于一些熱交換設(shè)備,如巴氏殺菌機(jī)、UHT滅菌機(jī),則對(duì)清洗溫度要求更高,通常應(yīng)根據(jù)設(shè)備要求并結(jié)合實(shí)際進(jìn)行設(shè)定。
(2)清洗的機(jī)械力
層流時(shí)不發(fā)揮洗凈效果,流速達(dá)到一定程度后呈湍流狀態(tài)時(shí),始表現(xiàn)出洗凈效果。液體流動(dòng)由層流變?yōu)橥牧鲿r(shí)的流速稱為臨界流速。臨界流速依管徑、清洗液粘度、溫度、壓力、管徑的光潔度等而異。其中雷諾數(shù)是重要的一個(gè)指數(shù)。
在臨界流速下的雷諾數(shù)稱為臨界雷諾數(shù),根據(jù)許多研究的Re=2320,一般層流Re<2000,湍流re>4000。雷諾數(shù)超過(guò)25000時(shí),其清洗效率急劇上升。一般清洗管路雷諾數(shù)取Re>30000,可獲得良好的清洗效率。
(3)清洗的濃度
設(shè)備設(shè)施的清洗效果與清洗液的酸堿濃度密切相關(guān),濃度越高,清洗效果越好。當(dāng)然,過(guò)高的濃度對(duì)設(shè)備設(shè)施的腐蝕性也越大。一般的罐和管道,堿液(NaOH溶液)濃度為1.5%-2.5%,酸液(HNO3溶液)濃度為1%-2%,就可以達(dá)到較好的清洗效果。
(4) 清洗的時(shí)間
清洗的時(shí)間越長(zhǎng),清洗效果越好。一般的罐和管道,堿液(NaOH溶液)循環(huán)時(shí)間10-20分鐘,酸液(HNO3溶液)循環(huán)時(shí)間10-20分鐘,就可以達(dá)到較好的清洗效果。
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