原位清洗系统在乳制品加工中的应用探讨

□ 王 锟 黄彦斌 黑龙江省完达山乳业股份有限公司九三分公司

在乳品加工过程中，加工使用的设备和管道都会有一定的沉积物，对接下来生产的产品的质量造成一定的影响[1]。因此，乳制品加工使用的设备和管道都需要定期进行清洗，保证乳制品产品的质量和食品安全。原位清洗系统是一种可以在不拆除设备条件下进行清洗的系统，它的优势在于可以在保持生产线的基础上，对处于闭合回路中的生产设备和管道进行循环的清洗和消毒，被广泛应用在乳制品加工行业[2]。

1 CIP系统的工作原理

1.1 CIP系统的构成

CIP系统是由冷消毒液罐、清水罐、热水罐、酸罐、碱罐、回收水罐、清洗泵与加热器等共同构成的，结构如图1。

图1 CIP系统的构成

1.2 CIP系统的清洗流程

应用CIP系统对乳制品加工生产线进行清洗时，一般需要根据不同的清洁要求配置清洗液，然后通过CIP系统的自清洗设置定期对这些设备和管道进行清洗。在对CIP系统进行配置时，进程泵应采用耐冷消毒液，耐酸碱、耐高温的离心泵，回程泵在满足耐冷消毒液、耐酸碱、耐高温的基础上采用自吸式离心泵，保证生产产品的设备和管道都能够抗酸碱腐蚀。生产线上设备和管道的沉积物较多，应该加一个碱液澄清罐，碱液先进入碱液澄清罐，澄清后将上层的碱液回收到碱罐中。

2 乳制品加工的沉积物类型

牛乳内蛋白质以及乳糖、脂肪、矿物质与维生素等物质的含量较高。在乳制品加工过程中，不可避免的要对生牛乳进行杀菌操作，在杀菌过程中，牛乳不可避免的会与加热设备接触，从而产生各种沉积物。通过表1可知，沉积物可分为矿物盐、脂肪、糖和蛋白质4种。

表1 乳制品加工的沉积物类型

3 影响清洗效果的因素

3.1 清洗液浓度

酸性清洗液主要用于清除芽孢以及矿物质盐类沉积物和部分能被酸性溶液溶解的蛋白质。碱性清洗液的主要作用是杀死生产设备和管道沉积物中的细菌、脂肪以及能在碱性溶液中溶解的蛋白质和糖类沉积物。清洗过程中，应该保持清洗液浓度，为了确保清洗液浓度维持在一个稳定的状态，需要随时向清洗循环中添加清洗液。同时要对清洗液的浓度进行监控，维持CIP系统的稳定。

3.2 清洗温度

温度能够对生产设备和管道中沉积物的溶解度和物理粘度产生影响，从而对CIP系统的清洗效果产生影响。随着温度的变化，蛋白质的结垢程度呈抛物线式变化状态，无机盐的结垢程度会呈现出正相关的变化状态。详情见图2。当沉积物的物理粘度提高，生产设备和管道中沉积物的表面结合力将会提升，影响CIP系统对设备和管道沉积物的清洗。同时，温度的变化对清洗液的浓度也会产生一定的影响，导致清洗液的腐蚀作用发生变化。

图2 温度-结垢程度关系图

3.3 清洗液的流量

利用CIP系统对生产设备和管道中的沉积物进行清洗的过程中，清洗液的流量也能够影响CIP系统的清洗效果。保证清洗过程中CIP系统的流量，即保证CIP系统清洗过程中清洗液的流速，清洗液的流动速度会对沉积在生产设备和管道中的沉积物产生一定的机械作用，如冲刷也可以清除沉积物。因此，控制清洗液的流量一方面是为了保持CIP系统的清洗液的清洁效果，另一方面也是为了对沉积物产生一定的物理作用，有助于对生产设备和管道中沉积物的清洁。

4 CIP系统清洗质量控制

4.1 清洗步骤

CIP系统对乳制品生产设备和管道中沉积物的清洁主要包括九个步骤。首先是用清水冲洗，然后按照碱顶水—碱循环—水顶碱—酸顶水—酸循环—水顶酸—热水顶冷水—热消毒8个部分进行清洁。

4.2 CIP系统清洗效果检测

乳制品加工过程中易受感染导致乳品变质，因此需要对乳制品加工生产线上的设备和管道进行检测。按照标准清洗程序清洗设备之后并不能清除表面的所有残留物。①确定设备最难清洗部位[3]。以设备为出发点是清洗验证的基础，首先确定生产过程中设备的哪些部位与产品有直接接触，再确定设备最难清洗的部位及其面积。一般单效浓缩、杀菌以及发酵段的设备较难清洗，而搅拌、仪表检测段以及取样阀为清洗困难的部位。②选定最难清洗产品。在选取产品时，须选取最难清洗、最具代表性特征的产品，一般为发酵乳等高黏度产品。

5 CIP系统成本控制

CIP系统的成本主要分为两部分，一部分是对清洗液的消耗，另一部分则是由于对水、电的消耗。清洗液消耗控制的关键在于减少电导率较低部分的液体。通过对回收水的再利用，可控制水的消耗量。水、电等运行成本控制主要是清洗时间的优化控制以及清洗等待时间的缩短，在确保清洗效果的基础上，尽量缩短清洗时间，可通过对分支管路顶水步骤的同时设置，并控制交换界面，来有效解决此类问题。

6 结语

综上所述，对CIP系统清洗效果造成影响的因素多样，需从系统建设阶段开展管理，并在运行期间，不断对参数进行调整，对清洁过程进行合理与科学的控制，能够提升乳制品生产的质量，避免在生产过程中可能出现的质量问题。