某工廠設備維護保養時自動閥切換延遲,導致管道內少量清洗用食品級堿水滲入流水線上的牛奶。據有關專家分析,“堿水牛奶”的問題很可能出現在生產管道的CIP清洗環節。目前食品企業在CIP環節通常采用氫氧化鈉作為堿性洗液。氫氧化鈉俗稱燒堿,火堿或苛性鈉,屬于強堿,有強烈的刺激性和腐蝕性,如果混入牛奶喝下,會對食道和嘗味道造成腐蝕性損傷,對兒童的傷害尤其嚴重。
由于CIP并不是生產乳制品的直接工序,目前多數食品企業將CIP的控制納入前提性方案(OPRP)或衛生標準操作程序(SSOP)。但“堿水牛奶”以及此前的“含氯可樂”等事件都暴露出食品企業管道清洗環節存在著較大的安全風險,特別是清洗后對管道內殘留化學物質的監測,應引起有關食品企業的高度重視。目前國內部分乳制品企業CIP過程操作不規范,記錄不完整,更增加了CIP環節引入化學危害的風險。因此,將CIP環節監控升級為HACCP體系中的關鍵控制點是一個值得推薦的策略對全品環節引入的風險降低至可接受水平。HACCP體系完整的監控、糾偏及驗證措施可將CIP環節引入的風險降低至可接受水平,有效保證乳制品等相關產品的安全。
一、CIP的原理和流程
CIP的全稱是“Cleaning in Place”,中文稱“原地清洗”或“在線清洗”。CIP技術和設備的發展始于20世紀50年代乳制品企業的加工過程。CIP的定義為:大型設備、管線或系統,在原安裝位置不作拆卸及移動的條件下的清潔作業(故又稱為“原地清洗”),能極大地減少人工干預和清洗設備的時間。目前CIP的種類包括超聲波清洗、干冰清洗、高壓水射流清洗、化學清洗等。目前國內乳制品企業常用的是化學清洗,即利用化學清洗劑溶解污垢的作用、水的溶解及沖刷作用、溫度作用,對容器及管道內表面進行清洗,以除去殘余產品、蛋白質、脂肪、有機及無機鹽類和容器表面的微生物。一般CIP的清洗流程包括:水沖洗—堿液洗—水沖洗—酸液洗—水沖洗—殺菌等多個步驟。除了上述清洗流程,一些企業也根據清洗對象和清洗頻率的不同,省略酸堿清洗步驟,采用堿清洗、酸清洗或熱水清洗等簡易步驟。在洗滌劑的選擇上,堿液通常為2%~4%的氫氧化鈉。酸液通常為1%~2%的硝酸、磷酸或檸檬酸。以深圳某乳制品企業為例,其超高溫滅菌設備的CIP參數如下:
清洗堿液:氫氧化鈉(2.0%~2.5%),清洗酸液:硝酸(1.5%~2.0%)
中途清洗:預沖洗—堿循環(137℃)—沖洗
完全清洗:預沖洗—堿循環1(137℃)—沖洗—堿循環2(85℃)—沖洗—酸循環(65℃)—沖洗—殺菌—最后沖洗
在連續生產乳制品8小時后,企業對滅菌設備進行一次中途清洗,再過8小時后,進行一次完全清洗,如此交替進行。
二、CIP工序的危害分析
從上述例子可以發現,如果企業未嚴格按照CIP程序進行操作(比如漏掉最后的清水沖洗步驟),或發生設備故障等問題(比如“堿水牛奶”事件),就可能導致強酸強堿的殘留。在“中途清洗”的方式中,如果堿循環之后的熱水沖洗不充分,也可能導致堿液殘留。本文根據HACCP體系危害分析的原理,對該企業CIP環節的危害分析如下:
表1 超高溫滅菌牛奶CIP危害分析工作表
公司名稱:XXX |
產品描述:超高溫滅菌牛奶 |
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公司地址: |
儲存和銷售方法:常溫儲存,超市貨架銷售 |
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預期用途和消費者:普通消費者 |
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加工步驟 |
潛在危害 |
是否顯著 |
判斷依據 |
控制措施 |
是否 關鍵控制點 |
CIP清洗 |
生物的:清洗不充分,微生物殘留并繁殖 |
否 |
經過強酸強堿清洗,微生物殘留存活的概率較小;后續有殺菌工藝 |
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化學的:強堿、強酸殘留 |
是 |
未充分沖洗或操作不當會導致洗液殘留。 |
監控相關清洗設備及管道洗液的酸堿度或電導率 |
是 |
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物理的:無 |
通過危害分析工作表,我們可以發現該企業在CIP環節存在顯著化學危害,而且該危害不能通過后續工藝流程消除,必須在CIP環節制定控制措施,是一個關鍵控制點。
三、基于檢查酸堿度的HACCP計劃
經上述危害分析,該企業需要對“強堿、強酸殘留” 這一顯著危害制定控制措施。目前,許多乳制品企業通過檢查CIP最后一個步驟洗液(通常為熱水)的酸堿度來確保沒有強酸強堿殘留。因為極少量的強酸強堿殘留都將引起管道內液體pH值的劇烈變化,所以企業可在CIP結束前用pH試紙或pH計檢查洗液的pH值,若其pH值在6.5~8.5的區間內(國家生活飲用水標準),即可判定管道內已無強酸強堿殘留。也有一些企業采用酚酞測堿及甲基橙測酸的定性試驗,若試液沒有變紅則證明管道內洗液非強酸性或強堿性,可以結束CIP開始產品生產。
表2是一個基于檢查酸堿度的HACCP計劃模板。
四、基于監測電導率的HACCP計劃
除了上述檢查酸堿度的方法,監測洗液的電導率是一個更加新穎和方便的方法。電導率是溶液傳導電流的能力,通常情況下溶液的電導率與其離子濃度成正比。電解質溶液在一定濃度范圍內,其電導率與溶質質量百分比成線性關系。溶質濃度小于10%時,溶液電導率對其濃度的變化尤為敏感(圖1),這使利用電導率來監測溶液濃度十分方便。目前商業化
圖1 常見電解質溶液電導率與濃度對應關系(ICTechnical Note., 2005 Issue 4-1)
的電導率探頭及顯示裝置已經較為普遍。在使用CIP清洗的乳制品企業中,不但可以利用電導率探頭監控酸堿洗液的濃度(強度)以保證清洗效果。另一方面,因為強電解質溶液和純水的電導率差別很大(圖2),因此CIP從酸堿洗液轉為清水沖洗時,管道中洗液的電導率會迅速下降至極低的水平,監測電導率就可以準確把握結束CIP的時間點,實現CIP時間最小化,節省大量清洗用水,同時保證沖洗充分和后續產品的安全。
表3是一個通過監測電導率控制CIP風險的HACCP計劃模板。
因我國生活飲用水標準未制定電導率這一指標,本文采用了歐盟飲用水標準98/83/EC中的電導率指標作為關鍵限值(CL)。操作限值(OL)則可視企業具體情況設定,比如使用凈化水或過濾水清洗的企業應適當地將OL調低。我國瓶裝飲用純凈水標準(GB 17323-1998)中電導率的限值為10μS/cm,一般自來水的電導率為1250~1500μS/cm。另外,因為電導率和溫度強烈相關,所以使用熱水進行最后
圖2 不同溶液(液體)的電導率差異(RosemountAnalytical Inc., 2010)
沖洗的企業必須考慮到溫度補償因素。如表3中的CL:2500μS/cm(20℃),假定企業使用85℃熱水,根據水的溫度補償斜率2%/℃,CL應改為:2500×[1+2%(85-20)]=5750μS/cm。