通过食品制造装置的高效洗净，提高食品制造过程的卫生管理水平

萩原知明

（东京海洋大学，日本，999001）

通过食品制造装置的高效洗净，提高食品制造过程的卫生管理水平

萩原知明

（东京海洋大学，日本，999001）

本研究介绍了食品制造装置的高效洗涤方法，对污垢的附着特性、洗涤机理、洗净效果的评价方法、EBC（循证洗净）作了具体说明，指出食品制造装置的高效洗净是对食品制造过程实施确实卫生管理的有效措施。

清洗；食品装置；效率；卫生管理

1.　食品制造装置的洗净

在食品制造过程中，制造装置上附着的食品污垢，是引起食品中毒的细菌等微生物滋生的场所。为了降低食物中毒与污染的危险，确保食品的安全性，清洁食品制造现场是必不可少的一项操作。特别是近年来食品制造规模的扩大，食品流通的区域化，发生食品中毒的规模有所扩大的倾向。作为防止食物中毒关键环节的食品装置清洁，其重要性在不断增加，对清洁水平的要求也越来越高。清洁对维持食品制造装置的正常运转，也具有非常重要的作用。

清洁通常需要消耗大量的水和能源，从保护地球环境的角度来看，现状是全世界各个行业都在大力提倡有效利用水资源，削减清洁过程中的用水量和能量消耗。

总而言之，在现在的食品制造工厂，采用能实现高效清洁的清洗技术迫在眉睫（图1）。为此，科学地理解与清洗有关的各种现象，以合理的方针为基础，构筑适当的清洗条件，是当前首要的任务。但是，清洗一直被看作是食品制造过程的后续操作，因而，对清洗的科学讨论尚处于相对滞后的状态。

图1 现在的食品机械装置洗净技术的课题与Evidence-based cleaning (EBC)的作用

2.　清洁方法的制定与EBC

在新设备投入使用前、制作新的制品、生产线变更之际，必须确定行之有效的清洁方法。从现场操作的角度考虑，以下几点是必须注意的。

· 需要达到什么样的清洁度

· 污垢的种类

· 清洁剂的种类、洗涤温度、时间，以及与其他的清洁条件采取什么样的组合

· 怎样确认日常的清洁效果

根据以上这些内容就可选定清洁方法，通过清洁试验最终确定适当的清洗方法。此时，如果对污垢附着的机理和洗净设备、清洁效果、确认方法的原理做深入理解，那么就可以减少清洗试验的次数，在规定的时间内，确定更有效的清洗方法。

Evidence-Based（循证）是近代科学的一种理念，是以实验数据和实例等具体而合理的证据为基础构筑的理论与手法。例如，Evidence-Based Medicine（循证医学）就是一例。回过头来看，解决目前清洗课题的关键，不是沿袭缺乏证据不足的经验值和反复试验的老方法，而是应该采用Evidence-Based Cleaning（EBC：循证清洗，图1）。目前，对EBC进行研究的人非常多，但真正推出革新方法的却还没有，而且使用革新技术必须对该技术的原理有充分的了解。

以上是食品洗净研究的现状。为了更好地实现EBC，下面将对与清洁有关的科学知识作进一步的讨论。即：食品蛋白质与微生物的附着特性；食品成分的洗净设备、清洁效果的评价方法。

可能大多数人对这些知识已有所了解，但有必要对此做进一步的说明。以蛋白质为主成分的食品污垢非常多，在食品制造工艺中由蛋白污垢引起的问题也非常多，因而针对蛋白质污垢的研究也更加深入。

2.1食品蛋白质与微生物的附着特性

2.1.1食品蛋白质的附着特性

食品机械装置使用的材料通常是不锈钢，研究者对蛋白质与不锈钢的附着举动研究相当多。蛋白质通过范德华力与氢结合、疏水的相互作用及静电相互作用等多种作用，附着到不锈钢表面，用不含洗净剂的水几乎不能洗去这种蛋白质污垢。pH和盐浓度的改变，会使固体表面和蛋白质间的电性质发生改变，从而影响蛋白质的附着量。在蛋白质的变性温度以下，蛋白质在固体表面是单分子吸附，当温度超过蛋白质的变性温度，蛋白质分子间就发生加热凝集反应，形成蛋白质污垢多层蓄积的现象（图2）。

图2 蛋白质对不锈钢的附着形式

2.1.2微生物的附着特性

微生物与其他物质的决定性差异，是微生物的生长有限制，只在环境条件具备的情况下才会增殖。微生物的附着和增殖，按照以下的步骤进行：

· 在无机物和有机物的固体表面形成附着层

· 微生物的可逆吸附

· 向不可逆吸附转移和增殖，并且形成生物膜

· 从微生物的生物膜游离到其他场所传播生物膜，是在增殖过程中由微生物自身代谢产物产生的高分子，清洁剂、杀菌剂等药剂很难浸透生物膜，而且热传导也不易。因此，对生物膜中的微生物进行洗净除去和杀菌非常困难。

食品加热杀菌的最大问题是芽孢菌。由于芽孢菌对含水的热和药剂的耐受性比营养细胞高，因而，常常出现因洗净不足而导致芽孢菌表面残留的问题。在低湿度环境中，不锈钢（SS）及聚丙烯（PP）上的芽孢菌悬浊液干燥后，芽孢菌将与SS和PP发生强固吸附，用水几乎无法除去（图3）。现场经常出现的情况是：这不仅仅局限于芽孢菌，污垢干燥后也非常难以洗净。

图3 芽孢菌的洗净试验

2.2食品成分的洗净机构

2.2.1机械能和化学能

洗净是对表面附着污垢的去除操作，相应的能量消耗是必不可少的。能量的形态包括机械能和化学能两大类。用刷子刷洗被水浸湿的污垢，就是赋予机械能的操作。另一方面，洗净剂使污垢溶解及与污垢发生化学反应的过程，则是利用了化学能。在实际场合，兼用机械能和化学能的情况很多。适当地使用清洁剂，与仅使用机械的场合相比，前者完成清洁所需的能量低于后者。

2.2.2清洁剂的种类及作用机理

食品加工设备清洁使用的代表性清洁剂有如下几种：①表面活性剂型；②碱性洗净剂型；③酸性洗净剂型；④其他（加酶洗净剂型、氧化剂型）。

表面活性剂的分子内既有亲水基又有疏水基，能够形成胶束样的集合体，使固体表面附着的脂肪等疏水性污垢在水中均匀分散，发挥清洁效果，胶束还能防止分散的污垢再次回到固体表面。表面活性剂能降低水的表面张力，促进水和洗净剂对污垢的浸透，提高清洁效果。为了充分发挥清洁剂的机能，必须使清洁液中表面活性剂的浓度在临界胶束浓度（cmc）以上。

碱性清洁剂的代表性物质是NaOH（苛性钠）和KOH（苛性碱）、偏硅酸钠等，在蛋白质和脂质由来的污垢的去除中经常会用到。在碱性清洁剂的高pH的作用下，蛋白质分子内的羧基和氨基会发生解离，原先分子内的净电荷会向负电荷方向转移，在分子内和分子间的电斥力作用下，污垢发生膨润。由于不锈钢表面带负电荷，电斥力也有助于附着蛋白质的去除，脂肪（甘油三酯）也会在碱性清洁剂的作用下发生加水分解，转化为脂肪酸盐和甘油，从而被除去。

酸性清洁剂的代表性例子是硝酸、盐酸和柠檬酸等，它们主要是除去无机盐等成分。酸对蛋白质有变性、凝固作用，因而，酸对蛋白质污垢的洗净作用小，还将导致污垢增加和洗净力低下的问题。因此，对含蛋白质多的污垢，最先使用的应该是碱性清洁剂，而不是酸性清洁剂。

加酶清洁剂，是利用对基质有特异生物体触媒反应的酶（一种蛋白质）去除污垢的一种清洁剂。对食品蛋白质有分解作用的蛋白酶、对淀粉等多糖有分解作用的淀粉酶、对脂质有分解作用的脂肪酶，在对食品由来污垢的清洗中均有应用，这些酶在家用自动洗碗机用清洁剂中也有应用。

次氯酸钠作为杀菌剂使用，常与碱性清洁剂和表面活性剂型清洁剂配合使用。次氯酸钠产生的次氯酸具有氧化作用，对食品由来的有机污垢具有分解性，因而表现出清洁作用。

2.2.3清洁效果的评价方法

清洁效果的评价，既是新清洁工艺和清洁剂构筑之际的重要方法，又是日常的清洁检测不可或缺的手段。清洁效果评价方法的要求包括：①立刻出结果；②不论污垢种类均可评价；③评价费用低；④再现性好。以下将从试样的采取方法及对采取试样的评价方法做一介绍。

2.2.3.1评价试样的采取法

a.擦取法

这是用棉棒等材料对清洁后的机械设备表面进行擦拭，收取设备表面残存污垢的方法。擦取法的优点是能够直接分辨出有无污垢，缺点是装置的范围大且结构复杂，有个别地方有可能擦拭不到。预先利用其他方法把握污垢不易被去除的场所，对这些场所采取重点擦拭的方法很有必要。擦拭操作存在操作者的个体差、习惯差往往会导致不同的结果。因此，确定擦拭的顺序，对操作人员进行培训是很有必要的。

b.漂洗水的采取法

这是在用洗净剂洗净食品设备后，以回收漂洗水作为评价对象的方法。该方法取得的是设备的平均清洁效果。对于CIP（在线清洗）清洗的设备，很容易得到再现性好的试样。从漂洗水的采取法只能得到污垢是否残留的结果，对于污垢的残留场所则无法搞清楚，如果残留的是强固附着的难溶性污垢，也容易被遗漏。

2.2.3.2对采取试样的评价方法

对采取试样的评价，理想的方法是测定残存污垢的质量，但许多场合不允许这么做。实际评价通常采用下面的方法。

a.微生物培养法

在食品卫生管理上，最突出的问题是直接把握微生物的存在程度。但是，微生物的检出需要培养时间在12h以上，缺乏快速性。近年来，研究者开发出了反映微生物增幅的实时PCR法，能够在短时间内检出并定量细菌。该方法有望在今后得到普及。

b.蛋白质检出法

利用蛋白质的显色反应检出擦拭蛋白质的仪器已经上市销售。该方法对许多含蛋白质的食品由来的残存污垢的检测非常有效。

c. ATP测定法

ATP（腺苷三磷酸）广泛存在于地球上的生物体内，是维持生物活动的能量，并与物质的代谢、合成有关。几乎所有生物由来的食品都含有ATP，在食品由来的残存污垢和微生物中，不论食品种类都含有ATP。利用ATP 的荧光发出反应（ATP-荧光素-荧光素酶反应）可以检出ATP，研究者根据此原理开发出了检出残存污垢的方法。如果含有ATP，不论污垢种类是什么，均可以高敏感度、在短时间内检出ATP。现在，利用专用仪器检出ATP的方法已相当普及。

d. TOC（总有机碳）法

这是以碳量来表示水中被氧化的所有有机物总量的方法，根据氧化产生的CO2量，求出水中含有的有机物。在食品制造装置和制药机器的洗净中，以测定采取漂洗水的TOC居多。因为几乎所有的食品都含有有机物，同ATP测定法一样，TOC法也可对不同污垢进行检出评价。

3.　结论

以上讨论了食品装置清洁的现状及与清洁有关的科学知识，若想进一步了解此方面的详细内容，可参阅高野光男等人编著的《洗净杀菌的科学技术》。

本文译自2015.2《食品工厂长》

[1] S.Thammathongchat，T.Hagiwara,T.Sakiyama. Adsorption of tropomyosin from pink shrimp on stainless steel surface[J]. Food Control,2010.21,1250-1253.

[2] T.Hagiwara,S.Hagihara,A.Handa,etal. Pretreatment with citric acid or a mixture of nitric acid and citric acid to suppress egg white protein deposit formation on stainless steel surface and ease its removal during cleaning[J]. Food control,2015. 53,35-40.

[3] 高野光男、横山理雄、西野甫，洗净杀菌的科学技术[M]，2000年.

[4] 久保田清、村天博、中西一弘，食品工学基础讲座：输送与洗净[R]，1989年.

[5] 福崎智司. 次氯酸的科学[M]，2012年.

High Cleaning Efficiency of Food Manufacturing Equipment Improves Health Management Level in Food Manufacturing Process

Tomoaki Hagiwara
(Tokyo University of Marine Science and Technology, Japan, 999001)

The study introduces high efficiency washing method for food manufacturing device, and explains stain adhesion characteristic, washing mechanism, evaluation method of cleaning effect and EBC. Finally, it draws a conclusion that efficient cleaning of food manufacturing equipment is an effective measure to implement health management in the process of food manufacturing.

cleaning；food manufacturing equipment；efficiency；health management

TQ649

A

1672-2701（2016）09-26-05