一种除味清洗剂在饮料工厂中的应用

徐明明

上海柯珑清洁技术有限公司，上海，201600

1 我国饮料行业发展趋势及生产线的除味挑战

2017年1月，国家发展改革委和工业和信息化部发布《关于促进食品工业健康发展的指导意见》，提出食品工业发展目标：到2020年，食品工业规模化、智能化、集约化、绿色化发展水平明显提升，这一目标将促使我国饮料产业稳定发展[1]。随着近年来居民消费水平的提高，结合软饮料行业自身的发展，加之庞大的人口基数，预计我国软饮料市场份额将在2024年达到1.3万亿元，复合年增长率为5.9%。近日，食品饮料爱上了中国风，比如当下销量风靡的茅台冰淇淋，除了传统口味香草和原味外，茅台冰淇淋还推出了青梅煮酒中国风口味。

在饮料生产过程中，加入食品香精，可以起到稳定饮料味道，保证饮料质量的作用。由于香精是按照一定的配方比例配制而成，在食品生产中起到稳定气味的作用，这样一来企业生产的所有产品味道类似或者相同，保证了产品味道的稳定性，这使得顾客在饮用时对产品质量比较放心。例如在果汁类饮料中加入食用香精来稳定饮料味道至关重要[2]。

不同口味的食品满足人们味蕾需求的同时，也给食品工厂带来巨大挑战：品项多、口味新、迭代快、产线不足。通常来讲，脂溶性香精很难由传统清洗消除，使得共线生产的不同口味产品之间存在串味风险。如何快速高效安全地清除香精味道，成为食品生产商的痛点。

在CIP设备除味清洗中，造成香精味道难以去除的主要原因是不锈钢管道之间的密封性食品级垫圈，其材质大多为EPDM（三元乙丙橡胶）。由于相似相溶及分子间作用力的影响，香精分子更易吸附在垫圈上；同时，在设备配件更换周期内，垫圈长期处于香精浸泡的环境，香精分子通过扩散作用不断进入垫圈内部，导致其很难被清洗干净。

2 食品饮料香精种类及不同品项切换生产现状

目前食品饮料行业应用的香精主要为果香型香精（如橘子、香蕉、柠檬、梨、葡萄等）和食品用香型香精（茶香型、海鲜香型）[3]，化学结构主要为烯烃类、醇醚酯类等，如图1所示。

图1 食品香精种类分类图

某饮料工厂生产多种口味饮料，且存在“共线生产”现象。不同口味产品切换生产时，需要对产线进行清洗，但是残留的香精味很难彻底去除，容易造成产品串味，引起产品质量问题。按照生产计划，该工厂在生产完酸梅味饮料后，需要切换为其他气味更重的产品生产，以掩蔽其残留的香精味道。若直接生产无味饮品，会使无味饮品产生口感差异，给消费者带来负面体验。此残留气味往往会延续10～30 min，若隔离这些产品，将给工厂带来经济损失。

酸梅，又叫乌梅、干枝梅等，是由成熟或近成熟的蔷薇科植物果实经烟火熏制或烘制而成[4]。酸梅中共鉴定出47中挥发性组分，包括酚类12种、酸类10种、酯类7种、杂环化合物6种、酮类4种、醛类4种、醇类2种和其他2种[5]。笔者首先对酸梅香精成分做了系列研究，发现其主要成分为酮类和酸类，如α-紫罗兰酮、2-甲基戊酸、山梨酸等，还有一些酯类、醇类等化学物质[6]。接下来又对现场除味清洗进行模拟。

3 材料与方法

3.1 试验材料

本试验用的除味剂（是一款以表面活性剂为主的低泡产品，产品为中性至弱碱性的淡黄色液体，总固形物含量约为40%），上海柯灵展新化工有限公司；EPDM（三元乙丙橡胶）垫圈，网上自购；酸梅饮料，网上自购；碱性清洗剂、酸性清洗剂，上海柯灵展新化工有限公司；IKA RW20搅拌器，德国IKA公司；梅特勒天平ME1002，瑞士梅特勒公司；1 L量筒，EGC气相色谱仪8860GC，安捷伦。

3.2 试验方法

3.2.1 实验室模拟方法

将3个相同的EPDM（三元乙丙橡胶）垫圈放在装有800 ml酸梅饮料的烧杯中，常温浸泡48 h。取出放入1 L的烧杯中，采用五步清洗法：第一步，加入800 ml 40 ℃的自来水于烧杯中，搅拌清洗300 s，弃去自来水；第二步，加入800 ml 80 ℃的碱性清洗剂+除味清洗剂（溶液中碱性清洗剂浓度为1.5%，除味清洗剂的浓度为0.8%）于烧杯中，搅拌清洗1800 s，弃去清洗液；第三步，加入800 ml 40 ℃的自来水于烧杯中，搅拌清洗900 s，弃去自来水；第四步，加入800 ml 60 ℃的酸性清洗剂（溶液中酸性清洗剂的浓度为1.0%）于烧杯中，搅拌清洗800 s，弃去清洗液；第五步，加入800 ml 40 ℃的自来水于烧杯中，搅拌清洗1500 s。具体步骤见表1。

表1 酸梅香精实验室清洗工艺

对最后一步清洗结束的自来水，用感官评定对清洗效果进行评估。

3.2.2 工厂现场清洗方法

根据生产经验，较难清洗的目标是UHT（ultra- high temperature instantaneous sterilization，超高温瞬时灭菌）设备。对于较重气味香精的产品，生产结束后，起初工厂尝试用酸碱CIP（甚至两遍CIP）、添加氧化剂清洗等方式，清洗结束后，对最后冲洗水进行感官评定，仍可以品尝出残留的香精味。使用除味清洗剂后，现场品控人员对清洗最后一遍冲洗水进行感官评定，未品尝出残留的香精味，符合连续生产质量要求。具体清洗工艺如表2所示。

表2 某饮料工厂UHT设备酸梅香精的除味工艺

同时，做一遍空白对照（五步清洗中，除了第二步中不使用除味清洗剂之外，其他步骤均相同）试验。对最后冲洗水进行感官评定和气相色谱（GC） 相结合的评定。

4 结果与讨论

4.1 除味效果评估

实验室模拟清洗结束后，对最后冲洗水进行感官评定。经过8名感官评定人员的品评，均未品尝出香精残留味。工厂现场清洗结束后，对最后冲洗水采用气相色谱（GC）和感官评定相结合的方法，进行清洗效果评估。图2和图3分别为未使用除味清洗剂和使用除味清洗剂的最后冲洗水的色谱结果。结果表明：未使用除味清洗剂清洗的水样色谱图约有15种化学物质；使用除味清洗剂清洗的水样色谱图有3种化学物质，且经过8位感官人员品评，均未品尝出香精残留味，这是因为在约t＝11 min和t＝15 min时这三种化合物在水中的溶解度低于人们的味觉阈值。

图3 使用除味清洗剂的最后冲洗水色谱图

4.2 节能降耗评估

通过以上试验，我们可以看出，除味清洗剂对酸梅香精的去除具有显著的作用。另外，使用除味清洗剂还可以节约生产时间和成本，提高生产效率。原因如下：

对于现行的两次CIP除味与除味清洗剂的一遍CIP相比较，除味清洗剂的工艺在水、电、气等能耗上降低一半，化学品的直接使用成本也可节约20%以上。

同时可节省时间约为2.5 h（包括CIP程序时间以及升温、化学品添加、排放、阀门切换等时间）。在大量订单的生产压力下，每进行一次除味清洗可节省约2.5 h。比如每个产程为48 h（现在很多口味产品并非市场主流，生产时间往往在10～20 h），每月生产10个周期，其节约时间也会达到25 h，对于生产效率的提升有着举足轻重的作用。

5 结论

（1）除味清洗剂对酸梅香精气味的去除效果达到了生产需求，且与传统CIP酸碱清洗相比，水、电、气能耗可以节省约50%。

（2）使用方式灵活：可以与碱洗或者酸洗复配使用，也可以单独使用。如：在某些工厂小批次产品切换中，也会使用除味清洗剂进行中间除味快速转换清洗，其效果依然很好。

（3）安全、低泡、无磷、与不锈钢材质兼容性好。