在上篇文章我们提到了需要考虑清洗对象的预期用途和要求,那么我们再进一步聚焦,当明确了清洗对象的加工条件或应用场景后,需要思考一个常被忽视的问题:
我们通过清洗来去除的污垢到底是什么?
1、需要去除的污垢是什么?
以下以常温奶生产加工为例,采用CIP(Clean in Place)清洗的方式,污垢的成分和清洗剂的对应关系如下:
针对产品的成分(在加工设备中残留形成污垢),采用相应的清洗剂以及工艺参数进行清洗,以实现最优清洗效果,这很容易理解,
但是,设备或管路表面残留的产品经过长时间高温加热后的组成和形态还是一样吗?
下表对不同温度条件下热表面的污垢特征进行了比较,显示无论从成分还是形态特征均有明显的差异,这也就意味着清洗的策略和参数需要针对性地进行调整和设置,如污垢A和污垢B的碱液清洗的时间肯定会有所差异。
单纯的碱液(NaOH)和酸液(HNO3或H3PO4)是食品企业在CIP清洗系统中常用的两种清洗剂,需要注意的是有些产品中含有纤维素(果肉纤维),这些纤维素既不溶于水也很难溶于酸、碱液。
此外,在生产加工设备中使用到的润滑油酯(注意酯grease和脂fat是不一样的)多为矿物油,在清洗此类污垢时采用单纯的酸、碱液效果并不合适。
因此,针对不同的污垢成分,需要选用不同的清洗剂,如添加有表面活性剂或酶的复合配方清洗剂。
2、污垢是如何附着在被清洗对象的表面的?
污垢附着表面一般分为范德华力、静电吸附和机械附着,而清洗的过程就是提供相应的作用力足以将污垢脱离被清洗表面。
还以常温奶生产加工为例,当产品在管道中流动时,靠近管道内壁的产品由于摩擦力的作用流速近乎于零,加上垂直于管壁的压力产品随时间不断在管内壁沉积形成污垢。
如果设备表面的污垢在加热或者环境中长时间放置的情况下,污垢会进一步脱水固化,尤其是蛋白质等长链大分子,一方面固化后分子间作用力会加强,增加清洗过程中的机械力剥离污垢的难度,另一方面组织状态从蓬松变得致密,使得清洗剂不容易渗入污垢内部,阻碍与污垢化学反应的效果。
当我们看清了污垢的本质,如成分及相应物理化学特性(甚至毒理学特性)、形态特征,以及形成的机理后,接下来是不是可以开发清洗方案呢?答案:否!这中间还有一段路要走:
卫生设计!
采用良好的卫生设计理念和符合卫生设计的设备/部件,不仅可以降低污染风险,而且能够降低清洗成本提升生产效率!!