清洗的基本理论和清洗的系统.ppt

1、,清洗的基本理论和清洗的系统,内 容,1.清洗的基础知识 1.1清洗的目的 1.2清洗中水的作用 1.3清洗剂的选择 1.4清洗的作用 1.5清洗剂的主要成分 2.清洗系统 2.1CIP 2.2泡沫清洗和凝胶清洗,清 洗 的 基 础 知 识,1.1清洗的目的 在食品生产制造中，设备、机器的清洗、杀菌的重要都很高。伴随着食品生产的多样化，生产数量逐渐扩大，设备、机器的自动化程度和形式规模上成倍增长，所以高水准的清洗和杀菌是必不可少的。 清洗方式和清洗剂有各种各样，根据清洗对象的形状、性质和需要清除的脏物的性质、数量和敷着状况，去选择最佳清洗方法也是十分重要的。,清 洗 的 基 础 知 识,进行清

2、洗这一程序的目的有以下几种： 防止已生产过的产品的残留物和香味传染到其次要生产的产品上； 为了维持工厂的设备、生产机器的工作效率； 生产线上残留污垢是引起产品腐烂和污染环境卫生的原因，食品工业上为了把这些引起不良后果的污垢（微生物）清除，必须进行清洗； 进行清洗可以改善工作环境； 遵守国家卫生法规必须进行清洗。,清 洗 的 基 础 知 识,清 洗 的 基 础 知 识,清洗是杀菌工作中不可缺少的程序，如果清洗不彻底污物残留下来，杀菌的效果就不能充分发挥，甚至会完全失效！,清 洗 的 基 础 知 识,1.2清洗中水的作用 水可以溶解清洗剂和杀菌剂，从而配制清洗液和杀菌液，另外在被洗物上的污物用清洗

3、剂之前，用水来浸泡，洗干净后，将被洗物表面的污物和清洗剂冲洗干净及杀菌剂使用后的清洗也都是水来起作用(水是最常用的清洁剂，污垢溶解在水中被水在冲洗阶段带走，大约90%污垢被去除)。,清 洗 的 基 础 知 识,1.2清洗中水的作用 我们用的水中含有多种溶解物。水在清洗中被使用的最重要的原因是含有机化合物钾盐和镁盐，这两种盐受热与碱作用后生成不溶物质 Ca(HCO3)2+热 CaCO3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2 +热 MgCO3+H2O+CO2 MgCO3 +2NaOH Mg(OH)2+Na2CO3 重碳酸盐受热后生成不可溶碳酸盐，碳酸盐、硫酸盐和氯化物与碱反应生成不溶物，另外含皂类成

4、分和K、Mg 离子反应，生成不溶水的无机化合物。因此为防止再清洗过程中不溶物的生成，必须将水和污垢中含有的K、Mg 离子封锁住，使它不活跃，这就要求选用含有H离子（表面活性剂）的清洗剂。,（不溶）,（不溶）,（不溶）,清 洗 的 基 础 知 识,1.3清洗剂的选择 选择合适的清洗剂时，必须要了解一些基本数据 被清洗物品的材质； 污染物的种类； 清洗方法； 清洗温度； 清洗用水的要求； 清洗成本。,清 洗 的 基 础 知 识,被清洗物品的材质 现在在食品加工业中，设备使用不锈钢材质的方面越来越多。但是同时不锈钢材之也有差别，有的种类的不锈钢在清洗时不注意会因为清洗剂的原因而引起被腐蚀。 黄铜、亚

5、铅、铝等软金属的设备和备件。必须用特定的清洗剂和按适用的条件去选择清洗剂，这些清洗剂都有腐蚀防止剂配合在成分中，必须按所要求使用条件去使用，还要注意使用时的清洗剂浓度，过高浓度使用也是引起被腐蚀的原因。,清 洗 的 基 础 知 识,污染物的种类 食品工厂的污物主要是由生产原料中的成分（蛋白质、碳水化合物、矿物质、油脂等）和水中的成分（K、Mg等）反应而生成，其他污物有工作人员的原因引起的，空气中的灰尘、微生物、清洗剂和杀菌剂的成分等。 可以把食品厂的污物分为以下几类： A 有机物（污物）：蛋白质、碳水化合物、油脂等 B 无机物（污物）：水垢、乳石、酒石等 明白了附着的污物的种类，清除时所用的清

6、洗剂类型也可以确定 A 有机物（污物）：碱性或中性清洗剂 B 无机物（污物）：酸性清洗剂 两种污物混合附着时，先碱性洗净，再酸性洗净或先酸性清洗在碱性清洗这两种中选一个方法去清洗,清 洗 的 基 础 知 识,清洗方法； 研究了清洗对象（被清洗物）的种类、形状、规模、清洗价格后去选择清洗方法。 a.用手清洗（刷子）：清洗剂会和手、皮肤接触尽量用不引起手干燥的中性清洗剂，弱碱性清洗剂。根据污物被洗物等的状况，选择恰当的措施，有可能清除所有的污物，但是这种方式会用很多的时间和劳动力。 b.循环、喷射清洗系统（CIP），在清洗时如果有发泡会影响清洗效果，阻止水的物理力作用，要求使用低泡性的清洗剂或有一

7、定条件防止发泡。 CIP是自动化的液体食品生产厂中最适宜的清洗方法。 c.浸泡清洗：没有能力有物理力的条件，需使用强力清洗剂和热水，在向清洗槽中吹入空气等辅助物理力，增强清洗效果。 d.高压清洗：压力过高，引起被洗物上的清洗液的飞溅，有危险，要求用温和的清洗剂。 e.发泡清洗、凝胶清洗最适合用于复杂形状的表面、垂直面等地方，泡沫清洗剂、凝胶清洗剂与污物长时间接触，从而发挥清洗剂的化学去污能力。（无菌冷灌装线大量使用此种清洗方法）,清 洗 的 基 础 知 识,清洗温度 清洗剂的作用发挥程度随温度的上升一起变大。在食品生产工厂中，清洗温度比生产产品时的温度高出2-3是比较理想的。高温生产产品使用高

8、温清洗，低温生产产品时用低温清洗。 软饮料生产工厂一般选用的清洗温度为： 碱洗：805 酸洗：605 ,清 洗 的 基 础 知 识,清洗用水的要求 清洗时用的水的硬度直接影响清洗效果和清洗剂的选择。 清洗用水一般要求硬度低于6个德国度，软饮料生产工厂普遍用软化水。水质硬度高的地区在清洗时要注意选用含有（络合剂）的清洗剂，以保证清洗时少产生盐垢，达到清洗的效果。,清 洗 的 基 础 知 识,影响清洗和消毒的因素,时间 清洁剂或消毒剂与被清洁表面的接触时间 温度 清洁剂和过水温度每增加10摄氏度，化学反应率增加一倍 浓度 指清洁剂或消毒剂的浓度 机械作用 CIP 流动速度 喷头压力 人工擦洗,清

9、洗 的 基 础 知 识,清洗成本 清洗成本分：劳动力、能源、原料费三要素组成，随清洗方法和清洗剂的变化而变化。 清洗费用不是用1公斤多少钱或1升多少钱来决定而是清洗过程执行的全设施系统需要的价格来决定的。,清 洗 的 基 础 知 识,1.4清洗的作用 一些基本规律,碱能除去有机污垢 脂肪、蛋白质和碳水化合物 氧化剂加入碱中对有机污垢的清洁效果比单纯碱的效果更好 强碱去除变性的和聚合的有机污垢 酸去除无机污垢，如水垢 消毒剂杀灭微生物 有些可以杀灭孢子 先清洁然后消毒是两个常规步骤 - 不要消毒一个脏的表面,清 洗 的 基 础 知 识,污垢去除的机理,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主

10、要成分,表面活性剂提供润湿功能，降低清洁溶液的表面张力，有以下功能: 快速渗透污垢 乳化脂肪和油污 易于过水 消泡 表面张力越低，润湿越有效。,1.5清洗剂的主要成分 润湿剂的种类,清 洗 的 基 础 知 识,Anionics: 阴离子表面活性剂 Nonionics: 非离子表面活性剂 Cationics: 阳离子表面活性剂 Amphoteric： 两性离子表面活性剂,-,-,+,+,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 清洁剂的类型,好的产品通常含有以上两种特性的原材料，同时还有螯合剂，甚至溶剂。,阴离子表面活性剂 阳离子表面活性剂 非离子表面活性剂,皂类,NSD,* 物理特性

11、,碱,酸,* 化学特性,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 阴离子表面活性剂特点,优秀的清洁力 良好的润湿特性 易溶于水 不受水硬度影响 泡沫丰富 优秀的悬浮/乳化性能,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 阳离子表面活性剂特点,差的清洁能力 低/中等的泡沫 较好的润湿能力 受水硬度影响 有杀菌或使织物软化性能 防止带静电,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 非离子表面活性剂特点,优秀的去除油性污垢特性 适用于酸/碱性清洁剂 不受水硬度影响 低泡,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂,碱 (例如， 烧碱、硅酸盐) 蛋白

12、质、淀粉、脂肪 酸 (例如 盐酸、磷酸) 水垢、铁锈、金属污染,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 NaOH NaOH是最强的碱性物，在分解的蛋白质污物和使油脂碱化的工程上显示出优秀的洗涤力，但NaOH会对铅、锡、铝等软金属腐蚀，所以在使用含有NaOH的清洗剂时，“被洗物的表面是否能承受住NaOH的腐蚀：这一检查程序必不可少。 NaOH和所用的水中的Ca、Mg发生反应，形成不溶于水的沉淀物（水酸化盐类），由于这个原因，也要注意不能只用NaOH而不使用络合剂。 另外，NaOH的冲洗性不好，如果NaOH不和安定的界面活性剂配合，而只使用NaOH洗涤，从物品表面上完全

13、冲洗掉NaOH是十分困难的。 虽然有许多不足之处，但是NaOH能和许多有机物迅速反映这一长处，因而在喷射洗净，循环洗净（CIP）中广泛地使用。,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 硅酸盐 硅酸盐可以使沉淀物生成，从而起到软化水的作用，而且该沉淀物易被水冲洗净在被洗物表面不残留。另外硅酸盐对玻璃等非常光滑的表面友好的湿润作用，也有乳化、缓冲等作用。 硅酸盐和其它的碱性剂一起对防止铝的被腐蚀有效果，也常用作 非腐蚀性清洗剂的原料。但是有CO2的管路类清洗时，硅酸盐和CO2发生反应，无水硅酸沉淀物会生成，并付着在内管壁上，这时只能有腐蚀性强的氟酸去清除。,清 洗 的

14、基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 磷酸盐 磷酸盐分正磷酸盐和缩合磷酸盐两种。正磷酸盐中磷酸三钠，被最广泛地使用。磷酸三钠具有高碱性又在硬水中形成球状块物物粘着性软化水。含有磷酸三钠和次氯酸钠的结晶的氯化磷酸钠在杀菌工程上使用。另外氯化磷酸三钠含有安定的有效盐素（Cl-）在算化锂不可缺的清洗工程上也被使用。 缩合磷酸盐（重磷酸盐）对水的硬度成分其综合作用，从而软化水，因此用为清洗剂的成分被广泛地使用，五偏磷酸钠对Ca的综合力最强，二磷酸钠对Mg的络合力强，三聚磷酸钠是居于两者之间，两方的俄效果都有使用更为广泛。所有的重磷酸盐，特别是三聚磷酸钠和其它的清洗剂组合会发挥更大效果

15、。另外重磷酸盐会使粘土一样的不溶无边的细小使其分解，对油性物起乳化作用。但清洗液高温的时候或有高浓度的NaOH时受正磷酸盐影响分解，络合能力会失去。,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 磷酸 尽管磷酸有较高的酸性，但对食品工厂中通常使用的材质表面的腐蚀性低，根据这一长处，作为酸性清洗剂的成分被广泛地使用。另外在磷酸中添加安定的表面活性剂，可以增加被洗物表面污物的浸透力，溶解力，也会提高冲洗效果。 最近，添加少量无机酸后提高酸度，反应性的改良也在进行中。磷酸和硝酸的混合物具有强力的洗净性。,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 络合剂

16、 络合剂是拥有把金属离子在结构中固定、使金属离子不活跃的能力的化合物。根据这一特性，常用于软化水和不要的金属化合物，例如：铁化合物从溶液中出去的工程。 最广泛使用的洛合剂是EDTA和NTA。另外，强碱作用下重磷酸盐，加水分解，失去络合效果，一般不用。对强碱清洗剂用耐碱性的葡萄糖酸钠。葡萄糖酸钠在碱溶液中显出优秀的络合能力，NaOH的浓度越高，络合能力越强，清洗液可以多次回收再使用在CIP清洗和洗瓶中被广泛使用 。,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 清洗杀菌剂 在食品工厂中，用作杀菌剂的有次氯酸钠、碘、季氨类盐、酒精等，这些杀菌剂不具备清洗性能，只用来在完全去除

17、污垢后的杀菌作用。氯化磷酸钠、活性碘、酸性阴离子表面活性剂、碱性季胺类盐都具有洗涤性、杀菌性，都可用来作为清洗消毒剂。 次氯酸钠：是被最广泛使用的消毒剂，稳定性不好，对金属有腐蚀性等缺点。,清 洗 的 基 础 知 识,1.5清洗剂的主要成分 化学特性清洁剂 清洗杀菌剂 a、次氯酸钠：是被最广泛使用的消毒剂，稳定性不好，对金属有腐蚀性等缺点。 b 、活性碘含磺物是界面活性剂把碘包容起使其成为可溶状态，有泡沫，活性碘是数种类的酸中可溶化，无泡，强酸性的杀菌剂，比含碘物杀菌性强，二时的菌也有显著的效果，酸性无泡的特征使它适用于CIP的酸洗净杀菌上. C 、酸性阴离子界面活性剂；阴离子界面活性剂作为洗

18、涤剂有良好的性能，酸性阴离子界面活性剂具备洗净性和杀菌性。水溶液中有负电荷的影响下在PH4条件下受反面的电荷的吸引在正电荷的微生物的表面上与蛋白质吸着而显示杀菌效果，在PH3以下时微生物具备最大的正表面电荷从而使酸性阴离子界面活性剂示最大的杀菌性。另外 酸性有洗净性的特长也被用于酸洗、杀菌。对金属的腐蚀性也小不受水的硬度和有机物污垢的影响。 D 、碱性4价氨盐；4级氨盐是具有良好湿润性和杀菌性的阳离子界面活性剂。4级氨盐中加入重酸盐生成碱性4级氨盐，它具有洗净性和杀菌性，杀菌力可以持续它的水溶液是无色无臭，也适用于地面、墙壁及装置外侧的轻污垢的洗净和杀菌.胶鞋的洗涤杀菌和地面、墙壁及装置外侧的

19、洗净.冲洗后的散布杀菌等也适用。,清 洗 系 统,随着食品工业的卫生管理水平提高，生产能力的增加，生产自动化的全面普及，生产成本的降低等要求，清洗系统能力也要快速提升。 在液体食品生产中对生产用的罐、管路、热交换机、杀菌机、灌装机及其辅机等的内部，密闭式的清洗、杀菌常用循环喷射洗涤（CIP）。另外，地面、墙壁和传送带非液体食品加工设备及灌装机、冲瓶机的外表面等用泡沫清洗系统。,清 洗 系 统,CIP是利用洗剂的化学力和水的物理力，不用分解各装置的配管等，对现状态直接洗净，杀菌的方式。,清 洗 系 统,CIP在热交换器、管道、罐、灌装机等上使用。在热交换器中由于有受热而形成的强固的污垢 ，附着在

20、上面，随着清洗剂浓度和清洗温度的提高，高水准的清洗条件是必须把热交换器卸下。 清洗程序是： 1.前冲洗（常温）2.碱性洗净（60-70 ） 3.中间冲洗 （常温）4.酸性洗净（50-60 ） 5.中间冲洗 （常温）6.杀菌（常温、高温） 7.最终冲洗,清 洗 系 统,CIP在热交换器、管道、罐、灌装机等同时清洗的情况下。 清洗程序是： 1.前冲洗（常温）2.碱性洗净（70-90 ） 3.中间冲洗 （常温）4.酸性洗净（60-80 ） 5.中间冲洗 （常温）6.杀菌（常温、高温） 7.最终冲洗 前冲洗是把污垢尽量冲洗除去，需要充分的时间，根据前冲洗的程度，其次清洗程序的清洗时间和清洗剂的使用量也

21、发生变化。,清 洗 系 统,碱性清洗时，使用的清洗剂可以在低浓度时将污垢短时间内除去，这一优点是很显明的，但在选用是特别要注意以下几点： a.没有发泡性 如果有发泡力，会对水压的物理力有大阻。,清 洗 系 统,b.根据装置内部附着的污垢选择合适的洗涤剂。 业务种类和生产产品的不同，使产生的污垢也有大的差异，NaOH、络合剂的含有量和界面活性剂、酸化剂的配合的必要性也要考虑。例如软饮料一类的场合，不必要酸洗涤，而使用络合力强有杀菌力的碱性洗涤剂，从而使洗净和杀菌的工程一次性完成。对牛奶、咖啡等生成的蛋白质、单宁等顽固的污垢，酸化剂和界由面活性剂等加进的碱性洗涤剂有极强优越性。另外对小麦粉等含有的

22、污垢和糖分较多的饮料烧焦后附着的污垢把碱洗净和酸洗净，颠倒置换一下有时也会有好的效果。,清 洗 系 统,c.考虑对金属的影响 在装置有些部分用铜、铝软金属有必要使用专用洗涤剂。 CIP是选择污垢相适应的洗涤剂，在最适宜浓度和温度下。加上一定的液体流量（物理力）花时间去直到污垢被除掉的洗净方式；安排妥当了在CIP洗净进行中，三个能量相互补充，量的变数（如：时间、压力、热量、水和洗净剂的使用量等）会对洗净起大的协助提高作用。 见下图,清 洗 系 统,由上可见，能量中的一个不充足时，其它的能量要补充替换。例如，温度受限制时，由流量和洗涤剂浓度的增加来补充热能的不足。但会对生产运行成本产生影响，这是不

23、可避免的，另外温度增高10C洗净剂的效果也会增加1.52倍。,清 洗 系 统,（1）管道中的CIP 在食品工厂中，管道生产线具有卫生的特长，不象槽和突起物等会成为污染源而且在使用现场时组装很容易。 管道生产线有一定倾斜度，冲着终点方向，受重力影响能自然排出从1/701/150是一般的。 洗涤液如果不接触到管道内侧的各个角落，不会达到CIP的效果。为把管道线的最高处的水平部分的空气全部除去洗涤液至少要达到0.9m/秒的流速，而且有温度计附着的开关，L拐弯处等可能会产生气室，因此，最低也要要求1.5m/秒的流速。达到好的洗涤效果时的一定流速所对应的流量关系 见下表,表5,CIP管道尺寸和流速、流量

24、,清 洗 系 统,管道中，当洗剂快速度流动时有达到好效果的洗净非常有利。但同时增加压力的损失，当速度成倍时，压力损失会成为4倍，管道的尺寸不同时会出问题。粗管道中达到洗净目的的速度。在细管道中压力损失会剧增。例如，3英尺的管中23KL/时的流量在2英尺的管中洗涤时，压力损失是8倍。 洗涤效果受物理能的洗净剂溶液的流量和流速的影响，流速低时，流动体会平行着流动（层流），流速增大会使流动体流动状态产生大变化（乱流）。由于这些，物理力会飞跃的增加，（Reynolds）数（Re）是从层流到乱流变动的数值，一般Re数25.000时得到最高的洗净效果， Re= 液体流动速度 * 管道直径 液体的黏度,清

25、洗 系 统,流速 管道 - 最理想流速是 1.5 米/每秒 罐体直径(米)m3/h 2.5 8 2.5-3.0 10 3.0-3.5 16 3.5-4.0 20 4.0-4.5 31,清 洗 系 统,（2）罐的CIP 罐的CIP是在罐的内侧，安装喷头，从喷头向罐内部喷射散布洗涤剂溶液。喷头有固定式和驱动式两种，固定式在保修定期检查上次数少，供给压稍有变化也不会影响洗净效果。只是和驱动式相比，有流量大的短处。 驱动式只用固定式流量的60%，水压的变化对洗净效果有影响，高压作用下回转喷射型是利用喷射的运动能，除掉顽固污垢的有效方式。,清 洗 系 统,清 洗 系 统,固定式驱动式中选择哪种方式，喷头

26、的形状数目及打眼的数目由以下事项来决定： 1.（a） 预测到的污垢的质和量 （b） 罐的形状 （c） 内部面积 （d） 出入口、换气、观测窗口的位置和大小 （e） 搅拌板、阻止伴、蒸汽加热器的形状和位置 （f） 排除口的大小 罐洗净也和管道洗净一样，要充分的洗涤液。溶液和罐表面的接触不成条，沟状以面的形式去接触初次的水流成为力，标准流量 见表,清 洗 系 统,CIP罐容量和必要流量,清 洗 系 统,罐的清洁 合适的入罐清洁剂流速,过大的,正确的,过小的,清 洗 系 统,罐的清洁 合适的流出速度,合适的,不合适的,清 洗 系 统,2-2 泡沫清洗、凝胶清洗 CIP适用于罐、管道 、灌装机的清洗（密闭型），泡沫清洗和凝胶清洗则应用于充填机的外侧和传送带等形状的装置墙壁和罐外侧等手伸不到的地方的洗净(开放性). 通常的清洗液在对垂直面和倾斜面进行喷射时立刻流落下，不能保持充分的接触时间，发挥不了清洗剂的洗净效果，另外也需要用大量的清洗剂。,清 洗 系 统,2-2 泡沫清洗、凝胶清洗 泡沫清洗是在发炮性的清洗液中混入空气使其发泡，泡沫覆着在被洗物上从而和污物充分接触，利用泡的