什么是UHT？

‌UHT (Ultra High Temperature)是一種食品加工技術(shù),，主要用于牛奶等液態(tài)食品的滅菌處理,。UHT技術(shù)通過在135-150℃的高溫下對食品進行瞬時加熱，持續(xù)幾秒到十幾秒不等,，以達到商業(yè)無菌的標(biāo)準(zhǔn)。這種高溫處理能夠有效地殺死食品中的微生物，同時最大限度地保持食品的營養(yǎng)和風(fēng)味‌,。

在UHT加工工藝中有兩個關(guān)鍵的工藝CIP和SIP，它們和產(chǎn)品滅菌一起，構(gòu)成UHT無菌產(chǎn)品加工工藝的三座基石,。

那什么是CIP和CIP,？且聽我們細細道來。

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什么是CIP,？

CIP (Clean in place) 可以翻譯成就地清洗,、原地清洗、定位清洗等等,，通常簡稱為清洗,。CIP系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種飲料(乳飲料、果蔬汁飲料,、果粒飲料,、茶飲料)、液奶,、酸奶,、酒類等機械化程度較高的食品企業(yè)中。實際上是生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部的清洗,，例如管道內(nèi)部,、缸體內(nèi)部。

CIP的目的

①去除為微生物提供營養(yǎng)的食物或食品殘渣,；

②去除各種微生物（CIP的沖洗可以帶走很多微生物）,；

③去除各種異物、顆粒,、溶液殘留,。

CIP的流程

業(yè)內(nèi)人士通常講三步CIP、五步CIP,，所以可以說CIP分為2種形式,。

三步CIP流程：

①預(yù)先水沖洗

②堿洗

③最終水沖洗

五步CIP流程：

①預(yù)先水沖洗

②堿洗

③中間水沖洗

④酸洗

⑤最終水沖洗

CIP的影響因素

① 濃度

濃度越高，清洗效果越好,。一般來講,，濃度越高，單位體積內(nèi)清洗液分子數(shù)越多,，與污垢的反應(yīng)機會越多,，清洗效果越好。但是要考慮成本,、時間,、設(shè)備等問題，不能無限提高濃度,。濃度大了成本自然高,，對設(shè)備也有一定損害，還有大濃度的清洗劑導(dǎo)致水沖時間變長，清洗劑在使用后顯然不能在設(shè)備內(nèi)殘留,，必須水洗沖干凈沒有清洗劑殘留,。

② 溫度

溫度越高，清洗效果越好,。溫度越高,，分子運動越快，與污垢接觸機會越多,，作用也越快,，清洗效果也越好。同樣溫度也不能過高,，過高的溫度能耗大,，成本高，且太高溫度導(dǎo)致清洗劑性質(zhì)不穩(wěn)定,，降低清洗效果,。

③ 時間

時間越長，清洗效果越好,。清洗時間越長,，化學(xué)分子與污垢接觸機會越多，反應(yīng)時間越長,，清洗效果越好,。同樣時間也不能過長，清洗液與污垢充分反應(yīng)即可,，過多的時間沒有必要,，另外還要考慮生產(chǎn)效率的問題。

④ 機械力

沖洗力越大,，自然效果越好，但是機械力過大影響生產(chǎn)線機械作用的穩(wěn)定性,，還可能形成泡沫,。所以一般管徑≤80mm，流速≥1.5m/s,，管徑≥80mm,，流速≥2.5m/s。流速還與生產(chǎn)線的設(shè)計與構(gòu)造有關(guān),。

⑤ 清洗介質(zhì)

常用的清洗劑是氫氧化鈉和硝酸（實驗室設(shè)備通常會用檸檬酸）,。實際生產(chǎn)中更多的使用復(fù)合清洗劑，就是在堿洗時除了有氫氧化鈉外還加入了其他清洗劑,，酸洗也是這樣,。例如，加入表面活性劑、螯合劑,、分散劑,、懸浮劑、消泡劑等等,，這樣的復(fù)合清洗劑比單單使用氫氧化鈉或硝酸效果好很多,。表面活性劑減少水的表面張力可以使清洗液滲入更細小區(qū)域，螯合劑可以去除金屬離子,，螯合劑和分散劑防止形成水垢沉積,，懸浮劑給不可溶污垢提供懸浮能力，以利于沖洗,，消泡劑防止泡沫形成,，提高清洗效能。

堿洗能通過皂化反應(yīng)去除脂肪,，溶解蛋白質(zhì),，溶解大部分碳水化物污垢，反應(yīng)產(chǎn)生可溶性鹽,，酸洗可以去除鈣鹽等礦物質(zhì),、碳水化合物，水垢,、腐蝕產(chǎn)物,、乳石/啤酒石等。

做CIP常用的水有軟水或者RO水,。RO是反滲透英文的簡稱,。軟化水生產(chǎn)成本比RO水的成本低，企業(yè)通常采用軟水來做清洗,，但是如果當(dāng)?shù)厮|(zhì)較差,，比方說堿度偏高，就會采用RO水來做CIP,。

不要小看清洗時水的作用,，它可以溶解絕大部分污垢、碳水化合物,、蛋白質(zhì)(蛋白質(zhì)作為有機大分子分子化合物,，在水中以分散態(tài)(膠體態(tài))存在)，雖然溶解油脂性的效果差,，但并不是一點用都沒有,。

⑥ 生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計與構(gòu)造

設(shè)備內(nèi)表面越粗糙越難以清洗，所以設(shè)備內(nèi)壁必須經(jīng)拋光處理,，以Ra表面粗糙度來衡量,，此值越小越光滑,，有的設(shè)備內(nèi)表面粗糙度Ra可以達到0.4µm，一般內(nèi)表面Ra≤1.0μm;外表面Ra≤2.5μm,，實際上可以可根據(jù)需要來做,。國家對這方面有要求，可以參考,，例如,，《QB/T 2467-1999食品工業(yè)用不銹鋼管》要求精加工表面Ra≤1.0µm，管道和缸體內(nèi)壁是精加工,，《GB/T 24571-2009 PET無菌冷灌裝生產(chǎn)線》要求容器,、閥門表面粗糙度Ra≤1.6µm。

到目前為止針對飲料,、乳制品,、啤酒等等行業(yè)的CIP還沒有一個完整的、科學(xué)的,、系統(tǒng)的,、規(guī)范的清洗工藝。清洗的對象不同(啤酒,、飲料,、果汁、乳制品,、藥液,、礦泉水、食品,、化妝品等等),，本質(zhì)上應(yīng)有不同的工藝，因為涉及到清洗效果和清洗成本的問題,。在生產(chǎn)實踐中,，清洗的濃度、溫度,、時間,、清洗劑、清洗順序如何選擇使用,，這就是關(guān)鍵的清洗工藝參數(shù)和流程。實際上經(jīng)常這樣做,，首先,，根據(jù)歷史經(jīng)驗，已經(jīng)使用且效果良好,，可以作為參考使用,，其二,，咨詢設(shè)備提供商，其三,、咨詢清洗劑提供商,。只有設(shè)備廠商、清洗劑供貨商和使用客戶緊密聯(lián)系,，共同分析,、研究才能制做出較為理想的、滿足客戶要求的CIP工藝和設(shè)備,。

CIP的清洗效果驗證

① 驗證清洗劑殘留

做CIP常用的清洗劑是食品級堿和食品級酸,，這種堿的成分主要是氫氧化鈉，這種酸的成分主要是硝酸,。做CIP的最終水沖洗一定要把清洗劑沖洗掉,，不能有殘留。這就好比用洗潔精清洗餐具后用水把洗潔精沖洗掉一個道理,，因為殘留的清洗劑或者洗潔精對人體有害,。

如何判定清洗劑殘留呢?既然是水沖洗設(shè)備，進入設(shè)備的水和從設(shè)備出來的水在化學(xué)性質(zhì)上表現(xiàn)一致,，就可以判定無清洗劑殘留,，因為進入設(shè)備的水是沒有清洗劑的，含有清洗劑的水其化學(xué)性質(zhì)肯定是有變化的,。通常采用檢測水的PH來判定是否有清洗劑殘留,。準(zhǔn)備進入設(shè)備清洗的水和從設(shè)備出來的水在檢測PH時結(jié)果表現(xiàn)一致就判定無殘留，例如,，有的企業(yè)要求PH變化在0.2范圍內(nèi),，有的是0.3。

② 驗證感官

氣味：最終清洗水的氣味,，要求清新,、無異味，不能影響最終產(chǎn)品的品質(zhì),。

視覺：被清洗的設(shè)備內(nèi)表面干凈,，無各種不應(yīng)該有的殘留污垢，例如清洗劑殘留,，料液殘留,，無各種異物、雜質(zhì),。

衛(wèi)生：用手指或者拭子(醫(yī)用棉簽)擦拭設(shè)備內(nèi)表面無污點和變色,。微生物：檢測最終沖洗水的微生物，通常檢測菌落,、霉菌和酵母菌,。

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什么是SIP,？

SIP (Sterilizing in place)可以翻譯成就地消毒(滅菌)、原地消毒(滅菌),、定位消毒(滅菌),SIP系統(tǒng)也廣泛應(yīng)用于飲料,、液奶、酸奶等機械化程度較高的食品企業(yè)中,。實際上是設(shè)備內(nèi)部的消毒或滅菌,，例如管道內(nèi)部、缸體內(nèi)部,。

SIP的目的

盡可能多的殺滅微生物,，注意SIP針對的是微生物。

SIP的介質(zhì)

SIP的介質(zhì)可以熱水,、蒸汽,、消毒劑等。飲料企業(yè)在使用SIP時很多是熱水和蒸汽介質(zhì),，管道內(nèi)使用熱水,，缸體使用蒸汽或者熱水。尤其對于無菌設(shè)備一定是使用熱水和蒸汽做SIP,。非無菌設(shè)備大多數(shù)時候用熱水和蒸汽,，有的時候可能會用消毒劑。

做SIP使用的熱水和蒸汽必須是用RO水制備,。因為RO水是非常純凈的水,，沒有雜質(zhì)、異物,，鹽分非常少,，很適合做SIP。

SIP的流程

飲料企業(yè)做SIP通常使用熱水和蒸汽,，步驟如下：

①升溫：升溫到要求的溫度,；

②保溫：達到要求的溫度后保持一定時間；

③降溫：冷卻降溫,。

SIP效果的影響因素

SIP要做的事是盡可能多的殺滅微生物,，所以影響SIP效果的因素是溫度和時間。如果是無菌設(shè)備,，必須SIP溫度≥121℃,，時間≥20min。有的可以達到135℃,、30min,。如果不是無菌設(shè)備，做SIP時溫度無需在100℃以上,，一般要求80℃以上,。實際運用的話企業(yè)根據(jù)自身需要設(shè)定參數(shù)要求。

SIP效果的影響因素

SIP的目的是盡可能多的殺滅微生物,，其效果驗證就是在做完SIP的設(shè)備內(nèi)表面的微生物殘留情況,。對于無菌設(shè)備，SIP后必須達到無菌狀態(tài),，這里的無菌指的是商業(yè)無菌,，不是絕對無菌，通常簡稱為無菌,。設(shè)備供應(yīng)商設(shè)計制造無菌設(shè)備時會留有無菌取樣閥,，通過無菌采樣器對接無菌取樣閥可以取得SIP后設(shè)備內(nèi)的殘留水用來檢測微生物，但有的設(shè)備本就沒有這用設(shè)計,，無法取得SIP后的殘留水,，就不能通過檢測微生物來驗證。

所以在任何情況下,，保證SIP的溫度和時間對于SIP的效果是非常重要的,。此外對于無菌設(shè)備做完SIP后不能再有滲漏，否則無菌環(huán)境會被破壞,，這個時候需要檢修設(shè)備以確保密封效果良好后重新做SIP,。另外對于非無菌設(shè)備，經(jīng)過SIP后都可以通過普通取樣閥取得殘留水檢測微生物,。

通常CIP和SIP結(jié)合使用,，而且如果結(jié)合使用，必須是先CIP后SIP,。有的情況下直接使用SIP,，這是因為已經(jīng)做過CIP后中間閑置一段時間，這個時候直接使用SIP,，而無需以再使用先CIP,、接著使用SIP的這種方式來做。

CIP在SIP之前做的目的：

①任何的殘余污垢都會影響消毒劑在化學(xué)及物理學(xué)上的效能,，也會影響熱水和蒸汽的殺滅微生物的效果,；

②微生物可能會隱藏于污垢中, 使消毒劑不能直接發(fā)揮效能，使熱水和蒸汽殺滅微生物的效果打折扣,；

③清洗不干凈可能會產(chǎn)生微生物的抗藥性問題,；

④清洗不干凈殘留的污垢殘渣，在做SIP時,，消毒劑,、熱水或者蒸汽會使殘留變成顆粒、雜質(zhì),、黏在設(shè)備內(nèi)表面,，很可能引入食品當(dāng)中成為異物,。

實驗型UHT系統(tǒng)總體上會遵循生產(chǎn)設(shè)備的SIP和CIP流程和標(biāo)準(zhǔn)，但在實際使用過程中通常會采用更加靈活和簡便的方式進行SIP和CIP操作,。

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英國Armfield 小型UHT系統(tǒng)解決方案

基于UHT殺菌技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展,，30年來英國Armfield公司為全球客戶提供了數(shù)百套小型UHT系統(tǒng)，為客戶新產(chǎn)品開發(fā)與測試提供了穩(wěn)定的實驗平臺,，使研究人員和產(chǎn)品開發(fā)人員能夠在實驗室中以微型規(guī)模復(fù)制全尺寸的工業(yè)制造過程,，并提供可靠的和可重復(fù)的實驗數(shù)據(jù)。

Armfield UHT系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,，靈活性強,。可以根據(jù)用戶的產(chǎn)品特性和工藝要求，提供定制化的系統(tǒng)方案,。廣泛應(yīng)用于飲料,，乳品，食品配料,，功能食品,，特醫(yī)食品等行業(yè)。

FT74XA 小型HTST/UHT系統(tǒng)

FT174XA 小型模塊化HTST/UHT系統(tǒng)