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(jìn)行瞬時加熱，持續(xù)幾秒到十幾秒不等，以達(dá)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 SIP？且聽我們細(xì)細(xì)道來。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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
2.4 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(xì)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。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(dá)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。
2.5 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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。
3.1 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。
3.2 SIP 的目的
盡可能多的殺滅微生物，注意 SIP 針對的是微生物。
3.3 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。
3.4 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(dá)到要求的溫度后保持一定時間;
③降溫：冷卻降溫。
3.5 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(dá)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。
3.6 SIP 的目的
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(dá)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清洗不徹底可能會產(chǎn)生微生物的抗藥性問題;
④清洗不徹底，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(jìn)行 SIP 和 CIP 操作。
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，極具靈活性。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)
