CIP與SIP的深度解讀

在飲料加工企業生產線上經常遇到CIP、SIP這兩個英文縮寫，體現在很多設備上、文件報表上、工作溝通中。很多時候把CIP稱為清洗，把SIP稱為消毒或者滅菌。

來源： 食品研發與生產

很多設備上會有清洗這個詞，往往指的是CIP，同樣設備上會有消毒或者滅菌這個詞，通常指的是SIP。清洗、消毒或者滅菌是個很廣泛的概念，可以這樣理解，CIP是清洗的一種形式，同樣SIP消毒或者滅菌的一種形式。

CIP (cleaning 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系統廣泛應用于各種飲料（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中。實際上是生產設備內部的清洗，例如管道內部、缸體內部。

SIP(sanitizing 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），其實SIP的英文表示也可以這樣sterilizing in place。SIP系統也廣泛應用于飲料、液奶、酸奶等機械化程度較高的食品企業中。實際上是設備內部的消毒或滅菌，例如管道內部、缸體內部。

CIP的目的

進行CIP清洗的目的如下：

①去除為微生物提供營養的食物或食品殘渣；

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

業內人士通常講三步CIP、五步CIP，所以可以說CIP分為2種形式。實際上有的人說分為3種形式或者更多種形式，在這里我會解釋一下。先說說常見的三步CIP、五步CIP這兩種形式。

三步CIP流程：

①預先水沖洗

②堿洗

③終水沖洗

五步CIP流程：

①預先水沖洗

②堿洗

③中間水沖洗

④酸洗

⑤終水沖洗

有人講有這一種清洗流程，七步CIP，流程如下：

①預先水沖洗

②堿洗

③中間水沖洗

④酸洗

⑤中間水沖洗

⑥消毒劑

⑦終水沖洗

這個歸類和叫法不合適，第六步開始應該歸為SIP才對。但實際生產中有的設備廠商在做CIP系統時就把第六步和第七步劃到CIP流程里。

此外，對于三步CIP和五部CIP中的堿洗和酸洗，如果有意識、有必要提高堿濃度和酸濃度做的這個清洗，可以稱為加強洗，有人把這種歸為一種CIP形式。

簡單的CIP是什么呢，其實就是單獨的一步水沖洗。在有的情況下不需要堿和酸這樣清洗劑，只用水就可以了，這就是簡單的一種CIP。

CIP的優點

CIP系統能：

一定的清洗效果，提高產品安全性；

節約時間，提高效率；

自動化程度高，節約操作勞動力；

節約能源；

操作安全性高。

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，單位體積內清洗液分子數越多，與污垢的反應機會越多，清洗效果越好。但是要考慮成本、時間、設備等問題，不能無限提高濃度。濃度大了成本自然高，對設備也有一定損害，還有大濃度的清洗劑導致水沖時間變長，清洗劑在使用后顯然不能在設備內殘留，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，且太高溫度導致清洗劑性質不穩定，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，化學分子與污垢接觸機會越多，反應時間越長，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即可，過多的時間沒有必要，另外還要考慮生產效率的問題。

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線機械作用的穩定性，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。流速還與生產線的設計與構造有關。

⑤清洗介質

常用的清洗劑是*和硝酸。實際生產中更多的使用復合清洗劑，就是在堿洗時除了有*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，這樣的復合清洗劑比單單使用*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去除脂肪，溶解蛋白質，溶解大部分碳水化物污垢，反應產生可溶性鹽，酸洗可以去除鈣鹽等礦物質、碳水化合物，水垢、腐蝕產物、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。軟化水生產成本比RO水的成本低，企業通常采用軟水來做清洗，但是如果當地水質較差，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（蛋白質作為有機大分子分子化合物，在水中以分散態（膠體態）存在），雖然溶解油脂性的效果差，但并不是一點用都沒有。

注意，即便是生產中常用的濃度，對連接密封管道的食品密封圈都會有一定腐蝕作用，使用一定時間后要定期檢查更換，尤其是對無菌設備，在其做完SIP達到無菌狀態后一直到完成生產，這段時間不能有任何滲漏，否則帶來風險及提高控制成本。

⑥生產設備的設計與構造

設備內表面。內表面越粗糙越難以清洗，所以設備內壁必須經拋光處理，以Ra表面粗糙度來衡量，此值越小越光滑，有的設備內表面粗糙度Ra可以達到0.4µm，一般內表面Ra≤1.0μm;外表面Ra≤2.5μm，實際上可以可根據需要來做。國家對這方面有要求，可以參考，例如，《QB/T 2467-1999食品工業用不銹鋼管》（這個1999版的已經作廢，2017版的2017年7月1日實施，網上暫時搜索不到文本）要求精加工表面Ra≤1.0µm，管道和缸體內壁是精加工，《GB/T 24571-2009 PET無菌冷灌裝生產線》要求容器、閥門表面粗糙度Ra≤1.6µm。

管道連接。避免出現死角。死角很難清洗到位。以下管道死角示意圖：

上圖多出來的一段成為死角，一般認為這段距離比上管道直徑小于1.5即可接受?？慈缦率疽鈭D：a/b≤1.5接受，虛線為料夜方向，也是CIP清洗液方向。

清洗球。清洗球的作用是將清洗液噴射到設備各個角落，噴射出的清洗液與下落的清洗液浸濕全部表面，起到清洗的作用。清洗球應該安裝在罐體合理的位置。如下圖：

第三是清洗的順序，先洗什么，后洗什么，哪些一次性洗，哪些定期洗。這些就是制定清洗工藝的依據，也是選擇配置的依據。CIP系統中關鍵的是其清洗工藝。設備是硬件，工藝是軟件。不同的清洗對象(啤酒、飲料、果汁、乳制品、藥液、礦泉水、食品、化妝品等等)，本質上應有不同的清洗工藝。研究CIP，應該是研究清洗工藝。

到目前為止針對飲料、乳制品、啤酒等等行業的CIP還沒有一個完整的、科學的、系統的、規范的清洗工藝。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)，本質上應有不同的工藝，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，這就是關鍵的清洗工藝參數和流程。實際上經常這樣做，首先，根據歷史經驗，已經使用且效果良好，可以作為參考使用，其二，咨詢設備提供商，其三、咨詢清洗劑提供商。只有設備廠商、清洗劑供貨商和使用客戶緊密聯系，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*，這種酸的成分主要是硝酸。做CIP的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？既然是水沖洗設備，進入設備的水和從設備出來的水在化學性質上表現一致，就可以判定無清洗劑殘留，因為進入設備的水是沒有清洗劑的，含有清洗劑的水其化學性質肯定是有變化的。通常采用檢測水的PH來判定是否有清洗劑殘留。準備進入設備清洗的水和從設備出來的水在檢測PH時結果表現一致就判定無殘留，例如，有的企業要求PH變化在0.2范圍內，有的是0.3。

②驗證感官

氣味。終清洗水的氣味，要求清新、無異味，不能影響終產品的品質。

視覺。被清洗的設備內表面干凈，無各種不應該有的殘留污垢，例如清洗劑殘留，料液殘留，無各種異物、雜質。

衛生。用手指或者拭子（醫用棉簽）擦拭設備內表面無污點和變色。

微生物。檢測終沖洗水的微生物，通常檢測菌落、霉菌和酵母菌。

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

SIP的介質可以熱水、蒸汽、消毒劑等。飲料企業在使用SIP時很多是熱水和蒸汽介質，管道內使用熱水，缸體使用蒸汽或者熱水。尤其對于無菌設備一定是使用熱水和蒸汽做SIP。非無菌設備大多數時候用熱水和蒸汽，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、異物，鹽分非常少，很適合做SIP。

SIP的流程

飲料企業做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。如果是無菌設備，必須≥121℃，時間≥20min。有的可以達到135℃、30min。如果不是無菌設備，做SIP時溫度無需在100℃以上，一般要求80℃以上。實際運用的話企業根據自身需要設定參數要求。

SIP的效果驗證

既然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的設備內表面的微生物殘留情況。對于無菌設備，SIP后必須達到無菌狀態，這里的無菌指的是商業無菌，不是無菌，通常簡稱為無菌。設備供應商設計制造無菌設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后設備內的殘留水用來檢測微生物，但有的設備本就沒有這用設計，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，SIP的溫度和時間對于SIP的效果是非常重要的。此外對于無菌設備做完SIP后不能再有滲漏，否則無菌環境會被破壞，這個時候需要檢修設備以確保密封效果良好后重新做SIP。另外對于非無菌設備，經過SIP后都可以通過普通取樣閥取得殘留水檢測微生物。

為什么先CIP后SIP？

通常CIP和SIP結合使用，而且如果結合使用，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CIP、接著使用SIP的這種方式來做。

為什么必須是先CIP再做SIP呢？這個好理解，比方說，公共場所的餐飲酒店里餐具都是先清洗再放進消毒柜的。下面從角度做個詳細講解。

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及物理學上的效能，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揮效能，使熱水和蒸汽殺滅微生物的效果打折扣；

③清洗不可能會產生微生物的抗藥性問題；

④清洗不，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、黏在設備內表面，很可能引入食品當中成為異物。

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