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解讀食品生產中的CIP清洗與SIP滅菌

放大字體  縮小字體 發布日期:2025-10-16  來源:食品人說食品事兒  作者:陳醉
核心提示:在現代食品工業中,設備的清潔與滅菌是保障食品質量安全的關鍵環節。CIP(就地清洗)和SIP(就地滅菌)作為食品生產中廣泛應用的兩種核心技術,憑借其高效、自動化的優勢,成為多數食品企業不可或缺的組成部分。本文將結合食品生產的實際需求,聊聊CIP清洗與SIP滅菌,供企業參考。
  在現代食品工業中,設備的清潔與滅菌是保障食品質量安全的關鍵環節。CIP(就地清洗)和SIP(就地滅菌)作為食品生產中廣泛應用的兩種核心技術,憑借其高效、自動化的優勢,成為多數食品企業不可或缺的組成部分。本文將結合食品生產的實際需求,聊聊CIP清洗與SIP滅菌,供企業參考。
 
一、CIP與SIP的基礎概念
 
  在食品生產設備的日常操作中,“清洗”和“滅菌”是兩個高頻詞匯,而CIP和SIP分別是這兩個過程的重要實現形式。
 
  CIP,即就地清洗(Cleaning in Place),通常簡稱為清洗。它主要針對生產設備內部進行清潔,如管道內部、缸體內部等,廣泛應用于飲料、乳制品等眾多食品品類的食品生產企業。與傳統的拆卸清洗相比,CIP無需對設備進行拆解,就能實現對設備內部的有效清潔,極大地提高了生產效率,減少了設備拆卸和組裝過程中可能出現的污染風險。
 
  SIP,即就地滅菌(Sanitizing in Place),與CIP類似,也是針對設備內部進行消毒或滅菌處理。SIP的核心目標是盡可能多地殺滅設備內部的微生物,為食品生產提供無菌或低菌的環境,防止微生物污染食品,確保食品的保質期和安全性。
 
  需要注意的是,清洗、消毒或滅菌是一個廣泛的概念范疇,CIP只是清洗的一種特定形式,SIP也只是消毒或滅菌的一種特定形式。在食品生產過程中,需根據具體的生產工藝、食品特性以及衛生要求,合理選擇CIP清洗和SIP滅菌的組合方式,以達到最佳的衛生控制效果。
 
二、解析CIP清洗系統
 
  1、CIP清洗目的
 

核心目的

具體原因

最終作用

去除微生物營養源

食品生產后設備內部易殘留食物或食品殘渣,這些殘渣會為微生物生長繁殖提供營養,導致后續食品被污染、變質腐敗。

從源頭上切斷微生物營養供給,保障食品質量與安全。

減少微生物數量

CIP清洗雖非專門滅菌過程,但水流沖洗可帶走設備內大量附著的微生物,降低微生物負載。

為后續SIP滅菌奠定基礎,提高滅菌效果,降低滅菌難度與成本。

清除異物與殘留

設備內部可能存在異物、顆粒及生產用溶液殘留,這些物質會影響食品感官品質,還可能與食品反應產生有害物質。

確保設備內部潔凈無污染,避免影響產品質量。

 
  2、CIP清洗的常見流程
 
  三步CIP流程
 
  五步CIP流程
 
  特殊形式的CIP清洗
 
  ⑴加強洗:在三步CIP和五步CIP流程中,對于堿洗和酸洗步驟,如果根據生產實際情況和設備污垢程度,可以提高堿濃度和酸濃度進行清洗。加強洗主要用于處理設備內部較為頑固的污垢,當常規濃度的清洗劑無法達到理想的清洗效果時,通過適當提高清洗劑濃度,增強清洗能力,確保設備內部的潔凈度。
 
  ⑵一步水沖洗:在某些特定情況下,例如生產的食品本身較為潔凈,設備內部殘留的污垢較少且易于被水沖洗去除,或者設備在短時間內需要進行多次生產,且每次生產之間的間隔時間較短,此時不需要使用堿和酸等化學清洗劑,僅通過水沖洗就能滿足設備清潔的要求。
 
  3、CIP清洗的優點
 

核心優點

具體表現

保障清洗效果,提升產品安全性

通過科學清洗流程與參數控制,全面去除污垢、微生物及殘留,確保設備潔凈度達標。

節省時間,提高生產效率

無需拆卸、組裝設備,縮短清洗時間;設備生產后可快速清洗并投入下一輪生產。

自動化程度高,降低人力成本

采用自動化控制技術,實現清洗流程自動啟動、運行、監控與停止;僅需設置參數,無需人工繁瑣操作。

節約能源,降低生產成本

優化清洗流程,合理控制清洗劑濃度與溫度;采用高效換熱設備,回收利用清洗水和清洗劑。

操作安全性高,保障人員安全

封閉環境下完成清洗,避免人員直接接觸清洗劑與設備內部;配備壓力、溫度、液位等安全保護裝置。

 
  4、CIP清洗的影響因素
 

影響因素

過高/不當的問題

關鍵控制要點

清洗劑濃度

增加清洗劑采購成本;

加劇設備金屬表面腐蝕,縮短設備壽命;

延長沖洗時間,易殘留

根據污垢類型、程度及清洗劑特性,確定適配濃度,平衡清洗效果與成本、設備保護

清洗溫度

增加能源消耗,提升成本;

導致部分清洗劑分解變質,降低清洗性能;

損壞設備密封件、橡膠部件

結合清洗劑溫度適用范圍、污垢特性、設備耐熱性,選擇最優溫度

清洗時間

增加設備閑置時間,降低生產效率;

消耗更多清洗劑與水資源,提升成本

根據污垢去除難度與實際清洗效果,確定合理時間,避免無效耗時

沖洗力

沖擊設備管道、閥門等部件,影響穩定性甚至造成損壞;

使清洗液產生大量泡沫,阻礙清洗劑與污垢接觸,導致系統壓力不穩定

按管徑確定水流速度:管徑≤80mm時≥1.5m/s,管徑≥80mm時≥2.5m/s; 

結合生產線設計構造調整

 

清洗劑

選錯清洗劑類型(如用堿洗去無機污垢),導致清洗不徹底,殘留污垢污染食品

根據污垢類型選清洗劑:有機污垢用堿洗,無機污垢用酸洗,混合污垢用堿酸結合清洗

清洗用水

用硬水或劣質水:易形成新污垢,影響清洗效果,污染設備

多數場景用軟水;

水質差(如堿度高)場景用RO水

污垢類型與特性

未明確污垢類型即選清洗方案:導致清洗不徹底,殘留污垢引發食品質量安全問題

先分析污垢類型與特性,再匹配對應清洗劑、清洗參數及清洗流程

 
三、解析SIP滅菌系統
 
  1、SIP滅菌的目的
 

核心目的

具體原因

最終作用

殺滅有害微生物

經CIP清洗后,設備內部仍可能殘留細菌、霉菌、酵母菌等有害微生物,其大量繁殖會污染食品,導致食品變質腐敗,甚至產生毒素引發食品安全事故

徹底消除微生物污染風險,從源頭避免因有害微生物導致的食品安全問題,保障消費者健康

控制微生物總數

非致病性微生物若數量過多,可能分解食品營養成分、產生代謝產物,影響食品感官品質(口感、色澤)、風味及保質期

將微生物總數控制在極低水平,保障食品品質穩定性,維持食品良好的食用體驗與儲存效果

滿足法規與標準要求

不同國家/地區對食品生產設備微生物指標有嚴格規定(如我國GB14881要求設備定期清洗消毒、防止微生物污染)

幫助食品企業符合行業法規與衛生標準,規避因衛生不達標面臨的處罰、產品召回等風險,確保生產合規性

保障連續生產安全

連續生產中,設備若未有效滅菌,殘留微生物會積累并污染后續多批次食品,導致批量產品質量問題

可在生產前后或定期對設備滅菌,確保設備在連續生產過程中保持良好衛生狀態,保障生產安全穩定,減少批量質量事故

 
  2、SIP滅菌的流程
 
  3、SIP滅菌的影響因素
 

影響因素

核心作用機制

常見問題/注意事項

關鍵控制要點

滅菌介質類型與特性

蒸汽:通過溫度和壓力殺滅微生物,飽和蒸汽傳熱效率最高;

化學消毒劑:通過化學作用破壞微生物結構,效果與濃度、接觸時間相關;

紫外線:254nm波長殺菌最強,僅作用于設備表面

 蒸汽含水分/空氣會降低溫度與傳熱效率;

消毒劑濃度過低滅菌不徹底,過高腐蝕設備或留殘毒;

紫外線穿透性弱,無法殺滅內部縫隙微生物,強度會隨使用下降

蒸汽滅菌:確保用飽和蒸汽,徹底排除設備內空氣;

化學消毒劑:按微生物種類、設備材質選類型,嚴控濃度、溫度、接觸時間;

紫外線:定期更換燈管,僅用于表面滅菌,配合其他方式使用

滅菌溫度與時間

二者協同作用,溫度越高所需時間越短,需匹配微生物耐熱性

溫度過高損害設備(如密封件老化、塑料變形);

時間不足或溫度不夠,無法殺滅耐熱微生物(如細菌芽孢)

根據滅菌介質、微生物耐熱性設定參數(如121℃需15-30min,132℃需3-5min);

避免超溫,對耐熱微生物適當延長滅菌時間

設備內部的空氣排除

空氣會阻礙滅菌介質均勻分布,形成局部 “滅菌死角”

空氣形成氣阻,導致蒸汽/消毒劑無法到達局部區域;蒸汽滅菌中空氣會降低局部溫度,造成微生物殘留

滅菌前通過排氣閥、真空泵徹底排空氣;

確保滅菌介質在設備內部無阻礙流動,均勻覆蓋所有區域

設備的密封性與結構

密封性:保證滅菌介質濃度/溫度,防止外界污染;

結構:決定滅菌介質能否覆蓋所有區域,避免死角

密封性差:介質流失、溫度下降,外界微生物進入造成二次污染;

結構不合理:存在死角/盲區,微生物殘留導致滅菌不徹底

密封性:滅菌前檢查閥門、法蘭、接頭,確保無泄漏;

結構:選型時優先選無死角設備;

現有設備通過增加噴淋頭、優化管道改進死角

微生物的初始數量與耐熱性

初始數量越多,需更高滅菌強度/更長時間;

耐熱性越強(如細菌芽孢),需更嚴苛參數

初始數量高(未徹底CIP清洗),易導致滅菌不徹底;

忽視耐熱微生物,按常規參數滅菌會殘留

滅菌前確保設備經CIP清洗,降低微生物初始數量;

根據可能存在的微生物種類(尤其是耐熱菌)調整滅菌參數,確保覆蓋最強耐熱微生物

 
  4、SIP滅菌的優點
 

核心優點

對比優勢(vs傳統滅菌)

最終作用

滅菌效果可靠

避免手工滅菌的人為操作誤差(如操作不當、參數失控),杜絕“滅菌不徹底”問題

穩定保障設備無菌狀態,從源頭降低食品微生物污染風險,確保食品質量安全達標

自動化程度高

無需人工全程干預,減少人工操作環節

降低操作人員勞動強度,規避人為失誤導致的滅菌失敗,提升滅菌過程的穩定性與一致性

節省時間與成本

大幅縮短滅菌總耗時,減少設備閑置時間;降低介質損耗成本

提高設備利用率與生產效率,減少人力、介質、時間成本投入,提升企業經濟效益

無二次污染風險

避免傳統滅菌中 “設備暴露于外界” 導致的污染,杜絕滅菌后二次污染

確保設備從滅菌到生產的全周期無菌,避免因二次污染引發的批量食品質量問題

適應范圍廣

無需為不同設備匹配多種滅菌方案,兼容性更強

滿足多樣化食品生產場景的滅菌需求,降低設備適配難度,提升生產線整體衛生控制效率

 
四、CIP清洗與SIP滅菌的關聯與協同作用
 
  1、先CIP后SIP的必要性
 

核心必要性

具體原因

反面影響(不先做CIP直接SIP)

去除污垢,消除滅菌障礙

設備內污垢(食物殘渣、脂肪、蛋白質等)會在微生物表面形成保護層,阻礙滅菌介質(蒸汽、消毒劑)與微生物接觸

蒸汽滅菌:污垢隔絕熱量,微生物達不到滅菌溫度;

化學消毒:污垢吸附消毒劑,降低濃度,導致滅菌不徹底

減少微生物數量,降低滅菌難度

CIP 通過水流沖洗+清洗劑作用,帶走大量微生物,降低設備內微生物負載

需更高滅菌強度(如更高溫度、更長時間)才能殺滅微生物;

增加能源消耗,延長滅菌耗時,加劇高溫對設備的損害

避免消毒劑殘留與設備腐蝕

污垢會與化學消毒劑反應產生新物質,且污垢中金屬離子會加速消毒劑對設備的腐蝕

應產物殘留設備,污染后續食品;

設備腐蝕加劇,縮短使用壽命,增加維護成本

符合衛生邏輯與法規要求

清洗是滅菌的前提,僅清潔設備才能實現理想滅菌效果;各國法規(如我國GB 14881)明確要求滅菌前需有效清洗

違背衛生控制邏輯,滅菌效果無法保障;

不符合法規標準,面臨處罰、產品召回等合規風險

 
  2、CIP與SIP的協同作用體現
 

同作用維度

具體協同邏輯

核心目的

提升衛生控制的徹底性

CIP先去除污垢+大部分微生物,消除滅菌障礙;

SIP再殺滅殘留微生物,實現“無污垢+無微生物”雙重目標

從“清潔”到“無菌”形成閉環,確保設備衛生達標,從源頭保障食品質量安全

降低衛生控制成本

CIP減少微生物數量,降低SIP滅菌強度(無需過高溫度/濃度/時間),減少滅菌介質消耗與能源損耗;

SIP確保無菌,減少產品報廢、返工

從“介質消耗”和“產品損耗”雙端降本,提升企業經濟效益

保障生產流程的連續性

二者均無需拆卸設備,可原位操作;通過自動化控制系統實現無縫銜接(CIP完成后自動切換至SIP)

大幅縮短設備停機時間,避免生產中斷,提升設備利用率與整體生產效率

減少人為操作誤差

集成于同一自動化控制平臺,預設參數后系統自動完成全流程,減少人工參與

降低人為因素對衛生控制的干擾,提升清洗與滅菌效果的穩定性、可靠性

 
五、CIP與SIP在食品生產中的實際應用注意事項
 
  1、系統設計與選型
 
  匹配生產需求:需結合生產規模、產品類型及工藝要求設計。如生產煉乳、果醬等高粘度、易結垢產品,CIP系統需配高壓力、高流量清洗泵及強效清洗劑供給系統;無菌灌裝飲料、嬰幼兒配方食品等無菌要求極高的產品,SIP系統需用雙端密封滅菌管道及高精度溫壓控制系統。
 
  選衛生級部件:儲罐、管道、閥門等所有部件均需為衛生級,避免易生銹、易積垢材質。管道用內壁拋光不銹鋼管,閥門選衛生級快裝球閥 / 蝶閥,傳感器需耐溫耐壓且易清潔。
 
  規避系統死角:設計安裝時,管道轉彎用大曲率半徑彎頭,接口用快裝接頭;CIP噴淋頭、SIP蒸汽分布器需合理布置,確保清洗液、蒸汽全覆蓋無死角。
 
  2、操作管理
 
  嚴執操作程序:按預設程序操作,不隨意更改參數。操作前檢查部件狀態,過程中實時監控運行參數,異常(如溫壓波動、泄漏)及時停機處理并記錄。
 
  規范化學品管理:清洗劑、消毒劑存于專用陰涼干燥通風間,分類標識;使用前讀說明書,用專用設備配液并記錄,操作人員需戴防護用品。
 
  強化效果驗證:定期驗證監控效果。CIP用目測、白紗布擦拭、化學檢測(殘量)、微生物檢測(總數);SIP用嗜熱脂肪桿菌芽孢做挑戰試驗。每季度至少1次全面驗證,工藝/設備變更后需重新驗證。
 
  3、維護保養
 
  定期維護部件:建立保養制度,每周查清洗泵、滅菌泵,定期換密封件;每月查閥門開關與密封,清潔潤滑;每季度校準溫壓傳感器;每年全面檢查儲罐、管道,修復或更換腐蝕、結垢部件。
 
  清潔系統內部:每月排空清洗CIP儲罐,去沉積物;每季度拆洗過濾器、換濾芯;每年對管道做通球試驗,必要時高壓水或化學劑疏通清洗。
 
  做好備份與應急:制定應急預案,備備用泵、閥門及足量化學品;定期應急演練;備份運行數據(清洗滅菌參數、驗證記錄),確保過程可追溯。
 
  綜上,CIP清洗與SIP滅菌在保障產品質量安全、提高生產效率、降低生產成本等方面發揮著不可替代的作用。
 
  CIP清洗通過物理和化學作用去除設備內部的污垢和大部分微生物,為SIP滅菌奠定基礎;SIP滅菌則在清潔的基礎上,通過物理或化學手段殺滅殘留微生物。
 
  二者的協同作用,能夠最大化提升衛生控制效果,確保食品生產過程的安全性和穩定性。
 
  但在實際應用中,企業需嚴格遵循相關法規標準,從系統設計選型、操作管理、維護保養等多個環節入手,確保CIP與SIP系統的有效運行。
 
  同時,企業應建立完善的記錄和驗證制度,確保過程可追溯、效果可驗證,避免因清洗不徹底或滅菌失效導致的食品安全風險。
編輯:foodqm

 
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