CIP与SIP的深度解读

在饮料加工企业生产线上经常遇到CIP、SIP这两个英文缩写，体现在很多设备上、文件报表上、工作沟通中。很多时候把CIP称为清洗，把SIP称为消毒或者灭菌。

来源： 食品研发与生产

很多设备上会有清洗这个词，往往指的是CIP，同样设备上会有消毒或者灭菌这个词，通常指的是SIP。清洗、消毒或者灭菌是个很广泛的概念，可以这样理解，CIP是清洗的一种形式，同样SIP消毒或者灭菌的一种形式。

CIP (cleaning in place)，可以翻译成就地清洗、原地清洗、定位清洗等等，通常简称为清洗。CIP系统广泛应用于各种饮料（乳饮料、果蔬汁饮料、果粒饮料、茶饮料）、液奶、酸奶、酒类等机械化程度较高的食品企业中。实际上是生产设备内部的清洗，例如管道内部、缸体内部。

SIP(sanitizing in place)，可以翻译成就地消毒（灭菌）、原地消毒（灭菌）、定位消毒（灭菌），其实SIP的英文表示也可以这样sterilizing in place。SIP系统也广泛应用于饮料、液奶、酸奶等机械化程度较高的食品企业中。实际上是设备内部的消毒或灭菌，例如管道内部、缸体内部。

CIP的目的

进行CIP清洗的目的如下：

①去除为微生物提供营养的食物或食品残渣；

②去除各种微生物（CIP的冲洗可以带走很多微生物）；

③去除各种异物、颗粒、溶液残留。

CIP的流程

业内人士通常讲三步CIP、五步CIP，所以可以说CIP分为2种形式。实际上有的人说分为3种形式或者更多种形式，在这里我会解释一下。先说说常见的三步CIP、五步CIP这两种形式。

三步CIP流程：

①预先水冲洗

②碱洗

③终水冲洗

五步CIP流程：

①预先水冲洗

②碱洗

③中间水冲洗

④酸洗

⑤终水冲洗

有人讲有这一种清洗流程，七步CIP，流程如下：

①预先水冲洗

②碱洗

③中间水冲洗

④酸洗

⑤中间水冲洗

⑥消毒剂

⑦终水冲洗

这个归类和叫法不合适，第六步开始应该归为SIP才对。但实际生产中有的设备厂商在做CIP系统时就把第六步和第七步划到CIP流程里。

此外，对于三步CIP和五部CIP中的碱洗和酸洗，如果有意识、有必要提高碱浓度和酸浓度做的这个清洗，可以称为加强洗，有人把这种归为一种CIP形式。

简单的CIP是什么呢，其实就是单独的一步水冲洗。在有的情况下不需要碱和酸这样清洗剂，只用水就可以了，这就是简单的一种CIP。

CIP的优点

CIP系统能：

一定的清洗效果，提高产品安全性；

节约时间，提高效率；

自动化程度高，节约操作劳动力；

节约能源；

操作安全性高。

CIP的影响因素

①浓度

浓度越高，清洗效果越好。一般来讲，浓度越高，单位体积内清洗液分子数越多，与污垢的反应机会越多，清洗效果越好。但是要考虑成本、时间、设备等问题，不能无限提高浓度。浓度大了成本自然高，对设备也有一定损害，还有大浓度的清洗剂导致水冲时间变长，清洗剂在使用后显然不能在设备内残留，必须水洗冲干净没有清洗剂残留。

②温度

温度越高，清洗效果越好。温度越高，分子运动越快，与污垢接触机会越多，作用也越快，清洗效果也越好。同样温度也不能过高，过高的温度能耗大，成本高，且太高温度导致清洗剂性质不稳定，降低清洗效果。

③时间

时间越长，清洗效果越好。清洗时间越长，化学分子与污垢接触机会越多，反应时间越长，清洗效果越好。同样时间也不能过长，清洗液与污垢充分反应即可，过多的时间没有必要，另外还要考虑生产效率的问题。

④机械力

冲洗力越大，自然效果越好，但是机械力过大影响生产线机械作用的稳定性，还可能形成泡沫。所以一般管径≤80mm，流速≥1.5m/s，管径≥80mm，流速≥2.5m/s。流速还与生产线的设计与构造有关。

⑤清洗介质

常用的清洗剂是氢氧化钠和硝酸。实际生产中更多的使用复合清洗剂，就是在碱洗时除了有氢氧化钠外还加入了其他清洗剂，酸洗也是这样。例如，加入表面活性剂、螯合剂、分散剂、悬浮剂、消泡剂等等，这样的复合清洗剂比单单使用氢氧化钠或硝酸效果好很多。表面活性剂减少水的表面张力可以使清洗液渗入更细小区域，螯合剂可以去除金属离子，螯合剂和分散剂防止形成水垢沉积，悬浮剂给不可溶污垢提供悬浮能力，以利于冲洗，消泡剂防止泡沫形成，提高清洗效能。

碱洗能通过皂化反应去除脂肪，溶解蛋白质，溶解大部分碳水化物污垢，反应产生可溶性盐，酸洗可以去除钙盐等矿物质、碳水化合物，水垢、腐蚀产物、乳石/啤酒石等。

做CIP常用的水有软水或者RO水。RO是反渗透英文的简称。软化水生产成本比RO水的成本低，企业通常采用软水来做清洗，但是如果当地水质较差，比方说碱度偏高，就会采用RO水来做CIP。

不要小看清洗时水的作用，它可以溶解绝大部分污垢、碳水化合物、蛋白质（蛋白质作为有机大分子分子化合物，在水中以分散态（胶体态）存在），虽然溶解油脂性的效果差，但并不是一点用都没有。

注意，即便是生产中常用的浓度，对连接密封管道的食品密封圈都会有一定腐蚀作用，使用一定时间后要定期检查更换，尤其是对无菌设备，在其做完SIP达到无菌状态后一直到完成生产，这段时间不能有任何渗漏，否则带来风险及提高控制成本。

⑥生产设备的设计与构造

设备内表面。内表面越粗糙越难以清洗，所以设备内壁必须经抛光处理，以Ra表面粗糙度来衡量，此值越小越光滑，有的设备内表面粗糙度Ra可以达到0.4µm，一般内表面Ra≤1.0μm;外表面Ra≤2.5μm，实际上可以可根据需要来做。国家对这方面有要求，可以参考，例如，《QB/T 2467-1999食品工业用不锈钢管》（这个1999版的已经作废，2017版的2017年7月1日实施，网上暂时搜索不到文本）要求精加工表面Ra≤1.0µm，管道和缸体内壁是精加工，《GB/T 24571-2009 PET无菌冷灌装生产线》要求容器、阀门表面粗糙度Ra≤1.6µm。

管道连接。避免出现死角。死角很难清洗到位。以下管道死角示意图：

上图多出来的一段成为死角，一般认为这段距离比上管道直径小于1.5即可接受。看如下示意图：a/b≤1.5接受，虚线为料夜方向，也是CIP清洗液方向。

清洗球。清洗球的作用是将清洗液喷射到设备各个角落，喷射出的清洗液与下落的清洗液浸湿全部表面，起到清洗的作用。清洗球应该安装在罐体合理的位置。如下图：

第三是清洗的顺序，先洗什么，后洗什么，哪些一次性洗，哪些定期洗。这些就是制定清洗工艺的依据，也是选择配置的依据。CIP系统中关键的是其清洗工艺。设备是硬件，工艺是软件。不同的清洗对象(啤酒、饮料、果汁、乳制品、药液、矿泉水、食品、化妆品等等)，本质上应有不同的清洗工艺。研究CIP，应该是研究清洗工艺。

到目前为止针对饮料、乳制品、啤酒等等行业的CIP还没有一个完整的、科学的、系统的、规范的清洗工艺。清洗的对象不同(啤酒、饮料、果汁、乳制品、药液、矿泉水、食品、化妆品等等)，本质上应有不同的工艺，因为涉及到清洗效果和清洗成本的问题。在生产实践中，清洗的浓度、温度、时间、清洗剂、清洗顺序如何选择使用，这就是关键的清洗工艺参数和流程。实际上经常这样做，首先，根据历史经验，已经使用且效果良好，可以作为参考使用，其二，咨询设备提供商，其三、咨询清洗剂提供商。只有设备厂商、清洗剂供货商和使用客户紧密联系，共同分析、研究才能制做出较为理想的、满足客户要求的CIP工艺和设备。

CIP的清洗效果验证

①验证清洗剂残留

做CIP常用的清洗剂是食品级碱和食品级酸，这种碱的成分主要是氢氧化钠，这种酸的成分主要是硝酸。做CIP的终水冲洗一定要把清洗剂冲洗掉，不能有残留。这就好比用洗洁精清洗餐具后用水把洗洁精冲洗掉一个道理，因为残留的清洗剂或者洗洁精对人体有害。

如何判定清洗剂残留呢？既然是水冲洗设备，进入设备的水和从设备出来的水在化学性质上表现一致，就可以判定无清洗剂残留，因为进入设备的水是没有清洗剂的，含有清洗剂的水其化学性质肯定是有变化的。通常采用检测水的PH来判定是否有清洗剂残留。准备进入设备清洗的水和从设备出来的水在检测PH时结果表现一致就判定无残留，例如，有的企业要求PH变化在0.2范围内，有的是0.3。

②验证感官

气味。终清洗水的气味，要求清新、无异味，不能影响终产品的品质。

视觉。被清洗的设备内表面干净，无各种不应该有的残留污垢，例如清洗剂残留，料液残留，无各种异物、杂质。

卫生。用手指或者拭子（医用棉签）擦拭设备内表面无污点和变色。

微生物。检测终冲洗水的微生物，通常检测菌落、霉菌和酵母菌。

SIP的目的

尽可能多的杀灭微生物，注意SIP针对的是微生物。

SIP的介质

SIP的介质可以热水、蒸汽、消毒剂等。饮料企业在使用SIP时很多是热水和蒸汽介质，管道内使用热水，缸体使用蒸汽或者热水。尤其对于无菌设备一定是使用热水和蒸汽做SIP。非无菌设备大多数时候用热水和蒸汽，有的时候可能会用消毒剂。

做SIP使用的热水和蒸汽必须是用RO水制备。因为RO水是非常纯净的水，没有杂质、异物，盐分非常少，很适合做SIP。

SIP的流程

饮料企业做SIP通常使用热水和蒸汽，步骤如下：

①升温。升温到要求的温度；

②保温。达到要求的温度后保持一定时间；

③降温。冷却降温。

SIP效果的影响因素

SIP要做的事是尽可能多的杀灭微生物，所以影响SIP效果的因素是温度和时间。如果是无菌设备，必须≥121℃，时间≥20min。有的可以达到135℃、30min。如果不是无菌设备，做SIP时温度无需在100℃以上，一般要求80℃以上。实际运用的话企业根据自身需要设定参数要求。

SIP的效果验证

既然SIP的目的是尽可能多的杀灭微生物，其效果验证就是在做完SIP的设备内表面的微生物残留情况。对于无菌设备，SIP后必须达到无菌状态，这里的无菌指的是商业无菌，不是无菌，通常简称为无菌。设备供应商设计制造无菌设备时会留有无菌取样阀，通过无菌采样器对接无菌取样阀可以取得SIP后设备内的残留水用来检测微生物，但有的设备本就没有这用设计，无法取得SIP后的残留水，就不能通过检测微生物来验证。

所以在任何情况下，SIP的温度和时间对于SIP的效果是非常重要的。此外对于无菌设备做完SIP后不能再有渗漏，否则无菌环境会被破坏，这个时候需要检修设备以确保密封效果良好后重新做SIP。另外对于非无菌设备，经过SIP后都可以通过普通取样阀取得残留水检测微生物。

为什么先CIP后SIP？

通常CIP和SIP结合使用，而且如果结合使用，必须是先CIP后SIP。有的情况下直接使用SIP，这是因为已经做过CIP后中间闲置一段时间，这个时候直接使用SIP，而无需以再使用CIP、接着使用SIP的这种方式来做。

为什么必须是先CIP再做SIP呢？这个好理解，比方说，公共场所的餐饮酒店里餐具都是先清洗再放进消毒柜的。下面从角度做个详细讲解。

CIP在SIP之前做的目的：

①任何的残余污垢都会影响消毒剂在化学及物理学上的效能，也会影响热水和蒸汽的杀灭微生物的效果；

②微生物可能会隐藏于污垢中, 使消毒剂不能直接发挥效能，使热水和蒸汽杀灭微生物的效果打折扣；

③清洗不可能会产生微生物的抗药性问题；

④清洗不，残留的污垢残渣，在做SIP时，消毒剂、热水或者蒸汽会使残留变成颗粒、杂质、黏在设备内表面，很可能引入食品当中成为异物。

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