为食品安全而设计

现代食品工业的生产降低了食品和饮料产品的总成本，但食品生产集中化的总体趋势也增加了发生食品安全问题的可能性，如病原体或毒素污染，从而影响更多人的健康。

为了防止这一问题，食品生产商实施了严格的系统管理，如危害分析关键控制点（HACCP）。事实上，食品加工设备的设计和制造标准也至关重要，但人们往往会忽视这一问题。

污染类型

从轻微的质量问题到严重的健康后果，食品和饮料产品的污染可能会导致诸多问题，在最极端的情况下，甚至会带来死亡。影响食品和饮料产品的主要污染类型是微生物污染、化学污染（包括过敏原）和物理污染。

微生物污染是由微生物引起的，包括致病菌、病毒、霉菌、真菌和产毒素的生物体，如弯曲杆菌、沙门氏菌和大肠杆菌。微生物污染是全球食物中毒最常见的来源。防止微生物污染的控制措施包括实施严格的卫生措施，确保生熟原料的分开，以及使用巴氏消毒、其他杀菌或辐射灭菌等技术来减少产品中的微生物载量。

用于清洁和消毒设备及表面产品的控制不善，可能会导致化学污染。如果化学物残留在食品制备或接触表面上，或者如果在食品和饮料产品附近使用化学物质，都可能发生污染问题。化学污染的另一个来源可能是主要食品成分的生产，例如农场不正确使用杀虫剂和药物。此外，设备设计不当也可能导致化学物与原料或成品接触，如移动部件的润滑脂。

物理污染是由异物引起的，包括从石头、害虫到塑料或金属制品的任何东西。在食品加工厂房内，维护不善或设计不当的设备本身就可能会成为物理污染的来源，如油漆脱落或螺丝松动等。物理污染物也可能会携带有害细菌，增加最终产品中存在的总体污染风险。

最后一种需要留意的污染源是过敏性污染，当引起过敏反应的食物与另一种标签上不含过敏原的食物接触时，就会发生过敏性污染。有14种公认的过敏原，包括麦麸、花生、鸡蛋、芥末、大豆和鱼类等，引起的反应从轻微的不适到致命的过敏性休克不等。

从设计开始

食品加工企业通过采用一系列工艺和程序来防止这些形式污染的发生。这些措施可能包括清洁和维护程序、害虫防治、个人卫生、防护服和着装规范等。由于对厂房和所采用的生产方法进行了HACCP评估，其中许多程序将得以实施。有一个方面对于避免污染也同样重要，但往往并不能引起人们的关注，那就是：食品加工设备的设计和制造。

加工设备的卫生设计能提高可清洁性，降低生物、物理和化学污染的风险。设计和制造符合卫生原则的设备也将更容易维护，并能降低物理污染的风险。总体而言，经过卫生设计设备的运营成本通常低于未经卫生设计的设备，在比较不同系统的投资成本时，必须考虑运营成本的降低。

卫生设计原则包括一系列不同的因素，如材料选择、表面光洁度和施工方法，以及设备本身的设计——避免清洁化学品或产品在清洁后积聚或残留在凹陷处、缝隙和角落。为了便于清洁设备下方和周边，应将其支腿抬高到地板上方或安装在框架中，类似撬装系统一样。

在设计设备时，食品接触表面和非接触表面需要遵循不同标准。与产品接触的表面通常必须光滑、无毒、不吸水、耐腐蚀。因此，不锈钢很受欢迎。焊接和接头也很重要，应使用连续对接焊缝，并将其打磨成光滑的表面，在食品接触区内使用的螺栓和螺纹也必须具有卫生设计。

保持设备和连接管道内流体和材料的流动非常重要，产品和清洁解决方案也是如此。保持流量和防止结垢是换热器设计中的一个关键优先事项，也是波纹管或刮面设计的好处之一。设备上也应使用封闭耦合连接，以防止产生卫生死角，并确保在必要时，设备可以完全排空，以便进行清洁或产品更换。基本设备设计和施工中的其他考虑因素包括：避免在凹槽中使用O形密封圈，避免顶部边缘周围的凸缘，以及确保在必要时使用双密封件密封轴等。

在保障安全的同时减少浪费

食品和饮料行业使用广泛的热交换和辅助设备，从基本的管状热交换器到完全集成的巴氏杀菌/灭菌和无菌灌装系统，以及许多专业产品，如蒸发器、碎冰机和熔化器、直接蒸汽注入系统、除气系统和泵。所有这些项目和其他项目必须从一开始就进行卫生设计，从而有助于进行清洁操作；并防止上述产品污染类型的发生；同时通过优化设计，满足3A卫生标准。

一些设备经过专门设计，方便产品取出和后续清洁。食品和饮料企业一直面临的挑战是实施有效和严格的原位清洗（CIP）方案，以满足必要的标准，最大限度减少可销售或有用产品的损失或降解，但一些最新设计的旋转刮板式热交换器可以物理移除产品，而不需要传统的清管或冲洗系统。

这种热交换器适用于一系列的传热应用，其设计能够以较小的背压和更少能量来泵送高粘度产品。一些产品使用装有刮刀的螺旋形螺旋，在正常使用中刮擦管道表面以防止污垢，这种设计也可以反向运行，使得高价值产品能在常规清洁或产品转换之前被回收。这种设计的优势是，能使大部分产品从热交换器中取出，而不需要额外的泵或压力系统，从而减少运营费用的支出。

自动化产品回收系统是这类技术的进一步发展，将对设定参数（白利度、pH或粘度）的持续监测与三通阀技术相结合。这些系统能确保所有符合预设参数的产品都会被利用，而只有不符合标准的产品（如在CIP过程中稀释的产品）才会被丢弃。这种监测也有助于验证CIP过程的有效性，并确保在清洁工艺后，只有符合要求的产品才能继续被使用。

小结

对食品加工设备进行卫生设计，是控制食品饮料产品安全和质量的一个重要但经常被忽视的方面，其在防止污染和执行其他食品安全程序方面发挥着重要作用。卫生设计不仅能从源头降低食品安全事故发生的风险，还能降低整体运维费用，这对食品和饮料企业来说至关重要。

作者：MATT HALE
摘自Food Quality & Safety杂志

来源：荣格-《国际食品加工及包装商情》

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