对于可可粉、脂肪等难以处理、易黏附的粉末,如何确保混合机的可清洗性?
对于易黏附粉末及含脂配方(例如可可粉、巧克力粉、香辛料混合物或裹脂粉末)的混合机而言,可清洗性必须在设备规划阶段就加以考虑。良好的可清洗性并非源于单一措施,而是源于卫生化结构设计、合适的卸料方式、匹配的清洗工艺以及可追溯的清洗效果检验之间的协同作用。卫生化设计要求,接触产品及与清洗相关的表面必须能够被有效清洗、必要时消毒,并可完全排空。
易黏附粉末可能沉积在容器壁、混合工具、轴、密封件、挡板及卸料装置上。对于含脂或含油的配方,往往会形成连成一片的黏附层,这些黏附层会吸附粉尘,并因温度、压力或长时间停机而进一步固化。尤其关键的区域包括过渡处、焊缝、工具连接处、轴贯穿部位、密封座、出料区域,以及内部构件背后难以触及的位置。此类沉积物会增加交叉污染、过敏原引入、湿式清洗后出现微生物问题以及产品质量不均等风险。
一台易于清洗的混合设备,其接触产品的表面应光滑、耐腐蚀且易于接近。焊缝必须齐平并经过打磨处理;应避免在产品空间内出现搭接、开放缝隙、锐利内角、较长的支管、无法排空的凹陷以及不必要的螺纹。检修口必须足够大,以便对关键区域进行目视检查,并在必要时进行人工补充清洗。在正式清洗之前,充分完整的产品卸料已能减少残留物料的数量。
自排空能力在湿式清洗中尤为重要。清洗结束后,容器、管路、喷嘴、密封腔或卸料装置中不得残留积液。因此,卫生化设计指南要求设置合适的坡度、可完全排液的内部构件,并避免出现可能积存清洗液或产品液体的水平表面。这一要求不仅适用于接触产品的内表面,也适用于产品空间以外、液体可能流入关键区域的表面。
轴贯穿部位和密封件属于结构设计中尤为关键的区域。密封件的设计必须与产品、压力、温度、清洗方式及所需的卫生水平相匹配。可采用的方案包括例如气体或液体冲洗式密封系统、产品侧的隔离屏障,或便于清洗触及的密封腔。关键并不在于密封件是否被笼统地称为“无死角”,而在于其在预定的清洗方式下是否可触及、可排空,并可在运行中加以控制。轴承和驱动装置必须与产品空间可靠隔离。
对于黏性配方,工艺侧的措施可显著简化后续清洗工作。刮刀或靠近器壁的混合工具,可在混合和卸料过程中限制黏附层的形成。工具与容器壁之间设置适配产品的小间距,有助于在运行过程中实现自清洁;但对于含脂粉末而言,间隙过窄也可能导致物料被压入并黏附。因此,工具几何形状、转速、温度及配方必须综合评估。应尽量避免在清洗前长时间停放,因为脂肪可能结晶、氧化,或与粉体颗粒共同形成坚硬的黏附层。
对于对水敏感或需要干式加工的产品,应首先核实干式清洁是否已足够。这类方法包括受控吸尘、在可触及位置进行刷洗、必要时经批准的压缩空气方法,以及人工清除产品残留。但压缩空气不得不受控地使用,因为它可能扬起粉尘、将粉尘带入密封或机械部位,并增加粉尘爆炸或交叉污染的风险。对于干态散装物料,通常首选干式清洁;若确需湿式清洗,则设备、周围环境及后续干燥工艺均须为此设计到位。
对于含脂、含油或黏附性强的沉积物,通常需要进行湿式清洗,其中可包括预冲洗、采用合适表面活性剂或清洗增效剂的碱性清洗、限定温度、机械清洗作用及最后的冲洗。旋转喷头、静态喷淋球或定向喷射喷嘴是否适用,取决于容器几何结构、内部构件、产品黏附情况以及所需的冲击能量。喷淋球并不能自动保证清洗到每一个表面,尤其是混合工具、密封件及出料装置背后的区域须单独加以考虑。湿式清洗之后,须进行完全卸料,并在必要时进行经验证的干燥。
清洗策略还应考虑所生产批次的先后顺序。通常合理的做法是按照从浅色到深色产品、从中性到浓香配方,或从低过敏原到含过敏原产品的顺序进行安排。但具体顺序必须根据风险加以评估;对于关键过敏原、强染色成分、动物性成分或微生物敏感型配方而言,仍需进行完整的中间清洗。生产端的批次排序并不能替代经过验证的清洗。
清洗效果必须依据预先确定的验收标准加以核实。目视检查不可或缺,但在关键产品切换时并不总是足够。根据产品和风险不同,可能需要在难以触及的位置进行擦拭取样、冲洗取样、TOC分析、产品专属残留物分析、过敏原分析及微生物学检验。核黄素测试可用于验证湿式清洗中的润湿情况,但它仅能显示已达到的液体覆盖程度,并不能直接证明某种可可黏附层或油脂膜已被清除。FDA要求制定书面的清洗验证程序,其中须明确验收标准、取样方案及具有足够灵敏度的分析方法。
amixon®如此支持可可、脂肪及染色性产品的清洗
易黏附粉末、含脂配方及强染色性成分,对混合机及清洗方案提出了很高的要求。关键在于尽可能在工艺过程中就减少沉积,并确保随后能够可靠地清除所有残留物料。对于可可、可可脂、脂肪粉末或含油混合物而言,脂肪含量、颗粒大小、产品温度、水分、混合时间及停机时间尤其会影响黏附行为。
将液体受控地加入产品运动充分的区域,可减少局部过度润湿,从而降低结块风险。对于含脂液体或温度敏感型油脂相,可温控的双层夹套、加热计量管路或温控喷嘴较为适用。温度控制的作用在于,将液体黏度维持在合适范围内,并减少在低温表面上出现不必要的凝固现象,但其设计必须与配方、产品安全性及允许的产品温度相匹配。对于黏附性很强的产品而言,无法一概而论地承诺完全避免黏附层的形成。
可清洗性在很大程度上取决于混合机的结构设计。大型Clever-Cut®检修门可实现对混合腔体的进入,便于目视检查、人工清洗和检修。据amixon®介绍,OmgaSeal®密封件的设计,可在接触产品的区域实现低死角乃至技术上无死角的密封,并可限制产品或水分渗入密封区域。据制造商介绍,该密封件适用于磨蚀性粉末,也适用于CIP和WIP清洗工艺。
混合工具的上部支承设计,可避免产品侧出现下部轴贯穿部位。这一设计与光滑、经过打磨的表面,易于接近的产品区域,以及合适的出料装置相结合,可减少积料位置。但可达到的表面质量、残余卸料效果及卫生适用性,取决于混合机系列、规格、材料、工具形式及具体的项目配置。
在清洗之前尽可能完全地卸料,可减少产品残留量,从而降低清洗工作量。在部分混合机系列中,ComDisc®工具可在最终卸料阶段沿底部朝出料口方向进行清扫。amixon®将这一功能描述为有助于减少残留量的手段。至于内聚性强或含脂产品是否确实能够被大幅卸空,则须结合预定配方加以核实。
对于自动化湿式清洗,amixon®提供WaterDragon®系统。卸料完成后,可编程洗涤枪伸入混合腔体。缓慢旋转的洗涤头配备三个朝不同方向喷射的喷嘴,清洗单元的具体数量和位置根据混合机规格、内部构件及关键清洗区域进行匹配。WaterDragon®以低压湿式清洗方式运行;据制造商介绍,其水压约为3巴。
该系统的一大重要优势在于随后的干燥环节。在湿式清洗及卸料步骤完成后,大量干燥的暖空气会通过打开的WaterDragon®装置引入混合腔体,从而使接触产品的表面以及清洗喷嘴本身得以迅速干燥。实际所需的干燥时间取决于混合机规格、表面温度、残留水分、风量、风温、环境气候及内部构件等因素,因此干燥工艺应针对具体设备进行资质确认,并以合适的标准加以监控。amixon®将WaterDragon®描述为用于混合腔体湿式清洗及后续干燥的自动化系统。
对于必须排除或严格限制引入水分的产品,可能需要采用干式清洁。大型检修口有助于进行人工目视检查和干式清洁。干式清洁、湿式清洗或两者相结合的方式是否适用,取决于产品特性、过敏原、颜色切换、微生物学要求、清洗频率及允许的停机时间。
在最终确定设备方案之前,应使用原始产品开展清洗试验,评估内容不仅包括可见的产品残留,还应包括轴部区域、工具连接处、出料口、密封件及内部构件背面等关键位置。根据风险不同,可采用目视检查、擦拭取样、冲洗取样、过敏原分析、TOC测量或产品专属残留物分析等方法。相关证明须以运营方所确定的验收标准,以及各自适用的食品或工艺法规要求为依据。
服务与长期使用
定期检修、预防性维护,以及及时更新密封件、工具和易损件,有助于长期保持良好的可清洗性。磨损会增大缝隙、表面粗糙度及积料位置,因此长期的备件及现代化改造方案,对于产品频繁切换及卫生要求严苛的配方而言尤为重要。