食品工业最低限度的空气处理要求,是在允许新鲜空气进入的同时防止昆虫和鼠等啮齿动物进入。因为如果昆虫(如蚊子、苍蝇等)以及鼠等啮齿动物接触或进入食品,均可能给食品质量带来极为严重的影响。
蚊子、苍蝇、鼠的危害易为人们所理解。在有很多人操作的食品车间内,为防止作业环境逐渐恶化,因而排出污浊空气,引入新鲜空气的要求也易为人们所理解。但对食品企业来说,还要尽量避免人们肉眼不能直接看到的空气中的浮游细菌和落下细菌对食品的污染。
大气中的微生物受存在于地表面的动、植物,土地的性状,大气的温度和湿度,风力的强、弱及方向的影响。地表面的微生物随风的吹动而在空气中运动,称为浮游。微生物通常附着于微小的尘埃上,小水滴内也含有浮游的微生物。习惯上将空气中的浮游细菌和落下细菌作为空气清洁度的标准(表8-1)。空气中的浮游细菌和落下细菌是引起食品二次污染的主要原因之一,特别是在食品灌装和包装工段。
表8-1 空气清洁度的标准
落下细菌数(5min) | 空气清洁度 | 落下细菌数(5min) | 空气清洁度 |
30个以下 | 清洁 | 100个 | 允许限度 |
30~50个 | 轻度污染 | 100个以上 | 严重污染 |
50~100个 | 中度污染 |
食品企业需根据食品安全与卫生的要求以及工艺要求,在不同工段采取不同的空气处理系统。常用的空气处理系统如下:
(1) 自然通风 实际上就是无空气处理系统的工作状态,进入的空气不通过过滤器,也不作任何处理。采用自然通风的优点是节省能源,造价低,适合老厂房的过渡。缺点是不能控制空气中的粒子,即浮游细菌和落下细菌。所以有时不能保证食品微生物指标达到法定标准。
采用自然通风的厂房在设计时就要考虑建筑物的间距和朝向,厂房1/2高度以上的
窗开启面积应大于地面面积的5%~10%,同时尽量避免或减少内隔墙,必要时可设置气楼以增加排风量(图8-3)。
(2)机械换气 在有很多人操作的食品车间内,常常会有微生物污染,产生粉尘以及各种气体,使作业环境恶化,采用自然通风不能达到食品卫生的要求。因此,采用机械装置排出污浊空气,引入新鲜空气即换气,是十分必要的。
图8-3 自然通风
室内换气单靠排气是不够的,适当补充新鲜空气不容忽视。导入室外空气时,要除菌、除尘、除湿,以确保微生物学上的安全性。在食品车间内,要重视室内空气的化学条件(有毒、有害气体,空中浮游菌,臭气)及物理条件(空气的温度、湿度、气流及分布、辐射热)等,这对制品质量、卫生及向从业人员提供良好的作业环境都是很重要的。大量使用热加工的罐头厂、熟食加工厂,当换气不良时,在墙上很容易凝结水珠而使其成为霉菌和其他微生物的滋生地及臭气发生源。
室内空气净化是换气的主要内容。表8-2是符合卫生规范的食品工厂换气装置具体要求。图8-4为换气装置剖面图,要求换气装置的气口处有0.25~0.5m/s的吸力,弯曲部其断面积要一致,不可有直角弯曲以防粉尘滞留,尤其处理油脂时,吸口处的构造必须方便清扫。同时还应注意安装好贮油杯及阻油网。为了防止在弯曲部滋生霉菌,必须在吸气时除湿。如果将设备拆开清洗,要特别注意清洗后的干燥过程。
表8-2 食品工厂换气装置的具体要求
1. 换气功能,在加工车间视洁净度要求每小时换气3~50次,在贮存库每小时换气0~2次 | |
2.换气必须由非污染作业区向污染作业区流动,空气不得逆流 | |
3.车间的蒸汽、热气、灰烟发生源处要装置排气窗口、导风管及换气扇 | |
4.安装空气滤净器,以保证向非污染作业区供给清洁的空气 | |
5.换气装置应有防湿功能 |
图8-4 换气装置剖面图
换气不良能引发事故,尤其在大量使用蒸汽或油加工的工序中,发热量大,因而排气量也要大。这时需要有冷气及时补充,如果门窗紧闭,室内的温度、湿度上升,天花板就会出现水珠。这种情况在设计时往往难以料到,但给后来的生产造成不利。在设计换气装置时,热量、生产量和换气能力要相吻合,尤其是在加热、大量使用蒸汽等情况下,对需要冷却的设备在其周围要留出相当的空间,使换气良好运行。
总之,换气好坏对食品工厂改善作业环境,防止微生物污染食品,关系很大。换气应是吸气与排气同时进行。
驱动换气装置时,空气流动常常引起空气中浮游菌的移动和扩散,因此,空气的流动方向应从非污染区向污染区流动。图8-5是一般生产流程图,原则上食品流向的顺序为新鲜原料→半成品→成品→包装,而空气流向则反之,不允许倒流,防止环境等污染产品,以保证成品最终合格进入市场。
图8-5 一般生产流程图
(3) 空气净化 在食品加工中,除食品包装后再杀菌的情况外,还有与加热杀菌相伴随的加工处理后再包装的。这中间附着于天花板、墙壁、地面和机器上的微生物或空气中落下的细菌,或附着于地面和墙壁上的落下细菌,都有可能繁殖,导致食品安全性问题。为此,需在加工厂的某些区域,如成品车间、包装车间、微生物培养室等进行空气净化。关于空气净化后清洁度的确定,可参照药品GMP标准(表8-3),其洁净级别100、1000、10000、100000级,相当于国家标准GB 50073—2001空气洁净度等级5、6、7、8级。
目前食品工厂的净化方式如图8-6至图8-8所示。图8-6是食品经杀菌后进入冷却包装工段,通过净化小室使冷却包装操作获得净化处理。这是食品工厂操作工段急需空气净化与设备投资获得高效率的例子。净化小室的周围是一般空调的非净化区。
图8-7是通过净化室使整个室内空气获得净化的例子,通过控制换气次数获得等级为1000~100000的洁净度。
表8-3 厂房的洁净级别及换气次数
洁净级别 | 尘粒数/m3 | 活微生物数
/m3 |
换气次数/(次/h) | ||
≥0.5μm | ≥5μm | ||||
5级(原100级) | ≤3500 | 0 | ≤5 | 垂直层流0.3m/s | 水平层流0.4m/s |
6级(原1000级) | ≤35000 | 〈200 | ≤50 | ≥50次/h | |
7级(原10000级) | ≤350000 | ≤2000 | ≤100 | ≥20 | ≥25 |
8级(原100000级) | ≤3500000 | ≤20000 | ≤500 | ≥15 | ≥15 |
图8-8是在净化室内再设置隔开的净化小室,以使在其中获得高等级洁净度的例子。在天花板安装高效过滤器,确保洁净度等级达到6级,这是保健饮料进行无菌灌装所必需达到的要求。
总之,食品工厂中采用净化室等防止空气中浮游细菌、落下细菌引起污染的效果是很显著的。研究表明,食品刚生产出来,最初的细菌数受到抑制,其数量可能是有限的,再加上无菌包装,就可延长食品的贮藏期。
图8-6 净化小室的简易净化装置
图8-7 室内整体清洁化装置
(4)无菌室 无菌室是室内微粒子浓度保持在一定水平之下的房间,这是指以生物粒子为对象的房间。食品工厂的无菌室多用于食品热处理以后至包装的各工序中,是食品无菌化不可缺少的装备。
无菌室清洁度可根据室内的作业情况确定。洁净度主要由气流流动方式决定。表8-4 总结比较了垂直层流方式、水平层流方式及乱流(无层流)方式的特征。
图8-8 保健饮料灌装工段的净化室
表8-4 无菌室气流方式比较
方 式 | 洁 净 度 | 换气次数/(回/h) | 特 征 |
乱 流 | 7级~尘埃控制区域 | 15~60 | 最一般的
较易操作 只需一般管理 |
水平层流 | 5级~7级 | 300~600 | 上流影响下流
需要严格管理 构造简单 |
垂直层流 | 5级 | 300~600 | 效果好
设备费用高 易于管理 需要在天花板、地板上开导风管 建筑上有局限性 |
图8-9 高效过滤器的结构
空气无菌化依赖高效过滤器(HEPA),其捕集效率为0.3μmDOP(酞酸二辛酯)上的粒子99.7%以上。图8-9为高效过滤器的结构。
前置过滤器一般采用聚酯布作为前级粗过滤,它起延长高效过滤器寿命的作用,要定期清洗。HEPA的报废期要根据其使用环境的尘埃厚度、使用状态及使用频率而定。使用寿命实例见表8-5。在无菌室中使用,一天使用8h,可使用3~4年。
表8-5 高效过滤器的使用寿命
环境条件(个/ft3,≤0.5μm) | 使用寿命 | 环境条件(个/ft3,≤0.5μm) | 使用寿命 |
1000000 | 103天 | 10000 | 28年 |
100000 | 2.8年 | 1000~100 | 半永久 |
注: 1ft3=28.3168dm3。
无菌室的基本功能如下:
① 阻止外部污染进入;
② 抑制内部发生污染;
③ 清除内部滞留污染;
④ 防止交叉污染;
⑤ 除去室内发生的微粒子,抑制室内起尘。
以上五项功能的每一项都要设立管理标准并严格遵守执行,因为设备、机器的清洁是一项因素,而提高作业人员的清洁意识是最重要的一项因素。根据资料,每人每分钟脱落皮屑7000粒,每天约1000万粒。无菌室内人员的动作能产生大量尘埃,详见表8-6。
表8-6 无菌室内人员动作污染发生率(粒径0.3~1μm)
动 作 状 态 | 尘埃发生度/(万个/min) | 动 作 状 态 | 尘埃发生度/万个/min) |
没有动作 | 10 | 行走(60m/min) | 500 |
手、头、臂轻微动作 | 50 | 行走(90m/min) | 750 |
手、头、全臂部动作 | 100 | 行走(130m/min) | 1000 |
坐下、站起 | 250 | 跳跃 | 1500~3000 |