使用衛(wèi)生設(shè)計合格的乳品生產(chǎn)設(shè)備是生產(chǎn)安全食品的基本保障。國內(nèi)食品機械衛(wèi)生要求的主要標準有《機械安全機械設(shè)備的衛(wèi)生要求》（GB 19891—2005)和《乳品設(shè)備安全衛(wèi)生》（GB 12703—1989)。其中乳品設(shè)備衛(wèi)生方面最具針對性的國家標準GB 12703—1989發(fā)布已有30余年，對于不斷推陳出新的乳品設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計指導(dǎo)時效性不強，對液體乳品設(shè)備設(shè)計缺乏多維度全流程指導(dǎo)和規(guī)范。歐盟法規(guī)中設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計準則中最重要的一條就是機械指令2006/42/EC，該指令要求所有在歐盟銷售的設(shè)備必須強制性符合這些基本標準。除政府組織的強制性標準外，歐洲還有多家非政府組織，如歐洲衛(wèi)生工程設(shè)計組織（European Hygienic Engineering&Design Group,EHEDG）和德國機械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會（Verband Deutscher Maschinen-und Anlagenbau,VDMA）等，也推出了設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計方面的規(guī)范。EHEDG是一個由設(shè)備加工制造商、食品企業(yè)、大學(xué)、研究機構(gòu)和公共衛(wèi)生部門組成的聯(lián)盟，成立于1989年，旨在促進食品加工和包裝過程中的衛(wèi)生。EHEDG在過去30年中提出了55份關(guān)于衛(wèi)生設(shè)計原則的指南，從基本原則到與特定機械有關(guān)的原則。理想的設(shè)備衛(wèi)生要求應(yīng)該在設(shè)備的設(shè)計階段被考慮進去，從長遠來看，遵守衛(wèi)生設(shè)計要求可以延長設(shè)備的使用壽命，減少維護次數(shù)，從而降低生產(chǎn)成本。本文綜述了中國和歐洲乳品設(shè)備的衛(wèi)生設(shè)計標準的最佳實踐，結(jié)合乳品生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用實際，確保新產(chǎn)線、新設(shè)備的設(shè)計和安裝階段滿足衛(wèi)生要求，為預(yù)防質(zhì)量事故提供參考。
與產(chǎn)品接觸的材料要具備足夠強度的同時，還要在廣泛的溫度范圍內(nèi)能夠擁有合理的使用壽命，無污染，耐腐蝕和耐磨損，易于清洗和能夠成型，不與食品原料、半成品、成品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，確保食品和環(huán)境不產(chǎn)生二次污染。在現(xiàn)有的材料中不銹鋼通常滿足這些所有要求，同時成本可控。依據(jù)乳品工廠設(shè)備材質(zhì)選擇實踐情況，推薦不銹鋼的選擇原則如下。
(1）管道、泵、閥門等與產(chǎn)品直接接觸部位的表面材料應(yīng)為316(L）或304(L）不銹鋼。
(2）罐體通常選擇304(L）不銹鋼，在乳品工廠正常環(huán)境條件下，304、304L不銹鋼能夠滿足衛(wèi)生、強度、耐腐蝕性、成形性和焊接性等方面的要求。
(3)UHT、殺菌機無菌罐、灌裝機或與含氯消毒劑設(shè)備、內(nèi)部接觸產(chǎn)品的部分為316L不銹鋼，316L不銹鋼具有更高的耐腐蝕性。
(4）禁止使用303不銹鋼。
設(shè)備的表面狀況是決定污垢和設(shè)備表面結(jié)合力的重要因素，設(shè)備表面的粗糙度將嚴重影響到清洗效果，因此在乳品設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計時，表面粗糙度是一項重要控制指標。粗糙的表面會隨著時間的推移和磨損使清潔變得更加困難，不銹鋼的劃痕可能成為微生物的藏匿點，如嗜熱芽孢、單增李斯特氏菌等微生物容易在設(shè)備上形成生物膜，這些生物膜對沖洗和清潔程序具有高度的抗性?！度槠吩O(shè)備安全衛(wèi)生》（GB 12073—1989）中要求不銹鋼板、管的產(chǎn)品接觸表面的粗糙度Ra值不得大于1.6μm。目前歐洲對表面粗糙度提出了更高的要求，依據(jù)EHEDG和德國DIN11850標準，同時結(jié)合乳品工廠的應(yīng)用實踐，不銹鋼表面粗糙度推薦如下。
(1）設(shè)備的內(nèi)外表面不得有油污、劃痕、凹陷、銹斑等缺陷，內(nèi)表面粗糙度Ra<0.8μm。
(2）無菌管道內(nèi)壁電拋光，表面粗糙度Ra≤0.4μm。
(3）與產(chǎn)品直接接觸的閥門部件的表面粗糙度Ra<1μm，這不僅是為了方便清潔，而且也是為了對通過閥門的流體施加最小的摩擦。
(4）乳品工廠實踐中發(fā)現(xiàn)含氯成分在酸性條件下對不銹鋼的腐蝕更為敏感，因此酸性產(chǎn)品設(shè)備內(nèi)表面粗糙度應(yīng)滿足更為嚴格的要求Ra≤0.4μm。
許多食品含有氯化物，氯離子具有對氧化保護膜造成局部損傷的能力，容易出現(xiàn)局部腐蝕，如坑點腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力開裂腐蝕等。不銹鋼的耐腐蝕性來自一層薄而不透水的鐵/鉻氧化物薄膜（“被動層”），當(dāng)暴露在氧氣（如空氣或含氧水）中時，潔凈的不銹鋼表面會自然形成這層薄膜。如果這個“被動層”在機械或化學(xué)方面受到損傷，再次暴露在氧氣中，它通常會很快自我修復(fù)。
當(dāng)設(shè)備及管道系統(tǒng)內(nèi)部或外部環(huán)境存在較大腐蝕風(fēng)險，“被動層”防護能力不足時，就需要采取主動化學(xué)鈍化以增強不銹鋼材料表面防腐蝕能力。鈍化是預(yù)防不銹鋼腐蝕的有效措施，化學(xué)鈍化完成后，不銹鋼表面會形成一層氧化膜，這層氧化膜能有效阻礙不銹鋼表面繼續(xù)與外界接觸，從而對金屬表面起到保護作用，延長設(shè)備表面使用周期。鈍化層是一個致密的透明表面層，厚度約為2～8 nm，主要為鉻氧化物，但也含有其他化合物，如鐵氧化物和離子。表1列出了乳品工廠實踐的設(shè)備在線化學(xué)鈍化程序。
與乳品接觸的設(shè)備及管道內(nèi)部空間需要與外部環(huán)境有良好的隔絕，密封材料是用來隔絕內(nèi)外部空間必不可少的條件，乳品設(shè)備密封材料的效果通常取決于材料選型、質(zhì)量和安裝情況。乳品生產(chǎn)實踐中常用的墊圈材料包括食品級橡膠、食品級四氟乙烯等，有些材料如橡膠，在使用過程中最終會硬化和開裂，因此墊圈的狀況應(yīng)該定期檢查、更換
密封圈如果有缺陷會造成滲漏、密封圈破損產(chǎn)生異物，嚴重的可能導(dǎo)致食品安全事故，是乳品企業(yè)設(shè)備質(zhì)量管理的關(guān)鍵項目，通過多年的摸索和積累，摸索出檢測密封圈質(zhì)量的快速方法，來提前評估其耐腐蝕性、耐熱性、氣味等指標。表2列出了快速檢測密封圈質(zhì)量方法。
設(shè)備設(shè)計應(yīng)便于清洗和觀察，看不見的地方則無法保證清洗效果，因此，設(shè)備必須允許進入查看。設(shè)備需要設(shè)定與表面（墻壁、天花板、地板）之間的距離以方便清潔，在國家標準GB 12073—1989中規(guī)定了設(shè)備機體最低點距離地面至少11 cm，在EHEDG中對設(shè)備安裝后最低點距離地面的距離有更合理的要求，針對不同的設(shè)備寬度，設(shè)備與地面的最小間隙建議如圖1所示；對于寬度超過1 m的設(shè)備，設(shè)備和地板之間應(yīng)有足夠的間隙，使清洗工具能夠以30°的水平方向到達機器的中心線。用于支撐和固定設(shè)備的地腳應(yīng)該有光滑、連續(xù)和傾斜的表面，以幫助排水和清潔，且地腳不應(yīng)設(shè)置于地板拼接縫隙處，避免形成無法清潔的死角，如圖2所示。
食品機械在結(jié)構(gòu)設(shè)計時避免形成無法清洗的衛(wèi)生死角，所有的管道和設(shè)備表面應(yīng)該是自排水的，因為殘留的液體會造成乳品介質(zhì)變質(zhì)產(chǎn)生微生物超標等危害。結(jié)合EHEDG指南及近年工廠實踐經(jīng)驗，設(shè)備的排水設(shè)計推薦按照如下方式執(zhí)行。
(1）對于帶有排放口的儲罐必須實現(xiàn)完全自排。為了良好的排水性和清潔性，必須避免尖銳的角落。水平表面向出口的傾斜度必須超過3°。
(2）任何封閉的生產(chǎn)線都應(yīng)完全排水，管道應(yīng)向排水點傾斜3°，如果不能以適當(dāng)排水的方式建造設(shè)備，則必須制定程序，以確保以另一種方式清除掉清潔和消毒液體的殘留物。如果需要排水，可以在排水口上方使用漏斗，在設(shè)備排水管和排水口之間留出空隙，以防止廢水倒流和交叉污染，如圖3所示。對于直徑較小的管道，長度應(yīng)該小于直徑，否則清洗起來會非常困難。
焊接是乳品設(shè)備及管道連接的最常用方式，在液體乳制品衛(wèi)生設(shè)計中，大量安裝錯誤通常與焊接程序有關(guān)。焊接缺陷（如裂紋、氣孔等）會增加產(chǎn)品的附著力，對系統(tǒng)的清潔性造成不利影響，微生物在此處定植、生存，在清洗過程中部分微生物及變質(zhì)乳品被帶入到系統(tǒng)中，其他部分微生物無法完全清除再次繁殖擴增，極易形成循環(huán)批量式污染和風(fēng)險，因此必須根據(jù)母材的厚度、材質(zhì)選擇適合的焊材、焊接溫度、焊接工藝。
焊接分為自動焊接和手動焊接，基于自動焊接的低缺陷率及高穩(wěn)定性，應(yīng)優(yōu)先采用自動焊接。乳品工廠焊接完成后對焊縫表面的處理是關(guān)鍵步驟，但并非所有焊縫表面都需處理，這取決于所使用的技術(shù)。通過軌道焊接和適當(dāng)使用保護氣體，通常不再需要表面處理（在管道中也經(jīng)常不可能進行磨光）。通常對于容器內(nèi)部等表面積大、可接觸的部位采用研磨、拋光的方式處理，對其進行脫脂清洗，以清理表面的油脂和油性殘留物，然后進行酸洗鈍化處理，以增加焊接表面的衛(wèi)生潔凈程度并延長設(shè)備表面使用周期。對于與乳品直接接觸管道，應(yīng)該盡可能減少焊縫的數(shù)量，管道通常長度為6 m，連接設(shè)備時需要彎頭，對于長直管道應(yīng)盡可能使用整管焊接，避免增加焊縫；焊接時必須使管道或管件表面對齊，避免出現(xiàn)錯層或不同心，焊接應(yīng)連續(xù)平滑，杜絕重疊焊接。
相比于非食品接觸的普通焊接而言，食品接觸的焊接有更嚴格的衛(wèi)生要求，具體要求如下。
(1）與產(chǎn)品直接接觸的部位禁止使用任何油脂，管卡安裝不得過緊，不得出現(xiàn)錯位傾角現(xiàn)象。
(2）管路必須無仰角逆流、無凹陷?；习褪虾?、UHT后的無菌管道推薦采用自動焊接。
(3）管道連接錯位需小于壁厚的20%，焊縫間距<0.25 mm，需滿焊，不得有焊疤、焊瘤、雙焊縫；若待焊接的兩個無菌管接頭管壁間未正確對齊，將造成焊接區(qū)內(nèi)表面出現(xiàn)梯級，而該梯級會可能會滯留產(chǎn)品或污垢等。
(4)EHEDG推薦管道焊接可接受的最大錯邊為：對于外徑≤29 mm的管道，最大錯邊量<薄管厚度的15%；對于29 mm<外徑≤85 mm的管道，最大錯邊量<薄管厚度的20%；外徑>85 mm的管道，最大錯邊量<0.6 mm。內(nèi)直徑上的凸度不得超過較細管管壁厚度的10%。
正確的吹掃技術(shù)和適當(dāng)?shù)拇祾咴O(shè)備的使用是保證焊縫衛(wèi)生的必要因素。要實現(xiàn)清潔和無腐蝕的內(nèi)部焊接區(qū)域，需要確保在焊接過程中吹掃氣中氧氣含量足夠低，圖4顯示了純氬吹掃氣體中不同氧含量對變色程度的影響，EHEDG推薦焊縫1至5是可接受的。在乳制品實踐中提出了比EHEDG指南更高的要求，實踐中通常規(guī)定無菌管道焊接合格標準為焊縫1，產(chǎn)品管道合格標準為焊縫2。此外，結(jié)合部分中國和歐洲乳品企業(yè)的實踐經(jīng)驗，焊接后應(yīng)對焊接質(zhì)量進行驗證，所有管道焊縫應(yīng)進行100%外觀檢查；無菌管道100%用內(nèi)窺鏡進行檢查；除無菌管道和排水管道外50%內(nèi)窺鏡檢查；排水管道10%內(nèi)窺鏡焊縫質(zhì)量檢查，不僅要進行檢查，還要記錄工藝管道儀表流程圖（P&ID）上的位置和照片。
本文綜述了中國和歐洲乳品設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計標準及工廠實踐，這些設(shè)計標準和實踐結(jié)合了國內(nèi)外多年的行業(yè)優(yōu)秀經(jīng)驗，且具有一定的前瞻性。但本文篇幅有限，未能全面列舉設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計的所有要求，僅結(jié)合中國和歐洲乳品設(shè)備的衛(wèi)生設(shè)計實踐，介紹了乳品設(shè)備衛(wèi)生設(shè)計的關(guān)鍵要素。隨著消費者對乳制品需求量的持續(xù)增加，乳品加工設(shè)備也迎來了新一輪的技術(shù)升級，如智能程序防錯互鎖、智能在線動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等將大大提升設(shè)備的智能化水平。這些新的衛(wèi)生設(shè)計理念和技術(shù)從設(shè)計維度對保障乳品衛(wèi)生起到積極的幫助，滿足更高標準的衛(wèi)生設(shè)計規(guī)范且具有智能化功能的乳品設(shè)備將逐步成為主流，為消費者提供安全健康的乳品。
