挑戰(zhàn) 

       食品和飲料（F＆B，F(xiàn)ood and Beverage）生產(chǎn)商 在生產(chǎn)過程中面臨著質(zhì)量、效率、環(huán)保等多方面的 挑戰(zhàn)，其中包括： 

1.生產(chǎn)商必須提高生產(chǎn)效率 

2. 生產(chǎn)商必須滿足食品安全現(xiàn)代化法案（FSMA， Food Safety Modernization Act）的規(guī)定，以確保消費(fèi)者的安全 

3. 生產(chǎn)商面臨減少水和資源使用量的壓力 

4. 生產(chǎn)效率和消費(fèi)者安全方面的產(chǎn)品召回帶來影響 

       2015 年底發(fā)布了 FSMA Z終規(guī)則和規(guī)定，要求食品飲料公司在生產(chǎn)過程中采取預(yù)防性控制措施，而 非反應(yīng)性措施，來改善產(chǎn)品安全和質(zhì)量控制。對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行清潔和滅菌，能夠使食品飲料公司更加主動(dòng)地防范質(zhì)量問題。例如，在不同產(chǎn)品共用的生產(chǎn)設(shè)備上消除不同產(chǎn)品之間的交叉污染，對(duì)于產(chǎn)品安全和質(zhì)量至關(guān)重要，特別是對(duì)含有過敏原的食品 的安全和質(zhì)量至關(guān)重要。 

       在進(jìn)行滅菌（或消毒）之前，必須先徹底清除生產(chǎn)設(shè)備上的污垢和產(chǎn)品殘留物，才能確保有效滅菌。 對(duì)不干凈的設(shè)備進(jìn)行滅菌，不僅浪費(fèi)時(shí)間和金錢， 還會(huì)損害該設(shè)備上生產(chǎn)的下一批產(chǎn)品的質(zhì)量。

       美國加州的一家年產(chǎn) 350 多種產(chǎn)品的食品飲料公司， 打算采用新的工藝工具來改善產(chǎn)品質(zhì)量和安全。該公司位于環(huán)保意識(shí)很強(qiáng)的加州，因此公司還打算提高生產(chǎn)效率、減少用水量。目前公司采用 ATP 拭子測(cè)試來檢測(cè)微生物污染，但不斷遇到質(zhì)量問題， 導(dǎo)致產(chǎn)品損失。公司意識(shí)到設(shè)備清潔驗(yàn)證的重要性， 想要找到一種快速、簡便、可靠的方法來改善清潔 過程的質(zhì)量控制。

解決方案 

       該公司用配置 Turbo 模式的 Sievers* M9 TOC 分 析 儀 成 功 地 進(jìn) 行 了 總 有 機(jī) 碳 （ TOC ， Total  Organic Carbon）分析，以監(jiān)測(cè)原位清潔（CIP， Clean-in-place）周期后的淋洗樣品，從而確認(rèn) 生產(chǎn)設(shè)備的清潔度。公司進(jìn)一步改進(jìn)清潔過程， 在對(duì)設(shè)備滅菌之前進(jìn)行 TOC 分析，以免浪費(fèi)時(shí) 間對(duì)不清潔的設(shè)備進(jìn)行滅菌。雖然其他技術(shù)（如 ATP 拭子測(cè)試）也能檢測(cè)設(shè)備上的微生物污染， 卻對(duì)于殘留污垢來說缺乏測(cè)試的準(zhǔn)確度和選擇性， 而且容易產(chǎn)生“假正”的誤報(bào)。在清潔驗(yàn)證過程中 增加 TOC 分析，能夠使用戶更全面地了解設(shè)備 的清潔度，排除殘留污垢對(duì)設(shè)備的污染。 

       在過去 15 年甚至更長時(shí)間，制藥和生物技術(shù)行業(yè)普遍采用淋洗和擦拭清潔樣品的 TOC 分析法， 來確認(rèn)是否從生產(chǎn)設(shè)備上徹底清除了活性藥物化合物、輔料、清洗劑等。食品和飲料本身是有機(jī)化合物，或含有有機(jī)成分（如香料、色料等）， 因此食品飲料行業(yè)將淋洗樣品的 TOC 分析法作 為確定設(shè)備清潔度的GX工具。通過測(cè)量 TOC， 就能夠檢測(cè)到生產(chǎn)設(shè)備上的任何產(chǎn)品或清潔劑的殘留物。

結(jié)果 

       表 1 顯示了在 CIP Z后淋洗的Z后一分鐘內(nèi)測(cè)量到的加州生產(chǎn)廠的吸樣樣品的 TOC 值。所顯示的數(shù)據(jù)來自用自來水清洗后的同一設(shè)備上生產(chǎn)的兩種不同的產(chǎn)品。

表 1：淋洗樣品的 TOC 測(cè)量結(jié)果表明，在產(chǎn)品 B 的 CIP 周期后，設(shè)備不干凈。

       對(duì)該設(shè)備進(jìn)行的 ATP 拭子測(cè)試結(jié)果表明，在產(chǎn)品 A 和產(chǎn)品 B 的 CIP 周期之后，設(shè)備上已沒有微生 物污染。但 TOC 結(jié)果清楚顯示，在產(chǎn)品的 CIP 周 期之后，該設(shè)備上仍有有機(jī)污染物或產(chǎn)品殘留物。 操作人員目視檢查后確認(rèn)，生產(chǎn)設(shè)備仍然不干凈， 需要進(jìn)行進(jìn)一步清潔才能確保產(chǎn)品質(zhì)量和安全。 

       在采用 TOC 分析技術(shù)之前，該公司僅僅根據(jù) ATP 拭子測(cè)試結(jié)果來決定是否進(jìn)行滅菌。這就可能導(dǎo)致 在不干凈的設(shè)備上生產(chǎn)下一批產(chǎn)品，造成產(chǎn)品損失。 TOC 結(jié)果能夠清楚顯示設(shè)備上是否有有機(jī)殘留物， 因此食品飲料企業(yè)非常愿意用 TOC 分析法來確保 產(chǎn)品質(zhì)量和安全。此外，監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備上的 TOC 數(shù)據(jù)趨勢(shì)，能夠使企業(yè)主動(dòng)及時(shí)地解決清潔和維護(hù) 問題，避免設(shè)備故障或產(chǎn)品不潔。

降低用水量和節(jié)省成本 

       人口增長、氣候干旱、環(huán)境問題使得企業(yè)越來 越重視降低用水量。清潔工藝是食品飲料企業(yè)在減 少用水量時(shí)S要考慮的問題之一。企業(yè)進(jìn)行 TOC 分析來驗(yàn)證生產(chǎn)設(shè)備的清潔度，就可以在不犧牲質(zhì) 量的情況下縮短 CIP 周期。例如，TOC 測(cè)量時(shí)的 數(shù)據(jù)分析可以幫助企業(yè)優(yōu)化 CIP 周期，確認(rèn)縮短的清潔周期是否足以清除設(shè)備上的所有污垢?？s短 CIP 周期，即使每次縮短幾秒鐘，都可以積少成多， 大大減少用水量、節(jié)約成本。 

       在食品飲料生產(chǎn)設(shè)備的清潔過程中，另一個(gè)問題就是如何確認(rèn)設(shè)備在空閑一段時(shí)間后的清潔度。該加 州生產(chǎn)廠估計(jì)，如果減少對(duì)空閑超過規(guī)定時(shí)間的設(shè) 備進(jìn)行清潔的次數(shù)，每月節(jié)省的水費(fèi)、勞動(dòng)力成本、 化學(xué)品支出總計(jì)可高達(dá) 1 萬美元。該家工廠很快就會(huì)采用淋洗樣品的 TOC 分析法來確定空閑后的 設(shè)備是否仍然干凈，以避免進(jìn)行不必要的 CIP 周期。 

生產(chǎn)設(shè)備故障排除 

       該加州食品飲料生產(chǎn)廠使用配置吸樣模式的 Sievers M9 TOC 分析儀來監(jiān)測(cè)整個(gè)設(shè)備的多個(gè)取樣點(diǎn)，他們發(fā)現(xiàn)有一段生產(chǎn)設(shè)備在 CIP 周期中未能被正確淋洗。生產(chǎn)廠從生產(chǎn)容器的上游和下游 的幾個(gè)端口取樣，用 TOC 測(cè)量結(jié)果來確定故障位置（見圖1）。生產(chǎn)廠找到問題所在之后，就能夠更改未來 CIP 周期中的水流，并進(jìn)行工程方面的改變。

圖1：生產(chǎn)容器上游和下游的吸樣樣品的 TOC 分析顯示了故障的位置。

投資回報(bào) 

       該加州食品飲料生產(chǎn)廠在 36 小時(shí)的生產(chǎn)時(shí)段中生產(chǎn)多達(dá) 50 批產(chǎn)品。如果在生產(chǎn)時(shí)段中發(fā)生問題、造成產(chǎn)品損失，就會(huì)浪費(fèi)掉至少 20 萬美元。 在確定滅菌前的設(shè)備清潔度時(shí)， TOC 測(cè)量法比其他方法都更加準(zhǔn)確，能夠?qū)a(chǎn)品損失的風(fēng)險(xiǎn)Z小化。因此工廠在生產(chǎn)過程中進(jìn)行 TOC 分析的投資回報(bào)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于購買分析儀的成本，一個(gè)生產(chǎn)時(shí)段后即可收回成本。 

       此外，一個(gè)生產(chǎn)時(shí)段之后，通常需要 3 到 7 天才能確認(rèn)產(chǎn)品可以安全銷售。在此期間生產(chǎn)不能停 止，通常還會(huì)完成 2 到 3 個(gè)生產(chǎn)時(shí)段的生產(chǎn)。如果**個(gè)生產(chǎn)時(shí)段中有未糾正的問題，在發(fā)現(xiàn)問 題之前就會(huì)累計(jì)造成 60 多萬美元的產(chǎn)品損失。 TOC 分析是一種簡便的方法，能夠以近乎實(shí)時(shí)的速度檢測(cè)出清潔周期中的任何問題，避免發(fā)生產(chǎn)品和資金的嚴(yán)重?fù)p失。 

       用 TOC 分析法來優(yōu)化 CIP 周期、減少水量，還能 提高生產(chǎn)效率，每月節(jié)省數(shù)萬美元的勞動(dòng)力成本、 水費(fèi)、化學(xué)品支出等。 

Sievers M9 TOC 分析儀 

       在此應(yīng)用中，所選用的 TOC 分析儀應(yīng)具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍、能夠分析自來水基體（因?yàn)樵S多食品飲 料廠用自來水清潔設(shè)備）、能夠快速提供可用于決 策的可靠數(shù)據(jù)。該加州生產(chǎn)廠選用的 Sievers M9  TOC 分析儀，可以分析 0.03 ppb 至 50 ppm TOC 的樣品，采用 EPA（美國環(huán)保局）和標(biāo)準(zhǔn)方法 （Standard Methods）所批準(zhǔn)的方法來分析城市自來水。該款分析儀每年只需校準(zhǔn)一次，無需載氣。 此外，M9 還能運(yùn)行在線樣品和吸樣樣品，這就使 其能夠用于很多取樣位置，以及整個(gè)設(shè)施的淋洗水流。 

       操作人員用配置 Turbo 模式的 M9 對(duì) CIP 淋洗進(jìn)行 在線分析，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的淋洗過程。此外， 還可以在整個(gè)淋洗周期的各個(gè)點(diǎn)、同一設(shè)備部分的各個(gè)取樣位置、以及多個(gè)設(shè)備部分上進(jìn)行吸樣取樣。 將在線分析和吸樣（旁線 at-line）分析結(jié)合起來， 就能清楚地看到清潔過程的效率，看到 CIP 周期或設(shè)備本身問題的早期征兆。

結(jié)論 

       該加州食品飲料廠使用 Sievers M9 TOC 分析儀進(jìn)行 TOC 分析，改善了清潔過程的效率和質(zhì)量控制。 事實(shí)證明，TOC 分析法比其他方法更加準(zhǔn)確，更 能幫助廠家確認(rèn)設(shè)備的清潔度，從而幫助廠家做出正確決策、避免產(chǎn)品損失。在食品飲料生產(chǎn)中采用 TOC 分析法還有更多的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)都可以通過優(yōu)化 CIP 周期、排除生產(chǎn)過程故障來實(shí)現(xiàn)。