原位清洗（cleaning-in-place,CIP）技术是一种高效方便，无需拆卸乳品生产设备的清洗技术（图1）。目前，很多乳品加工企业在清洗时均选用CIP，不仅可以降低生产成本，而且符合高品质产品要求。研究表明CIP适当运行可以减少清洗剂的用量和缩短清洗时间。CIP通过五个自动循环系统包括清洗生产工艺线的储罐、管道及其他工作空间进行清洗工作。清洗乳品生产设备后可以恢复设备的正常功能，满足乳品的卫生要求并延长其使用寿命。

CIP现场清洗时无需拆卸生产设备和管道。使用设备原有的管道和配件通过清洗液的化学效应（转化反应）、物理效应（如热溶解、离子交换等）和清洗液高速流动引起的湍流机械效应进行快速高效清洗。泵送清洗液进入生产设备后，构成清洗循环直接清洗设备和管道。

一般情况下，乳品公司的生产超过建议的加工时间或者在不合适的条件下进行（如高温），可能会在设备表面（如板式热交换器）形成严重的污垢或更多的附着沉积物，从而增加清洗所需的时间。如表1所示，污垢的主要来源是原材料、生产工艺、水质和生产设备，出现的形式多种多样，包括：液体、干燥的薄膜以及受热沉淀的成分（如蛋白质、脂肪、盐类等）。例如牧场中的生乳是一种复杂的基质，管道中的冷牛奶残膜几乎完全是有机物，其成分中含有蛋白质、碳水化合物和脂肪。而加热设备的沉积物则主要是无机矿物盐，乳品厂中的乳石主要是酪蛋白和磷酸钙的混合物，也包括其成分中的脂肪、蛋白质和其他来自牛奶和水硬度以及清洗剂的化学成分的矿物质。

如表2所示，市场上的清洗消毒产品主要有酸性清洗剂、碱性清洗剂、消毒剂（主要成分为过氧乙酸、次氯酸钠）等，由于各自的产品特点（p H、有效成分等）及细分行业（设备、生产管理）的发展水平不同，导致乳品企业对供应商的差异性选择。饮料及食品加工厂为了保证产品质量，应该使用专业的清洗剂，即食品设备清洗剂。

(1）碱性清洗剂：根据p H分为强碱（p H>10）和弱碱（8<p H<10）清洗剂两大类。碱性清洗剂主要成分为氢氧化钠或氢氧化钾，由于氢氧化钾成本过高，基本不考虑使用。碱洗原理大致分为四种：第一，与油脂反应生成具有水溶性的表面活性剂脂肪酸钠，能把不溶性的乳品油脂乳化、分散。第二，当乳品蛋白质分子中存在过剩羧基时，与碱反应后带上负电荷，使分子之间产生斥力，导致蛋白质在水中的溶解性增加。第三，加热的条件下，碱会促进大分子的蛋白质水解，转变成较小分子的氨基酸而溶解。第四，难溶于酸和水的无机盐垢，例如坚硬的硫酸钙、硅酸钙垢等，在碱性环境下可以转化为疏松的易溶于酸的新盐，以便进一步用酸洗去除。此外，添加少量的食品级表面活性剂、螯合剂及其他助剂增强清洗能力，提高清洗剂的乳化性、湿润性、悬浮性、软化性、漂洗性、螯合力等。市面上一些复合型碱性清洗剂可为乳品企业在清洗周期中省去酸洗，大大节省清洗成本。

(2）酸性清洗剂：酸性清洗剂成分为无机酸（硝酸、磷酸等），有机酸（柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸等）。酸性清洗剂主要去除无机污垢，包括乳制品、发酵制品生产设备的乳石（磷酸钙），水锈、铁锈等。因此，常常添加少量的螯合剂提高其清除无机污垢的能力。由于酸对生产设备的腐蚀性较大，添加一定量的缓蚀剂可延长设备的使用寿命。

(3）杀菌性清洗剂：杀菌性清洗剂分为酸性和碱性，应用最广的杀菌剂主要成分是次氯酸钠，具有杀灭微生物种类广、杀菌效果快、几乎不受水硬度影响等优点。然而，使用最广的次氯酸钠具有刺激性气味，对于大部分乳品加工企业有负面影响。理想化的乳品杀菌剂除了以上三点外，应保证对生产设备及乳品质量无影响、杀菌后抑菌持续时间长、安全无毒、对废水处理设施及环境的不利影响小等优点。

如表3所示，清洗储罐、管道和发酵罐的复合碱性清洗剂浓度约为0.8%～1.5%，清洗多用途储罐和板式换热器为1.2%～1.5%，清洗超高温（UHT）为2%～2.5%。然而，清洗污染严重的设备可能需要高5%。酸性清洗剂通常用0.8%～1.2%的浓度范围进行清洗，因为在较高浓度下会发生金属表面及密封件的腐蚀。

证明清洗时间的自然对数与溶液的绝对温度成反比（图2）。碱处理时，手动清洗在最高45～50℃下进行，但CIP清洗在70～90℃下进行（表3）。在超高温设备的碱洗过程中使用的是85～137℃（结合实际的清洗温度范围较大）。然而，过高的温度可能会对目标污垢的物理和化学稳定性产生负面影响，导致形成一层坚韧的污垢膜不易清洗。当温度高于80℃时，许多蛋白质易变性更难去除。酸处理时，温度越高腐蚀性越强并且温度越高酸洗对设备的腐蚀性越强，因此酸处理温度通常在60～80℃。

当流速从0.2 m/s增加到1.5 m/s时，板式换热器的清洗时间缩短了近90%（图3）。但是实际的清洗时间只减少了70%左右。在流速达到0.5 m/s之后，清洗时间随着流速的增加而减小，渐近线出现在1.5 m/s左右。多年来，1.5 m/s的流速一直被广泛引用为整个管道系统的目标值。如果流速过高，可能会导致“管锤”，也可能会损坏设备，特别是密封件。

值得重点介绍的是一种固定式清洁装置（图4），即静态喷球装置。该装置可以将清洗剂以静态模式喷洒到容器、设备或储罐的内表面（通常是储罐的上部）。清洗效果更多地依赖于化学作用、温度的影响和清洗过程的持续时间，而不是流速。然而，喷球的设计随着科技的发展，其喷出的清洗液流速大幅度提高，为清洗过程提供便利。

一般来说，CIP清洗时间越长，清洗效果就越好。但清洗时间过长，效率的额外提高很小，反而浪费了大量的生产时间。所需清洗时间是很难估计的，这取决于许多因素，包括污垢的结构、堵塞程度、被清洗设备的类型、清洗剂的特性及其浓度、清洗液的温度、清洗液在管道中的速度以及清洗液喷洒/喷射对设备表面的影响。例如，与产品在设备表面干燥时形成的薄膜相比，潮湿的污垢更易清除。如果工艺操作在过高的温度下进行，产品粘聚力（污垢-污垢粘结剂）和粘合力（污垢-表面粘结剂）都会增加。因此，必须提供更多的化学能、热能和机械能，从而增加清洗时间。如表3所示，确定的清洗时间需要在实践中加以验证。

综上所述，随着科技的发展，乳品加工企业对选择最佳的加工设备清洗技术及绿色化学清洗剂提出更高的要求。乳品企业对于清洗剂的选择要综合考虑其高需求度和高使用率。这样不仅可以保障乳品生产的卫生与安全，而且促进企业在激烈的竞争市场当中长久地生存以便更好地发展下去。