無菌取樣閥啤酒生產(chǎn)中的微生物污染源

1、無菌取樣閥啤酒生產(chǎn)中的微生物污染源福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司 陳日云 何錦明 馬勝平 362100【摘 要】使用無菌取樣閥是啤酒生產(chǎn)企業(yè)提升現(xiàn)場微生物管理水平的一個重要手段，但大多數(shù)人對其結構都認識不清，存在使用和保養(yǎng)、維護上的誤區(qū)，想當然認為無菌取樣閥就是無菌的這種錯誤觀念，很容易造成無菌取樣閥成為生產(chǎn)中微生物污染來源的難堪局面【關鍵詞】無菌取樣閥 微生物污染 現(xiàn)在的啤酒生產(chǎn)企業(yè)為了提升自身產(chǎn)品的影響力，都在不斷的加強內部生產(chǎn)過程的控制管理水平，其中之一是大力推行清潔衛(wèi)生生產(chǎn)。純生啤酒的推廣使得所有人體會到了微生物管理的重要性。那么微生物的污染來源于哪里呢？很多人可以準確的回答，水、CO

2、2/N2、壓縮空氣、生產(chǎn)設備、灌裝環(huán)境。沒錯，大的方面就這些，每個方面都可以因其具體的應用而加以分解到點上。在這里要考查的是生產(chǎn)設備環(huán)節(jié)。啤酒廠的主要生產(chǎn)設備有什么呢罐體、管路（過濾機等可以看作是兩者間的精細組合）。從目前來講，對罐體和管路最好的清洗辦法就是CIP。例如供水管路的配套CIP清洗措施。（水是啤酒生產(chǎn)的原料，也是最主要的清洗介質，一般的水管在使用一段時間后其表面都生長了一層粘滑物，使用時間再長一些就會沉積出一層沉積物，這些沉積物中含有大量的各種微生物。）而CIP對發(fā)酵罐、清酒罐、酵母貯存罐、酵母擴培罐及其連接管路的材質和內表面都有極高的要求，如采用不銹鋼材質，內表面進行精度達0.2

3、微米的拋光處理等。還有，為了達到清洗的目的，要注意如若洗發(fā)酵罐其供應管必須與清洗器口徑相同或大一號，保證流量、流速、溫度、濃度、時間等四個條件等等。但對于大多數(shù)人來說容易被忽視的一個小細節(jié)就是取樣閥門的管理控制。無菌取樣閥的結構主要包括密封膠套、樣品室、取樣口、不銹鋼頂針、彈簧、頂針套管、手動旋柄（自動無菌取樣閥與手動的差別在于是否使用氣動裝置，其基本原理相同，正常情況無菌取樣閥都配有合適尺寸的取樣口封頭）等（如圖一所示）。圖一 無菌取樣閥結構示意圖其基本工作原理為當處于關閉狀態(tài)時，依靠彈簧張力或其它壓力推動頂針，由頂針將密封膠頭壓緊在罐壁的開孔處，達到密封效果；如果需要取樣時，從其中一個（一

4、般是下方的）取樣口通入蒸汽或其它殺菌介質，將整個樣品室內充滿并從另一個取樣口導出，經(jīng)過一定時間的作用后使樣品室和取樣口處于無菌狀態(tài)；然后通過擰動旋柄，收縮彈簧，放松頂針，使得密封膠頭從罐壁上的開孔處脫離，從而使樣品從罐內經(jīng)過樣品室流出，并從取樣口收集；取樣完成后，擰動旋柄，放松彈簧，通過頂針再次將密封膠頭壓緊在罐壁的開孔處；通入潔凈水將樣品室內的殘液排出（如果是樣品為無菌水等較干凈的介質時，這一步可以省略），然后注入殺菌介質進行密封留存，待下一次取樣。無菌取樣閥的應用點有冷麥汁、發(fā)酵液、酵母泥、脫氧水、清酒（其中在純生生產(chǎn)中膜過濾之后使用的連續(xù)取樣器其基本原理與結構和其它的都相同）、無菌水等。

5、從上面所述的使用原理來看，應該說在正常使用維護情況下，在生產(chǎn)現(xiàn)場大量使用專門的無菌取樣閥無疑是為提高微生物管理控制水平而采取的有效手段之一。但在真正能夠清楚認識無菌取樣閥的作用和影響及使用維護等情況方面，應該說都還存在一定的不足它可以提高樣品取樣的準確性，為樣品性狀做全面認識，但是也會由于操作上的點滴疏忽造成樣品的污染而影響對結果的判斷，甚至會由于維護管理上的不足而造成被取樣介質的整體污染?，F(xiàn)將曾經(jīng)遇到過的幾種情況加以舉例并分析說明。第一，在管路上的應用。以麥汁管路上安裝的無菌取樣閥為例，早期遇到的情況是每次管路CIP后的第一批麥汁進行微生物檢測時發(fā)現(xiàn)有污染，但第二、三批卻不會；而且頂水的溫度

6、都較高，達到85以上，所有管路材質應選用不銹鋼，全程無死角存在；充氧用的壓縮空氣經(jīng)無菌膜過濾后檢測也是無菌的。這就造成疑問，污染的微生物是從哪里來的呢？經(jīng)過分析，將懷疑對象定在無菌取樣閥上。麥汁作為酵母生長所需的富營養(yǎng)基質，具有比較高的糖分，在取樣時，麥汁流經(jīng)管壁上的開孔、樣品室和取樣口，取樣結束后進行清洗時，樣品室和取樣口部分的殘留可以很容易進行清除，但在密封膠頭與管壁的接觸部分卻不容易被清除掉，至下一次取樣殺菌時受熱變粘就更難清除了，時間長了后就會形成衛(wèi)生死角。在對無菌取樣閥進行拆卸檢查時的發(fā)現(xiàn)證實了上述的懷疑。因此，采取了以下的改造。重新設定程序，要求每次在管道進行CIP時，無菌取樣閥門

7、自動打開進行同步CIP，每批麥汁進罐前頂熱水時無菌取樣閥門也自動打開進行再次的殺菌。最后在取樣前連接蒸汽管進行高熱長時間的殺菌（如圖二所示）。結果證明了方法的有效性，麥汁的微生物檢測結果為零。圖二 麥汁無菌取樣閥第二，在罐體上的應用。在釀造生產(chǎn)企業(yè)，涉及的罐體比較多，如發(fā)酵罐、清酒罐、酵母貯存罐、酵母擴培罐及其分別配屬的CIP系統(tǒng)等。由于衛(wèi)生方面的需要，清酒罐、酵母貯存罐、酵母擴培罐等的內表面都經(jīng)過了精度達0.2微米的拋光處理。除了液面上下12米左右和洗球正對位置有一定的沖刷作用外，整個罐體都是靠CIP清洗液的流動來清洗的。CIP清洗液及回流管路必須與被清洗的物料管徑相同。若洗發(fā)酵罐其供應管必

8、須與清洗器口徑相同或大一號，保證流量、流速、溫度、濃度、時間等四個條件，才能達到清洗的目的。那么在整個罐體系統(tǒng)在經(jīng)過精心設計的CIP過后是否就沒有衛(wèi)生死角了呢？答案是否定的。正是由于CIP液的流動清洗特性對于罐體中下部區(qū)域的污漬特別是隙縫中的污漬缺少機械沖擊，從而影響清洗效果。而據(jù)實際檢測及觀察的結果發(fā)現(xiàn)，安裝在罐體下部（距離罐底約1/5位置）的無菌取樣閥，如果出現(xiàn)密封膠頭（接觸部分的作用形式如圖四所示）部分發(fā)生形變或是出現(xiàn)破裂，則很容易發(fā)生污漬積累的情況，如圖四、五、六所示，甚至是出現(xiàn)微生物富積造成酒液的污染。圖四 罐內壁上觀察的無菌取樣閥密封膠頭圖五 無菌取樣閥膠頭整體外觀圖圖六 無菌取樣

9、閥膠頭前部外觀圖圖七 無菌取樣閥膠頭內壁如果在罐體上沒有安裝無菌取樣閥，而只有常用的普通手柄取樣閥的話，可以從CIP供應管上接出一硬質塑料管，通過CIP時開啟手柄來建立起半自動的清洗流程，從而達到去除衛(wèi)生死角控制污染的目的。第三，在純生無菌膜過濾系統(tǒng)中的應用。應用的具體形式就是自動連續(xù)取樣器，其實質也屬于管路上應用的一種。在這里提出的另一個很重要的目的就在于提供純生啤酒二次污染源分析的一個思路。拆卸后的連續(xù)取樣閥的基本外觀如圖八所示。圖八 連續(xù)取樣器外觀圖圖九 連續(xù)取樣閥破損的密封膠頭作為純生啤酒生產(chǎn)中的一個關鍵部分，膜過濾系統(tǒng)擔負著為灌裝提供無任何污染微生物的清酒的重任，而為了保證清酒的無菌

10、，除了過濾膜的參數(shù)要求，系統(tǒng)在設計上還極大程度地考慮了密閉性和自動化控制方面的要求。問題的發(fā)現(xiàn)是在生產(chǎn)普通啤酒時，取樣口的密封蓋中存在有少量的酒液，首先懷疑的是自動控制程序方面出現(xiàn)故障，但連續(xù)跟蹤的結果卻顯示沒有問題。接著對該部分酒液進行比對檢測分析，結果顯示酒液存在有染菌情況。將閥門拆卸后就發(fā)現(xiàn)密封膠頭存在有圖九所示的破損情況，膠頭的內壁附著一層污垢。在將密封膠頭更換后上述情況不再出現(xiàn)。從上述幾個工序反映出來的情況看，我們在日常生產(chǎn)中一定要注意一些微小細節(jié)的影響，無菌取樣閥在設計上是合理的，但還是需要精心的管理和維護。其中還應注意的兩個問題是，第一，在利用無菌取樣閥進行取樣時，如果是經(jīng)常使用旋柄進行開啟的話