4. 식품설비세척 CIP(Clean in place) 정의, 방법

정의

• Clean in place의 약자로 정치 세정
• 액상식품을 가공하는 공장의 세정법 중 한 가지로 설비를 분해하지 않고, 내부를 물과 세척제로 순환시켜 세정
• 반대로, COP(Clean out place)는 설비를 별도의 장소에서 분해하여 세척 및 소독
• SIP(Sterilization in place)는 정치 증기 멸균으로 설비의 분해 없이 스팀을 이용하여 멸균. (Aseptic 포장의 경우 CIP 이후 SIP 실시)

 

CIP의 장단점

장점	단점
일정한 세척 가능 다양한 세척 조건 설정 가능 자동화 가능 라인 밀폐로 2차 오염 방지	시스템 최초 적용 시 오랜 준비 기간 필요 CIP 설비 구축 비용이 비쌈 세척결과를 육안으로 확인 불가

 

CIP 적용 시 고려사항

• 생산라인 전체가 CIP 적용할 수 있도록 설계
• 세척제의 농도와 온도에 견딜 수 있는 스테인리스 재질의 설비 사용
• 설비구조에 Dead end, Dead leg 등 불완전 세척 부분이 없어야 함

 - Dead end: 막힌 부분이 있어서 배관 끝부분에 물이 고임

 - Dead leg: 관이 두개로 나뉠 때 틈을 막는 밸브 사이의 공간

• 라인에 틈새가 없어야 함. 용접면의 굴곡이 없는 특수 용접 진행
• 세척액이 충분히 배수가 되도록 설계하며, 부족하면 양압설비(Air purge)를 사용
• 배합탱크의 내부 세척은 static ball, rotary spray head, rotary jet head 등을 사용

출처: Cleaning Tank Spray Balls

• 인적 실수를 방지하기 위해 HMI(Human machine interface) 개념의 자동화 필요

 

세척에 영향을 주는 요인

• 용수: CIP 세척액의 95~99%가 물임. 경도가 높으면 스프레이볼을 막아 세척 효과 저하될 수 있음
• 온도: 일반적으로 고온이 좋음. 단, 단백질 함유 식품은 고온에서 변성될 수 있음
• 세척제: 오염물질에 따라 세제와 농도의 선택 필요
• 유속: 기계적 에너지로 유속이 빠르면 난류가 형성되어 세척효과가 높아짐. (1.5~3 m/s)
• 시간: 시간이 증가할수록 세척 효율 증가하나, 너무 오래 하면 생산성이 저하되고 설비가 부식될 수 있으므로 오염물질의 경중에 따라 시간 조절이 필요함

 

오염물질의 종류

오염물질	용해성	제거용이정도	가열에 의한 변화
당류	수용성	잘 제거됨	카라멜화
단백질	알칼리 용해 산에 약한 용해	아주 어려움 알칼리로 제거	단백질 변성
지방	알칼리 용해성	어려움 계면활성제로 세척	폴리머 형성
회분	대부분 산에 용해	비교적 쉬움	다른 성분과 상호작용 시 제거 어려움

• 미네랄류(알칼리) 오염은 산성 세척제로, 식품잔류물 등은 알칼리 세척제에 용해
• 당류 오염은 뜨거운 물과 일반 중성세제로도 제거 잘됨
• 단백질 오염은 가장 제거가 어려운 오염 중 한가지로, 대표적으로 우유 단백질 카제인이 있음. 접착 특성이 있고, 열 변성된 단백질의 경우 제거 난이도가 높음. Wetting력 증가를 위해 습윤제 포함(라우릴황산나트륨 등), 단백질 필름 제거를 위해 염소계 알칼리성 세척제(차아염소산염 포함) 사용
• 지방오염은 보통 끓는 물로 쉽게 제거 가능. 잘 안 씻겨 나가는 오염은 유화(emulsifying) 및 비누화(saponifying) 성분이 함유된 알칼리성 세척제 사용
• 녹말, 전분류+단백질/지방의 복함 오염은 강알칼리성 세척제 필요
• 칼슘, 마그네슘은 표면 부착 필름을 형성시킬 수 있음. 염류와 반응할 수 있는 산성 세척제(인산염, 킬레이트제 등) 사용

 

바이오필름

• 정의: 미생물이 비가역적으로 표면에 부착하여 존재하는 유기물질, 무기물질, 미생물 군락의 결합체
• 형성과정: 이동-부착-증식-형성-분산
• 문제점: 성숙된 바이오필름이 만들어지면 주변에 살모넬라, 리스테리아와 같은 병원성 균이 증식할 수 있음. 일반적인 CIP로는 제거가 어려움
• 예방: 최적화된 CIP 조건 연구 필요. 제조가공 설비는 열수 살균 및 화학약품 세척이 가능한 재질로 사용. 잔류수가 존재하지 않도록 Dead end, Dead leg 제거. 유속을 최소 1.5~3 m/s로 CIP 진행. Air blow로 잔류수 제거
• 대책: 바이오필름이 생성된 경우 고온, 고농도의 약품 CIP를 실시. 강한 산화력을 가진 살균제. 고압 분사 등의 물리적 방법 추가

주의사항

• 잘못된 세척제 선택은 표면 오염의 고착화로 제거를 어렵게 함
• 오염의 양이 세척시간, 온도, 노동력, 세척제의 양을 좌우함. 
• 오염에 특화된 세척제, 세척 프로세스가 아닐 시 오히려 오염 적측, 교차오염을 가속화시켜 비용 증가의 원인이 됨
• 비철금속(플라스틱, 고무 등)의 경우 내화학성, 내부식석이 적어 작엄시 유의
• 폐수/방류수에 대한 고려 필요(pH 중화 후 배출)

*참고자료

https://blog.naver.com/qazxc1021/222888117744