食品加工类企业制冷系统对食品安全影响概述.doc

食品加工类企业制冷系统对食品安全影响概述摘 要：本文从工程技术角度出发，初步探讨在食品加工企业中广泛使用的制冷系统对食品安全的影响，一方面供工程设计阶段预防，一方面供食品企业HACCP认证时参考。 关键词：制冷系统 食品安全 HACCP认证一、 前言：食品工业是中国国民经济重要产业之一，从1980年至2000年，全国食品工业年均增长速度达13%，2002年工业总值首次突破一万亿元，之后3年取得了惊人的发展速度，2006年4月19日，国家发改委经济运行局、国家统计局工交司、中国食品工业协会联合发布了2005年度我国食品工业经济运行的各项数字，统计结果显示，2005年全国规模以上食品企业，累计完成工业总产值20344亿元，比上年同期增长26.85%。伴随食品工业快速发展，最近几年的食品安全问题也比较突出。2003年卫生部共收到全国重大食物中毒事件报告379起，12876人中毒，323人死亡。与2002年比较，重大食物中毒的报告起数、中毒人数、死亡人数分别增加了1961、807、1341。2005年，卫生部共收到全国食物中毒事件报告256起，中毒9021人，死亡235人，涉及100人以上的食物中毒18起。卫生部门近年的监测结果表明，从食品种类来看，动物性食品是中国主要的食物中毒原因食品，其中以肉及肉制品引起的食物中毒最多，为2188；其次为水产品占1011。食品安全问题不仅导致非常大的经济损失，而且在严重危害人类身体健康的同时，也给民众造成了很大的心理恐惧与心理障碍，2004年禽流感事件表明食品安全事件还与社会稳定密切相关。为保障食品安全，政府制定了一系列法律、法规和标准，但是长期以来，中国的食品科技体系主要是围绕解决食物供给数量而建立起来的，对于食品安全问题的关注相对较少，为此，本文从工程技术角度出发，初步探讨在食品加工企业中广泛使用的制冷系统对食品安全的影响，一方面供工程设计阶段预防，一方面供食品企业HACCP认证时参考。二、 我国现有食品安全控制体系：我国政府运用法律、法规、标准和规范对食品安全进行控制。主要法律有中华人民共和国食品卫生法；法规有出口食品生产企业卫生注册登记管理规定、食品质量安全市场准入审查通则、食品生产加工企业质量安全监督管理办法、食品生产企业危害分析与关键控制点（HACCP）管理体系认证管理规定等；标准主要从食品加工过程、成品检测角度制订，分强制性国家标准、推荐性国家标准和行业标准；规范主要从食品工程建设角度制订，例如冷库设计规范、猪屠宰与分割车间设计规范等。在实际操作中，“质量认证”是贯彻上述法规、标准和规范的重要手段，目前与食品安全有关的质量认证有ISO9000质量管理体系、食品良好作业规范（GMP）、以HACCP为基础的食品安全体系等，其中HACCP已成为国家检验检疫和食品卫生管理部门实施食品安全控制的基本手段。三、 根据HACCP原理分析制冷系统对食品安全的影响：HACCP是“Hazard Analysis and Critical Control Point”英文的字母缩写，可直译为“危害分析和关键控制点”，用于确定食品原料和加工过程中可能存在的危害，建立控制程序并有效监督这些控制措施，是控制危害的预防性体系。食品法典委员会（CAC）确认HACCP共有7个原理：进行危害分析、确定关键控制点、确定关键限值、建立关键控制点监控程序、建立当监控表明某个关键控制点失控时应采取的纠偏行动、建立验证程序证明HACCP体系运转的有效性、建立关于所有适用程序和这些原理及其应用的记录系统。因此，如果根据HACCP原理分析制冷系统对食品安全的影响，首先需要进行制冷系统危害分析，危害分生物、化学和物理三类。制冷系统是通过利用外界能量使热量从温度较低的物质或环境转移到温度较高的物质或环境的系统。目前在食品加工企业中广泛使用的制冷系统主要是机械压缩制冷系统，由压缩机、冷凝器、蒸发器等机械设备和制冷剂、载冷剂等介质组成，用于食品冷却、冷冻、冷藏、解冻、干燥等加工环节，直接或通过介质与食品接触。因此，对照食品生产加工企业质量安全监督管理办法和食品生产企业危害分析与关键控制点（HACCP）管理体系认证管理规定，制冷系统可能通过两种途径危害食品，一是制冷系统对食品生产厂区环境的影响，一是制冷系统在上述加工环节直接或通过介质与食品接触时的影响。1、 制冷系统对食品生产厂区环境的影响：目前机械压缩制冷系统均采用电能、制冷剂封闭循环，系统正常工作状态没有污染物排放，只有废热从冷凝器中随空气或水蒸汽排出，由于空气和水蒸汽在冷凝器中仅由于对流换热使焓值等物理参数发生变化，因此不会对厂区环境产生化学危害，也不会产生有物理性伤害的异物，其中风冷冷凝系统也不会产生生物危害。水冷和蒸发式冷凝系统由于使用敞开式循环冷却水，会孳生藻类、真菌和细菌，根据相关研究，其中没有对食品安全危害较大的病原性微生物，例如沙门氏菌、霍乱弧菌等。另外，冷却水系统开敞部分的设置、水质、与食品加工车间进风口的关系等技术要求均在采暖通风与空气调节设计规范、工业循环冷却水处理设计规范等工程设计规范中有明确规定，因此，只要制冷系统设计、施工和使用符合国家规范要求，水冷和蒸发式冷凝系统不会产生生物危害。系统在非正常状态或特殊操作状态会有制冷剂、冷冻油等化学物质可能从系统中放出，因此需要分析这些物质对厂区环境的影响。目前食品加工企业中广泛使用的制冷系统主要采用氨和以R22为主的卤代烃作为制冷剂，冷冻油大多是矿物油，合成油有少量应用。制冷剂挥发性很强，系统发生泄漏故障时会立刻向大气扩散，根据国标制冷剂编号方法和安全性分类GB/T7778-2001，氨的毒性危害为B类，即高毒性，R22、R134a、R404A、R407C、R507C等卤代烃毒性危害为A类，即低毒性。因此，R22等卤代烃类制冷剂即使泄漏也不会对厂区环境产生化学危害。氨制冷剂泄漏对厂区环境肯定产生化学危害，危害程度受厂区布局、泄漏量、泄漏部位、泄漏时间、风向、控制措施等多因素影响不易确定。由于氨制冷剂不仅高毒性，而且易燃、易爆、有强烈刺激性臭味，在空气中浓度达到408ppm就会强烈刺激鼻子和喉咙，所以氨制冷剂泄漏时首先威胁人员和设施的安全。为防止氨制冷剂泄漏事故，国家从工程设计、设备制造、工程施工、操作运行等角度制订了一系列法规、规范和标准，例如特种设备安全监察条例、冷库设计规范、工业金属管道设计规范、氨制冷系统安装工程施工及验收规范，制冷行业也探索出一系列应对氨制冷剂泄漏的技术措施。生产实践表明，氨制冷剂虽然对厂区环境有潜在的化学危害，但是只要在工程设计、设备制造、工程施工、操作运行等环节遵守相关法规、规范、标准和技术措施，完全可以避免现实危害。氨作为制冷剂具有优良的属性，价格低廉，在大气中稀释后不仅不危害环境，而且有利于植物生长，因此在工程中不应过分强调其对人员和食品安全的潜在危害而放弃使用。无论矿物冷冻油还是合成冷冻油都不易挥发，矿物冷冻油主要成分是具有饱和环状碳链结构的环烷油，毒性很小，合成冷冻油主要有聚醚（PAG）、多元醇酯（POE）、合成烃（PAO）等，其毒性比矿物冷冻油还要小。冷冻油在制冷系统中灌注量比制冷剂小的多，主要集中在压缩机曲轴箱、油分离器和集油器内，在油量较多的大型制冷系统中，上述设备设置在专门设计的制冷机房内，并且加油和放油都有严格的操作程序。综上所述，冷冻油不会危害厂区环境。2、 制冷系统在加工环节直接或通过介质与食品接触时的影响：制冷系统在食品冷却、冷冻、冷藏、解冻、干燥等加工环节，特定制冷设备会直接或通过介质与食品接触，设备的材料属性、介质属性、运行方式和食品加工工艺势必与食品安全密切相关。2.1首先看看在上述加工环节有哪些特定制冷设备。采用机械压缩制冷系统进行食品冷却主要有冷风冷却、冷水冷却和碎冰冷却三种方式。冷风冷却时冷风机通过空气介质与食品接触；冷水冷却时作为介质的冷却水可以在板式换热器、壳管式换热器、水瀑式换热器、冷水箱等制冷设备中制备，循环或一次性使用；碎冰冷却先由盐水制冰、管冰机、片冰机等设备制冰，再用冰与食品接触，使食品快速冷却。食品冷冻设备主要有冷风机，搁架排管、速冻机和浸渍式冻结装置，其中冷风机和强风式速冻机通过空气介质与食品接触，搁架排管同时通过金属表面和空气介质与食品接触，平板冻结机直接通过金属表面与食品接触，浸渍式冻结装置通过盐水介质与装载食品的模具接触。食品冷藏设备有冷风机，直接送风或通过风道送风；冷排管，大部分吊顶安装，少量侧墙安装。解冻一般用04解冻间或冷水，解冻间内设置冷风机，与冷藏相似，冷水解冻与冷水冷却完全相同。干燥指冷冻干燥，用专门制造的冻干机，食品需要先冷冻，再冻干，制冷系统在冻干机内一方面用于降低物料温度，一方面用于冷凝从物料中升华的水分，只有降低物料温度的蒸发器与食品直接接触。上述制冷设备按照接触特点可分三类，一是蒸发器表面直接与食品接触，如平板冻结机、搁架排管、冻干机；二是蒸发器表面通过空气介质与食品接触，如冷风机、排管；三是蒸发器表面通过液体或固体介质与食品接触，如板式换热器、壳管式换热器、水瀑式换热器、冷水箱和各类制冰机。对于蒸发器表面直接与食品接触和通过液体或固体介质与食品接触的设备，其材质、表面涂层和构造等不仅要符合制冷设备制造要求，还要符合食品设备制造要求，才能杜绝食品安全隐患。例如制造平板冻结机需要符合机械行业标准卧式平板冻结机JB/T7216，由于其铝制平板直接与食品接触，还应符合国标铝制食具容器卫生标准GB11333，否则在与酸性食品（例如僵直状态的肉类）接触时有可能析出铅、锌、镉等有害金属，产生化学危害。按照上述要求，目前还在广泛使用的老式搁架排管对食品有化学危害。老式搁架排管采用无缝钢管制造，表面涂红丹防锈漆保护钢管和钢支架，食品一般放在敞口的金属托盘内，金属托盘内放在无缝钢管上，钢管内氨制冷剂蒸发降温，一方面通过金属托盘直接传热，一方面通过空气对流换热，为强化换热和节约空间，上下无缝钢管之间间距较小，进出货物时需要在无缝钢管上推拉托盘，另外搁架排管在冻结过程中温度波动很大，初期食品水分在无缝钢管上会凝露并滴下，还会发生上层的霜被热食品融化后滴到下层食品上。由于红丹防锈漆的主要成分是四氧化三铅，在操作过程中不可避免要污染金属托盘和其中食品，因此搁架排管防锈层不能再用红丹等毒性较大的防锈漆，现有的红丹防锈层必须改造，才能防止化学危害。由于凝露、融霜等导致的滴水无法杜绝，从食品安全角度考虑，最好不要使用搁架排管。对于蒸发器表面通过空气介质与食品接触的设备，只要符合制冷设备制造要求、并且在工程设计、工程施工、操作运行等环节遵守相关法规、规范、标准和技术措施，不会危害食品安全。按照机械行业标准氨制冷装置用空气冷却器JB/T7658.6、氟利昂制冷装置用吊顶式空气冷却器JB/T7659.3、氟利昂制冷装置用翅片式换热器JB/T7659.5要求，冷风机采用的材料不会向空气介质释放有害物质，其中铜、铝材料在空气中不腐蚀，钢材经过刷漆、镀锌和喷塑等处理，在空气中也不腐蚀，因此不会发生由腐蚀产生的金属碎屑污染食品的害食。冷排管与搁架排管情况类似，防锈层不能用红丹等毒性较大的防锈漆。无论直接还是通过介质接触，制冷设备如果发生泄露，氨制冷剂会严重污染食品，使食品不可食用，由于其有强烈刺激气味，污染食品不会被误食，因此根据HACCP原理，不必从食品安全角度考虑氨制冷剂泄露。R22等卤代烃类制冷剂由于强挥发、低毒，即使泄漏也不会产生化学危害，但是该类制冷剂往往与冷冻油混合在一起，制冷剂泄漏时带出的冷冻油会污染食品，毕竟冷冻油不是食品级润滑脂，对食品有化学危害，因此设备制造或工程设计时应采用制冷剂泄漏报警等技术手段控制危害。2.2上述制冷设备除了制冷，还需要其它辅助运行才能保障整个系统正常运行，例如冲霜、排油等，要想全面了解上述制冷设备对食品安全的影响，必须先了解这些辅助运行过程。平板速冻机由于蒸发器表面与食品接触紧密，冻结完成时需要加热蒸发器表面，使食品在接触面部分融化后才能取出。盐水制冰和管冰机出冰过程与平板速冻机类似，片冰机有所不同，直接用冰刀把冰片切下。冷风机和排管在0以下使用时会结霜，必须周期加热、清扫或用水冲刷才能保障制冷效果。不能自动回油的蒸发器，例如重力供液的冷水箱等，需要设置排油管路，通过手动操作程序排除内部积累的冷冻油。由此可见辅助运行对食品潜在的危害分两类，一是辅助运行使冻结好的食品又融化，一是辅助运行给设备带来或可能带来其它正常运行时没有的物质。国际冷冻协会建议为防止微生物繁殖必须在-12下贮藏，冻结好的食品只要融化操作得当，短时间内进入冻结物冷藏间，其表面融化部分不会长间内高于-12，不会危害食品安全。冷风机如果采用水冲霜，冲霜水会在蒸发盘管、水盘等设备内表面驻留，如果冲霜水中含有病原性微生物、铁锈等颗粒，再次降温时很有可能随冷风机气流吹到食品上，产生生物和物理危害。因此利用强风循环的速冻机、熟食冷加工和冷藏间都不允许采用循环水冲霜，冲霜水必须符合饮用水标准，由于水资源，尤其是饮用水在某些地区价格高，冲霜水用量大时最好采用热气融霜制冷系统。对于需要手动操作程序的制冷设备，由于手动阀门长期操作易泄露，因此只要手动阀门不设置在冷间和设备内，不会危害食品安全。2.3食品加工过程中往往有酸性、粉尘等物质，这些物质对食品本身无害，但是可能影响制冷设备，如果没有应对措施，受损的制冷设备会反过来危害食品，因此制冷系统危害分析必须包括食品加工工艺。由于食品加工工艺种类繁多，翻新迅速，很难一一罗列，本文根据笔者的工程经验列举几例，通过事例探讨分析该问题的思路。即食生菜加工过程大致有摘选、分切、低温清洗、甩干等工序，其中低温清洗工序用水瀑式换热器制备冰水，用次氯酸钠消毒。生菜本身不会影响制冷设备，但是次氯酸钠对金属有较强腐蚀，水瀑式换热器如果采用碳素钢或铝合金，会析出铅、锌、镉等有害金属，产生化学危害，因此水瀑式换热器材质不仅要符合制冷设备制造要求，还要符合该使用条件下的食品设备制造要求，至少采用304#不锈钢（国标Ocr19Ni19）。为抑制细菌，食品加工车间，尤其是肉类、水产和熟食制品车间采用低温空调系统降温，一般用冷风机或组合空调机组，空气强制循环，如果食品加工工艺需要裹粉，粉粒会随气流进入冷风机或组合空调机组内，并粘贴在表面有冷凝水的换热器上，如不及时处理，在1025的空调环境中，霉菌将在粉粒与冷凝水组成的混合物基质上生长，并且随气流进入车间，对食品产生生物危害，因此普通制冷设备在上述环境中会危害食品安全，必须采用能够打开清洗的专用制冷设备，使用时定期清洗。四、 结论及展望：通过前文分析可以得到一个初步结论，即在工程设计、设备制造、工程施工、操作运行等过程中严格执行国家综合制订的一系列法规、规范和标准，包括机械、工程和食品等领域，可以有效防范食品加工类企业制冷系统对食品安全的危害，但是不能完全排除潜在的危害，因此还需要在下列方面继续探索：1、寻找制冷性能优良、价格便宜、不危害环境和食品的制冷剂和冷冻油。2、研究各种食品加工工艺与制冷设备的相互关系，避免其相互危害。3、研制和推广既符合国情，又能充分满足食品安全需要的制冷设备和系统，从而替代搁架排管等对食品易产生危害的传统设备。参考资料：食品工程全书 中国轻工业出版社 2005年食品生产企业HACCP体系实施指南 中国科学技术出版社 2002年食品生产企业HACCP体系咨询与审核 中国科学技术出版社 2002年制冷剂使用手册 冶金工业出版社 2003年中国制冷空调标准大全 中国标准出版社 2002年给排水设计手册第4册 中国建筑工业出版社 2002年