卫生和清洁设计如何提高生产线效率

千里之提，溃于蚁穴。缝隙中的一滴水会积水成洼。肉眼无法看到的裂纹，但足以卡住有机残留物。急于恢复在线状态，跳过一个清洁步骤，
 
随之而来的后果是：污染警报。产品召回。生产线关闭。看似很小的设计疏忽突然之间就会变成价值数百万英镑的错误。
 
在食品、饮料和药品生产中，没有走捷径的余地，然而许多生产商仍在依赖难以清洁、容易滋生微生物和维护成本高昂的设备。这就成为了是卫生设计的用武之地。虽然它通常被归为合规性要求，但其真正的力量在于更有价值的东西：运营效率。
 
精心设计的产品检测设备不仅支持公众健康和法律义务，而且可以实现更智能、更精益、更具弹性的生产，我们来探讨一下这是如何实现的。

 
在不降低速度的同时满足标准要求
 
当今的生产商要应对各种全球标准。从 BRCGS 和食品安全系统认证 22000 (FSSC 22000) 等全球食品安全倡议 (GFSI) 基准计划，到美国 FDA（食品与药品管理局）的良好制造规范/药品生产质量管理规范 (GMP) 规则以及欧洲卫生工程与设计组织 (EHEDG) 指南，卫生设计不再是一个小众要求，而是衡量合规性的核心。卫生设计不仅仅涵盖表面等级标准；FDA 21CFR177 和 EN 1935/2004 以及 GB 4806 都是关于与食品接触的材料类型的法规。防护等级 (IP)（如 IP65 或 IP66）表明了设备针对固体（即灰尘）和液体（即水）的防护程度。
 
卫生设计的真正成本
 
卫生设计还应在制定工厂的危害分析与关键控制点 (HACCP) 计划中发挥基本作用。需要明确的是，使用卫生设计的设备不仅仅是为了让审计人员满意，而且是为了尽可能高效地生产安全、高质量的产品。生产线设备必须不断清洁和消毒，但成本会随着所用时间、能源、水和清洁剂的增加而增加。
 
产品检测设备处于这种方法的核心。系统必须支持适当的卫生、可追溯性和污染控制，并且在审计过程中要经常对其进行仔细检查，以确认可清洁性达到微生物水平。然而，当设备设计可实现轻松、一致的清洁时，满足合规性要求就不再是一种负担，而是一种竞争优势。它可以保护消费者免受潜在有害产品的影响，简化操作，保持产品完整性，最终提高利润。
 
 
清洁速度更快，运行更智能
 
清洁所花费的时间就是生产损失的时间，会影响利润，但通过正确的设计，清洁会变得更快、更可预测，占用的资源更少，最终改善投资回报 (ROI)。这就是卫生设计带来的运营优势，而远远超过合规性的范畴。
 
无论工厂使用原位清洗 (CIP) 系统（其中清洗液在设备中自动循环），还是使用涉及拆卸或手动消毒的异位清洗 (COP) 方法，高效清洁都是基本要求。设备必须允许在运行之间进行彻底消毒，以防止出现交叉污染并大幅减少停机时间。
 
易于够触是卫生设计的基础。表面、组件和接头必须完全封闭以防止出现间隙，或者足够大且足够开放以便于轻松有效地清洁。无需大量拆卸即可清洁的设备，或者可以快速直观地拆除零部件的设备，可大幅缩短清洁时间并提高可靠性。
 
这对正常运行时间有直接影响。减少清洁和验证时间意味着生产时间延长，这对于运行多个产品 SKU 或批次的工厂尤其重要。清洁程序的重复性更高，更不容易出错，更容易记录。所有这些在 GMP 和其他监管制度（如 GFSI 指南或工厂自己的 HACCP 策略的规定）下都至关重要。
 
在手动清洁为标配的制药环境中，平滑焊接、缝隙减少和倾斜表面等设计特点可以显著减少操作人员的工作量并提高一致性。在食品生产中，更快速的冲洗和更快速的切换为团队提供了灵活性，可以运行更小、更频繁的批次，从而在不增加风险的情况下提高处理量。
 
精心设计的系统还减少了对化学清洁剂和高水量的依赖，有利于可持续发展目标并降低运营成本。
 
最终，卫生设计支持更精益、更清洁的过程——擦洗时间更少，意味着生产时间更多。

 
当危机迫使变革时
 
历史表明，卫生标准的一些最大飞跃是在重大事件爆发后完成的。2009 年，美国发生了一起与花生相关的重大沙门氏菌事件。仅仅两年后，由于哈密瓜导致的致命李斯特菌爆发成为了各大媒体的头条新闻。在这两个案例中，使用的设备都无法胜任其任务——难以清洁、维护不善且存在结构缺陷。类似的问题也影响了乳制品行业。2025 年，冷冻营养奶昔与涉及 21 个州的致命李斯特菌爆发发生关联。FDA 的一项调查发现了工厂内爆发的菌株，确认生物污染可能是由于加工环境而不是原材料的问题造成的。
 
与此同时，在制药行业，注射药物内部的污染导致过患者接触、监管停工和严格的公众监督。这些不是孤立的事件，它们提醒人们，不良的卫生规范可能会被忽略，有时可能就是小小裂缝导致的。这就是安全问题和生物污染担忧经常发生的地方。不良的系统设计通常意味着必须使用极端措施进行清洁才能对系统进行有效消毒——使用高温、长循环时间、腐蚀性浓度和刺激性清洁介质。这不仅要付出巨大的努力，而且会对设备和资源造成额外的压力。
 
而其代价不仅仅是声誉方面的。据美国食品加工产业协会称，一些受到召回影响的公司所报告的财务影响达到或超过 9900 万美元。还有一些永远无法完全恢复了。
 
因此，监管机构加强控制也就不足为奇了。在美国，食品安全现代化法案 (FSMA) 要求制定积极主动的食品安全规划。FDA 很早就认识到了这个问题，并于 1929 年成立了 3A 组织，其指南及实施对于乳制品行业是强制性的。在欧洲，从工厂布局到机器几何形状，EHEDG 在指导卫生最佳实践方面发挥着重要作用。

 
卫生设计的真正含义
 
卫生设计不是过度设计或增加费用，而是消除摩擦。即消除清洁、维护和停机时的摩擦。它关乎选择能够彻底、快速和反复清洁而不会造成损坏或性能下降的设备。
 
这意味着光滑的圆角表面，而不是可能积聚碎屑的角落。这意味着没有不必要的接缝、螺纹或无法触及的零部件。这还需要使用在压力下确实不会分解的耐腐蚀材料。因为在许多工厂，设备都必须承受使用腐蚀性清洁剂进行的每个班次多次的高压、高温清洁。表面还应该又大又宽，以实现高效自排水，防止可能藏匿污染物的水份积聚。此外，无论组件在何处连接，都必须焊接或使用垫圈密封以适应温度变化，并长期保持可靠的卫生密封。
 
自动检重秤、金属检测系统和 X 射线检测机等系统可能不会直接处理食品或药品，但它们位于生产流的关键点，通常非常靠近包装机，因此共享相同的卫生环境。如果这些系统存在细菌污染，或者过于复杂，无法在产品运行之间正确消毒，则会通过这些系统的自身污染物进入最终产品等方式，风险向外蔓延。

 
检测设备面临压力的位置
 
产品检测系统通常在关键控制点 (CCP) 运行——处理原材料和无包装货物、在卫生区域之间过渡或直接位于产品路径中。这些位置是生产环境中最脆弱的地方，但在卫生设计规划中，检测设备有时是事后考虑的。
 
Jürgen Hofmann 博士是卫生工程设计领域的知名专家，他指出，在开始清洁之前设计缺陷经常会被忽视。“有时，只需观察某人清洁系统即可了解薄弱环节所在。空洞、死角和接缝都会延长清洁时间并增加风险。最重要的是，当所需工作量太大时，清洁人员（通常与操作机器人员不是同一团队）的自然倾向是寻找捷径。清洁工作量越大，质量受影响的可能性就越大。 ”他说。
 
在高水份、高蛋白质或高糖分环境中，或者这些物质的任意组合环境中，细菌会找到滋生的理想条件。它们喜欢水可能积聚的区域、有机物质可能积聚的区域，以及表面粗糙、开裂或无法够触的区域。如果不加以控制，这些环境会让微生物滋生和扩散，不仅有可能，而且很有可能发生污染。
 
为了解决这个问题，设备不仅要耐腐蚀、防尘或防水，还必须通过智能卫生的设计主动抵御污染物。圆角框架消除积聚。焊缝防止细菌滋生。全封闭管道防止不可见的水份渗漏。精心放置组件同样重要：电控箱应密封并抬高；传感器远离产品接触区域；电缆布线要便于清洁和检测。每个设计细节都必须能够减少清洁工作量，并尽量减少潜在故障点。
 
至关重要的是，压力下的卫生要求的不仅是机械耐久性。它要求设计保证表面可触及，清洁简单易行，从而实现与清洁团队的合作，而不是与他们对抗。材料选择在此处起着关键作用：材料必须能够承受生产和反复高强度清洁，而不会随着时间的推移变硬、变脆或受损。只有通过材料选择、结构和可清洁性之间的协调，工厂才能保持真正的卫生设计标准。
 
 
从成本中心到效率驱动因素
 
卫生设计通常被视为一种前期成本，而不是一项长期投资。但是，每多花一分钟的清洁时间、每一条损坏的皮带、每一次计划外的维修，都会导致成本的累积。将这些成本乘以周数、月数、年数，总拥有成本则不可同日而语。
 
精心设计的系统会减少化学品和水用量。精心设计的系统会减少磨损。精心设计的系统会缩短切换时间，降低 SKU 之间交叉污染的风险。精心设计的系统会帮助团队以更少的减速和返工完成更多工作。
 
例如，采用开放式框架不锈钢结构的自动检重秤可实现更快速的冲洗。采用倾斜表面的 X 射线检测与金属检测系统可防止积水。采用免工具拆卸设计的皮带系统会缩短日常维护时间。每一个小的设计选择累积起来，都会带来有意义的运营收益。
 
将卫生设计纳入蓝图
 
在受消费者和成本压力、更严格的规则和微薄利润影响的大环境下，生产商需要一切可能获取的优势。卫生设计不仅可以保护产品完整性，而且有助于更清洁、更精益和更智能地运行。
 
但并非所有“冲洗就绪”系统都是相同的。有些系统以卫生设计为核心。有些系统则随时调整以满足最低标准。许多系统宣传具有 IP65 或 IP66 等级的耐冲洗功能，表明可防尘和防高压水喷射。然而，这些防护等级本身并不能保证卫生设计或易于清洁性。因此，下次评估产品检测设备时，不要仅停留在 IP 等级层面。询问：
 
· 能否快速彻底地清洁？
· 是否无需工具即可够到所有零部件？
· 它的设计是否支持我们的清洁规程，还是只是能够挺过这些规程？
 
因为当卫生是内置设计（而不是用螺栓固定的）时，其优点会渗透到运营的每个部分。
 
要了解关于支持卫生设计产品检测系统的功能设计原则、标准和实际应用的更多信息，请下载Mettler-Toledo 编写的电子指南《了解卫生设计原则》：www.mt.com/hygienicdesigneguide-pr