식품공장의 바이오 크린룸

[느끼한 남자]

       식품공장의 바이오 크린룸

  식품공장에서 바이오 크린룸 운용은 그리 오래된 것은 아니다. 가공식품의 제조공정에 열멸균시에 식품의 고유 풍미나 영양가의 상실을 방지하기 위하여, 더욱이 현재 방부제의 사용이 기피되는 현실에서 무균 조작(Aseptic Operation)의 필요성 때문에 무균실 즉 바이오 크린룸이 필요하게 된다.
  식품 가공의 목적은 풍미, 영양, 증진 외에 보존기간 연장에 있다. 식품의 변질은 자체 효소에 의한 분해와 외부 미생물 오염에 의한 부패에 있다. 이 부패방지와 효소 활성의 중지를 위해 열살균법을 적용하거나 방부제를 쓴다. 이때 식품 고유의 풍미를 상실함은 필연적이다.
  식품의 제조공정중 특히 미립자와 미생물오염이 관리되어야 될 부분은 가열가공후 개방 냉각 공정이나, 용기에 봉입하는 공정이다. 미국을 위시하여 식품공자의 제조공정 관리 기준으로 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point)를 채용하고 있고 우리나라도 점진적 시행이 예고되고 있다. HACCP를 중심으로 공기조화 설비를 소개하면 식품 공장의 바이오 크린룸이 설명된다고 본다.

     1. 우리나라의  HACCP 제도

  HACCP 위해요소 중점관리 기준이란 식품의 원료관리 유통 관리, 전과정에서 위해한 물질이 당해 식품에 혼입되거나 오염되는 것을 사전에 방지하기 위하여 각 과정을 중점적으로 관리하는 기준을 말한다. 여기서 위해요소라는 것은 인체의 건강을 해할 우려가 있는 생물학적, 화학적, 또는 물리적 인자를 말한다. 식품업과 축산업의 일부 업종에 대하여 제정되어 있다.

   (1) 제조장과 공기조화 부문의 구조적 특징
      건축구조적으로 유해폐기물, 유해물질과의 격리, 청소가 용이하며 폐수의 배수시설, 미생물의 침입과 증식을 억제하는 구조, 적절
       한 배기와 응결수의 방지 보관시설, 냉각 냉동 냉장시설의 구분, 온도관리 시설에 주안점을 두고 제조장을 오염구역과 비오염구역
       으로 나누고 있다. 이 비오염구역에 관한 구체적 규범은 정하지 않고 있으나 식품의 특성상  클래스 10,000 내지 클래스 100,000의
       구역이 주이고, 경우에 따라 클래스 100이나 클래스 300,000도 설정되어 있다. 여기에서는 비오염구역의 설정과 공조 설비의 구조
       적 특징을들어 시공에 참고가 될 수 있는 몇가지 자료를 수집 제시하였다.

          1. 생물 또는 이물이 공장에 침투되지 않게 하는 문제
          2. 미생물을 증식시키지 않게 하는 문제와 시설설비
          3. 공장에서 미생물의 사멸 제거에 관한 문제가 주를 이룬다.

     2. HACCP를 위한 공장 설계

  위해 요소가 잘 파악되고 중점관리점과 한계기준이 설정된다고 하더라도 기본적으로는 합리적 근거에 의한 제조방법과 제조시설 및 보조시설의 설계가 선행되고 오염의 침입과 증식 배제 살균 조치가 될 수 있는 공장이 설계되어야 한다. 또한 설치된 기계설비가 검증되고 보증 가동됨이 입증되어야 한다.

          1. 신규 공장의 설계
            가. 공정분석과 최적화
            나. 오염의 차단, 증식 제거 살균 방법 설정
            다. 레이아웃 : 교차오염 대책, 동선대책, 출입절차
            라. 죠닝 : 오염구역 비오염구역 공조 및 제균 시스템 설정
            마. 건물 : 구조, 바닥, 천장, 벽, 문, 내장재
            바. 설비 : 배관, 배수, 환기, 조명, 집진설계
            사. 시공 제작 설치
            아. 적격성(IQ, OQ, PA)
            자. SOP
            차. HACCP

          2. 기존공장의 개수
            가. 현 공정, 기계 배치의 분석 조정
            나. 이상적 상황과 대비 문제점 도출
            다. 비오염구역 설정과 대비 대책 도출
            라. 동선 및 출입계획
            마. 단계적 개선개조 계획 수립과 공정에 지장 없게 개선
            사. 적격성, SOP, HACCP 단계로 순차 실시

     3. 위해 요소별 대책

  외기, 작업자, 기ㅖ, 건물, 온도, 습도, 원부자재, 사용운반구, 급.배수, 곤충, 쥐, 계절품 등으로 부터 분진입자, 이물, 동물, 또는 동물 분비물, 곤충, 유충, 식물 및 미생물의 유입과 온도, 습도, 결로 등에 의한 증식부패 변질을 유발한다.  특히 미생물 대책은 온습도 등 적절한 조건에서 증식 변패를 일으킴으로 오염과 증식억제에 특히 유의해야 된다.

  (1). 외부로부터의 침입방지 대책
        1. 적절 배치(Lay Out)
            가. 유해물질 불결한 장소와 분리
            나. 공정순서에 따라 기ㅖ나 작업실의 배치 특히 식품원료와 완제품에 청결도가 다른 경우 I자 배치하여 멀리한다.
         2. 동선의 설계
           공정중 교차오염과 혼동을 방지하기 위하여 원 자재 동선, 작업원 동선, 제품출하 동선을 검토하며 교차 충돌이 없게 한다.
         3. 조닝과 공기조화 시스템 설계
           공정별 작업실별 요구청정도를 설정하고 할 것, 블럭별로 공기조화 시스템을 설계한다.
            가. 환기횟수 예
                청결구역(마감포장실, 냉각실) 10회/h이상 준청결구역(가열 조리실, 가공실 등)6~10 일반실(세척실 냉장고 창고)4회/h
            나. 실내압
                청결구역 10Pa{1mmH₂o}, 준청결구역{0.5mmH₂o} 로 하여 침입을 방지한다.
            다. 공기여과 시스템
                전치필터
                전치필터 + 중간필터
                전치필터 + 중간필터 + HEPA필터
            라. 배기
                먼지조심, 전치필터 사용
            마. 청정도
               오염구역 : 비관리 구역
               비오염구역 : 일반관리실 클래스 100,000~300,000
                           준청정실 클래스 10,000~100,000
                           청정실 클래스 100~10,000
               로 세분할 수 있다. 청정실의 주변은 준청정실로 하며 청정도를 관리하기 위함이고 고청정실로 기류가 흐르게 한다.
            바. 기류 방향
               되도록 하방배기가 되게 하나 증기 분리의 발생 구역은 상방 후드배기가 되게 한다.
         4. 출입, 입퇴실
           작업원 외부복장 -> 작업소내 복장 교환 갱의실, 작업장내 복장 -> 청정실용 갱의실, (이 부분은 청정실로 직접 연결한다.) 세
           수 시설을 갖춘다. 원자재 외피제거와 소독후 에어록(Air Lock) 경우, 패스박스 등 경유 청정실로 반입하고 반입품은 패스박
           스 또는 에어록 겨유 일반실로 반출
         5. 출입구와 창문은 밀폐되어 있고, 곤충, 쥐가 들어오지 못하게 될 것

  (2). 내부벽 증식 방지 대책
         1. 건축구조와 재질
            미생물 증식을 조장하는 흡습성 표면이 조약한 자재(목재, 목판, 철판 등)가 아닌 매끄럽고 단단한 금이 안가는 자재이어
            야 한다 또 소독액에 견뎌야 된다. 모서리는 둥굴게 하여 때가 쌓이지 않고 청소하기 쉽게 한다. 벽, 내수처리된 소부도장 철
            판의 샌드위히 판넬이 적절하며 바닥은 되도록 에폭시 우레탄계 도장이 좋다. 1/100정도의 구배를 가져 물이 잘 흐르고 청소
            가 쉬우며 잘 건조되게 한다. 배수구는 물이 잘 빠지게 얕게 하며 트랩을 설치하여 역류하지 않게 한다. 천장은 청소가 용이
            하고 먼지가 쌓이지 않고 응결수가 떨어지지 않게 한다. 문도 내수성 자재이며, 밀폐되어 쥐, 곤충 침입이 넣게 한다. 채광 조
            명 환기가 잘되게 한다.
         2. 결로 방지 대책
            식품 제조공정은 특히 증기의 발생 수분비산 등의 공정이 많고 외기와의 차에 의해 결로되고 낙하한다. 결로수는 미생물 증
            식 또는 천장 벽체의 오염물을 용해, 식품에 오염시킬 수 있다. 보온성 자재의 사용과 환풍통기시설이 적절할 것 등이다.
         3. 온. 습도 제어
            미생물 증식에 온도와 습도는 필수조건이다. 적절한 온도의 유지가 필요하다. 작업실 생활조건 18℃~25℃, 냉각 10℃~15℃
            이하, 냉장 5℃이하, 냉동 18℃이하로 한다. 습도는 식품에 수분활성을 높여 부패를 촉진하다. 일반적으로 75%RH이하가 바
            람직하다.
         4. 환기 배기
            가열, 튀김, 찜 등의 공정은 멸균되어 있다. 냉각 과정의 팬으로 부터의 먼지는 오염의 원인이 된다. 제균된 공기 공급과 팬
            의 오염을 제거해야 한다.

  (3). 살균이나 제균
        1. 공기 필터에 의한 제균
        2. 제조기계의 청소와 살균소독, 청소가 용이한 구조로 한다.
        3. 가열, 자외선, 약제 등에 의한 살균법이 있고, 특히 미생물 오염이 주의되는 곳은 훈증법도 있다.

  (4). 공정 재고 관리
        1. 기계의 처리 능력, 중간 자재 보관실의 보관 조건, 통풍, 온습도 등을 고려하여 원료와 자재의 체류가 길어서는 안되다.
        2. 선입, 선출이 잘 유지되고 최단시간에 가공이 종료되게 관리되어야 한다.

     4. HACCP상 공기조화설비의 특징

  청정조건에서 공정을 관리하는 기술이 청정실 기술과 더불어 많이 사용케 되었다. 이를 크린필(Clean Fill)또는 무균필(Aseptic Fill)작업이라 한다. 또한, 가열 튀김, 찜 등 공정 후에 냉각하게 되는데 이때 대기로부터 오염공기에 폭로되어 분지 미생물 오염이 있게 된다. 이런 목적을 위해 청정실 기술이 도입되게 되었다. 주로 난류형 청정실과 국소적 층류실, 밀페형 격리기 등이 쓰인다. 이때 식품 공정은 많은 수증기에 의한 결로가 있게되어 모든 공기조화시설 또는 배기시설에 응축수, 즉 결로에 의한 낙수, 부식 등에 대한 조치가 필요하다.
  AHU, 덕트, 디퓨저 등 HVAC시스템 위생적 대책이 강구되어야 한다. 부위별 점검구가 설치되고 먼지가 쌓이지 않고 청소가 용이해야 한다. 흡습성 자재를 쓰지 않고 도장이 떨어지지 말아야 한다. 드레인이 차지 않게 먼지가 발생될 물건은 격리한다. 이를 부문별로 정리해 보면 다음과 같다.

  (1). AHU
        1. 보온재는 수분흡수되며 미생물이 증식할 수 잇으므로 SUS, 강판등 세척이 용이한 자재로 마감한다.
        2. 작업실 외에 설치할 때는 기밀성이 좋게 한다.
        3. 팬은 청소가 가능하게 청소구와 배수가 잘 되게 한다.
        4. 팬모터와 벨트는 밖으로 나가게 된다.
  (2). 환기횟수
        1. 수증기, 열기, 분진, 취기, 매연, 발생부위에 후드 분진 배풍기로 구성된 장치 설치
          -포착속도 0.25 m/s
          -후드 내에는 점검구 설치
          -튀김용 배기에는 기름받이, 기름필터 설치
        2. 오염구역 배기가 청정구역으로 들어가지 않게 할 것
        3. 비오염구역 양압은 5Pa{0.5mmH₂o} 유지 환기덕트는 완만한 굴곡의 R로 하여 먼지가 쌓이지 않게 할 것
        4. 환기계통은 설비별 단독 배기 할 것
        5. 급기량은 실용적의 20~30배로 하며 열원은 별도로 싸 가지고 단독 배기
        6. 배기구에는 분진방지 필터 설치
        7. 배기구는 강풍으로 인한 외기오염이 없게 할 것
  (3). 덕트
        1. 청정도 별로 단독 배기 할 것. 특히 고청정도 작업실용은 단독으로 배기하여 필터 부착
        2. 덕트 내부 점검
          -청소 가능한 구조의 점검구
        3. 실내 노출덕트의 연결부 등 먼지가 쌓이지 않게 평단하게 할 것
        4. 되도록 천장내에 설치하되 부득이 실내에 설치할 경우 덕트위에 먼지가 쌓이지 않도록 거리를 두어 청소 가능케 하든가 천장에
          밀착 시켜 틈을 메울 것
        5. 리턴덕트는 되도록 바닥 가까이 설치하고 필터를 부착시킬 것
        6. 내부 결로의 가능성이 있으면 물배기 장치를 할 것
        7. 작업실 벽을 통과할 때는 밀봉을 잘하여 새지 않게 할 것
  (4). 배관
        1. 되도록 매설 할 것
        2. 천장 밑의 배관은 되도록 적게 하고, 기계 위로 통과되지 못하게 할 것
        3. 기계 연결 배관은 되도록 매설 할 것
        4. 브라켓, 지지대 등은 먼지가 쌓이지 않게 할 것
        5. 관통부는 완전히 밀폐할 것
        6. 배관은 청결히 하도록 되어 있으며, 연결 부위는 인체에 무해한 것으로 할것

     5. 미생물 제어

  특히 HACCP 구조설비에 유의할 점은 미생물의 제어이다. 이는 바이오 크린룸의 기술을 이용한다.
        1. 미생물의 침입 방지, 원재료 포장재, 시설설비, 공기, 용수 작업원
        2. 증식 방지
          - 온도,습도 : 냉각, 냉장, 냉동
          - 보관,관리 : 공정지체, 선입선출, 최소재고
          - 식품찌꺼기 : 즉시 청소
          - 영양원 제거 : 청소, 배수, 건조화, 먼지제거, 결로 방지
        3. 제거와 살균
          - 유입공기 : 제균 필터 및 HVAC 계통의 청결 양압처리
          - 세정 : 기계, 기구, 장치, 건물의 즉시 세정 소독(열 약제 가스 자외선)
          - 기계설비의 건조유지 : 건조 바닥, 건조정책
          - 작업원 작업복 : 건강상태. 불결상태 확인, 작업 복장의 세척 및 살균, 갱의실의 살균 청정화
        4. 보수 정비 : 특히 필터가 젖거나 송풍기 등의 부식이 없고 세척을 잘할 것, 실압의 차압 감시
        5. 작업 구역의 낙하균 관리 목표
           - 오염구역 100개 이하
           - 준청정구역 50개 이하
           - 청정구역 30개 이하 세균, 10개 이하 진균효모