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植物工厂的卫生管理——为什么洗了还是降不下来

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托盘清洗与冲水 —— 卫生管理中光靠洗不能降低菌落数的问题

不断提高清洗频率,数字却纹丝不动——这种时候,大多数人看不到”多擦几遍”以外的出路。但问题真的出在次数上吗?也许从一开始,流程里就有一个错误的前提:把卫生管理当成了”清洗这件事”。

为什么提高清洗频率,菌落总数始终降不下来

“从每周三次增加到每天清洗,洁净间的菌落总数还是没什么变化。“规程越写越厚,擦拭点越加越多,数字还是在同一个水平线上停住——这种经历,你有过吗?

先说一点。异物投诉(毛发、虫子、包装碎片等)主要来自作业人员、原料或包装工序,本文不涉及这类问题。这里讨论的是”微生物的问题”——菌落总数和根际病害降不下去这件事。

只要把卫生管理看作”洗多少”这个作业量的问题,大概就走不出这个瓶颈。先说我的判断。微生物无法清零。无论建筑隔离做得多严,自来水和营养液中总会混入少量,一旦温度和水分齐备,它就一定存在于某处。所以我认为,追查”从哪里进来的”意义不大。问题只有两个:是否为这些微生物制造了增殖场所(温床)?是否将某处积累的高浓度污染扩散到了本应洁净的区域?不通过分区和动线这样的结构加以控制,结构层面的问题就无法靠清洗次数消除。即便如此,如果先讲结构,现有设施的墙体也不是马上能动的。因此,本文采取这样的顺序:先用不花钱、今天就能做的清洗和干燥打压,把还是降不下去的部分视为结构的信号再处理。打压能消除的,靠运营解决;打压后还固执地回到同一位置的,就是结构在起作用的证明——这是我的读法。

另外,以下讨论的前提主要是水耕和营养液栽培中发生的情况,请理解为应用于全人工光叶菜现场的思考。我自己在现场亲手操作的也在这个范围,因此后文中凡写”在现场多次见过”,都指全人工光叶菜的情况。

走过现场,会发现一件奇怪的事:每天擦拭的台面相当干净,而人员很少接触的货架下方、管道接缝——那些不在清洗规程里的地方,微生物数值反而更差。清洗的位置和微生物增殖的位置,本来就是错开的。我认为这与其说是清洗不足,不如说是结露和有机物积聚、无法干燥的地方,更容易留住微生物。叶菜需要用水,低洼处、接缝处、排水周边不可避免地积存水分和营养液残液。那里的温度和湿度都对微生物有利。规程越写越厚、擦拭点越加越多,如果增殖的温床本身在结构层面,就会降不下来——这在现场我见过很多次。所以,我首先看的不是清洗表,而是”水在哪里停住、哪里干不了”。如果设计上能让水干燥,根本就不会变成比拼清洗次数的问题。

况且,有报告指出,在水耕和营养液栽培中,营养液在设施内循环这一结构本身,可能助长Pythium等能在水中移动的微生物增殖。(参考: 1)不过这里容易被误解——循环本身并非元凶。同一篇文献也整理道,缓速过滤(生物过滤器)等温和处理实际上能抑制循环系统中的微生物。(参考: 1)只要确保足够的流量、避免停滞、正常运转,循环本身并不会让风险急剧上升——这是我的判断。成为问题的,是水流停止、水分停滞的地方,是始终无法干燥的地方。至少在营养液系统中,微生物是否容易增殖,在清洗次数之前,更大程度上取决于结构层面——水是否停滞、是否正常流动。

防止高浓度污染蔓延至洁净区的动线结构

增殖场所在结构层面,那么接下来关键的就是:让微生物在哪里浓缩,又被扩散到哪里。微生物本身在任何地方都有,薄薄的、少量的。问题是,设施内是否还存在这样的路径:本应稀薄的微生物在某处浓缩,然后被运送到本应洁净的栽培区域。

工厂通道中行走的管理人员 —— 人员和台车的动线将微生物带入洁净区

比如种苗。基质和根际本来就是微生物较多的高浓度区域。把它直接搬进栽培区,就等于将高浓度污染置于本应洁净的地方。无论室内洗多少遍,附着在种苗上的微生物,靠增加清洗次数是减不掉的。另一个问题是人员和物品的动线。从育苗、移植、采收到包装,台车和人员穿行于本应洁净度不同的房间之间。台车的车轮、靴子、手套,将脏侧浓度高的微生物直接带到干净侧——我是这么看的。所以关键在于:将种苗接收地点固定为一个点,将动线设计为从洁净度高的一侧流向低的一侧的单向路径。不让逆流,不让折返。不将浓度高处的微生物带入浓度低处。在设计上控制住这一点,后续的清洗就会轻松很多。

整理动线时,将设施暂时按洁净度分为三个区域,更容易看清哪里产生了交叉。我在现场检查动线时,大致也是按这个划分看图纸的。

区域洁净度具体位置必要措施
非清洁区设施入口、办公室、卫生间、休息室阻止外部污染带入
准清洁区物料准备室、更衣区、洗手处不将污染转移至清洁作业区
清洁作业区播种、栽培、采收区域严格实施卫生管理

在自己的设施中检查时,要看的地方大体固定:人员和物品是否从洁净度高的房间到低的房间保持了严格单向流;是否存在台车或人员从低向高逆流的情况;种苗接收口是否固定为一个点,还是从四处进入。将图纸与实际动作对照,就能看出当前动线在多大程度上消除了高浓度污染的带入和交叉,还有哪些残留。仅仅用地板颜色区分或张贴标识,使边界可视化,人员的走动方式就会有所改变。

这一判断与追踪水耕系统内微生物传播方式的研究结论相符。有报告指出,移植种苗时会带入微生物,营养液本身也容易成为在设施内传播微生物的路径,尤其是水很容易成为主要载体。(参考: 2, 3)两者都是微生物从高浓度处向低浓度处转移的过程,无论在室内清洗多少遍,都难以靠清洗次数解决。正因如此,才需要通过种苗接收地点和动线这一结构层面,从根本上控制微生物的传播方式。

如何区分用结构消除的问题与用运营解决的问题

到这里已经看清楚了:无论是微生物增殖的场所,还是高浓度污染扩散的路径,都在设施的结构层面。那么接下来,划线就成了问题——“不修正结构就无法消除的问题”,还是”改变清洗和消毒方式就能解决的问题”,如何在自己的设施中判断

贮液罐 —— 停滞而无法干燥的积水区域成为微生物的温床

这里有效的正是开头写的”先打压试试”这个顺序。改变清洗和干燥的频率或位置,如果数字顺利下降,那就是运营能够解决的问题。反之,即使把清洗频率翻倍,厂房南侧的同一条生产线还是每逢梅雨季复发——像这样在特定位置、特定季节固执地回来,我就将其视为结构层面的信号。无论怎么打压都在同一位置出现——这个下降瓶颈本身,就告诉你温床在结构层面。这就是我的读法。另一个线索是:换了负责人,同一位置还是以同样的方式出现吗?换人后有变化,说明是作业人员的问题;无论谁来都在同一位置出现,说明是结构的问题——这是区分方法。无法断言,但这是持续观察数值走势后形成的判断。是顺利变动,还是固执地返回同一位置——这是最重要的分水岭。

读取这种”反复性”时,有一点需要放在心里。检测发现微生物,通常是在某件事发生之后。有报告指出,针对水耕营养液中微生物的高灵敏度快速分子检测方法已经开发出来。(参考: 4)反过来说,即使检测未检出,也应该认为有温床的地方微生物可能仍然存在。因此,与其相信一次检测呈阴性,不如将打压后”是否每次都回到同一位置”这个现象,作为结构层面的信号更加重视。

无法立即改建结构时的运营对策

即使判明原因在设施的结构层面(动线、房间隔断、分区),在现有设施中重新规划或改建,也不是件容易的事,而且费用高昂,几乎等同于重建。结构本身无法立即动手——在这个前提下,运营层面是否有可以作为”结构替代”的对策?逐一来看。

定植板清洗 —— 按风险等级分配清洁频率和费用

首先,将种苗接收地点固定为一个点,将台车按洁净侧和非洁净侧分开,不相混合。即使没有物理墙壁,也能由此控制高浓度污染的带入和交叉。其次是按时间划分的方法。将洁净作业集中在上午,将污染作业集中在下午,用时间制造单向流。这是用”顺序和时间”代替隔断进行分区的思路。但如果下午的污染作业结束后不插入清洗和干燥进行重置,污染就会延续到第二天上午的洁净作业,单向流就会崩溃。划分之后必须重置一次——这两步是一组。

然后是水的处理。即使无法立即改造坡度或排水,只要在收工后将不再使用的管道、水槽、低洼处积水和排水路径中残留的水排尽晾干,停滞增殖的微生物就会大幅减少。这里排放的不是栽培中的循环营养液本身(有植株持续循环的营养液是资产,不是每天排放的东西)。说的只是不让收工后积存的闲置水分滞留不干。

再看结构本身,以地板为例。预留1/100左右的坡度使水不积存,低洼处就不易留水。这是新建或改造时有效的结构层面对策。即使无法立即重铺,掌握”现有地板哪里积水”,就能确定收工后重点晾干的位置。

不过,这些运营替代方案能消除的,只是高浓度污染的带入和交叉。同一房间内的结露或管道温床等,无法通过时间和顺序完全分开的部分仍然存在。最好将这些情况看作最终还是要回到干燥设计和结构层面的问题。

在此之上,消毒(臭氧、UV、营养液氯处理)也是一种对策,但这是在通过结构一定程度上切断微生物扩散路径和温床之后叠加的运营手段,引入消毒并不代表万事大吉。消毒的效果有与文献记载相符的条件。对水耕病原微生物的消毒,作为发病前的预防性处理有意义,而发病后再处理则效果有限。(参考: 1)此外,含氯类、二氧化氯、UV等消毒手段确实能减少微生物,但效果因病原微生物种类以及消毒剂浓度和接触时间而差异很大,没有对所有情况都有效的万能方法。(参考: 6)臭氧同样能减少微生物,但效果依赖于浓度和处理方式。(参考: 5, 7

使用消毒剂时,遵守各产品的浓度和接触时间是前提。以次氯酸钠为例,100~200ppm、接触时间5分钟以上是一个参考标准(行业广泛使用的运营基准,现场根据条件进行调整)。

也有副作用。有报告指出,臭氧处理会导致营养液中铁和锰的浓度下降,或者在消灭目标病原微生物的同时,连有益微生物也一起减少。(参考: 1, 7)因此,处理的顺序是:在通过结构切断之后,再叠加运营。不是依赖杀菌设备,而是保持流动、正常运转、清洗干燥——在此基础上,叠加必要分量的消毒,这才是正确的姿态。

不依赖认证和检测数值的卫生投资判断

至此,“分清可以消除的和只能移动的”这一观点,直接就是费用分配的问题。卫生管理,无论在取得认证时,还是在检测呈阴性时,都不是终点。

作为费用分配的参考,先按风险高低划分位置,从改变清洁频率开始。对所有位置以相同频率清洗,是对有限时间的低效利用。我在现场考虑时间分配时,大致也按这三个层级整理。

风险频率参考主要对象
高风险每日检查贮液罐和循环系统、采收用器具和容器、处理种子及种苗的区域、采收后处理区域
中风险每周2~3次栽培区通道、频繁接触的操作面板、通风过滤器、物料存放区
低风险每周约1次办公室、休息室、外部通道

高风险处多花时间,低风险处提升效率。这种区分,是可持续推进卫生管理的基础。不过,这只是”打压频率”的分配。如果出现无论怎么打压都降不下来的位置,就应该将其视为结构问题而非频率问题,将费用投向结构层面。频率表和结构判断是连续使用的,不是割裂的。

HACCP和审计,我也认为与其说是”目标”,不如说是”提供思考顺序的框架”。取得认证不是终点,而是出发点。如果没有通过结构切断微生物增殖的场所和扩散路径,即使持有认证,微生物数值也不会再往下降。检测数值、培养得出的菌落计数,我也认为不应过于相信单一数据点。即使处理后在培养中表面上不再出现,能否断言真的消失了,尚无定论。所以,与其看一个数字,不如看出现的方式——哪里反复出现。投资判断也一样:先把费用投在反复回到同一位置的结构层面,后整理随动的运营层面。分清可以消除的与只能移动的——只有从那里出发,费用分配才能确定。

对检测数值保持谨慎,还有这样的依据:有报告指出,在非灭菌营养液中,沙门氏菌和李斯特菌等与食物中毒相关的微生物,可以在一段时间内继续存活。(参考: 8)不能仅凭”管理了环境”或”进行了消毒”就断言”已经安全”。因此,不依赖单一检测数值,而是观察出现的方式本身——这种姿态才是有效的。

卫生管理,无论在取得认证时,还是在检测呈阴性时,都不会结束。先用清洗和干燥打压,再将仍然残留的下降瓶颈视为结构的信号。消除微生物增殖的场所、切断高浓度污染扩散的路径,分清可以消除的与只能移动的,并持续观察哪里反复出现。这种踏实的姿态,才是最终起作用的东西。

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参考文献

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  3. Wenzhuo Feng, Akira Nukaya, Mamoru Satou, Naoko Fukuta, Yasushi Ishiguro, Haruhisa Suga, Koji Kageyama(2018) Use of LAMP Detection to Identify Potential Contamination Sources of Plant-Pathogenic <i>Pythium</i> Species in Hydroponic Culture Systems of Tomato and Eustoma. Plant Disease. https://doi.org/10.1094/pdis-10-17-1679-re
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  2. Fumiyuki Kobayashi, Hiromi Ikeura, Shuichi Ohsato, Takaaki Goto, Masahiko Tamaki(2011) Disinfection using ozone microbubbles to inactivate Fusarium oxysporum f. sp. melonis and Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum. Crop Protection. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2011.07.018
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