精釀啤酒工廠糖化CIP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張俊 趙炎 王常虎

啤酒精釀工廠設(shè)備、管道、環(huán)境清潔消毒衛(wèi)生工程至關(guān)重要，是關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的決定性因素。無論麥芽、酒花、酵母和水品質(zhì)再好，放在一套被污染的設(shè)備和管道里，是不可能生產(chǎn)出口味純正的啤酒。特別是隨著精釀啤酒生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，設(shè)備中存在大量的自動(dòng)閥門、檢測(cè)儀表儀器以及固定的無法拆卸的硬連接管道，這都給CIP 系統(tǒng)的配置提出了更高的要求。

CIP 清洗消毒是個(gè)系統(tǒng)工程，不是配置一個(gè)好的CIP站就能完成設(shè)備及管道的清洗消毒工作，還需要與被清洗設(shè)備及管道的密切配合，才能達(dá)到最佳的清洗消毒效果。同時(shí)所使用的水、能源（包括電能和熱能）、清洗消毒添加劑的消耗最低，這才是精釀啤酒工廠一套完美的CIP 系統(tǒng)。本文主要根據(jù)現(xiàn)代CIP 清潔技術(shù)和方式，闡述糖化工序CIP 系統(tǒng)的基本配置要求。

1 糖化設(shè)備清洗技術(shù)和要求

糖化系統(tǒng)在啤酒精釀工廠里屬于熱區(qū)，物料基本在50 至100 度間運(yùn)行，因此糖化CIP 系統(tǒng)主要考慮是清洗的問題，也有小部分比如冷麥汁管道需要同時(shí)考慮清洗和殺菌消毒的問題。CIP 系統(tǒng)的基本要求是把最佳溫度和壓力的清洗液送到容器和管道中并按規(guī)定的步驟和時(shí)間完成清洗過程。糖化工序的物料和水容器以及物料管道都要求可以單獨(dú)的循環(huán)清洗。

1.1 清洗溶液：主要依靠2-3%的堿液(NaOH)進(jìn)行熱清洗和使用2.5%的磷酸清洗液進(jìn)行冷清洗。

1.2 清洗步驟及時(shí)間：預(yù)沖洗：10-20min，可間歇2-3次沖洗（可以使用回收水）

清洗：長(zhǎng)循環(huán)40-60min 短循環(huán)20-30min

沖洗：10-20min 先使用熱水后使用常溫水（后期沖洗水回收作為下次清洗的預(yù)沖洗水）

檢測(cè)：無堿、酸液殘留

1.3 清洗溫度：對(duì)于糖化設(shè)備和管道CIP 堿液溫度為82 度（注意控制循環(huán)清洗時(shí)回水溫度要求達(dá)到82 度），酸洗適于常溫下進(jìn)行。

2 糖化CIP 站的配置

糖化CIP 站由罐、泵、換熱器、過濾器、分配器、管道閥門和儀器儀表等組成；附圖1 為一套完整的CIP站的流程圖。

2.1 罐：通常配置2 只罐包括回收水罐和堿罐或4 只罐包括回收水、堿罐1、堿罐2 和酸罐。罐的容積設(shè)計(jì)同CIP 液供和回的管路容積有關(guān)，設(shè)計(jì)合理的CIP 罐可以減少設(shè)備成本以及蒸汽和清洗劑的消耗；CIP 罐要求有自清洗功能。

2.2 泵：CIP 供泵采用離心泵，泵的流量設(shè)計(jì)同容器清洗的洗球或洗罐器要求的流量以及洗滌液在管道內(nèi)要求的流速有關(guān)，泵的揚(yáng)程設(shè)計(jì)同容器清洗的洗球或洗罐器要求的壓力以及CIP 供管道的長(zhǎng)度、高度和管道上的管件閥門數(shù)量有關(guān)。CIP 回流泵采用自吸泵，可以將容器及CIP 回流管道內(nèi)的CIP 液自吸輸送，使容器內(nèi)無積液殘存。

2.3 換熱器：用于CIP 液的加熱（包括熱水和堿液的加熱）可以采用列管式或板式換熱器，列管式優(yōu)點(diǎn)不易堵塞但熱效率低，現(xiàn)在大都采用板式換熱器。

2.4 過濾器：采用帶反沖洗的過濾器，安裝在CIP 回流管路上，糖化系統(tǒng)中有些部位比如糊化鍋和煮沸鍋會(huì)有大顆粒清洗物，極易堵塞過濾器，流量下降時(shí)應(yīng)及時(shí)反沖過濾器。

2.5 分配器可以是手動(dòng)的接管板或自動(dòng)的閥陣形式，分配器把CIP 液分配到需要清洗的容器和管道，這里需要說明的是CIP 分配器位置一定要距離需要清洗的容器和管道比較近，一般放置在車間的中心區(qū)域，距離CIP站可以遠(yuǎn)些。

2.6 儀器儀表：每個(gè)鍋槽配置人孔門開關(guān)及CIP 清洗指示燈；CIP 堿罐和回收水罐配置溫度和液位傳感器，CIP 酸罐配置液位傳感器；CIP 供泵出口配置壓力傳感器、電磁流量計(jì)；CIP 返回管線配置電導(dǎo)率、PH 計(jì)、流量開關(guān)和溫度傳感器；過濾器的進(jìn)出口配置壓力顯示。

3 糖化設(shè)備的清洗及頻次

糖化設(shè)備的清洗效果同洗滌器的選則息息相關(guān)，一般有洗球和洗罐器可以選擇。洗罐器是沖擊清洗的工作方式：利用軸向和徑向兩個(gè)異步旋轉(zhuǎn)的結(jié)合形成了360度球面高壓清洗模式，可快速清洗整個(gè)被清洗容器的內(nèi)表面的每一個(gè)點(diǎn)，效率高，清洗時(shí)間短，洗罐器入口壓力控制在4 到8bar 之間。清洗球是流動(dòng)清洗的工作方式：噴到容器上部和筒體的液體沿罐壁像降膜一樣流下，溶解于洗滌劑中的臟物顆粒被降膜沖掉，清洗球壓力要求控制在1.5 到2.5bar 之間，其最大的優(yōu)點(diǎn)是免維護(hù)，目前小直徑的精釀啤酒的糖化容器一般都配置洗球?qū)Ω麇伈圻M(jìn)行CIP 清洗，但很多設(shè)備制造廠家，忽視洗球型式、數(shù)量和安裝位置的選擇，導(dǎo)致局部清洗不徹底，尤其是內(nèi)部有機(jī)械裝置的部位。如果有條件建議配置洗罐器，會(huì)得到不一樣的清洗效果，并且可以降低能源和清洗劑的消耗。

建議清洗頻次：在連續(xù)生產(chǎn)的情況下

每日（或每8 鍋）清洗：糊化鍋，煮沸鍋，麥汁冷卻器

每1 周（或每56 鍋）清洗：糖化鍋、過濾槽

每月（或每240 鍋）清洗：暫存槽、漩渦沉淀槽

對(duì)于不連續(xù)生產(chǎn)，停機(jī)后和開機(jī)前都要進(jìn)行清洗。

4 糖化管道的清洗及頻次

管道的清洗要求CIP 液以一定的流速在管道內(nèi)紊流沖刷清洗。因此對(duì)于管道的清洗有2 個(gè)重要因素：一是CIP 液在管道內(nèi)保持一定的流動(dòng)速度，二是CIP 液在管道流動(dòng)時(shí)需建立紊流。管道內(nèi)CIP 液流速要求：大于DN150 的管道1m/s；DN150-DN100 的管道2m/s；小于DN100 的管道3m/s，這樣才能使CIP 液保持紊流狀態(tài)，達(dá)到一個(gè)好的清洗效果。

建議清洗頻次：在連續(xù)生產(chǎn)的情況下

每日（或每8 鍋）清洗殺菌：冷麥汁管道

每月（或每240 鍋）清洗：醪液和熱麥汁管道

對(duì)于不連續(xù)生產(chǎn)，停機(jī)后和開機(jī)前都要進(jìn)行清洗。

5 糖化特殊部位的清洗

5.1 煮沸鍋內(nèi)加熱器的清洗：煮沸鍋內(nèi)加熱器采用列管式，麥汁走管程，蒸汽走殼程，如果沒有麥汁預(yù)熱系統(tǒng)，麥汁剛開始加熱時(shí)約為74 度，蒸汽溫度約為130 度，溫差大而且麥汁在列管內(nèi)流動(dòng)速度慢，易產(chǎn)生焦糊，粘在加熱器的內(nèi)表面，影響加熱效率，需要定期清洗。清洗的頻次與溫差、內(nèi)加熱管的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和表面光潔度相關(guān)。內(nèi)加熱器的清洗方法有二種，一種是采用洗球噴沖方式：在內(nèi)加熱器上部和下部根據(jù)加熱器直徑的不同，安裝多個(gè)洗球，分別從上部和下部沖洗加熱器，同時(shí)在導(dǎo)流筒和分配傘也需要安裝洗球進(jìn)行清洗；第二種方法是采用煮堿的方式，煮沸鍋加入沒過內(nèi)加熱器的堿液，然后打開蒸汽加熱，使堿液在內(nèi)加熱器里循環(huán)噴沖，這種方式清洗時(shí)間短，清洗效果好，但是需要堿液量較大，需配置容積大的堿罐。

5.2 過濾槽篩板下的清洗：過濾槽內(nèi)安裝的洗滌器無法直接清洗到過濾槽底板，因?yàn)橹虚g隔著過濾篩板，過濾篩板與過濾槽底板之間的距離為20-30mm，空間有限，只能安裝特制的清洗噴嘴，噴嘴一般以一定角度（150-180 度）噴出洗滌液，沖刷過濾槽底，噴嘴設(shè)計(jì)有單向閥防止麥汁從噴嘴流出，噴嘴設(shè)計(jì)的數(shù)量與槽底的麥汁收集口數(shù)量相同，并一一對(duì)應(yīng)，噴嘴安裝時(shí)注意每個(gè)噴嘴噴出洗滌液的方向要一致，按照一個(gè)方向（逆或順時(shí)針）形成旋流。

6 微型糖化設(shè)備的清洗

對(duì)于2 噸以下的2 器或3 器的小型糖化設(shè)備，建議可以同發(fā)酵系統(tǒng)使用一套CIP 站。也可以不設(shè)CIP 站，每個(gè)鍋槽配置自循環(huán)CIP 管道，采用煮堿自循環(huán)的方式進(jìn)行清洗。方法如下：，在可以加熱的鍋（糖化或煮沸鍋）內(nèi)配好濃度為2-3%的堿液，為了安全起見建議使用常溫水配堿再加熱到82 度，開啟物料泵進(jìn)行循環(huán)清洗，清洗時(shí)間到后再泵入下一個(gè)容器繼續(xù)循環(huán)清洗，清洗完畢后堿液不回收直接排入污水處理系統(tǒng)。堿洗完畢后再用清水循環(huán)清洗至無堿液殘留。如果不連續(xù)生產(chǎn)，停產(chǎn)后用熱堿清洗，投料前用熱水清洗。

一套好的精釀啤酒糖化設(shè)備，絕不僅僅是可以完成糖化工藝步驟，CIP 清洗也是關(guān)鍵工序，有的設(shè)備在CIP過程中消耗大量的電、熱能、水及清洗劑還是達(dá)不到滿意的清洗效果，這同糖化設(shè)備的衛(wèi)生設(shè)計(jì)、設(shè)備加工的內(nèi)表面光潔度、管道安裝有無清洗死角以及閥門、儀表、換熱器、泵選型都息息相關(guān)，同時(shí)啤酒工廠CIP 清洗工藝制訂和洗滌劑選擇等因素也非常重要，因此，要達(dá)到一個(gè)完美的CIP 效果需要設(shè)備設(shè)計(jì)制造安裝企業(yè)、啤酒精釀工廠、洗滌劑生產(chǎn)企業(yè)的共同努力來完成。