CIP系統(tǒng)在葡萄酒灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用

馮剛 杜福林 李博 趙彬 許偉 張福慶

摘 ? ?要：CIP系統(tǒng)應(yīng)用于葡萄酒灌裝生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)清洗過(guò)程的自動(dòng)化，保證現(xiàn)代化葡萄酒灌裝生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量。介紹了CIP系統(tǒng)的概念、組成和在葡萄酒灌裝生產(chǎn)中的優(yōu)勢(shì)，并根據(jù)葡萄酒灌裝生產(chǎn)的實(shí)際，制定了適宜葡萄酒生產(chǎn)的CIP系統(tǒng)參數(shù)與清洗流程。

關(guān)鍵詞：CIP系統(tǒng);葡萄酒灌裝;參數(shù);清洗流程

中圖分類(lèi)號(hào)：TS261 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.01.019

Application of CIP System in Wine Filling Production

FENG Gang， DU Fulin， LI Bo， ZHAO Bin， XU Wei， ZHANG Fuqing

（Sino-French Joint Venture Dynasty Winery Limited， Tianjin 300402， China）

Abstract： The application of CIP system in wine filling production could achieve the automatic cleaning process， and guarantee the quality of the products in modern wine filling production. The concept， constituents and advantages of CIP system were introduced in this paper， and according to the actual wine filling production， the parameters and cleaning process of CIP system were formulated.

Key words： CIP system; wine filling; parameters; cleaning process

葡萄酒灌裝生產(chǎn)是將待灌裝的半成品葡萄酒經(jīng)過(guò)灌裝加工，生產(chǎn)成為成品葡萄酒的過(guò)程，是影響葡萄酒質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是最后一個(gè)環(huán)節(jié)。

灌酒管道、過(guò)濾器及灌裝機(jī)等設(shè)備的潔凈衛(wèi)生，是生產(chǎn)合格產(chǎn)品的保證。原來(lái)的灌裝生產(chǎn)過(guò)程中，從沖洗管道及灌裝機(jī)到對(duì)灌裝機(jī)進(jìn)行蒸汽殺菌等各清洗、消毒環(huán)節(jié)均需要人工進(jìn)行操作，耗材耗時(shí)耗力，如人工清洗時(shí)應(yīng)用的60S過(guò)濾器的濾芯損耗較快，需要頻繁更換。隨著人們對(duì)葡萄酒安全質(zhì)量意識(shí)的提升及葡萄酒灌裝生產(chǎn)現(xiàn)代化的發(fā)展，引進(jìn)先進(jìn)的CIP系統(tǒng)代替人工清洗已勢(shì)在必行。

1 CIP系統(tǒng)的概述

1.1 CIP的概念

CIP（Clean In Place的縮寫(xiě)）即原位清洗（在線清洗、就地清洗），是指不分解生產(chǎn)設(shè)備或不移動(dòng)裝置，采用高溫、高濃度的清洗液，對(duì)食品與設(shè)備裝置的接觸面進(jìn)行強(qiáng)力作用，達(dá)到清洗、凈化的目的，以符合嚴(yán)格的衛(wèi)生級(jí)別要求。CIP在清洗設(shè)備裝置的同時(shí)還能起到控制微生物的作用。

1.2 CIP系統(tǒng)的概念

CIP系統(tǒng)是指采用一系列的清洗液和消毒液，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、裝置、管道等，在無(wú)需進(jìn)行拆卸、安裝和移動(dòng)的情況下，通過(guò)PLC和電子閥門(mén)的控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的可定時(shí)、定位、定參數(shù)的清洗、消毒系統(tǒng)。

2 CIP系統(tǒng)的組成與優(yōu)勢(shì)

2.1 CIP系統(tǒng)的組成

CIP系統(tǒng)主要包括堿清洗液罐、消毒液配比泵、水過(guò)濾器、預(yù)過(guò)濾器、終端過(guò)濾器、回收槽、蒸汽發(fā)生器和眾多的電子閥門(mén)，同時(shí)需要整套CIP系統(tǒng)外接兩個(gè)液體管道（冷純凈水和熱純凈水）和兩個(gè)氣體管道（壓縮空氣和壓縮氮?dú)猓４送?，CIP系統(tǒng)需要加裝流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器和堿液濃度計(jì)以隨時(shí)掌控CIP系統(tǒng)工作的情況和數(shù)據(jù)。CIP系統(tǒng)的整體操作由一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)和相關(guān)PLC系統(tǒng)控制，該計(jì)算機(jī)采用可觸摸點(diǎn)控式屏幕，用于直接操作執(zhí)行和改變參數(shù)設(shè)置，通過(guò)PLC的運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)CIP系統(tǒng)的準(zhǔn)確、精確控制。

2.2 CIP系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

（1）可根據(jù)葡萄酒品種的不同（如紅葡萄酒和白葡萄酒），制訂相應(yīng)的清洗模式和方法，使生產(chǎn)計(jì)劃合理化。

（2）與人工清洗相比較，增加了清洗過(guò)程的科學(xué)性和數(shù)據(jù)性，清洗效果準(zhǔn)確、一致，提高了生產(chǎn)質(zhì)量。

（3）節(jié)省了人力成本，減少人工操作的錯(cuò)誤率，降低清洗液和消毒液對(duì)操作人員的危害性，保證了安全生產(chǎn)。

（4）通過(guò)對(duì)PLC的程序設(shè)定，實(shí)現(xiàn)循環(huán)沖洗以達(dá)到循環(huán)利用清洗液、節(jié)約生產(chǎn)成本目的。

（5）在保證沖洗效果的前提下，通過(guò)電腦中CIP系統(tǒng)沖洗參數(shù)的調(diào)整，從時(shí)間、濃度、壓力等方面對(duì)清洗環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以節(jié)約清洗液、消毒液、蒸汽、水等生產(chǎn)成本。

（6）實(shí)現(xiàn)了灌裝清洗環(huán)節(jié)的自動(dòng)化、合理化，延長(zhǎng)了灌裝設(shè)備的使用壽命。

3 CIP系統(tǒng)的工作過(guò)程

3.1 CIP工作流程

在葡萄酒灌裝生產(chǎn)過(guò)程中，待灌裝的葡萄酒首先從儲(chǔ)酒罐通過(guò)進(jìn)酒管道進(jìn)入預(yù)過(guò)濾器過(guò)濾（預(yù)過(guò)濾器內(nèi)包括12根過(guò)濾精度為0.65 μm的過(guò)濾膜棒），之后再進(jìn)入終端過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾（終端過(guò)濾器內(nèi)包括12根過(guò)濾精度為0.45 μm的過(guò)濾膜棒），最后將無(wú)雜質(zhì)的合格葡萄酒輸送至灌裝機(jī)的灌裝酒缸內(nèi)進(jìn)行灌裝生產(chǎn)。CIP系統(tǒng)主要用于上述葡萄酒管道和設(shè)備的清洗。

CIP系統(tǒng)的主要工作通過(guò)PLC、電子閥門(mén)和電腦程序的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行自動(dòng)化清洗。

具體流程如圖1所示。

3.2 CIP系統(tǒng)操作關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.2.1 ? ?氣體排空 ? ?在葡萄酒灌裝過(guò)程中用來(lái)排空裝置的氣體主要有兩種：壓縮氮?dú)夂蛪嚎s空氣。需要排空裝置內(nèi)的葡萄酒時(shí)，選擇使用壓縮氮?dú)?，因?yàn)楸仨毐ＷC葡萄酒和氧氣不接觸，以防止酒體氧化;需要排空裝置內(nèi)的清洗液、消毒液、純凈水等非酒液時(shí)，選擇壓縮空氣，因?yàn)槠涑杀镜陀趬嚎s氮?dú)?，在保證排空效果的同時(shí)，將生產(chǎn)成本降到最低。

3.2.2 ? ?清洗液 ? ?根據(jù)所需清洗設(shè)備的構(gòu)成材質(zhì)、污染性質(zhì)與程度、成本、安全性等來(lái)選擇適宜的清洗液和清洗方法。葡萄酒灌裝管道和設(shè)備殘留的主要是色素和一些酸性物質(zhì)，根據(jù)酸堿中和原理以及生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用效果，選擇1%～2%的氫氧化鉀溶液作為清洗液。

3.2.3 ? ?消毒液 ? ?消毒液采用以過(guò)氧乙酸為主要成分的酸溶液（濃度為0.2%～0.3%）。過(guò)氧乙酸為高效、速效、低毒的廣譜殺菌劑，具很強(qiáng)的氧化性，對(duì)細(xì)菌繁殖體、芽孢、病毒以及真菌等均有殺滅作用。而且過(guò)氧乙酸具有揮發(fā)性，避免了消毒后消毒液殘留在設(shè)備上對(duì)葡萄酒質(zhì)量和安全造成不利的影響。

3.2.4 ? ?蒸汽殺菌 ? ?在灌裝生產(chǎn)之前，蒸汽發(fā)生器自動(dòng)啟動(dòng)制造蒸汽，以對(duì)灌裝設(shè)備進(jìn)行全方位的蒸汽殺菌。蒸汽具有穿透性強(qiáng)和殺菌徹底的特點(diǎn)。蒸汽殺菌過(guò)程中，需要保持蒸汽溫度不低于100 ℃。在蒸汽通過(guò)CIP系統(tǒng)管道時(shí)，溫度傳感器對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行監(jiān)控，低于100 ℃時(shí)，CIP系統(tǒng)將進(jìn)行報(bào)警同時(shí)停止殺菌工作。

3.2.5 ? ?過(guò)濾器的清洗 ? ?過(guò)濾器包括預(yù)過(guò)濾器和終端過(guò)濾器。

預(yù)過(guò)濾器采用的是精度為0.65 μm的膜棒，可過(guò)濾掉大顆粒雜質(zhì)，灌裝后膜棒上的過(guò)濾殘留物很多，故采用純凈水反沖洗。水流經(jīng)底部排水系統(tǒng)反向通過(guò)過(guò)濾器，以沖洗掉過(guò)濾膜棒中的堵塞物質(zhì)并排出預(yù)過(guò)濾器。

終端過(guò)濾器采用的是精度為0.45 μm的膜棒，可將預(yù)過(guò)濾后葡萄酒中的微生物過(guò)濾掉，保證了瓶裝葡萄酒的質(zhì)量。CIP系統(tǒng)通過(guò)每天的酸堿沖洗和純凈水沖洗，可使過(guò)濾膜棒同時(shí)適用于白葡萄酒和紅葡萄酒的過(guò)濾，保證了膜棒的多次使用，延長(zhǎng)了膜棒的使用壽命。

3.3 CIP系統(tǒng)清洗效果的影響因素

（1）清洗時(shí)間：在清洗開(kāi)始后，清洗液和設(shè)備接觸的時(shí)間越長(zhǎng)，清洗效果越好;但作用一段時(shí)間后，隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，清洗效果趨于平衡。因此，篩選出適宜的清洗時(shí)間，能夠在達(dá)到良好沖洗效果的同時(shí)，避免清洗液的大量浪費(fèi)。

（2）清洗液溫度：隨著清洗液溫度的提高，沉積物的溶解度會(huì)相應(yīng)的提高，清洗液的化學(xué)作用加強(qiáng)，清洗效果好;但溫度太高，對(duì)設(shè)備有一定的損壞作用，生產(chǎn)試驗(yàn)表明氫氧化鉀清洗液在溫度為50 ℃左右時(shí)清洗效果最佳。

（3）清洗液濃度：清洗液濃度增大，清洗效果相應(yīng)增強(qiáng)，清洗耗時(shí)縮短;但當(dāng)其超過(guò)一定濃度時(shí)，隨著清洗液濃度的增大，清洗效果不再增強(qiáng)，反而造成清洗成本的增加，比對(duì)不同濃度清洗液的清洗效果，以1%～2%的清洗液濃度最為適宜。

（4）清洗液壓力：在一定范圍內(nèi)，清洗液的壓力越大，其沖擊力越大，清洗作用越強(qiáng)，但若清洗壓力過(guò)大，清洗液的噴射呈現(xiàn)霧狀，對(duì)被清洗設(shè)備表面的沖擊效果差，不但減少了清洗液與被清洗設(shè)備的接觸時(shí)間，而且降低了清洗液的化學(xué)作用效果。噴射壓力可分為高壓（1.0 MPa）、中壓（0.5～1.0 MPa）和低壓（0.5 MPa），低壓清洗時(shí)，清洗液對(duì)污染物的溶解作用和化學(xué)反應(yīng)充分，噴射清洗效果好。

4 CIP系統(tǒng)的控制

CIP系統(tǒng)的控制系統(tǒng)由微型計(jì)算機(jī)、PLC、傳感器、泵和閥門(mén)等組成。其中微型計(jì)算機(jī)提供友好的人機(jī)界面，進(jìn)行各種參數(shù)和程序的設(shè)定，完成各項(xiàng)指令的輸出;PLC即可編程邏輯控制器，其依據(jù)事先編好的程序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的參數(shù)采集（清洗液的濃度、溫度等）、泵和閥門(mén)狀態(tài)的采集及啟停等，指令完成相應(yīng)的清洗步驟。

CIP系統(tǒng)中PLC的靈活應(yīng)用，能夠使清洗過(guò)程更加簡(jiǎn)潔、高效。例如，通過(guò)PLC控制，在灌裝白葡萄酒時(shí)，根據(jù)白葡萄酒無(wú)色的特點(diǎn)，可用純凈水代替堿液作為清洗液進(jìn)行清洗來(lái)達(dá)到指定的清洗效果。

5 小 結(jié)

CIP系統(tǒng)應(yīng)用于葡萄酒灌裝生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了清洗的程序化、數(shù)據(jù)化、精準(zhǔn)化，避免了人工操作的不穩(wěn)定性以及清洗消毒過(guò)程中對(duì)人身的危害性，滿足了消費(fèi)者對(duì)食品安全與衛(wèi)生的要求，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，保障了規(guī)模化安全生產(chǎn)。

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