淺談釀造車間的CIP系統(tǒng)設(shè)計及清洗技術(shù)

胡瑩超

【摘? 要】在現(xiàn)有的啤酒廠清洗方式中，CIP是應(yīng)用最多、使用范圍最為廣泛的一種清洗方式。但CIP系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)有很多，主要是清洗質(zhì)量、清洗效率和清洗成本等問題，論文主要對釀造車間的CIP系統(tǒng)設(shè)計以及清洗技術(shù)進行分析。

【Abstract】CIP is the most widely used cleaning method among the existing cleaning methods of brewery. However， there are many challenges faced by CIP system， including cleaning quality， cleaning efficiency， cleaning cost and other problems. This paper mainly analyzes the CIP system design and cleaning technology of the brewing workshop.

【關(guān)鍵詞】釀造車間;CIP系統(tǒng)設(shè)計;清洗技術(shù)

【Keywords】brewing workshop; CIP system design; cleaning technology

【中圖分類號】TS261? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）03-0182-02

1 引言

釀造車間所需的釀造設(shè)備有各種管道、罐體、板式換熱設(shè)備，其中不同生產(chǎn)區(qū)域所接觸的物質(zhì)不同，積垢性也有所差異。針對不同的積垢性需要采用不同的清洗措施才能保證清洗質(zhì)量和清洗效率。以糖化車間為例，糖化車間最多的物質(zhì)是糖、蛋白質(zhì)凝固物、酒花樹脂等。此類物質(zhì)本身一旦受熱，會變性黏著在鍋體表面以及管道內(nèi)部。而發(fā)酵車間主要殘留物質(zhì)是酵母、蛋白質(zhì)、酒花樹脂及啤酒石等，清洗難度要小于糖化車間，但設(shè)備需要殺菌，保持無菌環(huán)境。

2 CIP系統(tǒng)的組成

在啤酒行業(yè)發(fā)展過程中，工藝和衛(wèi)生是兩大發(fā)展問題，該如何在保證工藝、口味的同時保證衛(wèi)生是所有生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該著重思考的問題。CIP系統(tǒng)為滿足不同車間的清洗需求，CIP罐包含有各種不同的清洗介質(zhì)，對于需要借助化學(xué)品清洗的部分還配備有配料添加設(shè)備、加熱設(shè)備、清洗供應(yīng)設(shè)備、CIP介質(zhì)循環(huán)路徑以及在清洗完成之后的回收設(shè)備。在整個系統(tǒng)中，每一個部分都有不同的功能，每一個部分細節(jié)都需要十分注意，只有從全方位把控CIP系統(tǒng)工藝才能更好地保證清洗質(zhì)量和清洗效果。

3 CIP系統(tǒng)各組成部分的設(shè)計要點

3.1 不同介質(zhì)CIP罐

從組成上來說，糖化車間負責(zé)清洗的CIP罐差異性較小，一般只需要設(shè)置1個堿罐負責(zé)清洗，之后用熱水清洗殘留堿，不需要設(shè)置回收系統(tǒng)。但部分糖化車間可以根據(jù)設(shè)備大小和水的性質(zhì)來選擇使用酸罐進行酸清洗，但操作步驟和難度上要高于堿清洗。啤酒廠所處的自然環(huán)境和地理位置也會影響CIP系統(tǒng)設(shè)置，主要體現(xiàn)在啤酒廠使用的水質(zhì)上，如果使用的水質(zhì)硬度大會導(dǎo)致罐內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象會比較嚴(yán)重，需要配備酸罐，定期進行酸清洗。水質(zhì)也會對回收水罐配置產(chǎn)生影響。發(fā)酵車間清洗系統(tǒng)設(shè)置更為復(fù)雜，難度也更高。發(fā)酵車間對環(huán)境的要求較高，需要保持無菌環(huán)境，而在具體的清洗上還需要分為過濾前、過濾后、熱洗、冷洗等，配備堿罐、酸罐、殺菌劑罐等，其中冷洗和熱洗可以通用。為滿足發(fā)酵車間深度清洗要求還需要配備共用小循環(huán)罐，使用一次性、新鮮的清洗劑，洗完之后排掉。

3.2 各化學(xué)品的配料添加系統(tǒng)

配料添加系統(tǒng)有兩種設(shè)置，一種是設(shè)置自動化添加站，在單獨的、通風(fēng)良好的房間內(nèi)放置所有的添加設(shè)備。在放置方法上一般將化學(xué)品添加桶放置在下層，相關(guān)傳輸設(shè)備放在上層的這種上下層式放置結(jié)構(gòu)，可以最大限度地利用有限空間，傳輸設(shè)備需要設(shè)置保護罩。而自動添加系統(tǒng)需要配備流量計，用于根據(jù)現(xiàn)有配料濃度計算和掌握添加量，縮短配料時間，提高配料效率。管路泄露對整個配料添加系統(tǒng)甚至整個清洗系統(tǒng)會造成嚴(yán)重影響，為保證管道安全，在管道泄漏后能夠第一時間停止管道運輸，可以使用雙層管、內(nèi)襯軟管，外套不銹鋼硬管，并在最低點設(shè)置泄漏檢測裝置[1]。

另外一種人工配料系統(tǒng)相對簡單，主要是在CIP站附近設(shè)置1個小的溶解罐，工作人員將化學(xué)品倒入溶解罐內(nèi)或直接用化學(xué)品罐通過氣動泵打到CIP罐內(nèi)。此種方式設(shè)置上雖然簡單得多，但在控制上達不到精準(zhǔn)，尤其是在車間內(nèi)添加化學(xué)品會有非常大的味道，風(fēng)險較高，對工作人員的健康會造成一定的威脅。

3.3 CIP供應(yīng)設(shè)備

供應(yīng)泵是最常見的供應(yīng)設(shè)備，除此之外，供應(yīng)系統(tǒng)還可以配備流量計和壓力監(jiān)測來控制整個清洗過程，方便不同距離罐內(nèi)清洗壓力能夠盡可能地保持一致，及時掌握清洗設(shè)備的狀態(tài)，避免出現(xiàn)設(shè)備脫落或者是堵塞。供應(yīng)設(shè)備分布上一般糖化車間需要的清洗劑、熱水都需要供應(yīng)到各個鍋體內(nèi)部，通常有跨接板和防漏蝶閥兩種形式。在發(fā)酵車間內(nèi)一般供應(yīng)系統(tǒng)只需要承擔(dān)CIP液的供應(yīng)，一般采用跨接板或者是環(huán)形設(shè)計兩種方式。

3.4 CIP回收設(shè)備

CIP回收設(shè)備利用的是回流泵和供應(yīng)泵之間的流量差，當(dāng)需要回收清洗水時，需要調(diào)整回流泵壓力值大于供應(yīng)泵，抽空罐底積水，避免出現(xiàn)清洗不干凈的現(xiàn)象。供應(yīng)泵的能力可以達到很大，但相較于供應(yīng)泵來說，回流泵本身能力非常有限，如果在達到最大能力之后回流泵能力依舊小于供應(yīng)泵，則需要對清洗程序進行修改，設(shè)置為間歇清洗。電導(dǎo)率檢測能夠用來檢測回收濃度，而回流檢測可以及時檢測出CIP液是否回到系統(tǒng)內(nèi)，兩者都是CIP回收設(shè)備的基本配置。CIP回路上可以設(shè)置Y型過濾器和反沖管路，在清洗后，反沖過濾器可以在一定程度上保證回路的流量以及保護清洗設(shè)備[2]。

4 影響CIP清洗效果的因素

4.1 清洗劑組分的化學(xué)作用

在啤酒廠清洗設(shè)備中主要會使用四大類清洗劑，分別是堿性產(chǎn)品、酸性產(chǎn)品、氧化產(chǎn)品、消毒劑。其中堿性產(chǎn)品分為氫氧化鈉、氫氧化鉀、硅酸鹽、碳酸鹽等;酸性產(chǎn)品可以分為磷酸、硫酸、硝酸、有機酸等幾類;氧化產(chǎn)品又分為氯化物和過氧化氫。從清洗劑本身的差異來說，影響啤酒廠清洗劑使用的因素主要有清洗劑分散能力、沖洗性、環(huán)保因素等性質(zhì)。其中糖化車間通常使用堿性產(chǎn)品，但需要定期進行酸洗。發(fā)酵車間中發(fā)酵設(shè)備的清洗通常會包含有堿、酸、殺菌劑，很多清洗劑供應(yīng)商和研發(fā)單位都在不斷加強研究，在保證清洗質(zhì)量的同時能夠縮短清洗時間[3]。

4.2 清洗溫度

不同車間所需要的清洗溫度有所不同，其中糖化車間設(shè)備所接觸的都是糖、蛋白質(zhì)凝固物、酒花樹脂等，此類物質(zhì)的清洗需要熱洗，并且溫度越高清洗得越干凈，溫度保持在80～85℃。而發(fā)酵車間要求保持無菌環(huán)境，冷洗使用的比較多，當(dāng)使用氨制冷發(fā)酵罐冷洗時，需要注意供氨閥門連鎖。如果使用熱洗非常容易引起CO2和熱堿的反應(yīng)，造成罐內(nèi)抽真空，導(dǎo)致發(fā)酵罐筒體局部吸癟，發(fā)生氨泄漏事故，況且熱洗操作要比冷洗操作難度高得多，同時也具備一定的操作風(fēng)險，盡可能地少使用熱洗方法。

4.3 清洗時間

清洗時間一般只會對清洗效果產(chǎn)生影響，但在保證清洗效果的同時也會加劇能量消耗，因此，在生產(chǎn)過程中可以根據(jù)清洗效果和能量消耗值確定最終清洗時間。

4.4 清洗壓力、流速

管路清洗過程中為保證沖刷效果，可以通過控制流速來完成管路清洗。罐體清洗首先需要確定清洗裝置，在國內(nèi)大型容器最常配的就是洗罐器。洗罐器的優(yōu)勢是可以實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)清洗，對水和清洗劑的消耗量會相對較小，清洗所需時間短，清洗成本低，但設(shè)備成本高?，F(xiàn)洗罐器一般會配置有旋轉(zhuǎn)及沖擊力檢測裝置，當(dāng)洗罐器出現(xiàn)堵塞時會及時提醒，避免無法旋轉(zhuǎn)。

4.5 CIP的其他注意事項

除去以上清洗注意事項外還需要注意定期更換清洗劑，避免微生物出現(xiàn)抗性導(dǎo)致清洗不干凈;定期校正電導(dǎo)率監(jiān)測儀表，保證清洗劑濃度準(zhǔn)確;灌區(qū)積累的污垢需要定期深度清理來去除;CIP雖說負責(zé)清洗工作但本身的清洗也十分重要，需要定期自清洗;定期檢查連通管路是否出現(xiàn)泄漏，避免出現(xiàn)交叉污染;定期檢查CIP管路過濾器，控制清洗壓降等。

5 結(jié)語

本文主要對啤酒釀造車間CIP清洗系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進行分析，從設(shè)備組成到清洗注意事項，希望更多啤酒釀造車間能夠注意清洗系統(tǒng)設(shè)計和清洗技術(shù)，總的來說，啤酒廠CIP系統(tǒng)的設(shè)計非常靈活，可以根據(jù)多因素條件不同適當(dāng)進行調(diào)整，只要保證CIP系統(tǒng)效率、質(zhì)量和能耗小就可以了。

【參考文獻】

【1】蔡經(jīng)緯.淺談釀造車間的CIP系統(tǒng)設(shè)計及清洗技術(shù)[J].中外酒業(yè)·啤酒科技，2015（9）：51-54.

【2】楊勤林，謝廣興，姚晶宏.某工藝車間CIP控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014（07）：69-70.

【3】何高飛.淺談釀造車間微生物污染的控制因素[J].啤酒科技，2010（09）：48+50.