Zusammenfassung: Der mikrobielle Status von Fermentern hat großen Einfluss auf die Qualität von Bier.Sauberkeit und Sterilität sind die Grundvoraussetzung für das Hygienemanagement bei der Bierherstellung.Ein gutes CIP-System kann den Fermenter effektiv reinigen.Die Probleme des Reinigungsmechanismus, der Reinigungsmethode, des Reinigungsverfahrens, der Auswahl des Reinigungsmittels/Sterilisators und der Betriebsqualität des CIP-Systems wurden diskutiert.
Vorwort
Reinigung und Sterilisation sind die Grundarbeit der Bierherstellung und die wichtigste technische Maßnahme zur Verbesserung der Bierqualität.Der Zweck der Reinigung und Sterilisation besteht darin, den Schmutz, der während des Produktionsprozesses von der Innenwand von Rohren und Geräten entsteht, so weit wie möglich zu entfernen und die Gefahr von schädlichen Mikroorganismen für das Bierbrauen zu beseitigen.Unter ihnen stellt die Fermentationsanlage die höchsten Anforderungen an Mikroorganismen, und die Reinigungs- und Sterilisationsarbeiten machen mehr als 70 % der Gesamtarbeit aus.Gegenwärtig wird das Volumen des Fermenters immer größer und das Materialförderrohr immer länger, was viele Schwierigkeiten bei der Reinigung und Sterilisation mit sich bringt.Die Frage, wie der Fermenter richtig und effektiv gereinigt und sterilisiert werden kann, um den aktuellen „reinen biochemischen“ Anforderungen des Bieres gerecht zu werden und den Anforderungen des Verbrauchers an die Produktqualität gerecht zu werden, sollte für Bierbrauer einen hohen Stellenwert haben.
1 Reinigungsmechanismus und damit verbundene Faktoren, die den Reinigungseffekt beeinflussen
1.1 Reinigungsmechanismus
Während des Bierherstellungsprozesses lagert sich aus verschiedenen Gründen auf der Oberfläche der Anlage, die mit dem Material in Berührung kommt, etwas Schmutz ab.Bei Fermentern handelt es sich bei den Verschmutzungsbestandteilen vor allem um Hefe- und Eiweißverunreinigungen, Hopfen und Hopfenharzverbindungen sowie Biersteine.Aufgrund der statischen Elektrizität und anderer Faktoren verfügen diese Verschmutzungen über eine gewisse Adsorptionsenergie zwischen der Oberfläche der Innenwand des Fermenters.Um den Schmutz von der Tankwand zu entfernen, muss natürlich eine gewisse Energie aufgewendet werden.Bei dieser Energie kann es sich um mechanische Energie handeln, d. h. um eine Wasserströmungswaschmethode mit einer bestimmten Schlagfestigkeit;Es kann auch chemische Energie eingesetzt werden, beispielsweise durch die Verwendung eines sauren (oder alkalischen) Reinigungsmittels, um den Schmutz zu lösen, zu knacken oder aufzulösen, wodurch die anhaftende Oberfläche zurückbleibt.Es handelt sich um thermische Energie, die durch die Erhöhung der Reinigungstemperatur die chemische Reaktion beschleunigt und den Reinigungsprozess beschleunigt.Tatsächlich ist der Reinigungsprozess oft das Ergebnis einer Kombination aus mechanischen, chemischen und Temperatureinflüssen.
1.2 Einflussfaktoren auf die Reinigungswirkung
1.2.1 Das Ausmaß der Adsorption zwischen Boden und Metalloberfläche hängt von der Oberflächenrauheit des Metalls ab.Je rauer die Metalloberfläche, desto stärker ist die Adsorption zwischen Schmutz und Oberfläche und desto schwieriger ist die Reinigung.Für die Lebensmittelproduktion verwendete Ausrüstung erfordert Ra<1μm;Die Eigenschaften des Oberflächenmaterials des Geräts beeinflussen auch die Adsorption zwischen dem Schmutz und der Oberfläche des Geräts.Beispielsweise ist die Reinigung von Kunststoffen im Vergleich zur Reinigung von Edelstahl besonders schwierig.
1.2.2 Auch die Eigenschaften des Schmutzes stehen in einem gewissen Zusammenhang mit der Reinigungswirkung.Offensichtlich ist es viel schwieriger, den alten, eingetrockneten Schmutz zu entfernen, als den neuen.Daher muss der Fermenter nach Abschluss eines Produktionszyklus so schnell wie möglich gereinigt werden, was unpraktisch ist, und wird vor der nächsten Verwendung gereinigt und sterilisiert.
1.2.3 Die Scheuerstärke ist ein weiterer wichtiger Faktor, der die Reinigungswirkung beeinflusst.Unabhängig vom Spülrohr oder der Tankwand ist die Reinigungswirkung nur dann am besten, wenn sich die Spülflüssigkeit in einem turbulenten Zustand befindet.Daher ist es notwendig, die Spülintensität und Durchflussrate effektiv zu steuern, damit die Oberfläche des Geräts ausreichend benetzt wird, um eine optimale Reinigungswirkung zu gewährleisten.
1.2.4 Die Wirksamkeit des Reinigungsmittels selbst hängt von seiner Art (Säure oder Base), Aktivität und Konzentration ab.
1.2.5 In den meisten Fällen nimmt die Reinigungswirkung mit steigender Temperatur zu.Eine Vielzahl von Tests hat gezeigt, dass bei Bestimmung der Art und Konzentration des Reinigungsmittels die Wirkung einer Reinigung bei 50 °C für 5 Minuten und einer Wäsche bei 20 °C für 30 Minuten die gleiche ist.
CIP-Reinigung von 2 Fermentern
2.1CIP-Betriebsmodus und seine Auswirkung auf die Reinigungswirkung
Die in modernen Brauereien am häufigsten verwendete Reinigungsmethode ist die Reinigung vor Ort (CIP), eine Methode zum Reinigen und Sterilisieren von Geräten und Rohrleitungen, ohne die Teile oder Armaturen der Geräte unter geschlossenen Bedingungen zu demontieren.
2.1.1 Große Behälter wie Fermenter können nicht mit einer Reinigungslösung gereinigt werden.Die In-situ-Reinigung des Fermenters erfolgt über einen Wäscherkreislauf.Der Wäscher verfügt über zwei Arten von Waschanlagen mit fester Kugel und Rotationsdüsen.Die Waschflüssigkeit wird durch den Wäscher auf die Innenfläche des Tanks gesprüht und fließt dann an der Tankwand entlang.Unter normalen Umständen bildet die Waschflüssigkeit einen Film, der am Tank haftet.An der Tankwand.Die Wirkung dieser mechanischen Wirkung ist gering und die Reinigungswirkung wird hauptsächlich durch die chemische Wirkung des Reinigungsmittels erreicht.
2.1.2 Der feste Kugelwäscher hat einen Arbeitsradius von 2 m.Bei horizontalen Fermentern müssen mehrere Wäscher installiert werden.Der Druck der Waschflüssigkeit am Auslass der Wäscherdüse sollte 0,2–0,3 MPa betragen;für vertikale Fermenter und der Druckmesspunkt am Auslass der Waschpumpe, nicht nur der Druckverlust durch den Widerstand der Rohrleitung, sondern auch der Einfluss der Höhe auf den Reinigungsdruck.
2.1.3 Wenn der Druck zu niedrig ist, ist der Aktionsradius des Wäschers klein, die Durchflussrate reicht nicht aus und die versprühte Reinigungsflüssigkeit kann die Tankwand nicht füllen;Wenn der Druck zu hoch ist, bildet die Reinigungsflüssigkeit einen Nebel und kann nicht entlang der Tankwand nach unten fließen.Der Wasserfilm bzw. die versprühte Reinigungsflüssigkeit prallt von der Tankwand zurück und verringert so die Reinigungswirkung.
2.1.4 Wenn die zu reinigende Ausrüstung verschmutzt ist und der Durchmesser des Tanks groß ist (d>2 m), wird im Allgemeinen ein Rotationsstrahlwäscher verwendet, um den Waschradius zu vergrößern (0,3–0,7 MPa), um den Waschradius zu vergrößern Vergrößern Sie den Waschradius.Durch die mechanische Wirkung der Spülung wird die Entkalkungswirkung verstärkt.
2.1.5 Rotationsstrahlwäscher können eine geringere Durchflussrate der Spülflüssigkeit verwenden als ein Kugelwäscher.Beim Vorbeiströmen des Spülmediums nutzt der Wäscher den Rückstoß der Flüssigkeit, um abwechselnd zu spülen und zu entleeren und so die Reinigungswirkung zu verbessern.
2.2 Schätzung des Reinigungsflüssigkeitsflusses
Wie oben erwähnt, muss der Fermenter bei der Reinigung über eine bestimmte Spülintensität und Durchflussrate verfügen.Um eine ausreichende Dicke der Fluidströmungsschicht zu gewährleisten und eine kontinuierliche turbulente Strömung zu bilden, ist es notwendig, auf die Fördermenge der Reinigungspumpe zu achten.
2.2.1 Es gibt verschiedene Methoden zur Schätzung der Durchflussrate der Reinigungsflüssigkeit für die Reinigung von Tanks mit rundem Kegelboden.Bei der herkömmlichen Methode wird nur der Umfang des Tanks berücksichtigt und je nach Reinigungsschwierigkeit im Bereich von 1,5 bis 3,5 m3/m·h festgelegt (im Allgemeinen die Untergrenze des kleinen Tanks und die Obergrenze des großen Tanks). ).Ein kreisförmiger Kegelbodentank mit einem Durchmesser von 6,5 m hat einen Umfang von etwa 20 m.Bei der Verwendung von 3m3/m·h beträgt die Durchflussmenge der Reinigungsflüssigkeit ca. 60m3/h.
2.2.2 Die neue Schätzmethode basiert auf der Tatsache, dass die Menge der während der Gärung pro Liter Kühlwürze ausgefällten Metaboliten (Sedimente) konstant ist.Wenn der Durchmesser des Tanks zunimmt, nimmt die Innenoberfläche pro Tankkapazitätseinheit ab.Dadurch erhöht sich die Schmutzfracht pro Flächeneinheit und die Durchflussmenge der Reinigungsflüssigkeit muss entsprechend erhöht werden.Es wird empfohlen, 0,2 m3/m2·h zu verwenden.Ein Fermenter mit einem Fassungsvermögen von 500 m3 und einem Durchmesser von 6,5 m hat eine innere Oberfläche von etwa 350 m2 und die Durchflussrate der Reinigungsflüssigkeit beträgt etwa 70 m3/h.
3 häufig verwendete Methoden und Verfahren zur Reinigung von Fermentern
3.1 Je nach Reinigungstemperatur kann diese in Kaltreinigung (Normaltemperatur) und Heißreinigung (Heizung) unterteilt werden.Um Zeit und Waschflüssigkeit zu sparen, wird oft bei höherer Temperatur gewaschen;Um die Sicherheit großer Tanks zu gewährleisten, wird bei der Reinigung großer Tanks häufig die Kaltreinigung eingesetzt.
3.2 Je nach Art des verwendeten Reinigungsmittels kann man es in saure Reinigung und alkalische Reinigung unterteilen.Die alkalische Wäsche eignet sich besonders zur Entfernung organischer Schadstoffe, die im System entstehen, wie Hefe, Eiweiß, Hopfenharz usw.;Beim Beizen geht es hauptsächlich darum, im System erzeugte anorganische Schadstoffe wie Kalziumsalze, Magnesiumsalze, Biersteine und dergleichen zu entfernen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 30. Okt. 2020