Abstract: Lo stato microbico dei fermentatori ha un grande impatto sulla qualità della birra.Pulito e sterile è il requisito fondamentale per la gestione dell'igiene nella produzione della birra.Un buon sistema CIP può pulire efficacemente il fermentatore.Sono stati discussi i problemi del meccanismo di pulizia, del metodo di pulizia, della procedura di pulizia, della selezione dell'agente pulente/sterilizzante e della qualità operativa del sistema CIP.
Prefazione
La pulizia e la sterilizzazione sono il lavoro di base della produzione della birra e la misura tecnica più importante per migliorare la qualità della birra.Lo scopo della pulizia e della sterilizzazione è quello di rimuovere il più possibile lo sporco generato dalla parete interna dei tubi e delle apparecchiature durante il processo di produzione e di eliminare la minaccia dei microrganismi di deterioramento per la produzione della birra.Tra questi, l'impianto di fermentazione ha i requisiti più elevati per i microrganismi e il lavoro di pulizia e sterilizzazione rappresenta oltre il 70% del lavoro totale.Allo stato attuale, il volume del fermentatore sta diventando sempre più grande e il tubo di trasporto del materiale sta diventando sempre più lungo, il che porta molte difficoltà alla pulizia e alla sterilizzazione.Come pulire e sterilizzare correttamente ed efficacemente il fermentatore per soddisfare le attuali esigenze "biochimiche pure" della birra e soddisfare le esigenze del consumatore per la qualità del prodotto dovrebbe essere molto apprezzato dai lavoratori della birra.
1 meccanismo di pulizia e fattori correlati che influenzano l'effetto di pulizia
1.1 meccanismo di pulizia
Durante il processo di produzione della birra, la superficie dell'attrezzatura a contatto con il materiale deposita dello sporco per vari motivi.Per i fermentatori, i componenti del fouling sono principalmente lievito e impurità proteiche, luppolo e composti di resina di luppolo e pietre di birra.A causa dell'elettricità statica e di altri fattori, queste impurità hanno una certa energia di adsorbimento tra la superficie della parete interna del fermentatore.Ovviamente, per allontanare lo sporco dalla parete della vasca, è necessario pagare una certa quantità di energia.Questa energia può essere energia meccanica, cioè un metodo di lavaggio del flusso d'acqua con una certa forza d'urto;può anche essere utilizzata energia chimica, come l'uso di un detergente acido (o alcalino) per sciogliere, rompere o dissolvere lo sporco, lasciando così la superficie attaccata;È energia termica, cioè aumentando la temperatura della pulizia, accelerando la reazione chimica e accelerando il processo di pulizia.Infatti, il processo di pulizia è spesso il risultato di una combinazione di effetti meccanici, chimici e di temperatura.
1.2 Fattori che influenzano l'effetto pulente
1.2.1 La quantità di adsorbimento tra il suolo e la superficie metallica è correlata alla rugosità superficiale del metallo.Più ruvida è la superficie metallica, più forte è l'assorbimento tra lo sporco e la superficie e più difficile è la pulizia.Le attrezzature utilizzate per la produzione alimentare richiedono Ra<1μm;le caratteristiche del materiale di superficie dell'attrezzatura influenzano anche l'assorbimento tra lo sporco e la superficie dell'attrezzatura.Ad esempio, la pulizia dei materiali sintetici è particolarmente difficile rispetto alla pulizia dell'acciaio inossidabile.
1.2.2 Anche le caratteristiche dello sporco hanno una certa relazione con l'effetto pulente.Ovviamente, è molto più difficile rimuovere il vecchio sporco che si è asciugato che rimuovere quello nuovo.Pertanto, al termine di un ciclo produttivo, il fermentatore deve essere pulito il prima possibile, il che non è conveniente, e verrà pulito e sterilizzato prima del successivo utilizzo.
1.2.3 La forza di abrasione è un altro fattore importante che influenza l'effetto pulente.Indipendentemente dal tubo di lavaggio o dalla parete del serbatoio, l'effetto pulente è ottimale solo quando il liquido di lavaggio si trova in uno stato turbolento.Pertanto, è necessario controllare efficacemente l'intensità di lavaggio e la portata in modo che la superficie del dispositivo sia sufficientemente bagnata per garantire un effetto di pulizia ottimale.
1.2.4 L'efficacia del detergente stesso dipende dal suo tipo (acido o base), dall'attività e dalla concentrazione.
1.2.5 Nella maggior parte dei casi, l'effetto pulente aumenta con l'aumentare della temperatura.Numerosi test hanno dimostrato che quando si determinano il tipo e la concentrazione del detergente, l'effetto della pulizia a 50 ° C per 5 minuti e del lavaggio a 20 ° C per 30 minuti è lo stesso.
2 pulizia CIP del fermentatore
2.1 Modalità operativa CIP e il suo effetto sull'effetto di pulizia
Il metodo di pulizia più comune utilizzato dai moderni birrifici è la pulizia in loco (CIP), che è un metodo per pulire e sterilizzare attrezzature e tubazioni senza smontare le parti o gli accessori dell'attrezzatura in condizioni chiuse.
2.1.1 I grandi contenitori come i fermentatori non possono essere puliti mediante una soluzione detergente.La pulizia in situ del fermentatore viene effettuata tramite un ciclo di scrubber.Lo scrubber ha due tipi di lavaggio a sfera fisso e tipo a getto rotante.Il liquido di lavaggio viene spruzzato sulla superficie interna del serbatoio attraverso lo scrubber, quindi il liquido di lavaggio scorre lungo la parete del serbatoio.In circostanze normali, il liquido di lavaggio forma una pellicola attaccata al serbatoio.Sulla parete del serbatoio.L'effetto di questa azione meccanica è piccolo e l'effetto pulente è ottenuto principalmente dall'azione chimica dell'agente detergente.
2.1.2 Lo scrubber a lavaggio a sfera fisso ha un raggio di lavoro di 2 m.Per i fermentatori orizzontali, è necessario installare più scrubber.La pressione del liquido di lavaggio all'uscita dell'ugello di lavaggio deve essere di 0,2-0,3 MPa;per fermentatori verticali E il punto di misurazione della pressione all'uscita della pompa di lavaggio, non solo la perdita di pressione causata dalla resistenza della tubazione, ma anche l'influenza dell'altezza sulla pressione di pulizia.
2.1.3 Quando la pressione è troppo bassa, il raggio di azione dello scrubber è piccolo, la portata non è sufficiente e il liquido detergente spruzzato non può riempire la parete del serbatoio;quando la pressione è troppo alta, il liquido detergente formerà una nebbia e non potrà formare un flusso verso il basso lungo la parete del serbatoio.La pellicola d'acqua, o il liquido detergente spruzzato, rimbalza sulla parete del serbatoio, riducendo l'effetto pulente.
2.1.4 Quando l'attrezzatura da pulire è sporca e il diametro del serbatoio è grande (d> 2 m), viene generalmente utilizzato uno scrubber a getto rotante per aumentare il raggio di lavaggio (0,3-0,7 MPa) per aumentare il raggio di lavaggio e migliorare il raggio di lavaggio.L'azione meccanica del risciacquo aumenta l'effetto disincrostante.
2.1.5 Gli scrubber a getto rotativo possono utilizzare una portata del fluido di spurgo inferiore rispetto a un lavapalle.Al passaggio del mezzo di risciacquo, lo scrubber utilizza il rinculo del fluido per ruotare, lavare e svuotare alternativamente, migliorando così l'effetto pulente.
2.2 Stima del flusso del fluido detergente
Come accennato in precedenza, il fermentatore deve avere una certa intensità di lavaggio e portata durante la pulizia.Per garantire uno spessore sufficiente dello strato di flusso del fluido e formare un flusso turbolento continuo, è necessario prestare attenzione alla portata della pompa di pulizia.
2.2.1 Esistono diversi metodi per stimare la portata del fluido detergente per la pulizia di serbatoi a fondo conico rotondo.Il metodo tradizionale considera solo la circonferenza del serbatoio, ed è determinata nel range da 1,5 a 3,5 m3/m•h in base alla difficoltà di pulizia (generalmente il limite inferiore del serbatoio piccolo e il limite superiore del serbatoio grande ).Una vasca a fondo conico circolare con un diametro di 6,5 m ha una circonferenza di circa 20 m.Se si utilizza 3m3/m•h, la portata del fluido detergente è di circa 60m3/h.
2.2.2 Il nuovo metodo di stima si basa sul fatto che la quantità di metaboliti (sedimenti) precipitati per litro di mosto da raffreddamento durante la fermentazione è costante.Quando il diametro del serbatoio aumenta, la superficie interna per unità di capacità del serbatoio diminuisce.Di conseguenza, la quantità di carico di sporco per area unitaria aumenta e la portata del liquido detergente deve essere aumentata di conseguenza.Si consiglia di utilizzare 0,2 m3/m2•h.Un fermentatore con una capacità di 500 m3 e un diametro di 6,5 m ha una superficie interna di circa 350 m2 e la portata del liquido di pulizia è di circa 70 m3/h.
3 metodi e procedure comunemente usati per la pulizia dei fermentatori
3.1 In base alla temperatura dell'operazione di pulizia, può essere suddivisa in pulizia a freddo (temperatura normale) e pulizia a caldo (riscaldamento).Per risparmiare tempo e lavare il liquido, le persone spesso lavano a temperature più elevate;per la sicurezza delle operazioni di serbatoi di grandi dimensioni, la pulizia a freddo viene spesso utilizzata per la pulizia di serbatoi di grandi dimensioni.
3.2 A seconda del tipo di detergente utilizzato, può essere suddiviso in pulizia acida e pulizia alcalina.Il lavaggio alcalino è particolarmente indicato per rimuovere gli inquinanti organici generati nell'impianto, quali lieviti, proteine, resina di luppolo, ecc.;il decapaggio serve principalmente a rimuovere gli inquinanti inorganici generati nel sistema, come sali di calcio, sali di magnesio, pietre di birra e simili.
Tempo di pubblicazione: 30 ottobre 2020