Povzetek: Mikrobni status fermentorjev ima velik vpliv na kakovost piva.Čisto in sterilno je osnovna zahteva za upravljanje higiene v proizvodnji piva.Dober CIP sistem lahko učinkovito očisti fermentor.Obravnavani so bili problemi čistilnega mehanizma, metode čiščenja, postopka čiščenja, izbire čistilnega/sterilizantnega sredstva in kakovosti delovanja sistema CIP.
Predgovor
Čiščenje in sterilizacija sta osnovno delo pri proizvodnji piva in najpomembnejši tehnični ukrep za izboljšanje kakovosti piva.Namen čiščenja in sterilizacije je odstraniti čim več umazanije, ki nastane na notranjih stenah cevi in opreme med proizvodnim procesom, ter odpraviti nevarnost mikroorganizmov, ki kvarijo pivovarstvo.Med njimi ima fermentacijska naprava največje zahteve glede mikroorganizmov, čiščenje in sterilizacija pa predstavljata več kot 70 % celotnega dela.Trenutno je prostornina fermentorja čedalje večja, cev za transport materiala pa čedalje daljša, kar prinaša številne težave pri čiščenju in sterilizaciji.Kako pravilno in učinkovito očistiti in sterilizirati fermentor, da bi izpolnili trenutne "čiste biokemične" potrebe piva in zadovoljili zahteve potrošnikov glede kakovosti izdelka, bi morali delavci, ki se ukvarjajo s pivovarstvom piva, zelo ceniti.
1 čistilni mehanizem in s tem povezani dejavniki, ki vplivajo na učinek čiščenja
1.1 čistilni mehanizem
Med postopkom proizvodnje piva bo površina opreme, ki je v stiku z materialom, iz različnih razlogov naložila nekaj umazanije.Za fermentorje so sestavine umazanije predvsem kvasovke in beljakovinske nečistoče, hmelj in spojine hmeljne smole ter pivske kamne.Zaradi statične elektrike in drugih dejavnikov ima ta umazanija določeno adsorpcijsko energijo med površino notranje stene fermentorja.Očitno je treba za odgon umazanije s stene rezervoarja plačati določeno količino energije.Ta energija je lahko mehanska energija, to je metoda čiščenja vodnega toka z določeno udarno močjo;lahko se uporabi tudi kemična energija, na primer uporaba kislega (ali alkalnega) čistilnega sredstva za zrahljanje, razpokanje ali raztapljanje umazanije, s čimer ostane pritrjena površina;Gre za toplotno energijo, torej s povišanjem temperature čiščenja, pospeši kemično reakcijo in pospeši proces čiščenja.Pravzaprav je proces čiščenja pogosto posledica kombinacije mehanskih, kemičnih in temperaturnih učinkov.
1.2 Dejavniki, ki vplivajo na učinek čiščenja
1.2.1 Količina adsorpcije med zemljo in kovinsko površino je povezana s površinsko hrapavostjo kovine.Bolj ko je kovinska površina hrapava, močnejša je adsorpcija med umazanijo in površino in težje jo je očistiti.Oprema, ki se uporablja za proizvodnjo hrane, zahteva Ra<1μm;značilnosti površinskega materiala opreme vplivajo tudi na adsorpcijo med umazanijo in površino opreme.Na primer, čiščenje sintetičnih materialov je še posebej težavno v primerjavi s čiščenjem nerjavečega jekla.
1.2.2 Značilnosti umazanije so tudi v določeni povezavi s čistilnim učinkom.Očitno je veliko težje odstraniti staro zasušeno umazanijo kot odstraniti novo.Zato je treba po končanem proizvodnem ciklu fermentor čim prej očistiti, kar ni priročno, in ga bomo pred naslednjo uporabo očistili in sterilizirali.
1.2.3 Moč drgnjenja je še en pomemben dejavnik, ki vpliva na učinek čiščenja.Ne glede na splakovalno cev ali steno rezervoarja je učinek čiščenja najboljši le, ko je čistilna tekočina v turbulentnem stanju.Zato je treba učinkovito nadzorovati intenzivnost izpiranja in pretok, tako da je površina naprave dovolj namočena, da se zagotovi optimalen učinek čiščenja.
1.2.4 Učinkovitost samega čistilnega sredstva je odvisna od njegove vrste (kislina ali baza), aktivnosti in koncentracije.
1.2.5 V večini primerov se učinek čiščenja poveča z naraščajočo temperaturo.Veliko število testov je pokazalo, da je pri določeni vrsti in koncentraciji čistilnega sredstva učinek čiščenja pri 50 °C 5 min in pranja pri 20 °C 30 min enak.
2 CIP čiščenje fermentorja
2.1 Način delovanja CIP in njegov vpliv na učinek čiščenja
Najpogostejša metoda čiščenja, ki jo uporabljajo sodobne pivovarne, je čiščenje na mestu (CIP), ki je metoda čiščenja in sterilizacije opreme in cevi brez razstavljanja delov ali opreme opreme v zaprtih pogojih.
2.1.1 Velikih posod, kot so fermentorji, ni mogoče očistiti s čistilno raztopino.Čiščenje fermentorja na kraju samem se izvede s ciklom pralnika.Pralnik ima dve vrsti pranja s fiksno kroglo in tip z rotacijskim curkom.Pralna tekočina se skozi pralnik razprši na notranjo površino rezervoarja, nato pa teče po steni rezervoarja.V normalnih okoliščinah pralna tekočina tvori film, pritrjen na rezervoar.Na steni rezervoarja.Učinek tega mehanskega delovanja je majhen, čistilni učinek pa se doseže predvsem s kemičnim delovanjem čistilnega sredstva.
2.1.2 Pralnik s fiksno kroglo ima delovni radij 2 m.Pri vodoravnih fermentorjih je treba namestiti več čistilnikov.Tlak pralne tekočine na izstopu iz čistilne šobe mora biti 0,2-0,3 MPa;za navpične fermentorje In točka merjenja tlaka na izhodu iz črpalke za pranje, ne le izguba tlaka, ki jo povzroči upor cevovoda, ampak tudi vpliv višine na čistilni tlak.
2.1.3 Ko je tlak prenizek, je polmer delovanja pralnika majhen, pretok ni zadosten in razpršena čistilna tekočina ne more napolniti stene rezervoarja;ko je tlak previsok, bo čistilna tekočina tvorila meglico in ne bo mogla tvoriti toka navzdol vzdolž stene rezervoarja.Vodni film ali razpršena čistilna tekočina se odbije nazaj od stene rezervoarja in zmanjša učinek čiščenja.
2.1.4 Ko je oprema, ki jo je treba očistiti, umazana in je premer rezervoarja velik (d>2m), se na splošno uporablja pralnik z rotacijskim curkom za povečanje polmera pranja (0,3–0,7 MPa), da se poveča radij pranja in povečajte radij pranja.Mehansko delovanje izpiranja poveča učinek odstranjevanja vodnega kamna.
2.1.5 Pralniki z rotacijskim curkom lahko uporabljajo nižji pretok čistilne tekočine kot kroglični pralniki.Ko medij za izpiranje prehaja, čistilnik uporablja povratni udar tekočine za vrtenje, izmenično splakovanje in praznjenje, s čimer izboljša učinek čiščenja.
2.2 Ocena pretoka čistilne tekočine
Kot je navedeno zgoraj, mora imeti fermentor določeno intenzivnost izpiranja in pretok pri čiščenju.Da bi zagotovili zadostno debelino pretočne plasti tekočine in oblikovali neprekinjen turbulenten tok, je potrebno paziti na pretok čistilne črpalke.
2.2.1 Obstajajo različne metode za ocenjevanje pretoka čistilne tekočine za čiščenje rezervoarjev z okroglim stožčastim dnom.Tradicionalna metoda upošteva samo obseg rezervoarja in se določi v območju od 1,5 do 3,5 m3/m•h glede na težavnost čiščenja (na splošno spodnja meja majhnega rezervoarja in zgornja meja velikega rezervoarja ).Rezervoar s krožnim stožčastim dnom s premerom 6,5 m ima obseg približno 20 m.Pri uporabi 3m3/m•h je pretok čistilne tekočine približno 60m3/h.
2.2.2 Nova metoda ocenjevanja temelji na dejstvu, da je količina metabolitov (sedimentov), oborjenih na liter ohlajene pivine med fermentacijo, konstantna.Ko se premer rezervoarja poveča, se notranja površina na enoto prostornine rezervoarja zmanjša.Posledično se poveča količina umazanije na enoto površine, zato je treba ustrezno povečati pretok čistilne tekočine.Priporočljiva je uporaba 0,2 m3/m2•h.Fermentor s kapaciteto 500 m3 in premerom 6,5 m ima notranjo površino približno 350 m2, pretok čistilne tekočine pa je približno 70 m3/h.
3 pogosto uporabljene metode in postopki za čiščenje fermentorjev
3.1 Glede na temperaturo delovanja čiščenja ga lahko razdelimo na hladno čiščenje (normalna temperatura) in vroče čiščenje (ogrevanje).Da bi prihranili čas in pralno tekočino, ljudje pogosto perejo pri višji temperaturi;zaradi varnosti velikih rezervoarjev se za čiščenje velikih rezervoarjev pogosto uporablja hladno čiščenje.
3.2 Glede na vrsto uporabljenega čistilnega sredstva ga lahko razdelimo na kislo čiščenje in alkalno čiščenje.Alkalno pranje je še posebej primerno za odstranjevanje organskih onesnaževal, ki nastajajo v sistemu, kot so kvasovke, beljakovine, hmeljna smola itd.;luženje je v glavnem namenjeno odstranjevanju anorganskih onesnaževal, ki nastanejo v sistemu, kot so kalcijeve soli, magnezijeve soli, pivski kamni in podobno.
Čas objave: 30. oktober 2020