Анотація: Мікробний статус ферментерів має великий вплив на якість пива.Чистота та стерильність є основною вимогою дотримання гігієни у виробництві пива.Хороша система CIP може ефективно очистити ферментер.Обговорювалися проблеми механізму очищення, методу очищення, процедури очищення, вибору очищувального засобу/стерилізатора та якості роботи системи CIP.
Передмова
Очищення і стерилізація є основною роботою виробництва пива і найважливішим технічним заходом для підвищення якості пива.Метою очищення та стерилізації є якомога більше видалення бруду, що утворюється внутрішньою стінкою труб та обладнання під час виробничого процесу, а також усунення загрози мікроорганізмів, що псують пиво.Серед них ферментаційна установка має найвищі вимоги до мікроорганізмів, а роботи з очищення та стерилізації займають понад 70% від загального обсягу робіт.В даний час об'єм ферментера стає все більшим і більшим, а труба для транспортування матеріалу стає все довшою і довшою, що створює багато труднощів для очищення та стерилізації.Як правильно та ефективно очистити та стерилізувати ферментер, щоб задовольнити поточні «чисто біохімічні» потреби пива та задовольнити вимоги споживача до якості продукту, слід високо цінувати працівників пивоваріння.
1 механізм очищення та пов’язані з ним фактори, що впливають на ефект очищення
1.1 механізм очищення
Під час процесу виробництва пива поверхня обладнання, що контактує з матеріалом, з різних причин накопичує бруд.Для ферментерів компонентами забруднення є переважно дріжджові та білкові домішки, хміль і сполуки хмелевої смоли, а також пивні камені.Через статичну електрику та інші фактори цей бруд має певну енергію адсорбції між поверхнею внутрішньої стінки ферментера.Очевидно, що для того, щоб зігнати бруд зі стінок бака, потрібно заплатити певну кількість енергії.Ця енергія може бути механічною енергією, тобто методом очищення потоком води з певною ударною міцністю;також можна використовувати хімічну енергію, наприклад, використовувати кислотний (або лужний) очисний засіб для послаблення, розтріскування або розчинення бруду, таким чином залишаючи прикріплену поверхню;Це теплова енергія, тобто за рахунок підвищення температури очищення прискорюється хімічна реакція та прискорюється процес очищення.Насправді процес очищення часто є результатом поєднання механічних, хімічних і температурних впливів.
1.2 Фактори, що впливають на ефект очищення
1.2.1 Ступінь адсорбції між ґрунтом і поверхнею металу залежить від шорсткості поверхні металу.Чим шорсткіша металева поверхня, тим сильніша адсорбція між брудом і поверхнею, і тим складніше її очистити.Обладнання, що використовується для виробництва харчових продуктів, вимагає Ra<1μm;характеристики матеріалу поверхні обладнання також впливають на адсорбцію між брудом і поверхнею обладнання.Наприклад, очищення синтетичних матеріалів є особливо складним у порівнянні з очищенням нержавіючої сталі.
1.2.2 Характеристики бруду також мають певний зв’язок із ефектом очищення.Очевидно, що видалити старе забруднення, яке засохло, набагато складніше, ніж видалити нове.Тому після завершення виробничого циклу ферментер необхідно очистити якомога швидше, що незручно, і буде очищено та стерилізовано перед наступним використанням.
1.2.3 Стійкість до розтирання є ще одним важливим фактором, що впливає на ефект очищення.Незалежно від промивної труби чи стінки резервуару, ефект очищення найкращий лише тоді, коли промивна рідина знаходиться в турбулентному стані.Тому необхідно ефективно контролювати інтенсивність промивання та швидкість потоку, щоб поверхня пристрою була достатньо зволоженою для забезпечення оптимального ефекту очищення.
1.2.4 Ефективність самого миючого засобу залежить від його типу (кислота чи основа), активності та концентрації.
1.2.5 У більшості випадків ефект очищення зростає з підвищенням температури.Велика кількість тестів показала, що при визначенні типу та концентрації миючого засобу ефект чищення при 50 °C протягом 5 хвилин і прання при 20 °C протягом 30 хвилин є однаковим.
2 очищення ферментера CIP
2.1 Режим роботи CIP і його вплив на ефект очищення
Найпоширенішим методом очищення, який використовують сучасні пивоварні, є очищення на місці (CIP), що являє собою метод очищення та стерилізації обладнання та трубопроводів без розбирання частин або арматури обладнання в закритих умовах.
2.1.1 Великі контейнери, такі як ферментери, не можна очистити за допомогою миючого розчину.Очищення ферментера на місці здійснюється за допомогою циклу скрубера.Скрубер має два типи мийного типу з фіксованою кулькою та ротаційного струминного типу.Промивна рідина розпилюється на внутрішню поверхню резервуара через скрубер, а потім промивна рідина стікає по стінці бака.За нормальних обставин миюча рідина утворює плівку, прикріплену до бака.На стінці резервуара.Ефект цієї механічної дії невеликий, і ефект очищення в основному досягається хімічною дією очисного засобу.
2.1.2 Скрубер стаціонарного кульового мийного типу має робочий радіус 2 м.Для горизонтальних ферментерів необхідно встановити кілька скруберів.Тиск мийної рідини на виході з насадки скрубера повинен бути 0,2-0,3 МПа;для вертикальних ферментерів І точки вимірювання тиску на виході з промивного насоса, не тільки втрати тиску, спричинені опором трубопроводу, але й вплив висоти на тиск очищення.
2.1.3 Коли тиск занадто низький, радіус дії скрубера малий, швидкість потоку недостатня, і розпилена миюча рідина не може заповнити стінку бака;коли тиск надто високий, миюча рідина утворює туман і не може сформувати низхідний потік уздовж стінки бака.Водяна плівка або розпилена миюча рідина відскакує від стінки резервуара, зменшуючи ефект очищення.
2.1.4 Коли обладнання, яке потрібно очистити, забруднене, а діаметр резервуара великий (d>2 м), зазвичай використовують ротаційно-струминний скрубер для збільшення радіуса миття (0,3-0,7 МПа), щоб збільшити радіус миття та збільшити радіус прання.Механічна дія полоскання посилює ефект видалення накипу.
2.1.5 Ротаційно-струминні скрубери можуть використовувати нижчу швидкість потоку продувної рідини, ніж кулькові мийні машини.Під час проходження промивного середовища скрубер використовує віддачу рідини для обертання, промивання та спорожнення по черзі, тим самим покращуючи ефект очищення.
2.2 Оцінка витрати очисної рідини
Як зазначалося вище, ферментер повинен мати певну інтенсивність промивання та швидкість потоку під час очищення.Щоб забезпечити достатню товщину шару потоку рідини та утворити безперервний турбулентний потік, необхідно звернути увагу на витрату очисного насоса.
2.2.1 Існують різні методи оцінки витрати очисної рідини для очищення резервуарів з круглим конусним дном.Традиційний метод враховує лише окружність резервуара, і вона визначається в діапазоні від 1,5 до 3,5 м3/м•год відповідно до складності очищення (зазвичай нижня межа малого резервуару та верхня межа великого резервуару ).Цистерна з круглим конусним дном діаметром 6,5 м має окружність приблизно 20 м.Якщо використовується 3 м3/м•год, витрата миючої рідини становить близько 60м3/год.
2.2.2 Новий метод оцінки базується на тому факті, що кількість метаболітів (осадів), що випали в осад на літр охолоджуваного сусла під час бродіння, є постійною.Коли діаметр резервуара збільшується, площа внутрішньої поверхні на одиницю ємності резервуара зменшується.У результаті кількість бруду на одиницю площі збільшується, і витрата миючої рідини повинна бути відповідно збільшена.Рекомендується використовувати 0,2 м3/м2•год.Ферментер ємністю 500 м3 і діаметром 6,5 м має внутрішню площу поверхні близько 350 м2, а витрата очисної рідини становить близько 70 м3/год.
3 широко використовувані методи та процедури для очищення ферментерів
3.1 Відповідно до температури операції очищення, її можна розділити на холодне очищення (нормальна температура) і гаряче очищення (нагрівання).Щоб заощадити час і рідину для прання, люди часто перуть при вищій температурі;для безпеки великих резервуарів холодне очищення часто використовується для очищення великих резервуарів.
3.2 Відповідно до типу використовуваного миючого засобу його можна розділити на кислотне та лужне очищення.Лужне миття особливо підходить для видалення органічних забруднювачів, що утворюються в системі, таких як дріжджі, білок, смола хмелю тощо;травлення в основному призначене для видалення неорганічних забруднювачів, що утворюються в системі, таких як солі кальцію, солі магнію, пивні камені тощо.
Час публікації: 30 жовтня 2020 р