Các dự án vệ sinh, khử trùng và vệ sinh thiết bị, đường ống và môi trường trong các nhà máy sản xuất bia thủ công là rất quan trọng và là yếu tố quyết định liên quan đến chất lượng sản phẩm. Cho dù chất lượng mạch nha, hoa bia, men và nước có tốt đến đâu, cũng không thể sản xuất ra loại bia có hương vị tinh khiết trong một bộ thiết bị và đường ống bị ô nhiễm. Đặc biệt với sự cải thiện về tự động hóa trong sản xuất bia thủ công, có rất nhiều van tự động, dụng cụ phát hiện và đường ống kết nối cứng cố định và không thể tháo rời trong thiết bị, điều này đưa ra các yêu cầu cao hơn về cấu hình của hệ thống CIP. Vệ sinh và khử trùng CIP là một dự án có hệ thống. Không thể cấu hình một trạm CIP tốt để hoàn thành việc vệ sinh và khử trùng thiết bị và đường ống. Nó cũng đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ với các thiết bị và đường ống cần vệ sinh để đạt được hiệu quả vệ sinh và khử trùng tốt nhất. Đồng thời, mức tiêu thụ nước, năng lượng (bao gồm điện và nhiệt) và các chất phụ gia vệ sinh và khử trùng là tối thiểu. Đây là một hệ thống CIP hoàn hảo cho các nhà máy bia thủ công. Bài viết này chủ yếu giải thích các yêu cầu cấu hình cơ bản của hệ thống CIP trong quá trình đường hóa dựa trên công nghệ và phương pháp làm sạch CIP hiện đại.
1 Công nghệ và yêu cầu vệ sinh thiết bị đường hóa
Hệ thống đường hóa là vùng nóng trong nhà máy sản xuất bia thủ công, và vật liệu về cơ bản hoạt động trong khoảng từ 50 đến 100 độ. Do đó, hệ thống CIP đường hóa chủ yếu xem xét việc vệ sinh. Ngoài ra còn có các bộ phận nhỏ như đường ống wort lạnh cần xem xét việc vệ sinh và khử trùng cùng một lúc. Yêu cầu cơ bản của hệ thống CIP là cung cấp chất lỏng làm sạch với nhiệt độ và áp suất tối ưu cho các thùng chứa và đường ống và hoàn thành quy trình làm sạch theo các bước và thời gian quy định. Các thùng chứa vật liệu và nước và đường ống vật liệu của quy trình đường hóa cần được vệ sinh theo các chu kỳ riêng biệt.
1.1 Dung dịch vệ sinh: Chủ yếu sử dụng dung dịch kiềm 2-3% (NaOH) để vệ sinh nóng và dung dịch axit photphoric 2,5% để vệ sinh lạnh.
1.2 Các bước và thời gian vệ sinh: Tráng trước: 10-20 phút, 2-3 lần xả ngắt quãng (có thể sử dụng nước tái chế)
Vệ sinh: chu kỳ dài 40-60 phút, chu kỳ ngắn 20-30 phút
Rửa sạch: 10-20 phút bằng nước nóng trước, sau đó là nước ở nhiệt độ thường (nước rửa sau được tái chế làm nước rửa sơ bộ cho lần vệ sinh tiếp theo)
Kiểm tra: Không có dư lượng kiềm hoặc axit
1.3 Nhiệt độ làm sạch: Đối với thiết bị đường hóa và đường ống, nhiệt độ kiềm CIP là 82 độ (chú ý yêu cầu nhiệt độ nước hồi lưu phải đạt 82 độ trong quá trình làm sạch theo chu trình) và quá trình ngâm chua phù hợp ở nhiệt độ phòng.
2. Cấu hình trạm CIP đường hóa
Trạm CIP đường hóa bao gồm các bồn chứa, máy bơm, bộ trao đổi nhiệt, bộ lọc, bộ phân phối, van đường ống và các thiết bị đo;
2.1 Bồn chứa: Thường được cấu hình với 2 bồn chứa bao gồm bồn chứa nước tái chế và bồn chứa kiềm hoặc 4 bồn chứa bao gồm nước tái chế, bồn chứa kiềm 1, bồn chứa kiềm 2 và bồn chứa axit. Thiết kế thể tích của bồn chứa liên quan đến thể tích của đường ống cung cấp và trả chất lỏng CIP. Một bồn chứa CIP được thiết kế hợp lý có thể giảm chi phí thiết bị và mức tiêu thụ hơi nước và chất tẩy rửa; bồn chứa CIP được yêu cầu phải có chức năng tự làm sạch.
2.2 Bơm: Bơm cung cấp CIP sử dụng bơm ly tâm. Thiết kế lưu lượng của bơm liên quan đến lưu lượng yêu cầu của bi rửa hoặc máy rửa lon để vệ sinh thùng chứa và lưu lượng yêu cầu của chất lỏng rửa trong đường ống. Thiết kế nâng của bơm liên quan đến lưu lượng yêu cầu của bi rửa hoặc máy rửa lon để vệ sinh thùng chứa. Áp suất yêu cầu của bể chứa và chiều dài và chiều cao của đường ống cung cấp CIP liên quan đến số lượng phụ kiện và van trên đường ống. Bơm hồi lưu CIP sử dụng bơm tự mồi, có thể tự mồi và vận chuyển chất lỏng CIP trong thùng chứa và đường ống hồi lưu CIP, do đó không còn chất lỏng nào trong thùng chứa.
2.3 Bộ trao đổi nhiệt: Để gia nhiệt chất lỏng CIP (bao gồm gia nhiệt nước nóng và chất lỏng kiềm), có thể sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng ống hoặc dạng tấm. Loại ống có ưu điểm là ít bị tắc nghẽn nhưng hiệu suất nhiệt thấp. Ngày nay, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm được sử dụng nhiều nhất.
2.4 Bộ lọc: Sử dụng bộ lọc có chức năng rửa ngược và lắp vào đường hồi lưu CIP. Một số bộ phận của hệ thống đường hóa, chẳng hạn như nồi hồ hóa và nồi đun sôi, sẽ có các hạt vật liệu làm sạch lớn, có thể dễ dàng làm tắc bộ lọc. Khi lưu lượng giảm, cần phản ứng kịp thời. Xả bộ lọc.
2.5 Bộ phân phối có thể ở dạng tấm tiếp nhận thủ công hoặc mảng van tự động. Bộ phân phối phân phối chất lỏng CIP đến các thùng chứa và đường ống cần được làm sạch. Cần lưu ý ở đây là vị trí của bộ phân phối CIP phải tương đối gần với các thùng chứa và đường ống cần được làm sạch. , thường được đặt ở khu vực trung tâm của xưởng, có thể xa trạm CIP hơn.
2.6 Thiết bị đo lường: Mỗi bồn chứa nước được trang bị công tắc cửa hố ga và đèn báo vệ sinh CIP; bồn chứa kiềm CIP và bồn chứa nước tuần hoàn được trang bị cảm biến nhiệt độ và mức chất lỏng; bồn chứa axit CIP được trang bị cảm biến mức chất lỏng; đầu ra của bơm cung cấp CIP được trang bị cảm biến áp suất và cảm biến điện từ Đồng hồ đo lưu lượng; Đường ống hồi CIP được trang bị độ dẫn điện, đồng hồ đo PH, công tắc lưu lượng và cảm biến nhiệt độ; đầu vào và đầu ra của bộ lọc được trang bị màn hình hiển thị áp suất.
3. Vệ sinh và tần suất thiết bị đường hóa
Hiệu quả làm sạch của thiết bị đường hóa có liên quan chặt chẽ đến việc lựa chọn máy rửa. Nhìn chung, có máy rửa bi và máy rửa bể để lựa chọn. Máy rửa bể sử dụng phương pháp làm sạch tác động: sử dụng sự kết hợp của hai vòng quay không đồng bộ theo hướng trục và hướng kính để tạo thành chế độ làm sạch áp suất cao hình cầu 360- độ, có thể nhanh chóng làm sạch mọi điểm trên bề mặt bên trong của toàn bộ thùng chứa cần làm sạch, với hiệu quả cao và thời gian làm sạch ngắn và áp suất đầu vào của máy rửa bể được kiểm soát trong khoảng từ 4 đến 8 bar. Bóng làm sạch là phương pháp làm sạch theo dòng chảy: chất lỏng phun vào phần trên của thùng chứa và xi lanh chảy xuống dọc theo thành thùng như một lớp màng rơi và các hạt bụi bẩn hòa tan trong chất tẩy rửa bị lớp màng rơi rửa trôi. Áp suất của bóng làm sạch cần được kiểm soát trong khoảng từ 1,5 đến 2,5 bar, ưu điểm lớn nhất của nó là không cần bảo dưỡng. Hiện nay, các bình đường hóa bia thủ công có đường kính nhỏ thường được trang bị bóng rửa để thực hiện vệ sinh CIP cho từng thùng. Tuy nhiên, nhiều nhà sản xuất thiết bị bỏ qua loại, số lượng và cách lắp đặt bóng rửa. Việc lựa chọn vị trí dẫn đến việc vệ sinh không đầy đủ các bộ phận, đặc biệt là những bộ phận có thiết bị cơ khí bên trong. Nếu có thể, nên cấu hình máy rửa bình, sẽ cung cấp các hiệu ứng vệ sinh khác nhau và giảm mức tiêu thụ năng lượng và chất tẩy rửa.
Tần suất vệ sinh được khuyến nghị: trong trường hợp sản xuất liên tục
Vệ sinh hàng ngày (hoặc sau mỗi 8 nồi): nồi nghiền, nồi đun sôi, bình làm mát nước mạch nha
Vệ sinh sau mỗi 1 tuần (hoặc sau mỗi 56 chậu): nồi nghiền, bình lọc
Vệ sinh hàng tháng (hoặc cứ 240 chậu): bể chứa tạm thời, bể lắng xoáy
Đối với sản xuất không liên tục, phải vệ sinh sau khi tắt máy và trước khi khởi động lại.
4. Vệ sinh và tần suất đường ống đường hóa
Quá trình vệ sinh đường ống đòi hỏi chất lỏng CIP phải xả và làm sạch bằng dòng chảy hỗn loạn trong đường ống ở một lưu lượng nhất định. Do đó, có hai yếu tố quan trọng để vệ sinh đường ống: thứ nhất, chất lỏng CIP duy trì một tốc độ dòng chảy nhất định trong đường ống và thứ hai, chất lỏng CIP cần thiết lập sự hỗn loạn khi chảy trong đường ống. Yêu cầu về lưu lượng của chất lỏng CIP trong đường ống là: 1m/giây đối với đường ống lớn hơn DN150; 2m/giây đối với đường ống DN150-DN100; 3m/giây đối với đường ống nhỏ hơn DN100. Chỉ bằng cách này, chất lỏng CIP mới có thể duy trì trạng thái dòng chảy hỗn loạn và đạt được hiệu quả vệ sinh tốt.
Tần suất vệ sinh được khuyến nghị: trong trường hợp sản xuất liên tục
Vệ sinh và khử trùng hàng ngày (hoặc cứ 8 chậu): ống wort lạnh
Vệ sinh hàng tháng (hoặc cứ 240 chậu): đường ống nghiền và đường ống wort nóng
Đối với sản xuất không liên tục, phải tiến hành vệ sinh sau khi tắt máy và trước khi khởi động lại.
Tần suất vệ sinh được khuyến nghị: trong trường hợp sản xuất liên tục
Vệ sinh hàng ngày (hoặc sau mỗi 8 nồi): nồi nghiền, nồi đun sôi, bình làm mát nước mạch nha
Vệ sinh sau mỗi 1 tuần (hoặc sau mỗi 56 chậu): nồi nghiền, bình lọc
Vệ sinh hàng tháng (hoặc cứ 240 chậu): bể chứa tạm thời, bể lắng xoáy
Đối với sản xuất không liên tục, phải vệ sinh sau khi tắt máy và trước khi khởi động lại.
5 Vệ sinh các bộ phận đặc biệt của quá trình đường hóa
5.1 Vệ sinh bộ phận gia nhiệt trong nồi đun sôi: Bộ phận gia nhiệt trong nồi đun sôi sử dụng loại hình ống. Nước mạch đi qua mặt ống và hơi nước đi qua mặt vỏ. Nếu không có hệ thống gia nhiệt nước mạch, nước mạch sẽ ở nhiệt độ khoảng 74 độ khi mới bắt đầu đun nóng và hơi nước sẽ thoát ra ngoài. Nhiệt độ khoảng 130 độ. Chênh lệch nhiệt độ lớn và nước mạch chảy chậm trong ống. Dễ bị cháy xém và bám vào bề mặt bên trong của bộ phận gia nhiệt, ảnh hưởng đến hiệu suất gia nhiệt và cần vệ sinh thường xuyên. Tần suất vệ sinh liên quan đến chênh lệch nhiệt độ, chiều dài thiết kế của ống gia nhiệt bên trong và độ hoàn thiện bề mặt. Có hai phương pháp để vệ sinh bộ phận gia nhiệt bên trong. Một là sử dụng phương pháp rửa bi: lắp nhiều bi rửa ở phần trên và phần dưới của bộ phận gia nhiệt bên trong theo đường kính của bộ phận gia nhiệt và xả bộ phận gia nhiệt từ phần trên và phần dưới tương ứng. Bi rửa cũng cần được lắp trên ống dẫn hướng và ô phân phối để vệ sinh; phương pháp thứ hai là sử dụng phương pháp đun sôi kiềm, thêm dung dịch kiềm chưa qua bộ gia nhiệt bên trong vào nồi đun sôi, sau đó bật lò hơi để làm dung dịch kiềm bên trong bộ gia nhiệt. Phương pháp này đòi hỏi một lượng lớn chất lỏng kiềm và một bình kiềm có thể tích lớn. Phương pháp này có thời gian vệ sinh ngắn và hiệu quả vệ sinh tốt.
5.2 Vệ sinh dưới tấm lưới lọc của bể lọc: Máy chà sàn lắp trong bể lọc không thể vệ sinh trực tiếp tấm đáy của bể lọc vì có một tấm lưới lọc ở giữa. Khoảng cách giữa tấm lưới lọc và tấm đáy của bể lọc là 20-30mm, không gian hạn chế. , chỉ có thể lắp vòi phun vệ sinh chuyên dụng. Các vòi phun thường phun chất lỏng rửa theo một góc nhất định (150-180 độ) để rửa đáy bể lọc. Các vòi phun được thiết kế có van một chiều để ngăn dịch mạch nha chảy ra khỏi vòi phun. Số lượng vòi phun được thiết kế phù hợp với đáy bể. Số lượng cổng thu thập dịch mạch nha là như nhau và tương ứng với một đến một. Khi lắp vòi phun, hãy chú ý đến hướng mà mỗi vòi phun phun chất lỏng rửa và tạo thành dòng chảy xoáy theo một hướng (ngược chiều kim đồng hồ hoặc theo chiều kim đồng hồ).
6 Vệ sinh thiết bị đường hóa vi mô
Đối với thiết bị đường hóa nhỏ có 2 hoặc 3 bình dưới 2 tấn, nên sử dụng trạm CIP với hệ thống lên men. Cũng có thể không thiết lập trạm CIP, mỗi bể chứa được trang bị đường ống CIP tự tuần hoàn, sử dụng phương pháp tự tuần hoàn kiềm sôi để vệ sinh. Phương pháp như sau: Chuẩn bị dung dịch kiềm có nồng độ 2-3% trong nồi đun nóng (nồi đường hóa hoặc nồi đun sôi). Vì lý do an toàn, nên sử dụng nước ở nhiệt độ thường để chuẩn bị kiềm, sau đó đun nóng đến 82 độ, bật bơm vật liệu để tuần hoàn vệ sinh. Sau khi hết thời gian vệ sinh, bơm vào thùng chứa tiếp theo để tiếp tục vệ sinh. Sau khi vệ sinh, chất lỏng kiềm được xả trực tiếp vào hệ thống xử lý nước thải mà không cần tái chế. Sau khi hoàn tất quá trình vệ sinh kiềm, tuần hoàn nước sạch cho đến khi không còn kiềm. Nếu không sản xuất liên tục, hãy vệ sinh bằng kiềm nóng sau khi dừng sản xuất và vệ sinh bằng nước nóng trước khi cấp liệu.
Một bộ thiết bị đường hóa bia thủ công tốt không chỉ có thể hoàn thành các bước của quy trình đường hóa mà quá trình vệ sinh CIP cũng là một quy trình quan trọng. Một số thiết bị tiêu thụ nhiều điện, năng lượng nhiệt, nước và chất tẩy rửa trong quá trình CIP và vẫn chưa đạt yêu cầu. Hiệu quả làm sạch có liên quan chặt chẽ đến thiết kế vệ sinh của thiết bị đường hóa, bề mặt bên trong của quá trình xử lý thiết bị, có góc chết vệ sinh trong quá trình lắp đặt đường ống hay không và việc lựa chọn van, dụng cụ, bộ trao đổi nhiệt và máy bơm. Đồng thời, công thức quy trình vệ sinh CIP của nhà máy bia và lựa chọn chất tẩy rửa và các yếu tố khác cũng rất quan trọng. Do đó, để đạt được hiệu quả CIP hoàn hảo đòi hỏi sự nỗ lực chung của các công ty thiết kế, sản xuất và lắp đặt thiết bị, nhà máy bia thủ công và nhà sản xuất chất tẩy rửa.
