啤酒发酵罐的CIP清洗

CIP 清洗系统

一般厂家可根据清洗对象污染性质和程度、构成材质、水质、所选清洗方法、成本和安全性等方面来选用洗涤剂。常用的洗涤剂有酸、碱洗涤剂和灭菌洗涤剂。

1概述

CIP 清洗系统俗称就地清洗系统，被广泛的用于饮料、乳品、果汁、果浆、果酱、酒类等机械化程度较高的食品饮料生产企业中。就地清洗简称CIP ，又称清洗定位或定位清洗（cleaning in place ）。就地清洗是指不用拆开或移动装置，即采用高温、高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净, 对卫生级别要求较严格的生产设备的清洗、净化。

2特点

CIP 清洗系统能保证一定的清洗效果，提高产品的安全性；节约操作时间，提高效率；节约劳动力，保障操作安全；节约水、蒸汽等能源，减少洗涤剂用量；生产设备可实现大型化，自动化水平高；延长生产设备的使用寿命。CIP 清洗的作用机理化学能主要是加入其中的化学试剂产生的，它是决定洗涤效果最主要的因素。

酸、碱洗涤剂的优点有：酸洗能通过化学反应去除钙盐和矿物油等残留；碱洗能通过皂化反应去除脂肪和蛋白等残留。

缺点有：对皮肤有较强的刺激性；水洗性差。

灭菌剂的优点有：杀菌效果迅速，对所有微生物有效；稀释后一般无毒；不受水硬度影响；在设备表面形成薄膜；浓度易测定；易计量；可去除恶臭。

缺点有：有特殊味道；需要一定的储存条件；不同浓度杀菌效果区别大；气温低时易冻结；用法不当会产生副作用；混入污物杀菌效果明显下降；洒落时易沾污环境并留有痕迹。

酸碱洗涤剂中的酸是指1%—2%硝酸溶液，碱指1%—3%氢氧化钠在65℃—80℃使用。灭菌剂为经常使用的氯系杀菌剂，如次亚氯酸钠等。热能在一定流量下，温度越高，黏度系数越小，雷诺数（Re ）越大。温度的上升通常可以改变污物的物理状态，加速化学反应速度，同时增大污物的溶解度，便于清洗时杂质溶液脱落，从而提高清洗效果、缩短清洗时间。运动能的大小是由Re 来衡量的。

Re 的一般标准为：从壁面流下的薄液，槽类Re>200，管类Re>3000，而Re>30000效果最好。水的溶解作用水为极性化合物，对油脂性污物几乎无溶解作用，对碳水化合物、蛋白质、低级脂肪酸有一定的溶解作用，对电解质及有机或无机盐的溶解作用较强。机械作用由运动而产生的作用，如搅拌、喷射清洗液产生的压力和摩擦力等。清洗效果的影响因素设备污染程度、污染物性质及产品生产工艺等它是决定清洗效果的重要原因，如果清洗时不根据其特性来确定CIP 的条件，很难达到理想的目的或因此导致清洗费用过高等缺陷。清洗剂种类，截此2012年食品行业应用的清洗剂种类很多，主要有酸碱类等，其中氢氧化钠和硝酸应用最为广泛。碱类洗涤剂对含蛋白质较高的污物有很好的去除作用，但对食品橡胶垫圈等有一定腐蚀作用。酸类洗涤剂对碱性清洗剂不能去除的顽垢有较好效果，但对金属有一定的腐蚀性，应添加一些抗腐蚀剂或用清水冲洗干净。清洗剂还有表面活性剂、螯合剂等，但只在特殊需要时才使用，如清洗用水硬度较高时可使用螯合剂去除金属离子。清洗剂浓度提高清洗剂浓度时，可适当缩短清洗时间或弥补清洗温度的不足。清洗剂浓度增高会造成清洗费用的增加，而且浓度的增高并不一定能有效地提高清洗效果，因此厂家有必要根据实际情况确定合适的浓度。洗液温度通常而言，温度每升高10℃，化学反应速度会提高1．5—2．0倍，清洗速度也相应提高，清洗效果较好。清洗温度一般不低于60℃。清洗时间受许多因素的影响，如清洗剂种类、浓度、清洗温度、产品特性、生产管线布置以及设备设计等。清洗时间必须合适，太短不能对污物进行有效去除，太长则浪费资源。

3程序

以饮料行业为例，其清洗程序如下：

1．洗涤3—5分钟，常温或60℃以上的热水；碱洗10—20分钟，1%—2%溶液，60℃—80℃；中间洗涤5—10分钟，60℃以下的清水；最后洗涤3—5分钟，清水。

2．洗涤3—5分钟，常温或60℃以上的热水；碱洗5—10分钟，1%—2%溶液，60℃—80℃，中间洗涤5—10分钟，60℃以下的清水，杀菌10—20分钟，90℃以上的热水。

清洗流量保证流量实际上是为了保证清洗时的清洗液流速，从而产生一定的机械作用，即通过提高流体的湍动性来提高冲击力，取得一定的清洗效果。

4标准

CIP 清洗效果评定标准作为食品行业理想的CIP ，清洗效果必须达到以下标准：

1、气味：清新、无异杂味，对于特殊的处理过程或特殊阶段容许有轻微的气味但不影响到最终产品的安全和自身品质。

2、视觉：清洗表面光亮，无积水，无膜，无污垢或其他。同时，经过CIP 处理后，设备的生产处理能力明显改变。卫生指标微生物指标达到相关要求；不能造成产品其他卫生指标的提高。经济性在同时能满足清洗的条件下，成本是衡量清洗效果的重要因素。操作CIP 操作必须相对安全、方便等。随着食品生产机械化和自动化程度的不断提高，CIP 系统得到广泛的研究与应用，同时科学的进步和市场的不断规范，它在食品生产中的普及率会不断加大。

5操作规程

1、目的 规范CIP 清洗操作程序，进行设备的维护，保证生产连续正常进行。

2、适用范围

CIP 清洗工段。

3. 内容

3.1清洗顺序：40℃清水、2%碱、40℃清水、0.8%酸、90℃以上热水、依次清洗。

3.2按规定时间清洗并记录。

3.3加水量约80%，即盖住加热盘管即可。

3.4酸碱浓度：

3.4.1清洗前检测浓度，不够可添加适当的量。

3.4.2根据酸碱污染程度，决定是否重新配制。

3.5正确连接进出分配器。

3.6时常检查输水器，防止阻塞。

3.7检查管道、阀门无误后，方可启动离心泵进行清洗。

3.8当用酸碱清洗时，清洗完毕后，打开回流泵，使酸碱分别流入酸罐、碱罐。

3.9最后用清水进行冲洗，清洗完毕。

3.10用试纸测试呈中性即可。

啤酒发酵罐的CIP 清洗

近年来，啤酒企业在生产过程中均大量采用国产麦芽和小麦芽，由于其所含蛋白质比较高，因此，酒液黏性较大，致使污垢与罐体结合牢固。

此外，在发酵过程中会产生严重的泡沫，使管线、罐体内壁存在大面积或局部污物，一方面构成微生物藏身和繁殖的场所；另一方面，在杀菌过程中，消毒剂无法接触到微生物表面，致使杀菌不彻底，影响到系统内微生物的指标，并给酒体带来不好的口感，以致影响啤酒的理化指标。

在各家啤酒厂的日常生产过程中，清洗杀菌虽然都按照既定工艺严格执行，但由于生产管线拐点多，线路长，罐体内洗涤器老化、堵塞，泵压不配套等诸多因素，很难将管线、罐体内部所有部位清洗干净，尤其是一些死角。而局部的清洗不彻底，日积月累最终会引起整

个系统的微生物爆发，以致严重影响产品品质。

发酵罐大清洗，就是针对啤酒生产过程中这一普遍存在的问题而设计的清洗工艺。其目的在于在生产淡季通过增加清洗强度，使平时清洗不到位的地方彻底清洗干净，不至于因产生污物累积效应而导致微生物爆发。同时，通过大清洗工艺的进行，可以对整个生产系统的清洗设施进行检查和维护。

一、发酵罐清洗方式

在酿造和饮料工业中的清洗通常是最大限度地采用自动化操作。目前，最常用的方法就是喷淋球及旋转喷头打湿清洗，而旋转喷头清洗由于其的特殊清洗方式，在本行业被越来越多地被采用。

1、喷淋球清洗

传统的喷淋球从上个世纪初问世至今，仍是最常用的清洗装

置。喷淋球又叫固定洗球，许多供应商可提供了各种不同形式、

尺寸和能力的喷淋球。它可以将清洗液喷洒到罐壁，进行固定的

简单清洗。

喷淋球主要用于冲洗罐壁，球体上有很多的喷水孔，清洗液

从喷水孔喷到罐壁的同一位置，由于喷口的尺寸及压力限制，每

一喷水孔喷射到罐壁的力量都很有限，而没有冲击到的点的清洗

液量实际上为零。这就意味着：为了达到所要求的清洗效果，必

须采用大量的、高浓度的化学清洗剂或高温清洗液，进行长时间的清洗。

喷淋球还可以作为一种滤网过滤清洗液中的颗粒物质，因此，一部分洗球孔容易被堵住不起作用，导致罐壁表面清洗不合格，而这个现象一般不会立刻显现出来，只有积累到一定程度，才会被发现。

2、旋转打湿清洗

旋转打湿清洗在效果上要优于传统的喷淋球清洗，由于采用了旋转部件，与喷淋球相比清洗液覆盖面更大，在整个的清洗过程中用的清洗液相对少一些，在清洗的效果上仍然不能做到彻底清洗。

3、旋转喷射清洗

近年来，旋转喷射清洗越来越多地被采用，它以清洗介质作

为驱动力，清洗喷头按照事先设计好的运行轨迹旋转，在特定的

清洗时间内运行轨迹可含盖整个球面，可以做到对整个罐体内壁

的覆盖。

由于所使用的清洗介质具有一定的压力和流量，加之设计好

的喷射驻留时间，形成对喷射点的冲击清洗（Impengement

Cleaning ）。360度球面覆盖、对射流点的冲击清洗确保罐体内壁

的彻底清洗；由于其对清洗液的利用率高，清洗液的使用量也最少，清洗时间更短。

二、清洗的必要性

啤酒生产过程中，物料经过的容器多、管路长，加之所使用的原料富含丰富的营养物质，导致啤酒生产过程对设备、管路等要求清洗频次高、难度大。在日常清洗工作中，难免出现设备卫生死角，影响生产过程的卫生控制。为了消除日常清洗出现的卫生死角，可以利用淡季使用强效清洗剂或人工对设备进行彻底清洗，也称之为“大清洗”，以避免因设备卫生死角有污物积累而影响产品质量。

同时，为满足低耗、环保、新的安全卫生标准，也进一步要求各个企业改进产品的生产工艺过程和安全卫生控制标准。在现今，产品质量安全已成为了当前社会关注的重点，由此

引起的问题，不仅给消费者造成伤害，还会严重影响到企业的利益，甚至对生产企业带来难

以想象的后果，因此做好各种槽罐的清洗工作是非常重要的。

三、发酵罐在实际清洗中存在的问题

1、发酵过程会产生大量的蛋白质、酒花树脂、多糖、酵母等有机物和草酸钙、硫酸盐等无机物，在发酵罐清空后，有机物和无机物污物附着在罐壁上，呈黄褐色。酒石数量多时，表面呈现白色，如同盐碱地表皮一样，无机物与有机物相互交织在一起。

清洗时使用火碱，只是对去除有机物有作用，清洗温度达到70℃左右时，才会有较好的清洗效果。

清洗时采用单一的硝酸进行清洗，只是对无机物有一定效果，对有机物几乎无效。而发酵罐壁所结污物为无机物和有机物的混合物，使用单一清洗剂清洗困难。因此，有的啤酒厂每年都会对发酵罐进行一次大清洗，彻底清刷发酵罐。

2、对于罐壁有修补的地方，表面不光滑，造成罐壁污物清洗困难。

3、在采用喷淋球清洗时，由于自身的磨损或堵塞，导致部分发酵罐清洗不彻底，致使污物越积越多。

由于以上诸多因素致使发酵罐经过长时间的使用后，罐壁积累了一定量的污物，使用常规清洗工艺难以彻底清除。

四、CIP 清洗工艺

根据发酵罐大小、使用频次的多少，笔者特制定以下工艺：

1. 碱性洗涤液的配制（以5吨计）

（1） 向CIP 罐中加入部分凉水。

（2） 向内依次加入300公斤高效碱性清洗剂，150公斤火碱。

（3） 补充余量水至5吨，升温至65℃备用。

2. 酸性洗涤液的配制（以5吨计）

（1）向CIP 罐中加入部分凉水。

（2）向内依次加入300公斤HPC-4高效酸性清洗剂，再加入部分凉水。

（3）最后加入200公斤渗透剂，补充余量水至5吨，常温备用。

3. 具体执行操作工艺

（1）温水冲洗罐体15分钟。

（2）碱性洗涤液循环清洗3.5小时，保证回流温度不低于60℃。

（3）清水冲洗罐体至回流水，pH 值呈中性。

（4）酸性洗涤液循环清洗2.5小时，常温。

（5）清水冲洗罐体至回流水，pH 值呈中性。

4. 洗涤罐的补加工艺

每清洗完一个发酵罐，需要向洗涤罐中补加药品后，方可进行下一罐的清洗。

（1）碱性洗涤液：HPC-1补加100公斤，火碱补加60公斤。

（2）酸性洗涤液：HPC-4补加100公斤，渗透剂60公斤。

（3）刷洗6只发酵罐后，放掉洗涤液重新配制。

5. 注意事项

（1）在配制酸性洗涤液时，要注意HPC-4高效酸性清洗剂原液与渗透剂原液不可接触。 正确的配制是：先向洗涤罐内注入1/4—1/3水；然后缓慢加入酸性清洗剂，待重新加水至1/2以上后，缓慢加入渗透剂；最后，加少许水至洗涤液刻度。

（2）CIP 系统应加入自清洗系统，CIP 罐本身需保持清洁，定期清洗。在其回路上要有过滤系统，既可保证洗涤液的清洁，又可防止污垢进入洗涤器造成堵塞。

（3）取样阀在进行CIP 清洗时，同步进行反冲洗。

（4）软管、接管彻底清洗后，再浸泡在消毒剂中，并且软管要定期拉刷清洗。

（5）加大对管口、取样阀门、接管等部件的清洗、杀菌和防护，防止二次污染。

（6）保证洗涤系统运转正常，包括洗罐器是否转动，洗球是否堵塞，压力是否合适等。 洗球工作压力应在0.35±0.05MPa，即CIP 罐出口压力表值应在0.45MPa －0.50MPa （考虑管路、弯路、罐高的影响）。洗球压力过大，容易造成雾化，影响使用效果，洗罐器工作压力应≥0.35MPa，CIP 罐出口压力表值应在0.55MPa －0.60MPa 。

（7）碱性清洗剂循环完后，冲水过程一定要间断进行，防止泡沫停留在罐底，虽然pH 值检测呈中性，但不一定是真结果，间断进行可将碱液及泡沫完全冲净，排除残余碱液对酸性清洗液及杀菌液的不利影响。此外，应特别注意CIP 系统死角部分，即所有接触清洗剂的部分，在进行杀菌工艺之前，必须用清水冲至中性。

（8）大罐如果用液氨直接作冷媒，需将液氨完全回收后进行大刷洗工艺。

（9）确认大罐的真空阀工作正常。

（10）操作工要做好防护，带手套、防护眼镜等，切勿溅到皮肤及眼中，不慎溅到皮肤上，须用大量水冲洗。

从以上发酵罐大清洗统计分析可知，发酵罐每年生产前进行大清洗，能将罐内使用一年所积累的污物彻底清洗干净，有利于提高发酵卫生控制水平，提高产品质量。但清洗成本有所增加。