浅谈酿造车间的CIP系统设计及清洗技术
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作者:胡莹超
【摘 要】在现有的啤酒厂清洗方式中，CIP是应用最多、使用范围最为广泛的一种清洗方式。但CIP系统所面临的挑战有很多，主要是清洗质量、清洗效率和清洗成本等问题，论文主要对酿造车间的CIP系统设计以及清洗技术进行分析。
【Abstract】CIP is the most widely used cleaning method among the existing cleaning methods of brewery. However， there are many challenges faced by CIP system， including cleaning quality， cleaning efficiency， cleaning cost and other problems. This paper mainly analyzes the CIP system design and cleaning technology of the brewing workshop.
【关键词】酿造车间;CIP系统设计;清洗技术
【Keywords】brewing workshop; CIP system design; cleaning technology
【中圖分类号】TS261 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）03-0182-02
1 引言
酿造车间所需的酿造设备有各种管道、罐体、板式换热设备，其中不同生产区域所接触的物质不同，积垢性也有所差异。针对不同的积垢性需要采用不同的清洗措施才能保证清洗质量和清洗效率。以糖化车间为例，糖化车间最多的物质是糖、蛋白质凝固物、酒花树脂等。此类物质本身一旦受热，会变性黏着在锅体表面以及管道内部。而发酵车间主要残留物质是酵母、蛋白质、酒花树脂及啤酒石等，清洗难度要小于糖化车间，但设备需要杀菌，保持无菌环境。
2 CIP系统的组成
在啤酒行业发展过程中，工艺和卫生是两大发展问题，该如何在保证工艺、口味的同时保证卫生是所有生产企业应该着重思考的问题。CIP系统为满足不同车间的清洗需求，CIP罐包含有各种不同的清洗介质，对于需要借助化学品清洗的部分还配备有配料添加设备、加热设备、清洗供应设备、CIP介质循环路径以及在清洗完成之后的回收设备。在整个系统中，每一个部分都有不同的功能，每一个部分细节都需要十分注意，只有从全方位把控CIP系统工艺才能更好地保证清洗质量和清洗效果。
3 CIP系统各组成部分的设计要点
3.1 不同介质CIP罐
从组成上来说，糖化车间负责清洗的CIP罐差异性较小，一般只需要设置1个碱罐负责清洗，之后用热水清洗残留碱，不需要设置回收系统。但部分糖化车间可以根据设备大小和水的性质来选择使用酸罐进行酸清洗，但操作步骤和难度上要高于碱清洗。啤酒厂所处的自然环境和地理位置也会影响CIP系统设置，主要体现在啤酒厂使用的水质上，如果使用的水质硬度大会导致罐内结垢现象会比较严重，需要配备酸罐，定期进行酸清洗。水质也会对回收水罐配置产生影响。发酵车间清洗系统设置更为复杂，难度也更高。发酵车间对环境的要求较高，需要保持无菌环境，而在具体的清洗上还需要分为过滤前、过滤后、热洗、冷洗等，配备碱罐、酸罐、杀菌剂罐等，其中冷洗和热洗可以通用。为满足发酵车间深度清洗要求还需要配备共用小循环罐，使用一次性、新鲜的清洗剂，洗完之后排掉。
3.2 各化学品的配料添加系统
配料添加系统有两种设置，一种是设置自动化添加站，在单独的、通风良好的房间内放置所有的添加设备。在放置方法上一般将化学品添加桶放置在下层，相关传输设备放在上层的这种上下层式放置结构，可以最大限度地利用有限空间，传输设备需要设置保护罩。而自动添加系统需要配备流量计，用于根据现有配料浓度计算和掌握添加量，缩短配料时间，提高配料效率。管路泄露对整个配料添加系统甚至整个清洗系统会造成严重影响，为保证管道安全，在管道泄漏后能够第一时间停止管道运输，可以使用双层管、内衬软管，外套不锈钢硬管，并在最低点设置泄漏检测装置[1]。
另外一种人工配料系统相对简单，主要是在CIP站附近设置1个小的溶解罐，工作人员将化学品倒入溶解罐内或直接用化学品罐通过气动泵打到CIP罐内。此种方式设置上虽然简单得多，但在控制上达不到精准，尤其是在车间内添加化学品会有非常大的味道，风险较高，对工作人员的健康会造成一定的威胁。
3.3 CIP供应设备
供应泵是最常见的供应设备，除此之外，供应系统还可以配备流量计和压力监测来控制整个清洗过程，方便不同距离罐内清洗压力能够尽可能地保持一致，及时掌握清洗设备的状态，避免出现设备脱落或者是堵塞。供应设备分布上一般糖化车间需要的清洗剂、热水都需要供应到各个锅体内部，通常有跨接板和防漏蝶阀两种形式。在发酵车间内一般供应系统只需要承担CIP液的供应，一般采用跨接板或者是环形设计两种方式。
3.4 CIP回收设备
CIP回收设备利用的是回流泵和供应泵之间的流量差，当需要回收清洗水时，需要调整回流泵压力值大于供应泵，抽空罐底积水，避免出现清洗不干净的现象。供应泵的能力可以达到很大，但相较于供应泵来说，回流泵本身能力非常有限，如果在达到最大能力之后回流泵能力依旧小于供应泵，则需要对清洗程序进行修改，设置为间歇清洗。电导率检测能够用来检测回收浓度，而回流检测可以及时检测出CIP液是否回到系统内，两者都是CIP回收设备的基本配置。CIP回路上可以设置Y型过滤器和反冲管路，在清洗后，反冲过滤器可以在一定程度上保证回路的流量以及保护清洗设备[2]。 4 影响CIP清洗效果的因素
4.1 清洗剂组分的化学作用
在啤酒厂清洗设备中主要会使用四大类清洗剂，分别是碱性产品、酸性产品、氧化产品、消毒剂。其中碱性产品分为氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸盐、碳酸盐等;酸性产品可以分为磷酸、硫酸、硝酸、有机酸等几类;氧化产品又分为氯化物和过氧化氢。从清洗剂本身的差异来说，影响啤酒厂清洗剂使用的因素主要有清洗剂分散能力、冲洗性、环保因素等性质。其中糖化车间通常使用碱性产品，但需要定期进行酸洗。发酵车间中发酵设备的清洗通常会包含有碱、酸、杀菌剂，很多清洗劑供应商和研发单位都在不断加强研究，在保证清洗质量的同时能够缩短清洗时间[3]。
4.2 清洗温度
不同车间所需要的清洗温度有所不同，其中糖化车间设备所接触的都是糖、蛋白质凝固物、酒花树脂等，此类物质的清洗需要热洗，并且温度越高清洗得越干净，温度保持在80～85℃。而发酵车间要求保持无菌环境，冷洗使用的比较多，当使用氨制冷发酵罐冷洗时，需要注意供氨阀门连锁。如果使用热洗非常容易引起CO2和热碱的反应，造成罐内抽真空，导致发酵罐筒体局部吸瘪，发生氨泄漏事故，况且热洗操作要比冷洗操作难度高得多，同时也具备一定的操作风险，尽可能地少使用热洗方法。
4.3 清洗时间
清洗时间一般只会对清洗效果产生影响，但在保证清洗效果的同时也会加剧能量消耗，因此，在生产过程中可以根据清洗效果和能量消耗值确定最终清洗时间。
4.4 清洗压力、流速
管路清洗过程中为保证冲刷效果，可以通过控制流速来完成管路清洗。罐体清洗首先需要确定清洗装置，在国内大型容器最常配的就是洗罐器。洗罐器的优势是可以实现360°旋转清洗，对水和清洗剂的消耗量会相对较小，清洗所需时间短，清洗成本低，但设备成本高。现洗罐器一般会配置有旋转及冲击力检测装置，当洗罐器出现堵塞时会及时提醒，避免无法旋转。
4.5 CIP的其他注意事项
除去以上清洗注意事项外还需要注意定期更换清洗剂，避免微生物出现抗性导致清洗不干净;定期校正电导率监测仪表，保证清洗剂浓度准确;灌区积累的污垢需要定期深度清理来去除;CIP虽说负责清洗工作但本身的清洗也十分重要，需要定期自清洗;定期检查连通管路是否出现泄漏，避免出现交叉污染;定期检查CIP管路过滤器，控制清洗压降等。
5 结语
本文主要对啤酒酿造车间CIP清洗系统相关技术进行分析，从设备组成到清洗注意事项，希望更多啤酒酿造车间能够注意清洗系统设计和清洗技术，总的来说，啤酒厂CIP系统的设计非常灵活，可以根据多因素条件不同适当进行调整，只要保证CIP系统效率、质量和能耗小就可以了。
【参考文献】
【1】蔡经纬.浅谈酿造车间的CIP系统设计及清洗技术[J].中外酒业·啤酒科技，2015（9）：51-54.
【2】杨勤林，谢广兴，姚晶宏.某工艺车间CIP控制系统的研究与设计[J].军民两用技术与产品，2014（07）：69-70.
【3】何高飞.浅谈酿造车间微生物污染的控制因素[J].啤酒科技，2010（09）：48+50.
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