標題啤酒發酵罐的清洗和滅

摘要：發酵罐的微生物狀況對啤酒質量影響很大，清潔無菌是啤酒生產中衛生管理的基本要求。良好的CIP系統可以對發酵罐進行有效地清洗。對發酵罐的清洗機理、清洗方法、清洗程序、清洗劑/滅菌劑的選擇以及CIP系統的運行質量等問題進行了探討。
　　
　　0前言
　　
　　清洗和滅菌是啤酒生產的基礎性工作，也是提高啤酒質量最關鍵技術措施。清洗和滅菌的目的就是要盡可能地去除生產過程中管道及設備內壁生成的污物，消除腐敗微生物對啤酒釀造的威脅。其中，以發酵車間對微生物的要求最高，清洗滅菌工作占其工作總量的70％以上。目前，發酵罐的容積越來越大，物輸送管道也越來越長，給清洗和滅菌帶來許多困難。如何正確有效地對發酵罐進行清洗和滅菌，以適應當前啤酒“純生化”的需要，滿足消費者對產品質量的要求，應該引起啤酒釀造工作者的高度重視。
　　
　　1清洗機理與影響清洗效果的相關因素
　　
　　1.1清洗機理
　　
　　啤酒生產過程中，與物料接觸的設備表面，由于各種原因會沉積一些污物。對于發酵罐來說，其積垢成份主要有酵母和蛋白類雜質、酒花和酒花樹脂化合物以及啤酒石等。因為受靜電等因素作用，這些污物與發酵罐內壁表面之間具有一定的吸附能量，很顯然，為了驅使污物脫離罐壁，必須付出一定的能量。此能量可以是機械能，即采用一定沖擊強度的水流洗刷的辦法；也可以采用化學能，如使用酸性（或堿性）清洗劑，使污物疏松、崩裂或溶解，從而脫離附著表面；還可以是熱能，即通過提高清洗的溫度，加快化學反應速度及加速清洗過程的進行。事實上，清洗過程往往是機械作用、化學作用和溫度效應共同作用的結果。
　　
　　1.2影響清洗效果的相關因素
　　
　　1.2.1污物與金屬表面間吸附能力的大小，與金屬表面粗糙度有關。金屬表面越粗糙，污物與表面間吸附力越強，清洗就越困難。用于食品生產的設備，要求Ra<1μm；設備表面材料的特性也影響到污物與設備表面之間的吸附力，例如，合成材料的清洗較之不銹鋼的清洗尤為困難。
　　
　　1.2.2污物的特性也與清洗效果有一定的關系。很明顯，要除去已干結的陳舊污物比除去新的污物要困難的多。所以，在一個生產循環完成之后，一定要盡快對發酵罐進行清洗，不能圖方便，等下次使用前再清洗滅菌。
　　
　　1.2.3沖刷強度是影響清洗效果的又一主要因素。無論沖洗管道還是罐壁，只有當洗液處于湍流狀態時，其清洗效果才最佳。因此，需對沖洗強度和流量進行有效控制，以使設備表面充分濕潤，保證最佳的清洗效果。
　　
　　1.2.4清洗劑本身產生的效果取決于它的類型（酸或堿）、活性以及濃度。
　　
　　1.2.5多數情況下，清洗效果隨溫度的升高而增加。大量的試驗表明，當清洗劑種類和濃度確定時，50℃清洗5min和20℃清洗30min的效果是一樣的。
　　
　　2發酵罐的CIP清洗
　　
　　2.1CIP運行方式及其對清洗效果的影響
　　
　　現代化啤酒廠采用最普遍的清洗方式是原位清洗（cleaninginplace，簡稱CIP），即在密閉條件下，不拆動設備的零部件或管件，對設備及管路進行清洗及滅菌的方法。
　　
　　2.1.1象發酵罐這樣的大容器，不可能用充滿清洗液的方式清洗。發酵罐的原位清洗是通過洗滌器循環進行的。洗滌器有固定洗球型和旋轉噴射型兩種型式，通過洗滌器把清洗液噴射到罐體內表面，然后清洗液沿罐壁向下流淌，一般情況下，清洗液會形成一層薄膜附著在罐壁上。這樣機械作用的效果很小，清洗效果主要靠清洗劑的化學作用來實現。
　　
　　2.1.2固定洗球型洗滌器的作用半徑為2m，對于臥式發酵罐就必須安裝多個洗滌器，洗液在洗滌器噴咀出口的壓力應為0.2～0.3MPa；對于立式發酵罐和壓力測量點在洗滌泵出口的情況，不僅要考慮管路阻力造成的壓力損耗，還要考慮高度對清洗壓力的影響。
　　
　　2.1.3壓力太低時，洗滌器的作用半徑小，流量不夠，噴射的清洗液不能布滿罐壁；而壓力太高時，清洗液會形成霧狀，不能形成沿罐壁向下流動的水膜，或者噴射的清洗液被罐壁反彈回來，降低了清洗效果。
　　
　　2.1.4在被清洗設備較臟和罐體直徑較大（d>2m）時，一般采用旋轉噴射型洗滌器，通過增加洗滌器出口壓力（0.3～0.7MPa），來加大洗滌半徑，增強沖洗的機械作用，增加去垢效果。
　　
　　2.1.5與球型洗滌器相比，旋轉噴射型洗滌器可以采用較低的清洗液流量。由于沖洗介質通過時，洗滌器利用流體的反沖力進行旋轉，沖洗和流空交替進行，從而提高了清洗效果。
　　
　　2.2清洗液流量的估算
　　
　　前已述及，發酵罐清洗時需要有一定的沖洗強度和流量。為了保證流體流層足夠的厚度及形成連續的湍流，必須注意清洗泵的流量。
　　
　　2.2.1對于清洗圓形錐底罐，清洗液的流量有不同的估算方法。傳統方法只考慮罐的周長，根據清洗的難易程度，在1.5～3.5m3/m•h范圍內確定（一般小罐取下限，大罐取上限）。一個直徑6.5m的圓形錐底罐，周長約20m，如采用3m3/m•h時，清洗液的流量約為60m3/h。
　　
　　2.2.2新的估算方法的依據是，每百升冷卻麥汁在發酵過程中析出的代謝產物（沉積物）的量是一定的。罐的直徑增加時，單位罐容的內表面積降低，其結果是單位面積上的污物負荷量加大，必須相應提高清洗液的流量，建議以0.2m3/m2•h為宜。一個容量為500m3、直徑為6.5m的發酵罐內表面積約為350m2，則清洗液的流量約為70m3/h。
　　
　　3清洗發酵罐常用的方法及程序
　　
　　3.1按清洗操作溫度來分，可分為冷清洗（常溫）與熱清洗（加熱）。人們為了節省時間和洗液，往往在溫度較高的情況下進行清洗；而為大罐操作安全考慮，冷清洗則常被用于大罐的清洗。
　　
　　3.2按采用的清洗劑種類不同，可分為酸性清洗和堿性清洗。堿洗特別適合去除系統內生成的有機污物，如酵母、蛋白質、酒花樹脂等；酸洗主要是去除系統內生成的無機污物，如鈣鹽、鎂鹽、啤酒石等。