Báo cáo: CIP trong sản xuất sữa

Chia sẻ: Nguyễn Minh Hưng | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

722
lượt xem 96
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu thsm khảo báo cáo quá trình CIP trong sản xuất sữa dành cho các bạn sinh viên, nhằm mang đến những tài liệu tham khảo hay giúp ích cho quá trình học tập và tìm kiếm tư liệu tham khảo. Báo cáo: CIP trong sản xuất sữa sẽ cung cấp cho bạn các kiến thức về: Những nguyên tắc của CIP, thiết kế thiết bị để có thể tẩy rửa dễ dàng, quản lý hoạt động CIP,...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: CIP trong sản xuất sữa

1. Những nguyên tắc của CIP 1.1. CIP là gì? CIP là chữ viết tắt của từ Cleaning In Place, là quá trình vệ sinh, tẩy rửa, sát trùng tại chỗ mà thiết bị không cần phải tháo lắp. Quá trình này bao gồm việc xịt hoặc phun lên bề mặt thiết bị hoặc cho dung dịch chất tẩy rửa lưu thông trong thiết bị trong điều kiện mà sự chảy rối và tốc độ dòng chảy tăng lên. Mục đích của quá trình CIP là làm sạch thiết bị nhà xưởng, loại bỏ vi sinh vật tạp nhiễm, bảo đảm chất lượng sản phẩm và an toàn vệ sinh thực phẩm. Ưu điểm của CIP: - Không phải tháo lắp thiết bị - Có thể tẩy rửa ở những vị trí khó rửa - Giảm nguy cơ lay nhiễm hóa học - Tính tự động hóa cao - Thời gian thực hiện ngắn - Cải thiện chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Hiện nay CIP là một quá trình phổ biến ở hầu hết các nhà máy chế biến sữa, nước giải khát và các nhà máy chế biến thực phẩm khác. Trong khoảng 10 đến 15 năm gần đây CIP đã có một sự thay đổi lớn trong ngành công nghệ chế biến thực phẩm. CIP được sử dụng rộng rãi và phù hợp đối với các ngành công nghiệp chế biến sữa và đồ uống. Nhu cầu của khách hàng về CIP, những cải tiến trong vệ sinh nhà máy, hoàn thiện chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản ngày càng gia tăng. Các tiêu chuẩn cao nhất về vệ sinh là điều kiện tiên quyết cần thiết cho việc sản xuất bất kì các sản phẩm chất lượng cao nào để cung cấp cho người tiêu dùng. Làm sạch và tiệt trùng bất cứ quá trình nào của nhà máy chế biến phải được chú ý đặc biệt tối đa sao cho chất lượng sản phẩm cuối cùng là tốt nhất. trước đây làm sạch là một quá trình với quy mô hoạt động nhỏ, đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, đó là sự kết hợp chung giữa quá trình làm sạch thủ công và xây dựng lại hệ thống.việc làm sạch thủ công vẫn được sử dụng do nó thể hiện sự kiểm tra tỉ mỉ đến từng chi tiết. Để đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho sức khỏe chỉ có giải pháp duy nhất là sử dụng hóa chất nhẹ và nhiệt độ tương đối lạnh ngoài ra các chất tẩy rửa và khử trùng cũng có thể được sử dụng và phải tuân thủ theo quy trình vệ sinh nghiêm ngặt. Ở quy mô lớn, máy và thiết bị phức tạp hơn thì người ta đã tiếp cận và sử dụng hệ thống thông dụng nhất hiện nay là CIP. Các quá trình làm sạch: Các quá trình làm sạch thủ công hoặc tự động ở hầu hết các nhà máy chế biến đều xu hướng theo các nguyên tắc trên và thường bao gồm một loạt các giai đoạn rời rạc hoạt có tính chu kì, bao gồm: - Thu hồi sản phẩm - Tiền tẩy rửa - Tuần hoàn chất tẩy rửa - Tẩy rửa trung gian
- Tuần hoàn chất tẩy rửa lần 2 ( tùy chọn) - Rửa trung gian - Khử trùng - Kết thúc quá trình tẩy rửa Thu hồi sản phẩm: Trước khi làm sạch phải loại các sản phẩm còn lại trong thiết bị ra ngoài trước khi đưa nước sạch vào để rửa. Quá trình này có thể được áp dụng dựa trên tác dụng của trọng lực, hoặc có thể sử dụng khí nén hay nước. Giai đoạn này thường được kết hợp với giai đoạn trước khi rửa bằng việc bổ sung thêm các hệ thống van chuyển hướng để tạo điều kiện phục hồi sản phẩm. Để kiểm soát quá trình này người ta sử dụng hệ thống van tự động và bộ đếm thời gian hoặc có thể sử dụng các phương pháp phức tạp hơn như dựa vào độ đục hoặc lắp đặt các hệ thống cảm biến. Giai đoạn tiền tẩy rửa: Giai đoạn này thường tận dụng lại nước ở giai đoạn rửa trung gian. Điều này giúp làm giảm tổng lượng nước tiêu thụ và nước thải, đồng thời có thể tận dụng năng lượng nhiệt và các chất tẩy rửa còn sót lại để đưa vào các bể rửa phục hồi trong giai đoạn rửa phục hồi. Giai đoạn này khá quan trọng vì nó làm sạch sơ bộ thiết bị tránh làm loãng dung dịch tẩy rửa khi đưa vào thiết bị. Giai đoạn này thường được điều khiển thông qua bộ đếm thời gian và thường được thiết lập ở chế độ sao cho có thể tháo bỏ sản phẩm ở mức tối đa. Tuy nhiên việc này có thể không hiệu quả khi chi phí sử dụng nước và xử lý nước thải cao. Tuần hoàn chất tẩy rửa: Quá trình này phải được đánh giá bằng thực nghiệm, thời gian thường thay đổi từ 15 phút đến một giờ. Thời gian có thể được rút ngắn bằng cách tăng nhiệt độ hoặc nồng độ chất tẩy rửa. Tùy thuộc vào công thức của chất tẩy rửa mà khả năng tạo bọt có thể xảy ra dẫn đến tình trạng làm ô nhiễm sản phẩm, hiện tượng tạo bọt có thể do một số nguyên nhân khác như việc cuốn theo không khí bị rò rỉ thông qua sự hoạt động không hiệu quả của bơm. Sự kết hợp giữa chất tẩy rửa và chất khử trùng hóa học có thể được sử dụng trong quá trình này tuy nhiên phương pháp này còn có nhiều hạn chế ví dụ như có thể xảy ra hiện tượng mất cân bằng tỷ lệ giữa các chất. Giai đoạn tẩy rửa trung gian: Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ các chất tẩy rửa còn lại trong thiết bị đồng thời có thể thu hồi các chất tẩy rửa, ngoài ra nó còn có tác dụng làm mát thiết bị để chuẩn bị cho quá trình khử trùng tiếp theo. Quá trình này thường sử dụng nước sạch và ở nhiệt độ lạnh. Nước ở giai đoạn này có thể được tái sử dụng cho giai đoạn trước khi rửa như đã nói ở trên . Tuần hoàn chất tẩy rửa lần hai: Một số chương trình CIP có thể tuần hoàn chất tẩy rửa hai lần, tùy thuộc vào sản phẩm mà chất tẩy rửa ở giai đoạn đầu và giai đoạn này có thể là acid hay base. Giai đoạn rửa trung gian lần hai: Giai đoạn này thương sử dụng nước, chất lượng của nước ở giai đoạn này là rất quan trọng, quyết định đến giai đoạn khử trùng. Giai đoạn khử trùng: Quá trình khử trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ lạnh, và thường sử dụng một chất diệt khuẩn oxy hóa, chẳng hạn như sodium hypoclorite hoặc dung dịch acid peracetic (hỗn hợp cân bằng của acid acetic và hydrogen peroxide). Một số chất diệt sinh vật không oxy hóa cũng
có sẵn, nhưng phải tạo bọt thấp và nhanh chóng thực hiện trong nước lạnh để có hiệu quả CIP cao. Cũng có thể sử dụng nước nóng ở giai đoạn khử trùng, điều này cũng rất hiệu quả, nhưng đòi hỏi phải có một đầu vào năng lượng nhiệt cao, tốn kém. Giai đoạn kết thúc: Giai đoạn xả cuối cùng sẽ được thực hiện bằng nước. Một lần nữa, chất lượng của nước này là rất quan trọng, vì nó có thể dẫn đến ô nhiễm sau khử trùng và hư hỏng sản phẩm. 1.2. Hệ thống CIP: Có 3 loại hệ thống CIP - Loại đơn giản nhất là HT CIP với một bình và một bơm - Loại HT CIP dung dịch được tuần hoàn và xối trong đường ống tại cuối chu kì rửa - Hệ thống dung dịch hồi lưu, dung dịch tẩy rửa được hồi lưu và sử dụng lại Các phần cơ bản cho hầu hết các chế độ: - Rửa trước bằng nước để loại bỏ sản phẩm dư - Rửa bằng kiềm để loại bỏ chất bẩn - Rửa bằng acid để loại bỏ khoáng và nước cứng, ức chế vi sinh vật đồng thời trung hòa lượng kiềm còn lại ở giai đoạn trước - Rửa lại bằng nước. Một hệ thống CIP gồm có một trạm trung tâm và các thiết bị vận chuyển. Một trạm trung tâm gồm có các thùng chứa chất tẩy rửa, chất sát trùng ( acid, kiềm…) và thùng chứa nước vô trùng. Các thiết bị vận chuyển gồm có bơm đẩy , bơm thu hồi, các đường ống dẫn và các vòi phun. Các van điều chỉnh. Các hệ thống CIP có thể khác nhau về độ phức tạp và mức độ tự động hóa và do đó cũng khác nhau về hiệu quả hoạt động và chi phí đầu tư. Ví dụ như một hệ thống CIP đơn giản, chi phí cho các chất tẩy rửa, nước và năng lượng rất cao nhưng hiệu quả vệ sinh cao và giảm đáng kể nguy cơ ô nhiễm chéo. Hệ thống phục hồi đầy đủ với các bể chứa chất tẩy rửa lớn thường đa chức năng và có tính kinh tế cao nhưng cần phải được giám sát chặt chẽ để ngăn chặn sự gia tăng các tạp chất trong chất tẩy rửa. Hiệu quả thu hồi cũng phụ thuộc vào việc cài đặt hệ thống trước khi thực hiện quá trình tẩy rửa.do đó việc làm mới các dung dịch thường xuyên là rất quan trọng. Các loại đầu phun trong hệ thống CIP : Đầu CIP làm sạch có 3 kiểu chính: Loại quả cầu phun cố định (fix spray ball-FSB); loại đầu phun quay (rotary spray head-RSH); loại đầu tia quay (rorary jet head-RJH). - Cầu phun cố định (fix spray ball- FSB): FSB có 2 loại. Thứ nhất là loại quả cầu mỏng thông thường. Loại này lắp đặt không tốn kém, dễ dàng vận hành, nhưng tốn nhiều nước. Dạng khác của quả cầu phun cố định có thành dày hơn khoảng 1.326mm. Quả cầu dày từ 3 - 4mm phụ thuộc vào đường kính của nó và yêu cầu về số lượng tia ít hay nhiều. Ưu điểm quan trọng nhất là nó làm sạch được những vùng khó vệ sinh (cánh khuấy, cửa tiếp liệu) và làm tăng hiệu quả sử dụng của chất lỏng FSB-Fixed Spray Ball. - Đầu phun quay (rotary spray head-RSH): RSH cải tiến góc quét bên trong bồn chứa của quả cầu, bằng việc sử dụng tốc độ đầu quay lớn, tạo ra chùm tia hình quạt tác động tới toàn bộ diện tích bề mặt bên trong bồn chứa. Khi sử dụng đầu phun quay thay cho quả cầu cố định, có thể làm giảm 30 – 40% tốc độ dòng CIP mà vẫn đạt hiệu quả tốt hơn. Ưu điểm của RSH là tốc độ dòng chảy yêu cầu không cao, chu kỳ vệ sinh lặp lại nhanh, đảm bảo toàn bộ
bề mặt được làm sạch ở mức độ tốt nhất. RSH mang lại lợi ích lớn cho những cơ sở sản xuất có liên quan đến dung dịch dẻo và rắn. Một lợi ích nữa của hệ thống CIP sử dụng cầu quay RSH là hiệu quả tráng rửa sơ bộ, bởi vì những đầu làm sạch có thể tác động đến 98% lượng chất cần loại bỏ trong bồn chứa và dung dịch chất tẩy rửa có thể tái sử dụng được nhiều lần. - Đầu tia quay (rorary jet head-RJH): RJH có ưu điểm là làm sạch những thiết bị có đường kính lớn. Đầu phun được thiết kế có thể thay đổi khả năng phun nước, đảm bảo mức độ lam sạch cao nhất ở những nơi tập trung nhiều cặn bẩn. Hãng Breconcherry đã phát triển những đầu tia quay bao gồm những phần chính sắp xếp theo hàng giảm tới mức tối đa diên tích dư thừa. Một đặc điểm nữa của đầu RJH làm sac h là khả năng tự lam sach một cách hiệu quả khi được nhúng trong dung dịch chất tẩy rửa . 1.3. Các nguyên tắc lắp đặt hệ thống CIP: Hiệu quả, năng suất của hệ thống CIP gắn liền quá trình thiết kế dây chuyền. Nên hạn chế những vị trí uốn, gấp khúc trong hệ thống đường ống. Để giảm thiểu tối đa thể tích bồn chứa chứa của hệ CIP, hệ thống đường ống được thiết kế một cách đơn giản nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Độ bóng bề mặt làm việc của thiết bị là yếu tố ảnh hưởng đến chế độ làm việc của hệ thống CIP. Độ nhám bề mặt (Ra) là giá trị chiều cao trung bình của các đỉnh không đều nhau trên bề mặt và được tính bằng m. Chỉ số Ra đạt tiêu chuẩn là 1m. Những bề mặt có chỉ số Ra thấp sẽ rút ngắn được thời gian làm sạch. Nếu bề mặt có chỉ số Ra thay đổi từ 0.65m xuống 0.42m, thời gian làm sạch giảm được 30%. Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất cần được lắp đặt sao cho quá trình vệ sinh được thuận tiện nhất. Mặt khác, cần lưu ý đến những khe hở, vết nứt của hệ thống máy móc do sự tác động của nhiệt độ trong quá trình cấp nhiệt. Trong máy chiết chai, việc nâng nhiệt sẽ làm tăng sự mài mòn và làm giảm tuổi thọ của các đầu chiết. Để nâng cao hiệu quả quá trình vệ sinh, hệ thống CIP cần được thiết kế bao gồm quá trình cấp khí và thoát khí cùng với quy trình xử lý chất lỏng. Thiết bị sử dụng được thiết kế một cách thuận lợi cho việc loại bỏ chất kết tủa ra khỏi bồn chứa và đường ống. Độ bóng của bề mặt đáy bồn chứa cũng như góc côn là hai yếu tố cần được thiết kế phù hợp cho quá trình kết lắng nấm men và cặn protein. Lắp đặt dây chuyền sản xuất cần giảm thiểu sự nhiễm bẩn của dung dịch tẩy rửa. Các thiết bị trống cần tiến hành vệ sinh CIP ngay sau mỗi chu kỳ sản xuất. Hệ thống thu hồi chất tẩy rửa cần lắp đặt tập trung nhằm giảm thiểu số lượng Bồn chứa. Các vị trí có nguy cơ nhiễm bẩn phải được kiểm soát nghiêm ngặt, đồng thời đảm bảo sự vận hành tối ưu cho hệ thống CIP cũng như quá trình tái sử dụng. Dung dịch chất tẩy rửa cần được bơm qua quả cầu phun để đảm bảo loại bỏ lớp cặn nấm men bám trên bề mặt thành bồn chứa. Đối với hệ đa ống dẫn, cần những bồn chứa có kích thước thích hợp để cho dòng CIP có thể hoạt động ở cùng một thời điểm. Việc sử dụng thiết bị đo lưu lượng, áp suất, tốc độ là cần thiết để giám sát quá trình hoạt động, nhằm ngăn ngừa những sự cố có thể xảy ra. Ngoài ra, cần sử dụng bộ điều khiển bổ sung nồng độ hóa chất chính xác và ổn định.
2. Tính chất hóa học của nước và các yếu tố ảnh hưởng đến sự tẩy rửa 2.1 Cặn bã cần được loại bỏ Cặn bã là các chất còn lại trong công nghiệp thực phẩm, chúng thường là cặn bã thực phẩm hay nước. Bản chất của cặn bã thực phẩm sẽ xác định quá trình cần thiết để tẩy rửa nó. Cặn bã có thể được chia làm 2 loại cơ bản: loại tan trong nước và loại không tan trong nước. Cặn bã tan trong nước như đường và muối có thể dễ dàng xử lý và không có nhiều khó khan trong quá trình loại bỏ chúng. Cặn bã không tan gây khó khăn hơn khi loại bỏ chúng, chúng được chia thành cặn bã hữu cơ và cặn bã vô cơ. Cặn bã hữu cơ có nguồn gốc từ động vật, thực vật, bao gồm dầu, chất béo, protein, tinh bột, carbohydrate. Nếu những loại cặn bã này đã bị đun nóng lâu, ví dụ như trong lò, thì chúng bị hóa than nên khó làm sạch hơn. 2.2 Tính chất hóa học của nước Những thuộc tính quan trọng của nước ảnh hưởng đến việc làm sạch các thiết bị trong sản xuất đồ uống và sữa: • Nước được sử dụng trong vệ sinh của nhà máy sản xuất sữa phải sách và phù hợp chất lương vệ sinh theo yêu cầu • Tiêu chuẩn vi sinh (đơn vị cfu): ví dụ trong 100 ml, tổng số vi khuẩn < 100, không có coliforms, Escherichia coli • Không lẫn khí CO2 dẫn đến việc phải thêm kiềm vào để trung hòa acid yếu • pH nên ở khoảng 6.5 đến 7.5, vì nếu dưới 6.5 sẽ xảy ra ăn mòn thiết bị, giá trị pH tối đa cho phép là 10 • Sulfua / sunphát. mức cho phép là 250 mg SO L. • Clorua không vượt quá 250.10-3 mg/mL nước • Ngoài ra còn có các chỉ tiêu về hàm lượng Fe, Mn, ….
• Độ cứng toàn phần 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tẩy rửa • Thời gian: nếu 1 chất tẩy không có đủ thời gian để hoàn thành các khâu cần thiết thì hiệu quả sẽ kém. • Tác động cơ học: chất tẩy rửa nhìn chung sẽ không loại được hoàn toàn các cặn bã trừ phi có thêm sự tham gia của một hay nhiều thiết bị cơ học khác, có thể lau, cọ xát, phun quay phản lực,…. • Nồng độ chất tẩy rửa: Bất kì một sản phẩm nào khi ở một nồng độ nhất định nó sẽ hoạt động tốt nhất. • Nhiệt độ: Trong hầu hết các trường hợp, nhiệt độ tăng thì hiệu quả tẩy rửa sẽ tang. • Một yếu tố thường bị bỏ qua nữa là tỉ lệ chất tẩy rửa với tỉ lệ cặn bã. 3. Thiết kế thiết bị để có thể tẩy rửa dễ dàng THIẾT KẾ TRANG THIẾT BỊ VÀ LẮP ĐẶT: - Nên tuân theo quy chuẩn của Châu Âu( EU và EHEDG) - Nguyên tắc thiết kế vệ sinh:  Vật liệu cấu trúc thiết bị không có tác dụng xấu với thực phẩm, phải phù hợp theo các điều kiện sử dung. Ví dụ: Không gây độc cho beer; thích hợp với café mịn, không xốp, không nứt;….  Cấu trúc và hình dạng thiết bị: phải có chỗ thoát nước, được thiết kế để sản phẩm không bị nhiễm ra bên ngoài.  Thiết bị dễ tháo gỡ và dễ dàng nhìn thấy để làm sạch, nếu dung CIP thì khỏi phải tháo gỡ mà làm sạch tại chỗ Yêu cầu thiết kế vệ sinh liên quan đến các vấn đề: chất liệu, các khớp, bề mặt, ốc vít, hệ thống thoát nước, các góc không gian chết, thiết bị đo đạc, cửa vào và nắp, …. 4. Tẩy rửa bồn chứa 4.1 Tầm quan trọng:
Các ngành công nghiệp sữa phải đối phó với nhu cầu ngày càng nghiêm ngặt về vệ sinh sản phẩm. Không ngừng cải tiến chất lượng và hiệu quả cũng được yêu cầu để duy trì lợi nhuận. Trong hầu như tất cả các loại quy trình công nghệ, khả năng duy trì ổn định về vệ sinh là rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm. Tốc độ và hiệu quả mà quá trình làm sạch có thể được thực hiện là rất quan trọng đối với cả chi phí vận hành và thời gian dừng sản xuất, và do đó có tác động đáng kể đến lợi nhuận của công ty. Ngoài ra, vấn đề môi trường đang được đưa ra ngày càng quan tâm, tập trung vào tái chế nước, giảm sử dụng hóa chất, và hạn chế chất thải. Việc làm sạch bồn chứa và thiết bị chế biến sữa khác đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ hiệu quả kinh tế, và tối ưu hóa CIP là một phần quan trọng của điều này. 4.2 Làm sạch bồn chứa ở nhiều khía cạnh: Mỗi nhà máy có một lý do cụ thể để tập trung vào làm sạch tốt hơn, vệ sinh, và việc tập trung này thường bao gồm nhiều thành phần khác nhau. Một số vấn đề điển hình trong CIP: • kiểm soát môi trường vi sinh • đảm bảo vô trùng để xử lý tiếp các quá trình khác • công tác phòng chống lây nhiễm chéo • loại cặn bã trong bồn chứa • truyền nhiệt hiệu quả 4.3 Phương pháp vệ sinh bồn chứa: Thiết bị trong chế biến sản phẩm từ sữa có thể được làm sạch bằng nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của thiết bị và mức độ tự động hóa. Hai phương pháp tiếp cận chính để giải quyết vấn đề vệ sinh bể chứa là làm sạch nơi khác (COP) và làm sạch tại chỗ (CIP). Vệ sinh tại chỗ (CIP) CIP là một phương pháp mà thiết bị nhà máy được làm sạch tự động mà không phải tháo rời thiết bị ra khỏi vị trí trong quy trình sản xuất. Với phương pháp này, người ta ít hoặc không phải làm sạch bằng những cách thủ công. Trong ngành công nghiệp sữa hiện đại, chỉ tiêu sạch như là một yêu cầu ưu tiên nhất và thường được tự động hóa càng nhiều càng tốt, để loại bỏ các sai sót của việc thủ công của con người. Có ba loại thiết bị CIP tự động thường được sử dụng để phun làm sạch bên trong của bồn chứa, bao gồm cả mạch đường ống được sử dụng trong sản xuất sữa. Một số thiết bị CIP:  Bóng phun tĩnh: được sử dụng khi người dùng quan tâm nhiều đến giá cả ban đầu, khi yêu cầu về vệ sinh không cao, hoặc khi có sự thiếu nhận thức về tầm quan trọng của những hạn chế trong các quy trình công nghệ.
Bóng phun tĩnh
Những tia nước được phun ra khi bóng phun tĩnh hoạt động  Đầu phun quay: thường sử dụng cho bồn chứa, dễ dàng làm sạch, vệ sinh tốt và giá cả hợp lý.
Đầu phun quay
Đầu phun quay khi làm việc  Đầu quay phản lực: dung cho các bể lớn tương đối khó khăn để làm sạch, với các tiêu chuẩn cao về vệ sinh.
Đầu quay phản lực
Đầu quay phản lực khi hoạt động Bóng phun tĩnh là giải pháp CIP truyền thống, nhưng ngày càng được thay thế bởi các thiết bị hiện đại hơn, hiệu quả kinh tế cao hơn và lắp đặt dễ dàng hơn. Hơn nữa, đầu phun quay và đầu quay phản lực quan trọng để tránh việc sử dụng khối lượng lớn hóa chất và các chất lỏng làm sạch, và do đó cắt giảm chi phí hoạt động và thời gian làm sạch.
5. Thiết kế và điều khiển hệ thống CIP 5.1 Giới thiệu Việc thiết kế và điều khiển hệ thống CIP thì nên dựa vào một qui trình thiết kế lô-gic. Trong thực tế thường thì nó dựa vào nguồn quỹ còn bao nhiêu, hơn là lien quan đến các thiết bị đắt tiền. Có thể áp dụng những nguyên tắc sao: 5.1.1 Hệ thống hoàn lưu hoàn toàn: CIP ba bồn Hệ thống này có bồn chất tẩy rửa nóng và lạnh và dùng để tẩy rửa nhiều chất khác nhau như sữa, kem, bia, rượu, thực phẩm nói chung.
5.1.2 Bao nhiêu CIP Điều này liên quan đến số lượng thiết bị cần được làm sạch và thời gian có. Ví dụ, nếu có 10 giờ để thực hiện CIP, thì có 10 thiết bị cần được tẩy rửa, và mỗi dây chuyền tẩy rửa cần 30 phút, vậy thì thời gian tẩy rửa là 5 giờ cộng 20% thời gian dự phòng. Vì vậy thời gian 10 giờ là tơhích hợp cho một hệ CIP. Nếu thời gian tẩy rửa là 1.5 giờ, với cùng thời gian dự phòng, tổng thời gian tẩy rửa là 18 giờ. Nhưng thời gian được cho là chỉ 10 giở, vì vậy 2 hệ thống CIP là cần thiết cho quá trình tẩy rửa. 5.1.3 Kích thước của thiết bị CIP Thùng chứa dung dịch tẩy rửa nên chứa đủ thể tích lớn nhất trong dòng cộng thêm 20%, và những dự phòng cho các yêu cầu trong tương lai. Bồn chứa các chất trước khi rửa nên đủ lớn để chứa thể tích tổng lượng nước cần dùng, và cho dòng có lượng chất lớn nhất. 5.1.4 Dung dịch tẩy rửa là lạnh hay nóng Nếu sản phẩm nhẹ và chảy tự do như sữa, thì dung dịch tẩy rửa lạnh là thích hợp; nếu sản phẩm dày và béo như kem, sữa chua hoặc các sản phẩm sữa khác, thì dung dịch tẩy rửa ở 40C là đủ để làm tan chảy chất béo và hiệu quả của chất tẩy rửa sẽ cao hơn, sẽ làm giảm lượng chất tẩy rửa cần dùng và thời gian CIP
Trong một hệ CIP được làm nóng, việc dùng dung dịch tẩy rửa có nhiệt độ ấm cho sữa không có hại gì mà chỉ làm tăng tốc độ, giảm tiêu thụ chất tẩy rửa. 5.1.5 Lựa chọn bơm Bơm phải có khả năng tự điều chỉnh và có thể bơm vào không khí. Một loại điển hình và hiệu quả nhất đó là bơm. Bơm thích hợp nhất là bơm lỏng vòng (liquid ring pump), dù nó đắt tiền nhưng làm việc rất tốt. Mỗi loại bơm áp suất thấp, vừa và cao đều có ưu nhược điểm riêng của nó 5.1.6 Chọn đầu phun Có nhiều loại đầu phun khác nhau. Khi lắp đặt mới thì dùng đầu áp u suất ca có thể giảm được kích thước ống và dung lượng bơm. Tuy nhiên, rất khó hoặc không thể chuyển thành bơm phun và từ những thông số của bơm thường. Bảng 5.1: Ưu điểm và nhược điểm của loại đầu phun áp lực đối với hiệu quả của CIP Loại Ưu điểm Nhược điểm Áp suất thấp chi phí thấp lưu lượng cao Nhiều loại có sẵn Tốn nhiều nước Vào nhiệt nhanh Không ảnh hưởng cơ học Không có bộ phận chuyển Phụ thuộc hoàn toàn vào chất động làm sạch bảo trì thấp Hạn chế đường kính phun Ứng phó tốt với chướng ngại Cần nhiều đầu phun vật bên trong Cần đường ống lớn Lưu lượng tương thích tốt với làm sạch dòng Dễ dàng để xác nhận vận hành tốt
Áp lực trung bình chi phí trung bình Cần nhiều đầu phun Nhiều loại có sẵn bộ phận chuyển động Vào nhiệt vừa phải Bảo trì cao hơn và có thể ùn lưu lượng trung bình tắc Giảm lượng nước thải Vật cản bên trong có thể phá Đường kính đường ống thấp vỡ vòi phun Phạm vi đường kính phun tốt Tác dụng làm sạch cơ học Áp lực cao Lưu lượng thấp Chi phí cao Tốn ít nước nhất Tốc độ vào nhiệt độ thấp Loại bỏ được các vật cảnbởi hơn vòi phun áp suất cao bộ phận chuyển động Đường kính đường ống thấp bảo trì cao hơn Hiệu quả làm sạch cao Có thể tắc nghẽn Không cần nhiều đầu phun Vật cản bên trong có thểphá vỡ vòi phun Trình tự làm sạch dài hơn 5.1.7 Siêu thị Nhiều siêu thị lớn đặt ra những điều kiện CIP nghiêm ngặt cho các sản phẩm từ sữa. 5.2 Những nguyên tắc của tẩy rửa hóa học 5.2.1 Loại bỏ cặn bã Cặn bã là những gì mà không nên có mặt trên bề mặt của thiết bị chế biến. Tuy nhiên, cặn bã thấy được như phần dư của sản phẩm – đặc biệt trong bồn lên men – có thể thấy và ngửi được. Những gì không nhìn thấy được bao gồm vi sinh vật, bào tử , nấm men. Mùi hôi thối cũng có thể là một vấn đề. 5.2.2 Các thông số trong quá trình loại bỏ cặn bã. Những thông số chính của quá trình loại bỏ cặn bã là thời gian, nhiệt độ, và nồng độ chất tẩy rửa cùng với ảnh hưởng cơ học từ đầu phun, và những thông số này có thể thay đổi theo tỷ lệ để thay đổ chế độ tẩy rửa. Các thông số có thể được tối ưu hóa để chi phí là thấp nhất và hiệu quả tẩy rửa là cao nhất 5.2.3 Tẩy rửa hóa học các cặn bã và chất chống nhiễm vi sinh vật Chất tẩy rửa CIP được dùng để hòa tan cặn bã, và loại bỏ chúng khỏi thiết bị được tẩy rửa. Cặn bã được tẩy rửa cần được giữ ở trạng thái lơ lửng và trở về hệ thống CIP. Phần lớn các
chất tẩy rửa hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ trên 50C và bằng cách lựa chọn đúng chất tẩy rửa và nồng độ, sự tẩy rửa trên 70C có rất ít cải thiện. Sodium hydroxide là một trong những hóa chất tốt nhất để loại bỏ cặn bã. Nó phản ứng với chất béo trong cặn bã, làm mềm nó, và loại bỏ nó một cách nhanh chóng. Nó loại bỏ vết bẩn và cặn không được tốt lắm. Điển hình sodium hydroxide được dùng ở nồng độ 0.5-2g/100mL cho phần lớn các quá trình và 4g/100mL cho loại cặn bã rất cứng. Mặc dù sodium hydroxide và những chất tẩy rửa khác loại bỏ cặn bã rất tốt, nhưng không phải chúng luôn giữ được cặn bã ở trạng thái keo. Để cải thiện điều này, những hóa chất khác được thêm vào để khắc phục hạn chế Chất tẩy có tính acid, như acid phosphoric và acid nitric. Chúng có thể loại bỏ cặn bã nhẹ, và thường được sử dụng đối với sữa thô. Acid có khả năng loại bỏ các vết dơ bẩn tốt, và để lại một nhà máy sang bóng sau khi thực hiện CIP. Acid nồng độ cao có thể tấn công chỗ nối hoặc van vì vậy cần được lưu ý. Chất chống nhiễm vi sinh vật là các chất đảm bảo chất lượng của nước rửa và để giết vi sinh vật nhiễm trong thiết bị trước khi sử dụng thiết bị. Hai chất chính được sử dụng trong CIP là NaClO và acid peracetic (PAA). Chúng nên được dùng sau khi các thiết bị đã được loại bỏ cặn bã do cặn bã có thể trung hòa hoạt tính của chúng. Tất cả các hóa chất có khả năng gây nguy hiểm cho con người, sản phẩm và môi trường làm việc. Khi tiếp xúc với hóa chất phải mang đồ - đặc biệt là kính bảo hộ hóa học và găng ta. Ngoài ra, khi được sử dụng trong các hệ thống CIP, các hóa chất thườngrất nóng, thêm một phần rủi ro nếu như bất cẩn. Bảng 5.2 Các trình tự hoạt động của toàn bộ hệ thống thu hồi CIP. Giai Mô tả Chú giải đoạn 1 Làm sạch sản phẩm với không khí hoặc Thường chỉ được thực hiện trên các nước sản phẩm có giá trị