标题啤酒发酵罐的清洗和灭

摘要：发酵罐的微生物状况对啤酒质量影响很大，清洁无菌是啤酒生产中卫生管理的基本要求。良好的CIP系统可以对发酵罐进行有效地清洗。对发酵罐的清洗机理、清洗方法、清洗程序、清洗剂/灭菌剂的选择以及CIP系统的运行质量等问题进行了探讨。
　　
　　0前言
　　
　　清洗和灭菌是啤酒生产的基础性工作，也是提高啤酒质量最关键技术措施。清洗和灭菌的目的就是要尽可能地去除生产过程中管道及设备内壁生成的污物，消除腐败微生物对啤酒酿造的威胁。其中，以发酵车间对微生物的要求最高，清洗灭菌工作占其工作总量的70％以上。目前，发酵罐的容积越来越大，物输送管道也越来越长，给清洗和灭菌带来许多困难。如何正确有效地对发酵罐进行清洗和灭菌，以适应当前啤酒“纯生化”的需要，满足消费者对产品质量的要求，应该引起啤酒酿造工作者的高度重视。
　　
　　1清洗机理与影响清洗效果的相关因素
　　
　　1.1清洗机理
　　
　　啤酒生产过程中，与物料接触的设备表面，由于各种原因会沉积一些污物。对于发酵罐来说，其积垢成份主要有酵母和蛋白类杂质、酒花和酒花树脂化合物以及啤酒石等。因为受静电等因素作用，这些污物与发酵罐内壁表面之间具有一定的吸附能量，很显然，为了驱使污物脱离罐壁，必须付出一定的能量。此能量可以是机械能，即采用一定冲击强度的水流洗刷的办法；也可以采用化学能，如使用酸性（或碱性）清洗剂，使污物疏松、崩裂或溶解，从而脱离附着表面；还可以是热能，即通过提高清洗的温度，加快化学反应速度及加速清洗过程的进行。事实上，清洗过程往往是机械作用、化学作用和温度效应共同作用的结果。
　　
　　1.2影响清洗效果的相关因素
　　
　　1.2.1污物与金属表面间吸附能力的大小，与金属表面粗糙度有关。金属表面越粗糙，污物与表面间吸附力越强，清洗就越困难。用于食品生产的设备，要求Ra<1μm；设备表面材料的特性也影响到污物与设备表面之间的吸附力，例如，合成材料的清洗较之不锈钢的清洗尤为困难。
　　
　　1.2.2污物的特性也与清洗效果有一定的关系。很明显，要除去已干结的陈旧污物比除去新的污物要困难的多。所以，在一个生产循环完成之后，一定要尽快对发酵罐进行清洗，不能图方便，等下次使用前再清洗灭菌。
　　
　　1.2.3冲刷强度是影响清洗效果的又一主要因素。无论冲洗管道还是罐壁，只有当洗液处于湍流状态时，其清洗效果才最佳。因此，需对冲洗强度和流量进行有效控制，以使设备表面充分湿润，保证最佳的清洗效果。
　　
　　1.2.4清洗剂本身产生的效果取决于它的类型（酸或碱）、活性以及浓度。
　　
　　1.2.5多数情况下，清洗效果随温度的升高而增加。大量的试验表明，当清洗剂种类和浓度确定时，50℃清洗5min和20℃清洗30min的效果是一样的。
　　
　　2发酵罐的CIP清洗
　　
　　2.1CIP运行方式及其对清洗效果的影响
　　
　　现代化啤酒厂采用最普遍的清洗方式是原位清洗（cleaninginplace，简称CIP），即在密闭条件下，不拆动设备的零部件或管件，对设备及管路进行清洗及灭菌的方法。
　　
　　2.1.1象发酵罐这样的大容器，不可能用充满清洗液的方式清洗。发酵罐的原位清洗是通过洗涤器循环进行的。洗涤器有固定洗球型和旋转喷射型两种型式，通过洗涤器把清洗液喷射到罐体内表面，然后清洗液沿罐壁向下流淌，一般情况下，清洗液会形成一层薄膜附着在罐壁上。这样机械作用的效果很小，清洗效果主要靠清洗剂的化学作用来实现。
　　
　　2.1.2固定洗球型洗涤器的作用半径为2m，对于卧式发酵罐就必须安装多个洗涤器，洗液在洗涤器喷咀出口的压力应为0.2～0.3MPa；对于立式发酵罐和压力测量点在洗涤泵出口的情况，不仅要考虑管路阻力造成的压力损耗，还要考虑高度对清洗压力的影响。
　　
　　2.1.3压力太低时，洗涤器的作用半径小，流量不够，喷射的清洗液不能布满罐壁；而压力太高时，清洗液会形成雾状，不能形成沿罐壁向下流动的水膜，或者喷射的清洗液被罐壁反弹回来，降低了清洗效果。
　　
　　2.1.4在被清洗设备较脏和罐体直径较大（d>2m）时，一般采用旋转喷射型洗涤器，通过增加洗涤器出口压力（0.3～0.7MPa），来加大洗涤半径，增强冲洗的机械作用，增加去垢效果。
　　
　　2.1.5与球型洗涤器相比，旋转喷射型洗涤器可以采用较低的清洗液流量。由于冲洗介质通过时，洗涤器利用流体的反冲力进行旋转，冲洗和流空交替进行，从而提高了清洗效果。
　　
　　2.2清洗液流量的估算
　　
　　前已述及，发酵罐清洗时需要有一定的冲洗强度和流量。为了保证流体流层足够的厚度及形成连续的湍流，必须注意清洗泵的流量。
　　
　　2.2.1对于清洗圆形锥底罐，清洗液的流量有不同的估算方法。传统方法只考虑罐的周长，根据清洗的难易程度，在1.5～3.5m3/m•h范围内确定（一般小罐取下限，大罐取上限）。一个直径6.5m的圆形锥底罐，周长约20m，如采用3m3/m•h时，清洗液的流量约为60m3/h。
　　
　　2.2.2新的估算方法的依据是，每百升冷却麦汁在发酵过程中析出的代谢产物（沉积物）的量是一定的。罐的直径增加时，单位罐容的内表面积降低，其结果是单位面积上的污物负荷量加大，必须相应提高清洗液的流量，建议以0.2m3/m2•h为宜。一个容量为500m3、直径为6.5m的发酵罐内表面积约为350m2，则清洗液的流量约为70m3/h。
　　
　　3清洗发酵罐常用的方法及程序
　　
　　3.1按清洗操作温度来分，可分为冷清洗（常温）与热清洗（加热）。人们为了节省时间和洗液，往往在温度较高的情况下进行清洗；而为大罐操作安全考虑，冷清洗则常被用于大罐的清洗。
　　
　　3.2按采用的清洗剂种类不同，可分为酸性清洗和碱性清洗。碱洗特别适合去除系统内生成的有机污物，如酵母、蛋白质、酒花树脂等；酸洗主要是去除系统内生成的无机污物，如钙盐、镁盐、啤酒石等。