啤酒發(fā)酵罐的清洗和滅菌

1清洗機(jī)理與影響清洗效果的相關(guān)因素

1.1清洗機(jī)理

　啤酒生產(chǎn)過程中，與物料接觸的設(shè)備表面，由于各種原因會(huì)沉積一些污物。對(duì)于發(fā)酵罐來說，其積垢成份主要有酵母和蛋白類雜質(zhì)、酒花和酒花樹脂化合物以及啤酒石等。因?yàn)槭莒o電等因素作用，這些污物與發(fā)酵罐內(nèi)壁表面之間具有一定的吸附能量，很顯然，為了驅(qū)使污物脫離罐壁，必須付出一定的能量。此能量可以是機(jī)械能，即采用一定沖擊強(qiáng)度的水流洗刷的辦法；也可以采用化學(xué)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(xué)反應(yīng)速度及加速清洗過程的進(jìn)行。事實(shí)上，清洗過程往往是機(jī)械作用、化學(xué)作用和溫度效應(yīng)共同作用的結(jié)果。

1.2影響清洗效果的相關(guān)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(guān)。金屬表面越粗糙，污物與表面間吸附力越強(qiáng)，清洗就越困難。用于食品生產(chǎn)的設(shè)備，要求Ra<1 μm；設(shè)備表面材料的特性也影響到污物與設(shè)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(guān)系。很明顯，要除去已干結(jié)的陳舊污物比除去新的污物要困難的多。所以，在一個(gè)生產(chǎn)循環(huán)完成之后，一定要盡快對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)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(qiáng)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(dāng)洗液處于湍流狀態(tài)時(shí)，其清洗效果才最佳。因此，需對(duì)沖洗強(qiáng)度和流量進(jìn)行有效控制，以使設(shè)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(chǎn)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(shù)情況下，清洗效果隨溫度的升高而增加。大量的試驗(yàn)表明，當(dāng)清洗劑種類和濃度確定時(shí)，50℃清洗5 min和20℃清洗30 min的效果是一樣的。

2發(fā)酵罐的CIP清洗

2.1CIP運(yùn)行方式及其對(duì)清洗效果的影響

　現(xiàn)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(dòng)設(shè)備的零部件或管件，對(duì)設(shè)備及管路進(jìn)行清洗及滅菌的方法。

2.1.1象發(fā)酵罐這樣的大容器，不可能用充滿清洗液的方式清洗。發(fā)酵罐的原位清洗是通過洗滌器循環(huán)進(jìn)行的。洗滌器有固定洗球型和旋轉(zhuǎn)噴射型兩種型式，通過洗滌器把清洗液噴射到罐體內(nèi)表面，然后清洗液沿罐壁向下流淌，一般情況下，清洗液會(huì)形成一層薄膜附著在罐壁上。這樣機(jī)械作用的效果很小，清洗效果主要靠清洗劑的化學(xué)作用來實(shí)現(xiàn)。

2.1.2固定洗球型洗滌器的作用半徑為2 m，對(duì)于臥式發(fā)酵罐就必須安裝多個(gè)洗滌器，洗液在洗滌器噴咀出口的壓力應(yīng)為0.2～0.3 MPa；對(duì)于立式發(fā)酵罐和壓力測(cè)量點(diǎn)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(duì)清洗壓力的影響。

2.1.3壓力太低時(shí)，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(shí)，清洗液會(huì)形成霧狀，不能形成沿罐壁向下流動(dòng)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(shè)備較臟和罐體直徑較大(d>2 m)時(shí)，一般采用旋轉(zhuǎn)噴射型洗滌器，通過增加洗滌器出口壓力(0.3～0.7 MPa)，來加大洗滌半徑，增強(qiáng)沖洗的機(jī)械作用，增加去垢效果。

2.1.5與球型洗滌器相比，旋轉(zhuǎn)噴射型洗滌器可以采用較低的清洗液流量。由于沖洗介質(zhì)通過時(shí)，洗滌器利用流體的反沖力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，沖洗和流空交替進(jìn)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(fā)酵罐清洗時(shí)需要有一定的沖洗強(qiáng)度和流量。為了保證流體流層足夠的厚度及形成連續(xù)的湍流，必須注意清洗泵的流量。

2.2.1對(duì)于清洗圓形錐底罐，清洗液的流量有不同的估算方法。傳統(tǒng)方法只考慮罐的周長，根據(jù)清洗的難易程度，在1.5～3.5 m³/m•h范圍內(nèi)確定(一般小罐取下限，大罐取上限)。一個(gè)直徑6.5 m的圓形錐底罐，周長約20 m，如采用3 m³/m•h時(shí)，清洗液的流量約為60 m³/h。

2.2.2新的估算方法的依據(jù)是，每百升冷卻麥汁在發(fā)酵過程中析出的代謝產(chǎn)物(沉積物)的量是一定的。罐的直徑增加時(shí)，單位罐容的內(nèi)表面積降低，其結(jié)果是單位面積上的污物負(fù)荷量加大，必須相應(yīng)提高清洗液的流量，建議以0.2 m³/m²•h為宜。一個(gè)容量為500 m³、直徑為6.5 m的發(fā)酵罐內(nèi)表面積約為350 m²，則清洗液的流量約為70 m³/h。

3清洗發(fā)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?yōu)榱斯?jié)省時(shí)間和洗液，往往在溫度較高的情況下進(jìn)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(tǒng)內(nèi)生成的有機(jī)污物，如酵母、蛋白質(zhì)、酒花樹脂等；酸洗主要是去除系統(tǒng)內(nèi)生成的無機(jī)污物，如鈣鹽、鎂鹽、啤酒石等。