การออกแบบระบบ CIP สำหรับการผลิตเบียร์

โครงการทำความสะอาด ฆ่าเชื้อ และสุขาภิบาลอุปกรณ์ ท่อ และสิ่งแวดล้อมในโรงงานผลิตเบียร์คราฟต์มีความสำคัญและเป็นปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของผลิตภัณฑ์ ไม่ว่าคุณภาพของมอลต์ ฮ็อป ยีสต์ และน้ำจะดีเพียงใด ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะผลิตเบียร์ที่มีรสชาติบริสุทธิ์ในชุดอุปกรณ์และท่อที่ปนเปื้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยการปรับปรุงระบบอัตโนมัติในการผลิตเบียร์คราฟต์ มีวาล์วอัตโนมัติจำนวนมาก เครื่องมือตรวจจับ และท่อที่เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาและถอดไม่ได้ในอุปกรณ์ ซึ่งทำให้มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการกำหนดค่าระบบ CIP การทำความสะอาดและฆ่าเชื้อ CIP เป็นโครงการที่เป็นระบบ ไม่สามารถกำหนดค่าสถานี CIP ที่ดีเพื่อทำความสะอาดและฆ่าเชื้ออุปกรณ์และท่อได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ยังต้องอาศัยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับอุปกรณ์และท่อที่จะทำความสะอาดเพื่อให้ได้ผลการทำความสะอาดและฆ่าเชื้อที่ดีที่สุด ในเวลาเดียวกัน การใช้น้ำ พลังงาน (รวมถึงไฟฟ้าและความร้อน) และสารเติมแต่งในการทำความสะอาดและฆ่าเชื้อก็น้อยมาก นี่คือระบบ CIP ที่สมบูรณ์แบบสำหรับโรงงานผลิตเบียร์คราฟต์ บทความนี้จะอธิบายข้อกำหนดการกำหนดค่าพื้นฐานของระบบ CIP ในกระบวนการซักล้างโดยใช้เทคโนโลยีและวิธีการทำความสะอาด CIP ที่ทันสมัย

1 เทคโนโลยีและข้อกำหนดในการทำความสะอาดอุปกรณ์ Saccharification

ระบบการเติมน้ำตาลเป็นโซนร้อนในโรงงานผลิตเบียร์คราฟต์ และวัสดุต่างๆ จะทำงานโดยพื้นฐานที่อุณหภูมิระหว่าง 50 ถึง 100 องศา ดังนั้น ระบบ CIP สำหรับการเติมน้ำตาลจึงเน้นที่การทำความสะอาดเป็นหลัก นอกจากนี้ยังมีชิ้นส่วนเล็กๆ เช่น ท่อส่งเบียร์เย็นที่ต้องคำนึงถึงการทำความสะอาดและการฆ่าเชื้อในเวลาเดียวกัน ข้อกำหนดพื้นฐานของระบบ CIP คือการส่งของเหลวทำความสะอาดด้วยอุณหภูมิและแรงดันที่เหมาะสมไปยังภาชนะและท่อส่ง และดำเนินกระบวนการทำความสะอาดให้เสร็จสิ้นตามขั้นตอนและเวลาที่กำหนด ภาชนะและท่อส่งวัสดุของกระบวนการเติมน้ำตาลจะต้องได้รับการทำความสะอาดในรอบที่แยกจากกัน

1.1 สารละลายทำความสะอาด: ให้ใช้สารละลายด่าง 2-3% (NaOH) สำหรับการทำความสะอาดแบบร้อน และสารละลายกรดฟอสฟอริก 2.5% สำหรับการทำความสะอาดแบบเย็น

1.2 ขั้นตอนและเวลาในการทำความสะอาด: การล้างเบื้องต้น: 10-20 นาที, การล้างแบบเป็นระยะๆ 2-3 ครั้ง (สามารถใช้น้ำรีไซเคิลได้)

การทำความสะอาด: รอบยาว 40-60 นาที, รอบสั้น 20-30 นาที

การล้าง: 10-20 นาที โดยใช้น้ำร้อนก่อน จากนั้นจึงใช้น้ำอุณหภูมิปกติ (หลังจากนั้น น้ำล้างจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เป็นน้ำล้างเบื้องต้นสำหรับการทำความสะอาดครั้งต่อไป)

การทดสอบ: ไม่มีสารตกค้างที่เป็นด่างหรือกรด

1.3 อุณหภูมิในการทำความสะอาด: สำหรับอุปกรณ์การทำแซคคาริฟิเคชันและท่อ อุณหภูมิของด่าง CIP คือ 82 องศา (โปรดใส่ใจข้อกำหนดอุณหภูมิของน้ำไหลกลับที่จะต้องถึง 82 องศาในระหว่างการทำความสะอาดแบบรอบ) และการดองจะเหมาะสำหรับอุณหภูมิห้อง

2.การกำหนดค่าสถานี CIP แบบซัคคาริฟิเคชั่น

สถานี CIP สำหรับการสกัดสารประกอบด้วยถัง ปั๊ม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ตัวกรอง ตัวจ่าย วาล์วท่อและเครื่องมือต่างๆ

2.1 ถัง: โดยทั่วไปจะประกอบด้วยถัง 2 ถังซึ่งรวมถังน้ำรีไซเคิลและถังด่าง หรือ 4 ถังซึ่งรวมน้ำรีไซเคิล ถังด่าง 1 ถังด่าง 2 และถังกรด การออกแบบปริมาตรของถังจะสัมพันธ์กับปริมาตรของท่อส่งและท่อส่งกลับของเหลว CIP การออกแบบถัง CIP อย่างเหมาะสมสามารถลดต้นทุนอุปกรณ์และการใช้ไอน้ำและสารทำความสะอาดได้ ถัง CIP จำเป็นต้องมีฟังก์ชันทำความสะอาดตัวเอง

2.2 ปั๊ม: ปั๊มจ่าย CIP ใช้ปั๊มแรงเหวี่ยง การออกแบบการไหลของปั๊มนั้นสัมพันธ์กับอัตราการไหลที่ต้องการโดยลูกบอลซักผ้าหรือเครื่องล้างกระป๋องสำหรับการทำความสะอาดภาชนะและอัตราการไหลที่ต้องการของของเหลวซักผ้าในท่อ การออกแบบการยกของปั๊มนั้นสัมพันธ์กับอัตราการไหลที่ต้องการโดยลูกบอลซักผ้าหรือเครื่องล้างกระป๋องสำหรับการทำความสะอาดภาชนะ แรงดันที่ต้องการโดยถังและความยาวและความสูงของท่อจ่าย CIP นั้นสัมพันธ์กับจำนวนอุปกรณ์และวาล์วบนท่อ ปั๊มรีฟลักซ์ CIP ใช้ปั๊มดูดตัวเองซึ่งสามารถดูดตัวเองและขนส่งของเหลว CIP ในภาชนะและท่อรีฟลักซ์ CIP เพื่อไม่ให้ของเหลวเหลืออยู่ในภาชนะ

2.3 เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน: สำหรับการให้ความร้อนของเหลว CIP (รวมถึงการให้ความร้อนกับน้ำร้อนและของเหลวอัลคาไล) สามารถใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อหรือแบบแผ่นได้ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อมีข้อดีคือมีโอกาสอุดตันน้อยกว่าแต่มีประสิทธิภาพความร้อนต่ำ ปัจจุบันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นถูกใช้กันเป็นส่วนใหญ่

2.4 ตัวกรอง: ใช้ตัวกรองแบบล้างย้อนกลับและติดตั้งบนท่อส่งกลับ CIP ชิ้นส่วนบางส่วนของระบบแซคคาริฟิเคชัน เช่น หม้อเจลลาตินและหม้อต้ม จะมีอนุภาคของสารทำความสะอาดขนาดใหญ่ ซึ่งอาจอุดตันตัวกรองได้ง่าย เมื่ออัตราการไหลลดลง ควรดำเนินการแก้ไขโดยเร็ว ล้างตัวกรอง

2.5 ตัวจ่ายสามารถอยู่ในรูปแบบของแผ่นรับส่งแบบแมนนวลหรืออาร์เรย์วาล์วอัตโนมัติ ตัวจ่ายจะจ่ายของเหลว CIP ไปยังภาชนะและท่อที่ต้องการทำความสะอาด ควรสังเกตที่นี่ว่าตำแหน่งของตัวจ่าย CIP จะต้องค่อนข้างใกล้กับภาชนะและท่อที่ต้องการทำความสะอาด โดยทั่วไปจะวางไว้ในบริเวณส่วนกลางของเวิร์กช็อปซึ่งอาจอยู่ห่างจากสถานี CIP มากขึ้น

2.6 เครื่องมือวัด: ถังหม้อแต่ละถังมีสวิตช์ประตูท่อระบายน้ำและไฟแสดงสถานะการทำความสะอาด CIP; ถังด่าง CIP และถังน้ำรีไซเคิลมีเซ็นเซอร์อุณหภูมิและระดับของเหลว; ถังกรด CIP มีเซ็นเซอร์ระดับของเหลว; ทางออกของปั๊มจ่าย CIP มีเซ็นเซอร์แรงดันและเซ็นเซอร์แม่เหล็กไฟฟ้า มาตรวัดอัตราการไหล; ท่อส่งกลับ CIP มีเซ็นเซอร์วัดค่าการนำไฟฟ้า มาตรวัด pH สวิตช์อัตราการไหล และเซ็นเซอร์อุณหภูมิ; ทางเข้าและทางออกของตัวกรองมีจอแสดงผลแรงดัน

3.การทำความสะอาดและความถี่ของอุปกรณ์การแปรรูปน้ำตาล

ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยกระบวนการ Saccharification นั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเลือกเครื่องขัด โดยทั่วไปจะมีเครื่องล้างลูกบอลและเครื่องล้างถังให้เลือก เครื่องล้างถังใช้วิธีการทำความสะอาดแบบกระแทก: ใช้การหมุนแบบอะซิงโครนัสสองชุดในทิศทางแนวแกนและแนวรัศมีเพื่อสร้างโหมดการทำความสะอาดแรงดันสูงทรงกลม 360- องศา ซึ่งสามารถทำความสะอาดทุกจุดบนพื้นผิวด้านในของภาชนะทั้งหมดที่ต้องการทำความสะอาดได้อย่างรวดเร็วด้วยประสิทธิภาพสูงและการทำความสะอาด เวลาสั้นและแรงดันทางเข้าของเครื่องล้างถังถูกควบคุมระหว่าง 4 ถึง 8 บาร์ ลูกบอลทำความสะอาดเป็นวิธีการทำความสะอาดแบบไหล: ของเหลวที่ฉีดพ่นบนส่วนบนของภาชนะและกระบอกสูบจะไหลลงมาตามผนังถังเหมือนฟิล์มที่ตกลงมา และอนุภาคสิ่งสกปรกที่ละลายในผงซักฟอกจะถูกชะล้างออกไปด้วยฟิล์มที่ตกลงมา จำเป็นต้องควบคุมแรงดันของลูกบอลทำความสะอาดระหว่าง 1.5 ถึง 2.5 บาร์ ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดคือไม่ต้องบำรุงรักษา ปัจจุบันภาชนะสำหรับทำเบียร์คราฟต์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมักติดตั้งลูกบอลล้างเพื่อทำความสะอาด CIP ของแต่ละถัง อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตอุปกรณ์หลายรายละเลยประเภท ปริมาณ และการติดตั้งลูกบอลล้าง การเลือกตำแหน่งทำให้ทำความสะอาดชิ้นส่วนได้ไม่หมด โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่มีอุปกรณ์เครื่องกลอยู่ภายใน หากเป็นไปได้ ขอแนะนำให้กำหนดค่าเครื่องล้างกระป๋อง ซึ่งจะให้ผลการทำความสะอาดที่แตกต่างกัน และลดการใช้พลังงานและสารทำความสะอาด

ความถี่ในการทำความสะอาดที่แนะนำ: กรณีผลิตต่อเนื่อง

ทำความสะอาดทุกวัน (หรือทุก ๆ 8 หม้อ): บดหม้อ ต้มหม้อ เครื่องทำความเย็นสาโท

ทำความสะอาดทุก 1 สัปดาห์ (หรือทุก 56 กระถาง): หม้อบด ถังกรอง

การทำความสะอาดรายเดือน (หรือทุกๆ 240 หม้อ): ถังเก็บชั่วคราว ถังตกตะกอนแบบน้ำวน

สำหรับการผลิตที่ไม่ต่อเนื่อง จะต้องทำความสะอาดหลังจากการปิดระบบและก่อนเริ่มต้นทำงาน

4.การทำความสะอาดและความถี่ของท่อการย่อยน้ำตาล

การทำความสะอาดท่อต้องใช้ของเหลว CIP เพื่อชะล้างและทำความสะอาดท่อที่มีการไหลปั่นป่วนในอัตราการไหลที่แน่นอน ดังนั้น การทำความสะอาดท่อจึงมีปัจจัยสำคัญสองประการ ประการแรก ของเหลว CIP ต้องรักษาอัตราการไหลที่แน่นอนในท่อ และประการที่สอง ของเหลว CIP ต้องสร้างความปั่นป่วนเมื่อไหลในท่อ ข้อกำหนดอัตราการไหลของของเหลว CIP ในท่อคือ 1 เมตรต่อวินาทีสำหรับท่อที่ใหญ่กว่า DN150; 2 เมตรต่อวินาทีสำหรับท่อ DN150- DN100; 3 เมตรต่อวินาทีสำหรับท่อที่เล็กกว่า DN100 ด้วยวิธีนี้เท่านั้นที่ของเหลว CIP จะรักษาสถานะการไหลปั่นป่วนและให้ผลการทำความสะอาดที่ดี

ความถี่ในการทำความสะอาดที่แนะนำ: กรณีผลิตต่อเนื่อง

การทำความสะอาดและฆ่าเชื้อทุกวัน (หรือทุก ๆ 8 หม้อ) : ท่อน้ำสาโทเย็น

การทำความสะอาดรายเดือน (หรือทุกๆ 240 หม้อ) : ท่อน้ำบดและท่อน้ำร้อน

สำหรับการผลิตที่ไม่ต่อเนื่อง จะต้องทำความสะอาดหลังจากการปิดเครื่องและก่อนการเริ่มต้น

ความถี่ในการทำความสะอาดที่แนะนำ: กรณีผลิตต่อเนื่อง

ทำความสะอาดทุกวัน (หรือทุก ๆ 8 หม้อ): บดหม้อ ต้มหม้อ เครื่องทำความเย็นสาโท

ทำความสะอาดทุก 1 สัปดาห์ (หรือทุก 56 กระถาง): หม้อบด ถังกรอง

การทำความสะอาดรายเดือน (หรือทุกๆ 240 หม้อ): ถังเก็บชั่วคราว ถังตกตะกอนแบบน้ำวน

สำหรับการผลิตที่ไม่ต่อเนื่อง จะต้องทำความสะอาดหลังจากการปิดระบบและก่อนเริ่มต้นทำงาน

5. การทำความสะอาดส่วนพิเศษของการแซคคาริฟิเคชัน

5.1 การทำความสะอาดเครื่องทำความร้อนในหม้อต้ม: เครื่องทำความร้อนในหม้อต้มใช้แบบท่อ น้ำซุปจะไหลผ่านด้านท่อและไอน้ำจะไหลผ่านด้านเปลือก หากไม่มีระบบอุ่นน้ำซุปล่วงหน้า น้ำซุปจะอยู่ที่ประมาณ 74 องศาเมื่อเริ่มให้ความร้อนครั้งแรก และไอน้ำจะออกไป อุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 130 องศา ความแตกต่างของอุณหภูมิค่อนข้างมากและน้ำซุปจะไหลช้าในท่อ ทำให้เกิดการไหม้และเกาะติดกับพื้นผิวด้านในของเครื่องทำความร้อนได้ง่าย ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทำความร้อนและต้องทำความสะอาดเป็นประจำ ความถี่ในการทำความสะอาดเกี่ยวข้องกับความแตกต่างของอุณหภูมิ ความยาวการออกแบบของท่อทำความร้อนภายใน และการตกแต่งพื้นผิว มีสองวิธีในการทำความสะอาดเครื่องทำความร้อนภายใน วิธีหนึ่งคือใช้การล้างลูกบอล: ติดตั้งลูกบอลล้างหลายลูกที่ส่วนบนและส่วนล่างของเครื่องทำความร้อนภายในตามเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องทำความร้อน และล้างเครื่องทำความร้อนออกจากส่วนบนและส่วนล่างตามลำดับ นอกจากนี้ยังต้องติดตั้งลูกบอลล้างบนท่อไกด์และร่มกระจายเพื่อทำความสะอาด วิธีที่สองคือใช้วิธีการต้มด้วยด่าง โดยเติมสารละลายด่างที่ยังไม่ผ่านเครื่องทำความร้อนภายในลงในหม้อต้ม จากนั้นเปิดเครื่องทำความร้อนด้วยไอน้ำเพื่อให้สารละลายด่างอยู่ภายในเครื่องทำความร้อน วิธีนี้ต้องใช้ของเหลวด่างจำนวนมากและถังด่างที่มีปริมาณมาก วิธีนี้ใช้เวลาในการทำความสะอาดสั้นและมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่ดี

5.2 การทำความสะอาดใต้แผ่นกรองของถังกรอง: เครื่องขัดที่ติดตั้งในถังกรองไม่สามารถทำความสะอาดแผ่นด้านล่างของถังกรองได้โดยตรงเนื่องจากมีแผ่นกรองอยู่ตรงกลาง ระยะห่างระหว่างแผ่นกรองและแผ่นด้านล่างของถังกรองคือ 20-30 มม. และพื้นที่จำกัด สามารถติดตั้งหัวฉีดทำความสะอาดพิเศษได้เท่านั้น หัวฉีดโดยทั่วไปจะพ่นน้ำยาล้างจานในมุมที่แน่นอน (150-180 องศา) เพื่อล้างด้านล่างของถังกรอง หัวฉีดได้รับการออกแบบด้วยวาล์วทางเดียวเพื่อป้องกันไม่ให้สาโทไหลออกจากหัวฉีด จำนวนหัวฉีดที่ออกแบบนั้นสอดคล้องกับด้านล่างของถัง จำนวนพอร์ตรวบรวมสาโทจะเท่ากันและสอดคล้องกันหนึ่งต่อหนึ่ง เมื่อติดตั้งหัวฉีด ให้ใส่ใจกับทิศทางที่หัวฉีดแต่ละอันพ่นน้ำยาล้างจานและสร้างกระแสหมุนในทิศทางเดียว (ทวนเข็มนาฬิกาหรือตามเข็มนาฬิกา)

6. การทำความสะอาดอุปกรณ์ไมโครแซคคาริฟิเคชัน

สำหรับอุปกรณ์การทำน้ำตาลขนาดเล็กที่มีภาชนะ 2 หรือ 3 ใบที่มีน้ำหนักต่ำกว่า 2 ตัน ขอแนะนำให้ใช้สถานี CIP กับระบบการหมัก นอกจากนี้ยังสามารถไม่ตั้งสถานี CIP ได้ และถังหม้อแต่ละใบจะติดตั้งท่อ CIP ที่หมุนเวียนเอง และใช้วิธีการต้มด่างแบบหมุนเวียนเองเพื่อทำความสะอาด วิธีการมีดังนี้ เตรียมสารละลายด่างที่มีความเข้มข้น 2-3% ในหม้อที่ให้ความร้อนได้ (การทำน้ำตาลหรือหม้อต้ม) เพื่อความปลอดภัย ขอแนะนำให้ใช้น้ำอุณหภูมิปกติในการเตรียมด่าง จากนั้นให้ความร้อนถึง 82 องศา แล้วเปิดปั๊มวัสดุเพื่อทำความสะอาดแบบหมุนเวียน หลังจากหมดเวลาทำความสะอาดแล้ว จะสูบน้ำเข้าไปในภาชนะถัดไปเพื่อทำความสะอาดต่อไป หลังจากทำความสะอาดแล้ว ของเหลวด่างจะถูกปล่อยลงสู่ระบบบำบัดน้ำเสียโดยตรงโดยไม่รีไซเคิล หลังจากทำความสะอาดด้วยด่างเสร็จแล้ว ให้หมุนเวียนน้ำสะอาดจนกว่าจะไม่มีด่างเหลืออยู่ หากไม่มีการผลิตต่อเนื่อง ให้ทำความสะอาดด้วยด่างร้อนหลังจากหยุดการผลิต และทำความสะอาดด้วยน้ำร้อนก่อนป้อน

อุปกรณ์ทำน้ำตาลเบียร์คราฟต์ที่ดีไม่เพียงแต่จะทำให้กระบวนการทำน้ำตาลเสร็จสมบูรณ์เท่านั้น แต่การทำความสะอาด CIP ยังเป็นกระบวนการสำคัญอีกด้วย อุปกรณ์บางชนิดใช้ไฟฟ้า พลังงานความร้อน น้ำ และสารทำความสะอาดจำนวนมากในระหว่างกระบวนการ CIP และยังไม่น่าพอใจเลย ผลการทำความสะอาดนั้นเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการออกแบบอุปกรณ์ทำน้ำตาลอย่างถูกสุขอนามัย พื้นผิวภายในของอุปกรณ์การประมวลผล ไม่ว่าจะมีมุมที่ทำความสะอาดไม่ได้ในการติดตั้งท่อหรือไม่ และการเลือกวาล์ว เครื่องมือ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และปั๊ม ในเวลาเดียวกัน การกำหนดสูตรกระบวนการทำความสะอาด CIP ของโรงงานเบียร์และการเลือกผงซักฟอกและปัจจัยอื่นๆ ก็มีความสำคัญมากเช่นกัน ดังนั้น การบรรลุผล CIP ที่สมบูรณ์แบบจึงต้องอาศัยความพยายามร่วมกันของบริษัทออกแบบอุปกรณ์ ผู้ผลิตและติดตั้ง โรงงานเบียร์คราฟต์ และผู้ผลิตผงซักฟอก