Khái quát về CIP:
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, đảm bảo chất lượng sản phẩm và an
toàn vệ sinh thực phẩm.
Ưu điểm của CIP:
+
Thích hợp làm sạch nhiều thiết bị (làm sạch bồn
chứa, đường ống, vavle, thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị phân chia, đồng hóa,
…)
+
Nâng cao mức độ vệ sinh
+ Giảm thiểu mức độ tháo lắp và hư hỏng thiết bị
+
Có thể tẩy rửa ở những vị trí khó rửa
+
Giảm nguy cơ lây nhiễm hóa học
+
Tính tự động hóa cao
+ Dễ dàng lưu trữ, ghi lại các hoạt động làm sạch
nhờ vào tính tự động của hệ thống
+
Giảm thiểu thời gian chờ sản xuất
+ Cải thiện chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản
sản phẩm
+
Ít ảnh hưởng đến môi trường
+ Tiết kiệm chi phí đáng kể (nước, hóa chất, chất
diệt trùng, năng lượng, nhân công,..)
+
Vận hành an toàn
Nhược diểm:
+
Chi phí đầu tư cao
+
Không thích hợp để loại bỏ các cặn bẩn không hòa
tan mạnh
+
Tính cứng, không linh động
Loại chất bẩn cần làm sạch
Chất bẩn là các chất còn lại trong thiết bị sản
xuất thực phẩm, chúng thường là cặn bã thực phẩm. 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 khăn 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. Trong các quá trình sinh học cặn bẩn còn có sinh khối vi sinh vật. Bảng 1.1 giới thiệu một số chất bẩn trong sữa.
Chất bẩn vô
cơ bao gồm:
• Gỉ.
• Vụn kim loại
• Vụn thủy tinh
• Bụi bặm.
• Cặn nước
• Cặn Bia.
• Đất (phần vô cơ).
Chất bẩn hữu
cơ bao gồm:
• Bã bia.
• Nhựa hublông.
• Cặn (phần hữu cơ) làm sạch và khử trùng chất
• Các sợi
• Vi khuẩn.
• Nấm bia.
• Mốc.
Chất bẩn
|
Độ tan
|
Khả năng dễ rửa trôi
|
Thay đổi dưới tác dụng của
nhiệt
|
Đường
|
Tan trong nước
|
Dễ
|
Caramel hóa, khó rủa hơn
|
Béo
|
Khó tan trong nước, tan trong kiềm
|
Khó
|
Polymer hóa, khó rửa hơn
|
Đạm
|
Không tan trong nước, tan trong kiềm, tan một phần trong acid
|
Rất khó
|
Bị biến tính, rất khó rửa
|
Khoáng
|
Tan trong nước, hầu hết tan tốt trong acid
|
Từ dễ đến khó
|
Không đáng kể
|
Chất dùng để tẩy rửa
• Khả năng hòa tan chất
hữu cơ - để hòa tan các protein và chất béo;
• Khả năng phân tán và
tạo huyền phù - để đưa chất bẩn không
hòa tan vào hệ thống huyền phù và ngăn chặn tái kết tụ của chúng trên các bề mặt
làm sạch;
• Khả năng tạo nhũ - để
giữ các loại dầu và chất béo phân tán trong các dung dịch làm sạch;
• Khả năng cô lập - khả
năng kết hợp với các muối canxi và magiê, ví dụ, trong nước cứng, để tạo thành
các hợp chất hòa tan trong nước và để hỗ trợ tẩy rửa và dễ rửa;
• Khả năng thấm ướt -
để làm giảm sức căng bề mặt, và do đó hỗ trợ thâm nhập vào bẩn
• Khả năng rửa - khả
năng rửa sạch rõ ràng và hoàn toàn không để lại bất kỳ dấu vết của chất bẩn hoặc
các hóa chất tẩy rửa trên bề mặt làm sạch.
Các chất tẩy rửa dạng Kiềm (Alkaline detergent)
Sodium
Hydroxide (NaOH)
Ưu điểm:
+
Là một trong những hóa chất tốt nhất để loại bỏ
cặn bã.
+
Phản ứng với chất béo trong cặn bã, làm mềm và
loại bỏ nó một cách nhanh chóng.
+
Tiêu diệt được một số vi khuẩn có hại.
Nhược điểm:
+
Khó trắng rửa
+
Khả năng làm ướt bề mặt thấp
+
Ăn da mạnh
+
Đặc biệt ăn mòn nhôm.
+
Tạo tủa không tan với các khoáng chất trong nước
(cần phải rửa bằng acid)
Ngoài ra còn có một số chất kiềm khác được sử
dụng như:
Silicate: ít ăn mòn; giảm tác dụng ăn mòn của xút; dễ tráng rửa và dễ tủa với nước cứng.
Cacbonate: là chất kiềm yếu; hiệu quả thấp; ít độc hại.
Phosphate: làm mềm nước; chống ăn mòn; làm chất tạo nhủ, tạo chất rắn lơ lửng
nhưng hiệu quả thấp.
Acid
Chất tẩy có tính acid thường được sử dụng, như
acid phosphoric (H3PO4) và acid nitric (HNO3). Chúng
có thể loại bỏ cặn bã nhẹ, thường được sử dụng đối với sữa nguyên liệu; hòa tan các
chất cặn của nước cứng, chất khoáng và trung hòa dư lượng xút còn sót lại.
Acid có khả năng loại bỏ các vết dơ bẩn tốt,
và làm cho thiết bị sáng sau khi thực hiện CIP. Các
acid ở nhiệt độ cao gây hậu quả ăn mòn thiết bị, không những đối với inox mà
còn đối với cao su. Các vòng đệm cao su sẽ trở nên giòn, giảm độ đàn hồi, giảm
tính đệm.
Acid phosphoric là hiệu quả, nhưng khi thường xuyên sử dụng sẽ
gia tăng đáng kể tải lượng nước thải chứa phospho. Nhiều quốc gia yêu cầu nộp
thuế trên một đơn vị 1 phospho thải ra môi trường, vì xảy ra hiện tượng phì dưỡng
(eutrophication). Vài công ty chế biến thực phẩm có một bước loại bỏ P trong
nhà máy xử lý nước thải, các axit hữu cơ nên được sử dụng thay vì Acid
photphoric
Các acid cũng hòa tan protein. Thêm vào đó các acid còn làm kết tủa các protein, do dó dễ hình thành các cặn bám cứng hơn, nên thông thường sẽ rửa
bằng xút trước.
Stoichiometric sequestrant: như axit
ethylenediaminetetraacetic(EDTA), acid nitrilotriacetic (NTA) và gluconate: hoạt
động như chất tẩy rửa có tính kiềm, trong tỷ lệ hợp thức, như phức chất thực thụ,
chặn của tác động tiêu cực của độ cứng nước và cải thiện việc loại bỏ các bẩn
vô cơ.
Chất hoạt động bề mặt: các thực hiện nhiều chức năng như thấm ướt,
xâm nhập vào cặn bẩn, tạo huyền phù bẩn, phân tán và nhũ tương hóa. Hơn nữa,chúng
trợ giúp trong việc rửa bề mặt thiết bị bằng cách giảm sức căng bề mặt. Chất hoạt
động bề mặt không ion hóa được sử dụng thường xuyên nhất trong công thức chất tẩy rửa, vì chất hoạt động
anionic tạo bọt rất nhanh chóng. Chất hoạt động bề mặt cation có năng tẩy rửa
khá thấp nhưng tính chất diệt vi sinh cao. Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính đôi
khi được sử dụng như là bổ sung hoạt động bề mặt không ion cho tác dụng diệt vi
sinh vật của chúng.[2]
Các chất khử trùng hoặc chất khử trùng hóa học được tất
cả các thuật ngữ mô tả các hóa chất sử dụng để đảm bảo chất lượng nước rửa, và
tiêu diệt vi sinh vật nhiễm còn lại trước khi sử dụng thiết bị. Có rất nhiều sản
phẩmvà hóa chất khác nhau, nhưng chỉ có hai hợp chất này được sử dụng phổ biến
trong CIP: đó là natri hypochlorite và acid peracetic (PAA). Tất cả các chất khử
trùng rất yếu kém trong loại bỏ chất bẩn. Cặn nhỏ nhanh chóng sẽ vô hiệu hóa các
thành phần hoạt động của chúng và làm cho chúng vô dụng. Do đó, các thiết bị phải
sạch đến một tiêu chuẩn cao trước khi sử dụng chất khử trùng.
Sodium hypochlorite là một hóa chất rất phổ biến vì nó là giá rẻ
và cực kỳ hiệu quả. Các thành phần hoạt chất là clo, mà rất tốt trong việc tiêu
diệt vi sinh vật. Đây là một chất tẩy trắng, và có mùi clo đặc trưng. Nó có nhược
điểm: nó có thể rất ăn mòn trên tất cả các các bề mặt thép với nồng độ cao, và
nó có thể giải phóng clo, kết hợp với hơi nước trong không khí để tạo thành
acid hypochlorous. Đây acid tấn công và làm rò rỉ tất cả các loại thép
thép không rỉ.
Acid peracetic đã trở nên phổ biến trong hơn 15 năm qua bởi vì,
đối với hầu hết các sản phẩm, một số điểm được biết đến lại sản phẩm này trong
nhà máy không có tác dụng bất lợi rõ ràng, và nó cũng không cần phải được rửa sạch
sau đó. Các PAA bị phân hủy thành các thành phần vô hại. Nó gần như là tốt tương đương với hypochlorite cho nhiệm vụ tiêu diệt vi sinh vật, và tốt hơn trên nấm men và bào
tử. Nó là khá đắt, có mùi rất rõ nét, mùi dấm, mà là cực kỳ khó chịu khi dạng đậm
đặc. PAA là không ổn định, và nếu giữ trong một thời gian dài ở dạng đậm đặc có
thể phân hủy và giải phóng oxy. Trong một không gian giới hạn nó có thể tạo ra
một bầu không khí giàu oxy, đó là một nguy cơ hỏa hoạn - đặc biệt là nếu việc hàn đang diễn ra gần đó.
Thành phần
|
Tên chất
|
Ghi chú
|
Dùng trong
|
Kiềm
|
NaOH
|
Loại bỏ chất hữu
cơ, hình thành carbonate thông qua CO2
|
Làm sạch CIP,
chai, keg, bọt,…
|
Acid
|
phosphoric acid
|
Acid vô cơ, loại
bỏ các chất hữu cơ và vô cơ, giải phóng Phosphat vào môi trường
|
Làm sạch CIP,
keg, bọt
|
Nitric acid
|
axit vô cơ; loại
bỏ ô nhiễm vô cơ (cặn bia); thụ động hóa chống gỉ; tạo nitrat trong nước thải
|
Làm sạch CIP, keg
|
|
sulfuric acid
|
axit vô cơ; loại
bỏ ô nhiễm vô cơ (cặn bia); giảm độ pH; tập trung phá hủy thép không gỉ
|
Làm sạch CIP,
chai
|
|
hydrochloric acid
|
axit vô cơ; loại
bỏ ô nhiễm vô cơ (khoáng cứng); khả năng ăn mòn cao
|
lấy sỏi của hệ thống;
trung hòa nước thải
|
|
citric acid
|
axit hữu cơ; loại
bỏ các bẩn vô cơ
|
CIP cleaning;
foam cleaning
|
|
Chất tăng cường
làm sạch oxy hóa
|
hydrogen
peroxide; chlorine
|
cho tách lớp
cáu hữu cơ bướng bỉnh; sản phẩm phân hủy trong quá trình làm sạch
|
CIP; làm sạch đặc
biệt trong quá trình tuần hoàn
|
Chất phân tán, cô
lập
|
polycarboxylates;
phosphonates
|
nâng cao khả năng
loại bỏ cặn của dung dịch làm sạch; cải thiện làm sạch thành công
|
Làm sạch chai,
làm sạch CIP
|
Chất hoạt động bề
mặt, phá bọt
|
Các chất hoạt động
bề mặt phi ion
|
Giảm sức căng bề
mặt, ngăn chặn sự hình thành bọt
|
CIP cleaning
|
Chất tạo phức
|
NTA; EDTA;
gluconate;
phosphate
|
Tạo phức với nước
cứng, ion kim loại trong dung dịch, chặn cặn và kết tủa
|
Làm sạch chai,
làm sạch CIP, alkaline foam cleaning
|
Chất hòa tan
|
alcohols; glycols
|
ổn định thành phần
của chât làm sạch
|
Chuẩn bị chất làm
sạch
|
Chất lượng nước
Trong tẩy rửa, vệ sinh, chất lượng nước rất quan trọng và ảnh hưởng đến
việc lựa chọn chất tẩy rửa, chất lượng nước cần đạt như sau:
- Theo Tetrapak: Nước
phải là nước mềm hoặc được xử lí thành nước mềm, phải sạch để ngăn ngừa sự tạo
thành cặn trên thiết bị. Nước không được chứa sắt hoặc mangan. Các cáu cặn do
chất lượng nước tạo thành ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của quá trình sản xuất
Áp suất cấp ít nhất
là 4bar, không đổi
+
Độ cứng tổng
nhỏ hơn 180mg/l CaCO3
+
Hàm lượng clo nhỏ hơn 0.2ppm
+
Hàm lượng clorua: nhỏ hơn 30 ppm
+
Giá trị pH: Lớn hơn 7
- Theo IDF (Hiệp hội sữa quốc tế) khuyến
cáo (xem Bảng 3)
1.1.5. 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 tác động 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 tăng.
• Một yếu tố thường bị bỏ qua nữa là tỉ lệ chất
tẩy rửa với tỉ lệ cặn bã.
Các thông số làm sạch
Năng lượng là cần thiết trong một quá trình làm sạch nhằm loại
bỏ chất bẩn, làm tan, giữ nó trong dung dịch và mang nó theo. Năng lượng cần
thiết là động năng, hóa chất và năng lượng nhiệt. Ba yếu tố này, cùng với thời
gian tiếp xúc quyết định hiệu quả các việc làm sạch. Bốn tham số được liên kết
với nhau và phụ thuộc lẫn nhau, có nghĩa là nếu một trong các thông số bị thay
đổi thì các thông số còn lại phải được điều chỉnh để cho kết quả cuối cùng đạt
được hiệu quả tốt nhất.
Chúng thường được nhóm lại trong một sơ đồ được gọi là vòng tuần
hoàn của Sinner, bao gồm: dòng chảy, nhiệt độ, nồng độ và thời gian. Sơ đồ vòng
tuần hoàn ban đầu được xây dựng vào năm 1959 bởi Tiến sĩ Herbert Sinner- một
nhà hóa học, người làm việc cho Henkel- nhà cung cấp chất tẩy rửa của Đức.
Tác động cơ học
Các tác động cơ học trong việc làm sạch tại chỗ
là lực trượt phá được tạo ra bởi dòng chảy. Trong một thiết bị, vận tốc dòng chảy của
dung dịch làm sạch có thể được tăng lên bằng cách cho nó đi qua hệ thống bơm.
Theo nguyên tắc CIP, dòng chảy phải là hỗn loạn (chảy rối) và vận tốc dòng chảy
ít nhất là 1,5 m/s để có được một tác động cơ học đầy đủ.
Đường kính ống(mm)
|
Lưu lượng(lít/giờ)
|
Thể tích(lít/100m ống)
|
25
|
2070
|
40
|
38
|
5100
|
99
|
51
|
9600
|
184
|
63.5
|
15400
|
287
|
76
|
22500
|
408
|
101.6
|
40200
|
748
|
Các dòng chảy CIP có nhiều mục đích - vận chuyển chất lỏng CIP
qua bề mặt cặn bẩn, phản ứng với chất bẩn và cuối cùng loại bỏ chất bẩn hòa tan
và chuyển nó ra khỏi thiết bị được làm sạch.
Đương nhiên, thiết kế vệ sinh của nhà máy là một điều kiện
tiên quyết cho các tác động cơ học trong CIP có hiệu quả đầy đủ. các thông số
làm sạch hoàn hảo và thực hiện CIP sẽ không cho kết quả tốt nếu thiết bị có lỗi
thiết kế, chẳng hạn như ngõ cụt đó không thể được rửa qua.
 |
Không chỉ vận tốc dòng chảy trung bình là quan trọng. Tuy
nhiên nếu vận tốc trung bình là ổn định thì các ứng suất cắt ở các thành có thể khác nhau trong một thiết bị.
Ví dụ Hình 2,
chỗ uốn đường ống như trên mô phỏng ứng suất cắt ở thành. Màu đỏ có nghĩa ứng
suất cao và màu xanh có nghĩa là ứng suất thấp. Như vậy, chúng ta thấy có những
vùng có ứng suất cắt rất cao, vùng có ứng suất thấp. Xác suất về các vấn đề làm
sạch trong khu vực màu đỏ là thấp, nhưng vấn đề có thể xảy ra trong các vùng
màu xanh nếu vận tốc trung bình là không đủ cao.
Từ quan điểm dòng chảy, có một số thiết kế tốt
và xấu. ngõ cụt không mong muốn, nhưng nếu bạn có một, thì tốt hơn nếu có dòng
chảy hướng vào ngõ cụt hơn là trái đối nghịch với nó, để tránh nguy cơ các một
khu vực ứ đọng. Nếu ngõ cụt là "nhánh" của một Ống nối chữ T, đó là tốt
hơn nếu có nhánh quay lên phía trên chứ không xuống. Chiều dài (L) /đường kính
(D) tỷ lệ nên nhỏ hơn 1,5 (Hình 3)
Dòng chảy tại một số điểm mở rộng cũng đáng được
chú ý. Khi đường ống được mở rộng tốc độ dòng chảy giảm. Sau đó, một khu vực
xoáy được tạo ra trong khu vực này, nơi lực trượt phá hoặc vận tốc sẽ thấp hơn
so với mức trung bình. Đây có thể là một điểm tới hạn theo quan điểm làm sạch,
lưu lượng quá thấp là nguyên nhân cốt lỗi của các vấn đề làm sạch. (Hình 4)
Tác động hóa học
Tác động thứ hai để chất bẩn tách khỏi bề mặt
là tác động hóa học. Để làm sạch thiết bị, hóa chất phải được sử dụng kết hợp với
các tác động cơ học- dòng chảy. Thông thường các chất tẩy rửa có tính kiềm được
sử dụng đầu tiên. Chúng hòa tan protein, chất béo và chất đường (chất bẩn chủ yếu
là hữu cơ). Các chất tẩy rửa có thể thuần khiết Natri Hydroxide (NaOH) hoặc nó
có thể là một chất tẩy rửa công thức thường dựa trên NaOH từ công ty sản xuất
chất tẩy rửa chuyên dụng. Trong chất tẩy rửa công thức, thành phần làm sạch hỗ
trợ khác nhau cũng được thêm vào để giải quyết chỉ tiêu về nước cứng, đình chỉ các
bụi bẩn hòa tan, làm ướt các bề mặt hiệu quả hơn, vv…
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện cho thấy
giá trị tối ưu của sodium hydroxide nằm trong khoảng 0.5-2% và khoảng 0.5-1.5%
đối với acid để loại bỏ kết tủa protein trong sữa.
Acid sử dụng phổ biến là acid nitric hoặc acid photphoric.
Ngoài ra đối với các chất tẩy rửa acid được pha chế sẵn từ các công ty chất tẩy
rửa với chức năng tăng cường so với các chức năng cơ bản của acid. Acid nitric
thường được sử dụng trong khoảng 0.5-1.5%. Việc sử dụng acid nitric ở nồng độ
cao hơn cần phải được xem xét cẩn thận, vì nó sau đó có thể tấn công vật liệu
polyme cũng như thép không gỉ.
Tác động nhiệt
Tác động thứ ba được sử dụng là tác động nhiệt.
Phân tử chuyển động nhanh hơn ở nhiệt độ cao và do đó hiệu quả của chất tẩy rửa
tăng lên khi nhiệt độ tăng. Quy tắc chung của một nhà máy cần được làm sạch ở
nhiệt độ tương tự nhiệt độ chế biến thực phẩm. Nếu nhiệt độ làm sạch cao hơn
nhiệt độ chế biến thực phẩm, thì phản ứng trong các lớp chất bẩn, chẳng hạn như
sự biến tính và crosslinking có thể xảy ra, làm cho chất bẩn càng khó loại bỏ.
Nhiệt độ rửa sơ bộ cần phải cao hơn điểm nóng chảy của chất
béo còn sót lại trên bề mặt thiết bị nhưng phải thấp hơn nhiệt độ biến tính của
protein. Quá trình tẩy rửa là quá trình hóa học. Tất cả các phản ứng hóa học đều
phụ thuộc vào nhiệt độ, đặc biệt là tẩy rửa bằng xút. Giá trị Q10 (độ tăng tốc
độ phản ứng nếu nhiệt độ hệ thống tăng lên 100C) từ 2-3 là an toàn.
Vì vậy bước tẩy rửa bằng xút cần được tiến hành ở nhiệt độ càng cao càng tốt,
nhất là tại nhiệt độ chế biến vì nhiệt độ càng cao bước vệ sinh bằng xút càng
hiệu quả. Vấn đề ăn mòn ở nhiệt độ cao bởi xút thường không đáng kể. Tuy nhiên
nếu nhiệt độ quá 1000C , thiết bị (nhất là bộ trao đổi nhiệt dạng bản
mỏng) cần có tấm bảo vệ.
Đối với bước rửa acid có sự khác biệt. Các chất khoáng hòa tan
nhanh hơn nhờ có phản ứng lý hóa và ít phụ thuộc vào nhiệt độ hơn. Thêm vào đó
các acid ở nhiệt độ cao dễ gây ăn mòn thiết bị. Do đó bước rửa bằng acid cần tiến
hành ở 60-700C. Không nên vượt quá 900C. Phạm vi nhiệt độ sử dụng của
một số thiết bị thực phẩm được giới thiệu trong Bảng 5
Loại chất tẩy rửa
|
Nhiệt độ tối ưu(oC)
|
Các thiết bị làm sạch
|
Lạnh đến 400C
|
Bồn
lên men, Bồn chứa, bồn chứa bia vàng,
|
|
NaOH
|
50-80
|
Bồn chứa sữa thu mua, bồn chứa sữa, bồn chứa
cream, bồn chứa yoghurt, thiết bị chiết rót
|
70-90
|
Phân xưởng nấu bia, thùng lọc dịch bia, Nồi nấu,
máy làm lạnh dịch đường, thiết bị thanh trùng sữa, đường ống
|
|
90-130/140
|
Thiết bị UHT, Thiết bị tiệt trùng cho bánh
pudding và món tráng miệng,
|
|
HNO3
|
60-65
|
Tanks, đường ống, thiết bị thanh trùng
|
80-85
|
Thiết bị tiệt trùng UHT
|
Thời gian
Tham số thứ tư và cuối cùng là thời gian: cần
phải đảm bảo đủ thời gian để các tác động trên hoạt động tốt nhất.
Cần phải phân biệt giữa
thời gian tiếp xúc và thời gian tuần hoàn. Thời gian tuần hoàn là thời gian tiếp
xúc có hiệu quả cộng với thời gian cần thiết để chạy hết một chu trình vệ sinh.
Đối với xút thời gian hiệu quả thường là 10 phút, đối với acid đòi hỏi ít hơn,
thời gian tiếp xúc 5-10 phút là đủ.
Các bước thực hiện CIP
Các quá trình làm sạch ở hầu hết các nhà máy
chế biến thực phẩm đều theo các bước dưới đây:
+
Thu hồi sản phẩm
+
Rửa sơ bộ
+
Tuần hoàn chất tẩy rửa
+
Rửa trung gian 1
+
Tuần hoàn chất tẩy rửa lần 2
+
Rửa trung gian 2
+
Khử trùng
+
Rửa cuối
Tùy theo mục đích, loại chất bẩn và mức độ làm sạch cần thiết mà số bước
có thể là 3, 5 hoặc 7 bước
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.
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
rửa sơ bộ:
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 bồn 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
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 kiềm.
Giai đoạn
rửa trung gian lần hai:
Giai đoạn này thường sử dụng nước, chất lượng
của nước ở giai đoạn này 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 sạch. 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.
Quy trình 7 bước sau thường được áp dụng:
1) Rửa sơ bộ: rửa sạch bằng nước để loại bỏ cặn
lớn và bám bẩn
2) Rửa bằng kiềm: loại bỏ một số chất bẩn còn
lại, thường có gia nhiệt.
3) Rửa: phòng ngừa sự ảnh hưởng với các bước
tiếp theo.
4) Rửa bằng acid: loại bỏ một số chất bẩn còn
lại, chủ yếu vào chất vô cơ.
5) Rửa sạch: rửa sạch acid và chất bẩn vô cơ.
6) Khử trùng: giảm bớt vi sinh vật còn lại đến
một mức độ chấp nhận được.
7) Rửa cuối cùng: loại bỏ các chất khử trùng
hoặc dung dịch tẩy rửa
Mặc dù rửa bằng kiềm thường là bước trước, nhưng trong một số trường hợp cần
rửa bằng acid trước, ví dụ, lọc
crossflow của whey [lọc nano (NF), thẩm thấu ngược (RO)] và khi chất bẩn chủ yếu là tinh bột. Lý do cho việc
đảo ngược thứ tự của việc xử lí là có nguy cơ kết tủa phosphate nếu tiếp xúc với dung dịch kiềm và nguy cơ
tạo gel của tinh bột.
Ứng dụng
|
Chương trình
|
||||
Làm sạch bằng kiềm và acid
|
Làm sạch bằng kiềm và acid, khử trùng
|
Làm sạch bằng kiềm và kết hợp với acid/khử trùng
|
Làm sạch acid/ khử trùng
|
Làm sạch Kết hợp acid/ khử trùng
|
|
Brewhouse, thùng chứa, đường ống
|
Bồn lên men, bồn lưu trữ, Đường ống
|
Bồn lên men, bồn lưu trữ, Đường ống
|
Bồn lưu trữ, thùng chứa bia vàng
|
thùng chứa bia vàng
|
|
Rửa sơ bộ
|
x
|
x
|
x
|
x
|
x
|
Rửa kiềm (1.5-2% NaOH, 0.3 % phụ gia)
|
x
|
x
|
x
|
||
Rửa trung gian
|
x
|
x
|
x
|
x
|
|
Rửa acid (1.0-1.5 acid)
|
x
|
x
|
x
|
||
Kết hợp acid và và khử trùng
|
x
|
||||
Rửa trung gian
|
x
|
x
|
|||
Khử trùng (0.3 peroxyacetic
Acid)
|
x
|
x
|
|||
Rủa cuối
|
x
|
x
|
x
|
x
|
x
|
Các vấn đề cần lưu ý khi chạy CIP
Mỗi hoạt động CIP phải được thiết kế và hoạt động trên cơ sở
các đặc điểm riêng của nó. Tuy nhiên, có một số yếu tố chung chung mà có thể
tác động tích cực hay tiêu cực về hiệu quả CIP. Khi xử lý sự cố một hoạt động
CIP có vấn đề, đó là thực hành tốt để kiểm tra sự hiện diện của các yếu tố tích
cực góp phần vào thành công CIP, và sự hiện diện của các yếu tố tiêu cực sẽ làm
giảm hiệu quả CIP.
Các yếu tố tích cực
Kết quả chạy CIP sẽ đạt được sự phù hợp khi đáp ứng được các
yêu cầu sau đây:
+ Tiêu
chuẩn chất lượng nước phù hợp (độ nhớt, chất lượng vệ sinh);
+
Nhiệt độ chính xác
+
Lưu lượng chính xác
+
Nồng độ chính xác của các chất tẩy rửa và khử
trùng
+
Đảm bảo đủ thời gian lưu thông chất tẩy rửa
+
Kế hoạch bảo trì van bao gồm tất cả các van CIP
cũng như van chính của quá trình.
Các yếu tố tiêu cực
Trong khi rõ ràng là hiệu quả CIP có thể bị ảnh
hưởng bởi thời gian tiếp xúc không đầy đủ, cũng có những cách khác nhau tiềm
năng trong đó các ứng dụng của ba năng lượng đầu vào khác nhau có thể được áp dụng
sai:
Hóa học
+
Nồng độ chất tẩy rửa quá thấp
+
Nồng độ chất tẩy rửa quá cao
+
Không đủ rửa dư lượng chất tẩy rửa
+
Sự lựa chọn sai lầm của chất tẩy rửa / khử trùng
+
Không làm sạch chất tẩy rửa tái sử dụng
+
Độ cứng của nước không đảm bảo
Cơ học
+
Thiết bị phun bị cản trở hoặc hoạt động với một
áp lực không chính xác
+
‘Điểm chết'
- nơi dòng CIP không thể tới được.
+
Làm sạch kém
+
Lưu lượng / áp suất thấp
Nhiệt học
+
Nhiệt độ quá thấp (tác dụng làm sạch không đủ)
+
Nhiệt độ quá cao (cặn bã thừa bị hóa than, hư hỏng
chỗ nối thiết bị)
Tài liệu tham khảo
[1] TetraPack, Handbook, Cleaning in place: A guide to cleaning technology in the food processing industry: TETRA PAK INTERNATIONAL S.A, 2016.
[2] H. Lelieveld, et al., Hygiene in Food Processing: Woodhead Publishing Limited, 2003.
[3] H.M. Eßlinger, Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets: Wiley, 2009.
[4] A.Y. Tamime, Cleaning-in-Place: Dairy, Food and Beverage Operations: Wiley, 2009.
[5] Bernhard von Bockelmann and Irene von Bockelmann, Cẩm nang Chất lượng về Xử lý nhiệt và Đóng gói vô trùng: NXB Khoa học và kỹ thuật, 2015.
[6] H.L.M. Lelieveld, et al., Handbook of Hygiene Control in the Food Industry: Elsevier Science, 2005.
[7] Mario Stanga, Sanitation: Cleaning and Disinfection in the Food Industry: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010.
[8] G. Bylund, Dairy processing handbook: Tetra Pak Processing Systems AB, 2003.
[2] H. Lelieveld, et al., Hygiene in Food Processing: Woodhead Publishing Limited, 2003.
[3] H.M. Eßlinger, Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets: Wiley, 2009.
[4] A.Y. Tamime, Cleaning-in-Place: Dairy, Food and Beverage Operations: Wiley, 2009.
[5] Bernhard von Bockelmann and Irene von Bockelmann, Cẩm nang Chất lượng về Xử lý nhiệt và Đóng gói vô trùng: NXB Khoa học và kỹ thuật, 2015.
[6] H.L.M. Lelieveld, et al., Handbook of Hygiene Control in the Food Industry: Elsevier Science, 2005.
[7] Mario Stanga, Sanitation: Cleaning and Disinfection in the Food Industry: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2010.
[8] G. Bylund, Dairy processing handbook: Tetra Pak Processing Systems AB, 2003.
Posts
0 comments:
Post a Comment