GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ sản XUẤT rượu BIA nước GIẢI KHÁT 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TS Lê Thị Hồng Ánh (chủ biên) ThS Phan Thị Hồng Liên ThS Phan Vĩnh Hưng ThS Ngơ Duy Anh Triết G ÁN H GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU BIA NƯỚC GIẢI KHÁT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TS Lê Thị Hồng Ánh (chủ biên) ThS Phan Thị Hồng Liên ThS Phan Vĩnh Hưng ThS Ngô Duy Anh Triết G ÁN H GIÁO TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT RƯỢU BIA NƯỚC GIẢI KHÁT MỞ ĐẦU Rượu, bia loại đồ uống người tạo sử dụng từ lâu đời Rượu, bia loại đồ uống có cồn hình thành thơng qua q trình lên men, cịn nước giải khát pha chế xuất sau này, sử dụng rộng rãi đời sống thường nhật, giúp người giải khát, cung cấp lượng cách nhanh chóng sử dụng thuận tiện Trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ thực phẩm hệ đại học, học phần Công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát học phần chuyên ngành Học phần cung cấp cho sinh viên kiến thức sản xuất nước giải khát có gas, sản xuất bia, sản xuất rượu Nội dung giáo trình chia làm năm chương: Chương 1: Xử lý nước công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát ThS Phan Thị Hồng Liên ThS Ngô Duy Anh Triết biên soạn Chương 2: Công nghệ sản xuất nước giải khát có gas TS Lê Thị Hồng Ánh ThS Phan Thị Hồng Liên biên soạn Chương 3: Sản xuất bia TS Lê Thị Hồng Ánh ThS Phan Vĩnh Hưng biên soạn Chương 4: Sản xuất rượu TS Lê Thị Hồng Ánh ThS Phan Thị Hồng Liên biên soạn Chương 5: Hệ thống làm khử trùng công nghiệp TS Lê Thị Hồng Ánh ThS Ngơ Duy Anh Triết biên soạn Giáo trình Công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát chắn khơng tránh khỏi sai sót Nhóm tác giả mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp bạn đọc Mọi ý kiến đóng góp xin gởi Bộ mơn Cơng nghệ chế biến Thực phẩm, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh Trân trọng cám ơn! Nhóm biên soạn i MỤC LỤC Chương HỆ THỐNG LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG CÔNG NGHIỆP 5.1 Khái niệm làm chỗ 5.2 Các loại vật liệu phản ứng với chất tẩy rửa 5.2.1 Các thiết bị nhôm 5.2.2 Các thùng chứa đường ống thép niken-crom 5.2.3 Các ống nối 5.3 Các chất làm 5.4 Các chất khử trùng 5.5 Quá trình làm khử trùng hệ thống CIP 5.6 Quy trình tẩy rửa tổng quát 5.7 Các sai lỗi thường gặp hệ thống CIP 5.8 Giới thiệu hệ thống CIP tiêu biểu nhà máy sản xuất bia 5.9 Làm phương pháp học TÀI LIỆU THAM KHẢO ii CHƯƠNG HỆ THỐNG LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG CÔNG NGHIỆP Việc trì ổn định tiêu chất lượng thực phẩm thời gian dài vô quan trọng Các tiêu mùi, vị, cấu trúc, độ bền bọt, độ trong, độ sánh… sản phẩm Tuy nhiên, thực trình sản xuất theo yêu cầu quy trình chung khơng đảm bảo đặc tính chất lượng đó, mà cần kết hợp với công đoạn làm tẩy rửa Cần ln ln trì vệ sinh khu vực sản xuất, thiết bị, đường ống vệ sinh định kỳ để loại bỏ hoàn toàn tạp nhiễm xuất hiện, u cầu tất xưởng sản xuất Để hiểu rõ hoạt động cố trình tẩy rửa khử trùng cần xem xét yếu tố sau: − Các thiết bị, vật liệu chế tạo thuộc tính chúng − Các tác nhân làm khử trùng − Hệ thống tẩy rửa khử trùng hệ thống CIP (Clean in Place - làm chỗ) phương pháp khác 5.1 Khái niệm làm chỗ Làm chỗ hệ thống tự động làm bề mặt phía trang thiết bị sản xuất như: thùng chứa, nồi nấu, bồn lên men, đường ống…mà không cần tháo dỡ trang thiết bị Những ưu điểm hệ thống CIP là: − − − − Hoạt động an toàn Kết làm ổn định Kinh tế Đạt độ an toàn sinh học cho sản phẩm (giảm tối đa lây nhiễm) 5.2 Các loại vật liệu phản ứng với chất tẩy rửa Các loại thiết bị cũ hầu hết làm thép Chúng phủ lớp hắc ín chất dẻo bền mặt để ngăn cách với sản phẩm Lớp lót trung tính làm hoàn toàn chất tẩy rửa thơng thường Một nhược điểm lớp lót phải thay sau thời gian sử dụng chúng bị hư hại nhiễm tạp Chỉ có thiết bị nhơm dùng mà khơng cần lớp bảo vệ hình thành lớp oxít nhơm bền vững bề mặt Cần lưu ý đặc biệt việc sử dụng: − Các thiết bị nhôm − Các thiết bị và đường ống thép V2A − Các thiết bị đường ống làm vật liệu khác 5.2.1 Các thiết bị nhôm Nhôm loại vật liệu rẻ để chế tạo thùng chứa thiết bị Nó trung tính khơng ảnh hưởng đến hương vị sản phẩm rượu, bia, nước giải khát thực phẩm khác khơng cần lớp lót bảo vệ Do vây, nhôm xem vật liệu lý tưởng Tuy nhiên, nhơm có số nhược điểm sau: − Không chịu tác nhân kiềm bị hư hỏng nhanh chóng Nhơm thuộc nhóm thứ bảng hệ thống phân loại tuần hoàn có mối liên hệ mật thiết với kim loại kiềm (Na, K) kiềm thổ (Ca, Mg) Trong môi trường kiềm, bề mặt nhôm bị thay đổi đáng kể có vết rỗ, dẫn đến nguy nhiễm tạp thành thiết bị bị phá hỏng − Nhôm vị trí cuối dãy điện hóa Nếu để nhơm tiếp xúc với kim loại khác (ví dụ thiết bị làm mát đồng tiếp xúc với thùng chứa nhơm) nhơm bị ăn mịn Do cần cách ly chúng thiết kế lắp đặt − Nhôm không chịu acid mạnh, chúng bị hư hỏng nhanh chóng − Nhơm mềm không chịu áp suất chân không Các thiết bị lớn nhơm có nguy bị móp vào có áp suất chân khơng nhỏ Vì nhược điểm trên, nhơm ngày dùng nhà máy bia thực phẩm 5.2.2 Các thùng chứa đường ống thép niken-crom Trong nhà máy sản xuất rượu, bia nước giải khát, người ta hay nói đến loại thép Ni-Cr hay gọi thép V2A Thép Ni-Cr khác với thép đen, hợp kim thép với Cr, Ni, Mn, Mo nguyên tố khác để làm tăng khả chống chịu thép với hợp chất khác khơng bị gỉ (oxy hóa) Các loại thép phân loại theo thành phần theo tiêu chuẩn DIN 17006 17007 ký hiệu theo số để đảm bảo thành phần đặc thù Các loại thép không gỉ dùng để chế tạo thiết bị lên men, loại bơm, đường ống dẫn…(Bảng 5.1) Các ký hiệu V2A, V4A,…(tên công ty) từ viết tắt thuộc seri thép khác nhau, chúng khác tính chất ứng dụng Một điểm quan trọng cần lưu ý thép V2A không chịu tác nhân tẩy rửa khử trùng có chứa clo nên đặc biệt tránh dùng dung dịch tẩy rửa hypoclorit kết hợp với dung dịch tẩy rửa có tính acid khơng loại thép bị ăn mịn nhanh chóng Các dung dịch làm có chứa clo hoạt động không chứa thùng chứa làm V2A Bảng 5.1 Các loại thép thường sử dụng nhà máy thực phẩm Vật liệu Nr DIN 17007 Tên viết tắt DIN 17006 1.4301 X NiCr 18 10 1.4396 X CrNi 1911 1.4541 X6 CrNi 1810 1.4550 X6 CrNi 1810 1.4401 X CrNiMo 17 12 1.4404 X CrNiMo 17 13 1.4571 X CrNiMo 17 12 1.4580 X CrNiMoNb 17 12 Đặc tính lĩnh vực áp dụng Tên Nước nước thải bị ô nhiễm nhẹ, thành phần acid hữu cơ, nhìn chung chống chịu pH 4,5 mơi V2A trường ăn mịn có hàm lượng clo thấp Khi dùng tác nhân có chứa hypoclorit có nguy bị mài mịn pH < Có khả chống chịu cao nhóm V2A, thường dùng cho thiết bị chứa hóa chất, V4A có khả chống chịu cao với clo 1.4436 X CrNiMo 17 13 1.4435 X CrNiMo 18 14 1.4438 X CrNiMo 18 16 1.4311 X CrNiN 18 10 1.4406 X CrNiMoN 17 12 1.4429 X CrNiMo 18 13 Có khả chống chịu cao với nhóm với acid khơng có tính oxy hóa tác nhân ăn mịn có chứa clo V44A Supra V18A Supra NK Có khả chống chịu cao với nhóm với mơi trường có tính oxy hóa, độ bền cấu cao hơn, cứng - ASN 5W Novono x AS175h - 1.4439 X CrNiMoN 17 13 Có khả chống chịu cao với acid khơng có tính oxy hóa mơi trường có chứa clo Ví dụ nước biển, dung dịch kiềm hypoclorit 1.4335 X CrNi 25-21 Có khả chống chịu cao với acid nitric 1.4573 X CrNiMoTi 18-12 Có khả chống chịu cao với acid khơng có tính oxy V44A hóa mơi trường ăn mịn Extra có chứa halogen 1.4583 X CrNiMoNb 18-12 Dùng ngành bột giấy V44 AX cellulose Extra 1.4465 X CrNiMoN 25 25 1.4577 X CrNiMoTi 25 25 1.4506 X NiCrMoCuTi 20 18 1.4505 1.4586 Có khả chống chịu với acid khơng có tính hóa Dùng ngành ngành chế biến sản phẩm từ lò luyện than cốc cao oxy dệt, phụ Có khả chống chịu cao với acid sulfuric acid X NiCrMoCuNb 20 18 phosphoric Dùng công X NiCrMoCuNb 22 18 nghiệp hóa chất - V16A Extra V16 AX Extra (Nguồn: Kunze, 2004) Trong nhà máy sản xuất sản xuất rượu, bia nước giải khát người ta thường sử dụng loại thép sau để chế tạo thiết bị đường ống, bao gồm: V2A (ví dụ 1.4301 1.4541), V4A (ví dụ 1.4401, 1.4404 1.4571) V44 Do đó, cần phải kiểm tra cẩn thận thành phần tính phù hợp chúng vật liệu chế tạo để tránh hư hại sử dụng tác nhân tẩy rửa khử trùng Vì thép khơng gỉ cần lớp lót bảo vệ không ảnh hưởng đến hương vị nên không giới hạn sử dụng Các ưu điểm khả chống chịu acid kiềm, có nghĩa chúng thích hợp cho q trình tẩy rửa hệ thống CIP Do đó, phân xưởng thường xây dựng vật liệu Bề mặt bên thiết bị phải thật nhẵn (độ nhám thấp) để làm hồn tồn loại bỏ tất cặn tạp nhiễm Các phương pháp làm nhẵn bề mặt bao gồm: − Mài nhẵn mối hàn − Đánh bóng (bằng điện) bề mặt bên Đặc biệt, tất thiết bị, bơm, thiết bị lọc đường ống sử dụng sau giai đoạn lên men, việc đánh bóng, mài nhẵn bề mặt bên cần thiết 5.2.3 Các ống nối Hầu hết ống nối làm cao su dùng để nối đường ống dẫn thường có nguy nhiễm tạp cao Nếu đánh giá tình trạng bên ống nối qua bề ngồi sai lầm lớn bên ống nối cao su có nhiều vết gợn, chúng khó làm Các hư hỏng nhẹ vết nứt vỡ bên khó phát khoanh vùng Các ống nối cao su phải làm với dung dịch kiềm lỗng Các acid có tính oxy hóa acid nitric ion đồng gây biến đổi cao su, cần phải thận trọng dùng Không tẩy rửa ống nối cao su hệ thống CIP tuần hồn khép kín có đường ống dẫn đồng Chất lượng cao su đa dạng Nhiều loại cao su đưa mùi cao su vào sản phẩm, đặc biệt bề mặt bên chúng bị phá hủy hay lão hóa Do đó, cần kiểm tra phù hợp ống nối cao su dùng cho công nghệ thực phẩm Để tránh nguy nhiễm tạp nguy xâm nhập oxy sử dung ống nối cao su, người ta thay ống nối cao su đường ống cố định Vật liệu đàn hồi tương tự cao su sử dụng làm ống nối tốt viton Các vật liệu gioăng: sử dụng khớp nối xoay, khuỷu gây nhiều khó khăn ống cao su Vì chúng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm nên chúng phải có chất lượng phù hợp với yêu cầu Bộ y tế không ảnh hưởng hương vị sản phẩm Gioăng thường làm từ vật liệu đàn hồi cao su khác đáng kể tính chất độ cứng, độ đàn hồi, độ căng, độ kéo giãn,… độ chịu nhiệt căng phồng Các loại polymer thường dùng cao su tổng hợp chất dẻo chịu nhiệt (bảng 5.2) Bảng 5.2 Các loại polymer dùng làm gioăng Vật liệu polymer Từ viết tắt ISO R 1629 Tên thương mại Nhóm cao su tổng hợp Cao su acrilon nitrilbutadien NBR Perbunan Cao su chloruabutadien CR Neoprene Cao su vinyliden fourit EPM Viton Polymer ethylene propylen Vinyl methyl polysiloxan EPDM Buna AP MPQ Cao su silicon PTFE Teflon Các chất dẻo chịu nhiệt Polytetrafluoethylen Polyvinylchlorua PVC Polyamid PA Nylon (Nguồn: Kunze, 2004) Bởi gioăng chịu tác động dùng hệ thống CIP tuần hoàn nên tùy vào vật liệu sử dụng mà chọn hoá chất làm khử trùng thích hợp (bảng 5.3) Bảng 5.3 Loại gioăng thích hợp với loại hóa chất làm khử trùng Chất làm khử trùng Nồng độ Nhiệt độ Vật liệu ghép kín thích hợp 1,5 - 4% ≤ 1400C EPDM Xút có chứa clo hoạt tính (lỏng) 2,5 - 5% ≤ 700C NBR, EPDM Acid phosphoric 2,5 - 5% ≤ 900C NBR, EPDM Acid nitric 2,5 - 5% ≤ 500C EPDM Acid nitric 2,5% ≤ 900C EPDM (có giới hạn) 0,5% ≤ 600C NBR, CR, EPDM 0,2 - 1% ≤ 900C NBR, EPDM Xút (bột lỏng) Clo hoạt (lỏng) hay tính Acid peracetic/H2O2 (Nguồn: Kunze, 2004) 5.3.Các chất làm Việc làm nhằm loại bỏ chất khỏi bề mặt thiết bị như: sản phẩm thừa, chất lắng đọng tích tụ như: cặn, bã, kết tủa protein, dầu béo nhựa, muối vô cơ, hữu vi sinh vật Một bề mặt vơ trùng đạt cách sau: − Khử trùng hóa chất − Tiệt trùng nhiệt Các chất bẩn phân chia sau: − Các chất hòa tan khơng hịa tan q trình tẩy rửa − Các chất tạo nhũ tương khơng hịa tan, chất phải nhũ hóa − Các chất khơng tạo nhũ tương không tan, chất phải nhũ hóa sau thấm ướt cách sử dụng phụ gia Môi trường tẩy rửa đơn giản dễ sử dụng nước Các dụng cụ sử dụng để cọ rửa bàn chải với kiểu kích cỡ khác Tuy nhiên, khơng phải vết bẩn đề loại bỏ theo cách thủ công Việc rửa sơ van lúc đầu vịi phun quan trọng, khơng bao gồm hệ thống CIP làm thùng chứa xút Các thuộc tính cần phải có chất làm sạch: − − − − − − − − − − − − Tính hịa tan nước cao Có khả làm tốt Có hiệu nhiệt độ thấp Có khả thấm ướt cao Lắng cặn Khơng tạo bọt Dễ rửa trơi, khơng tích tụ Khơng phản ứng với muối nước Khơng ăn mịn thiết bị Dễ sử dụng Giá thành thấp Nước thải gây ô nhiễm thấp Ngày nay, chất làm có sẵn nhiều dạng (bột khơ, bột nhão, lỏng) Nhìn chung, dạng lỏng ưa chuộng dung dịch dễ sử dụng dễ tính tốn liều lượng Tất chất tẩy rửa sản xuất phổ biến có chứa thành phần: − Chất mang (xút acid) − Tác nhân hoạt tính (các chất ổn định, dung môi, chất tẩy rửa) Xét theo giá trị pH, chúng chia thành: − Các chất tẩy rửa tính kiềm acid − Các tác nhân khử trùng tính kiềm, trung tính tính acid Các chất làm có tính kiềm: chủ yếu dung dịch xút 60 - 80% chất bổ trợ Natri carbonate, metasilicate, polyphosphate, natriphosphate chất thấm ướt chất ức chế Các chất làm có tính acid: gồm acid phosphoric, acid sulphuric, acid nitric acid citric bổ sung chất ức chế Một vấn đề thực tế phải xem xét làm thường tất phận thiết bị (phần tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm) tích tụ lớp cặn dày kết tủa (muối vô hay đá bia sản phẩm bia) sau thời gian sử dụng Lớp cặn nơi ẩn nấp lý tưởng cho vi sinh vật nhiễm tạp Do đó, cần phải định kỳ loại bỏ loại cặn Dung dịch tốt thường sử dụng acid HNO3 acid H3PO4 loãng 3) Thùng chứa dung dịch khử trùng 4) Các thùng chứa nước (lạnh nóng) 5) Hệ thống trao đổi nhiệt 6) Thùng chứa dung dịch kiềm đậm đặc 7) Thùng chứa dung dịch acid đậm đặc 8) Thùng chứa dung dịch chất khử trùng đậm đặc 9) Các đường ống, ống nối, van, bơm… Dòng dung dịch tẩy rửa từ thùng chứa bơm tới thiết bị đường ống sử dụng hệ thống đóng mở tự động theo hệ thống kín Thời gian dịng chảy, lưu lượng, nhiệt độ,… thiết lập từ kết thực tế khảo sát nhà máy Một chương trình CIP điển sau: 1) Rửa sơ với nước, dùng nước xả cuối chu trình trước, thời gian từ 3-5 phút 2) Xả 1-3 phút 3) Làm với dung dịch kiềm cách tuần hoàn dung dịch kiềm 1-2% 70 C 30-50 phút 4) Xả hết dung dịch kiềm 1-3 phút 5) Rửa nước 4-5 phút 6) Xả 1-3 phút 7) Làm với dung dịch acid nitric1-2% 10-15 phút 8) Xả hết dung dịch acid 1-3 phút 9) Rửa nước 2-3 phút 10) Xả 1-3 phút 11) Làm với dung dịch khử trùng 10-20 phút 12) Xả hết dung dịch khử trùng 1-3 phút 13) Tráng lần cuối nước 3-5 phút 14) Xả 1-3 phút Thời gian hoạt động cho tồn chu trình CIP kéo dài từ 1-2 lâu tùy theo bố trí trạm CIP kích thước thiết bị Ở phân xưởng nhỏ, hầu hết thiết bị làm với trạm CIP Tuy nhiên, xảy nguy lây nhiễm từ phân xưởng sang phân xưởng khác, nên nhà máy lớn hơn, người ta sử dụng hệ thống CIP riêng biệt Việc sử dụng hệ thống CIP riêng biệt hợp lý phân xưởng khác cần xử lý khác Ví dụ có số phân xưởng cần làm với dung dịch kiềm nóng, phân xưởng khác lại không cần thiết khơng tiến hành thường xun Có thể phân vùng sau: Khu vực nhà nấu đường dẫn dịch đường − Xút nóng, khu vực nhà nấu − Xút nóng, đường dẫn dịch đường (cần chia nhỏ dung dịch kiềm khu vực nấu nhanh bẩn) − Acid − Nước (có thể lấy từ nguồn nước sinh hoạt) − Nước dự trữ Các đường ống dẫn sản phẩm chưa lọc − − − − − Xút nóng Acid Nước (có thể lấy từ nguồn nước sinh hoạt) Nước dự trữ Dung dịch khử trùng Các bồn chứa sản phẩm chưa lọc − − − − − Xút Acid Nước (có thể lấy từ nguồn nước sinh hoạt) Nước dự trữ Dung dịch khử trùng Các bồn chứa sản phẩm qua lọc − − − − − Kiềm Acid Nước (có thể lấy từ nguồn nước sinh hoạt) Nước nóng Dung dịch khử trùng Một số điểm đặc biệt cần lưu ý việc vệ sinh CIP đưa ra, ví dụ làm bồn lên men gia tốc (CCVs) khơng dùng chất làm kiềm tính có mặt CO2 thiết bị, khơng tạo chân khơng dẫn đến móp bồn 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O Phân xưởng đóng chai có hệ thống CIP riêng cho tất phận máy Các phận truyền động máy vệ sinh định kỳ Dung dịch xút dùng hệ thống CIP trở nên bẩn lắng cặn trình sử dụng dùng quãng thời gian định Có phương pháp để giải vấn đề này: − Dung dịch làm sử dụng lần: lần đầu dùng cho làm lần cuối dùng lần thứ hai dùng làm sơ bộ, sau xả bỏ − Dung dịch xút phân xưởng chiết chai sử dụng lại sau làm cách để lắng cặn, lọc cách xử lý khác 10 Việc tái sử dụng dung dịch tẩy rửa khử trùng có ích giới hạn định Vì cần quan tâm đến thiết kế hệ thống để kết hợp thu hồi bổ sung lượng dịch tẩy rửa Hình 5.2 Hệ thống tẩy rửa kết hợp thu hồi bổ sung Bồn chứa dung dịch tẩy rửa, Bơm, 10 Nước sạch, Bồn chứa dung dịch khử trùng, Bộ phận gia nhiệt 11 Hơi nước, Thùng chứa nước sử dụng, Dòng (sau phun rửa) 12 Nước ngưng tụ Thùng chứa nước cho lần rửa đầu tiên, Dòng đến khu vực sử dụng (thiết bị), Bổ sung dung dịch xút mới, Với thiết kế kết hợp có thể: − − − − Lấy dung dịch tẩy rửa từ bồn đường dẫn phụ Tái sử dụng xả bỏ dung dịch sau sử dụng Điều chỉnh nhiệt độ dung dịch tẩy rửa theo yêu cầu Điều chỉnh nồng độ tác nhân tẩy rửa theo yêu cầu, tăng nồng độ nhờ phận bổ sung Thùng chứa sau chứa dung dịch có nồng độ thấp cần thiết Vì hình dạng đặc biệt thùng chứa nước rửa sơ bộ, cột nước, giống tháp nước, cung cấp dịng chảy áp lực cao vào hệ thống tẩy rửa với cơng suất dự trữ nhỏ 5.6 Quy trình tẩy rửa tổng quát Phun nước để làm sơ thiết bị, sau phun dung dịch tẩy rửa Cả hai bước phun với áp lực thấp áp lực cao Khi phun với áp lực cao, dùng áp lực 60 bar tạo lực học để làm Khi phun với áp lực thấp, dòng chảy dung dịch có vận tốc 20-75m3/h áp lực thấp (tối đa bar) để phun lên thành thiết bị chảy đó, tác động hóa học dung dịch tẩy rửa thực Ngày này, phun áp lực thấp sử dụng chủ yếu 11 Dù sử dụng phương pháp phải phù hợp với thiết bị cho tất phận, chí chỏm cầu rửa Nhằm mục đích này, người ta thiết kế nhiều kiểu đầu phun Nhưng cần ln đảm bảo tất đầu phun phải có khe hở nhỏ đáy tất cặn dung dịch tẩy rửa Hệ thống CIP gồm bơm, bơm dùng để bơm chất tẩy rửa qua đường ống tới vòi phun, bơm để thu hồi hóa chất Để đảm bảo khơng bị tắc, bơm thứ cần có cơng suất lớn bơm thứ khoảng 25%.Hệ thống CIP vận hành hiệu kiểm soát chặt chẽ công việc sau đây: − Kiểm tra chặt chẽ bước quy trình xác định − Phân tách xác dung dịch (đo lường độ dẫn điện dung dịch ứng với thời điểm giám sát) − Các loại bơm sử dụng phải công suất − Giám sát cận thận đầu phun nồng độ dung dịch − Định kỳ bảo trì van, cảm biến (sensor) thiết bị đo lường − Các phận tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm phải thiết kế cho dễ dàng làm − Định kỳ làm hệ thống CIP Tất thơng số q trình cần thu thập dây chuyền sản xuất dung dịch xút dùng tẩy rửa bao gồm: − Vận tốc dòng chảy − Nhiệt độ − Độ dẫn điện (để xác định nồng độ dung dịch) 5.7 Các sai lỗi thường gặp hệ thống CIP Các sai lỗi thường xảy làm khử trùng hệ thống CIP ngun nhân chúng khơng biểu rõ Một số điểm cần lưu ý thiết kế xây dựng hệ thống CIP minh họa hình 5.3 Hình 5.3 Các vị trí sai lỗi thường gặp dịng chất tẩy rửa 12 Vị trí Giải pháp Sai lỗi (1) Các điểm đọng nước Sử dụng van đôi hay van chữ T thay cho van tam giác (2) Túi khí đọng cuối ống Tháo ống (3) Túi khí đọng áp kế Bourdon Sử dụng dụng cụ màng (4) Đọng túi khí điểm cao đường ống hay Tạo lỗ thông, không tạo chỗ uốn cong lên (cao chỗ uốn cong lên đường ống hơn) (4a) (5) Cặn lưu lại chỗ uốn Không tạo chỗ trũng đường cong xuống (thấp hơn) ống, tạo lỗ xả đường ống (5a) (6) Cặn đọng van (7) Lắp đặt phần nằm ngang Cặn đọng nơi đường đường ống cho nghiêng ống bị võng có giá đỡ tốt (8) Sử dụng ống với đường kính đồng Cặn đọng nơi nở rộng nhất, không tạo biến đổi hay thắt lại đường ống (9) Vòi hay van ba ngả cần phải tháo Sử dụng van phù hợp cho dòng rời làm vệ sinh chất tẩy rửa (10) Ống xả nối (vặn) với gioăng Sử dụng ống nối có ren hàn cố bồn chứa định với bồn chứa Sử dụng van lắp đặt để xả hoàn toàn 5.8 Giới thiệu hệ thống CIP tiêu biểu nhà máy sản xuất bia Trong nhà máy sản xuất rượu, bia hay nước giải khát có nhiều khu vực sản xuất với loại thiết bị sử dụng khác kích thước, vật liệu cấu tạo, kết cấu mục đích sử dụng Trong phần này, hệ thống CIP tuần hoàn áp dụng cho bồn lên men cỡ lớn (5600 hl), loại bồn đứng giới thiệu Trước đây, hệ thống làm khử trùng CIP áp dụng cho bồn lên men thường trải qua giai đoạn theo trình tự: (1) làm chất bẩn hữu chất tẩy rửa kiềm tính, (2) làm chất bẩn vô (các muối kim loại) chất tẩy rửa có tính acid (3) khử trùng thiết bị chất khử trùng Với quy trình này, tổng thời gian tẩy rửa khử trùng kéo dài từ 4,5-5 Hiện nay, với đời hóa chất tẩy rửa khử trùng với chất phụ gia hỗ trợ giúp trình tẩy rửa khử trùng thực nhanh Các nhà máy bia áp dụng quy trình làm khử trùng CIP giai đoạn bao gồm: 13 (1) làm chất bẩn hữu chất tẩy rửa kiềm tính (2) làm chất bẩn vô (các muối kim loại) với khử trùng thiết bị loại hóa chất (Sopurclean) có tính kết hợp giai đoạn (2) (3) cơng nghệ cũ Với chương trình CIP giai đoạn, nhà máy bia rút ngắn thời gian CIP xuống 3-4 (35%), đồng thời tiết kiệm chi phí hóa chất (20%) lượng nước đáng kể (25-30%) cho nhà máy Để thực chương trình CIP giai đoạn tuần hồn có thu hồi chất tẩy rửa khử trùng cho bồn lên men cần phải có trạm CIP gồm thiết bị sau: 1) Thùng chứa dung dịch chất tẩy rửa (kiềm tính) 2) Thùng chứa dung dịch chất tẩy rửa kết hợp (Sopurclean) 3) Thùng chứa dung dịch chất tẩy rửa đậm đặc 4) Thùng chứa dung dịch chất tẩy rửa kết hợp đậm đặc 5) Thùng chứa nước 6) Thùng chứa nước rửa thu hồi 7) Các thiết bị khác như: bơm, thiết bị đo độ dẫn điện, thiết bị đo tốc độ áp lực dòng cấp dòng thu hồi… Các bước chi tiết hệ thống bao gồm: Bước 1: Rửa nước Mục đích loại bỏ chất cặn bẩn lơ lửng cịn sót lại bồn bia sau xả cạn bồn sang trình lọc, làm giảm hao hụt hóa chất tẩy rửa giai đoạn đầu Các chất bẩn lúc thường cặn nấm men, chất lơ lửng kết khối với Chúng cần xả bỏ trước thực tẩy rửa Ở cơng đoạn dùng nước thu hồi từ giai đoạn cuối chu kỳ CIP trước Bước kéo dài từ 15-20 phút Bước 2: Rửa xút Sau cặn bẩn rửa trôi xả bỏ, xút 1,5 - 2% phun từ đỉnh bồn lên men qua cầu phun (sprayball) theo chu kỳ, chu kỳ phun 60-90 giây, thời gian dừng chu kỳ phun 10 phút Mục đích q trình dùng áp lực dòng phun (1,5 bar) với tác dụng xút để loại bỏ chất bẩn hữu cịn cịn lại thiết bị Dịng hóa chất phun rửa phải đảm bảo tiếp xúc hoàn toàn với bề mặt bên thiết bị để tất cặn bẩn phải rửa Tổng thời gian cho giai đoạn 40-50 phút Bước 3: Rửa nước Mục đích giai đoạn làm làm dung dịch xút cịn sót lại cơng đoạn để tránh tượng phản ứng xút với hóa chất tẩy rửa cơng đoạn sau gây tổn thất hóa chất Cơng đoạn thực với chu kỳ phun tổng thời gian cho công đoạn 30-40 phút Bước 4: Rửa chất tẩy rửa kết hợp Sau chất bẩn hữu loại bỏ hoàn toàn khỏi bồn lên men, chất tẩy rửa kết hợp (sopurclean) sử dụng để loại bỏ chất bẩn vô khử trùng thiết bị 14 Đây công đoạn định đến chất lượng an tồn bia Nồng độ hóa chất sử dụng 1-1,5% thực với 10 chu kỳ phun, chu kỳ phun kéo dài phút,thời gian dừng chu kỳ phun phút Bước 5: Rửa nước Đây giai đoạn rửa lại nước sau trình tẩy rửa khử trùng hóa chất Giai đoạn phải thực cho loại bỏ hoàn toàn dư lượng chất tẩy rửa cịn sót lại để đảm bảo bên thiết bị vô trùng Các tiêu sinh học hóa học cần kiểm soát giai đoạn Sơ đồ hoạt động hệ thống CIP tuần hồn có thu hồi chất tẩy rửa Giai đoạn 1: Rửa sơ thiết bị nước (thu hồi từ chu kỳ CIP trước) Pr er nsef i om r ecover r edr nset i ank C I P S u me i q e o t y l p w o i p / t n k r S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e u l i t D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e P H / r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 1: Đuổi nước chất tẩy rửa D et eg r enn i r t se: phase1 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D e n g r t k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n D i e t u l R i e s n Wa r e t D i a t c e f n s D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e n g r t k n a t R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e P H / r e y v i t u d n o c D r n i a 15 Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 2: Tuần hoàn D et eg r enn i r t se: phase2 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D e n g r t k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n D i e t u l R i e s n Wa r e t D i a t c e f n s D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e n g r t k n a t R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e P H / r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 3: Tuần hoàn chỉnh nồng độ D et eg r enn i r t se: phase2: det eg r end t osi ng C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C n o d a r t e c D e n g r t k n a t C l n a e D e u l i t C o d a r t e c n D i e t u l R i e s n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D i a t c e f n s D e n g r t k n a t k n a t R c y r e v o k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e P H / r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 4: Thực rửa bồn D et eg r enn i r t se: phase2 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D e n g r t k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n D i e t u l R i e s n Wa r e t D i a t c e f n s D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e n g r t k n a t R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e P H / r e y v i t u d n o c D r n i a 16 Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 5: Thu hồi chất tẩy rửa (đuổi chất tẩy rửa nước) D et eg r enu l f t shp : hase1 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i D i e t u l D s a t c e f n i R i e s n k n a t D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 6: Thu hồi nước rửa Det eg r enu l f t shp : hase2 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D i e t u l D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 2: Rửa chất tẩy rửa - Bước 7: Xả nước D et eg r enu l f t shp : hase3 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e u l i t D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a 17 Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 1: Đuổi nước chất tẩy rửa D s i n i e f ct anci tc r ua l o i t np : hase1 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i D e u l i t D s a t c e f n i R i e s n k n a t D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 2: Tuần hoàn D s i n i e f ct anci t c r ua l o i t np : hase2 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e u l i t D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 3: Tuần hoàn chỉnh nồng độ D s i n i e f ct anu l f t shp : hase3 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e u l i t D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a 18 Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 4: Thực tẩy rửa D s i n i e f ct anci tc r ua l o i t np : hase2 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e u l i t D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 5: Thu hồi chất tẩy rửa (nước đuổi chất tẩy rửa) D s i n i e f ct ann i r t se: phase1 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D i e t u l D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 6: thu hồi nước D s i n i e f ct ann i r t se: phase2 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D e u l i t D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a 19 Giai đoạn 3: Rửa chất tẩy rửa kết hợp - Bước 7: xả nước Ds i n i e f ct ann i r t se: phase3 C I P S u y l p S o Wa d n e t f r e t C o d a r t e c n D t n g r e k n a t C l n a e D i e t u l C o d a r t e c n Wa r e t D i a t c e f n s r e F t l i R i e s n k n a t D i e t u l D s a t c e f n i D e n g r t k n a t R i e s n R c y r e v o k n a t k n a t k n a t S t m a e H e r t a H e t a E x r e g n a h c C I P R e n r u t C I P S p u y l P u mp H d p r o c t e H / p r e y v i t u d n o c D r n i a 5.9 Làm phương pháp học Không thiết bị cần làm bên mà phận có liên quan ống nối, nút đóng, van, dụng cụ kèm theo phận phụ trợ khác cần phải làm sạch, chúng thường rửa bồn rửa Tuy vậy, số phận tháo dỡ di chuyển ống nối phải làm phương pháp học Để giải điều này, người ta dùng thiết bị phun áp lực cao di chuyển Trong nhà máy sản xuất rượu, bia nước giải khát, chương trình cụ thể phải thiết lập để thực tẩy rửa, vệ sinh toàn khu vực nhà máy Ngay tất thiết bị làm hệ thống CIP vệ sinh ngăn nắp khơng thể hồn tồn mà phải thực thêm: − − − − Tất nhà phải làm Vệ sinh bên thiết bị Tường phải làm sơn trắng Vệ sinh phần phía đáy thiết bị (ví dụ máy nghiền), nên sử dụng thiết bị làm chân không (máy hút bụi) − Vệ sinh khu vực sân xưởng sản xuất, đặc biệt góc bẩn 20 Câu hỏi ơn tập chương Định nghĩa nêu ứng dụng công nghệ tẩy rửa khử trùng sử dụng hệ thống CIP Nêu thuộc tính kim loại nhơm tương tác với chất tẩy rửa Nêu thuộc tính ống nối cao su chất dẻo tương tác với chất tẩy rửa Trình bày yêu cầu phải có chất làm Nêu phân tích ưu nhược điểm số chất khử trùng phổ biến sử dụng ngành cơng nghệ thực phẩm Trình bày bước tổng quát chương trình tẩy rửa khử trùng sử dụng hệ thống CIP Trình bày nguyên tắc làm việc hệ thống CIP sử dụng lần (single use CIP system) Trình bày nguyên tắc làm việc hệ thống CIP thu hồi tái sử dụng chất tẩy rửa (recovery CIP system) Vẽ sơ đồ hệ thống CIP tuần hồn cho bồn lên men Giải thích ngun lý làm việc hệ thống 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Ái (2003), Công nghệ lên men ứng dụng công nghiệp thực phẩm, Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Đống Thị Anh Đào (chủ biên) (2005), Kỹ thuật bao bì thực phẩm, NXB Đại học QG TP HCM Nguyễn Thị Hiền, Khoa học công nghệ malt & bia, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 Hồng Đình Hịa, Cơng nghệ sản xuất Malt Bia, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 2000 Trịnh Xuân Lai (2004), Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, NXB Xây Dựng, Hà Nội Lê Văn Việt Mẫn (2006), Công nghệ sản xuất thức uống, NXB Đại học QG TP HCM Lê Văn Việt Mẫn (chủ biên) (2009), Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Khoa Học Tự Nhiên TP HCM Lê Văn Việt Mẫn (2011), Công nghệ sản xuất rượu vang, NXB Đại học QG TP HCM Đàm Sao Mai (2007), Công nghệ sản xuất rượu vang, Nhà xuất ĐH Công nghiệp TP.Hồ Chí Minh 10 Từ Vọng Nghi (1986), Phân tích nước, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 11 Lương Đức Phẩm (1998), Công nghệ vi sinh vật, Nhà xuất nông nghiệp Hà nội 12 Lương Đức Phẩm (2005), Nấm men công nghiệp, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 13 Nguyễn Văn Phước (1979), Kỹ thuật sản xuất rượu Etylic, Bộ Lương thực thực phẩm 14 Nguyễn Đình Thưởng (1986), Kỹ thuật sản xuất nước giải khát, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội 15 Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thị Thanh Hằng (2000), Kỹ thuật sản xuất cồn Etylic, Đại học Bách Khoa Hà Nội 16 Tơ Việt (2006), Tìm hiểu rượu vang, Nhà xuất lao động 17 Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng (2004), Tuyển tập tiêu chuẩn đồ uống 18 Wolfgang Kunze, Technology Brewing and Malting, VLB Berlin, Germany, 2004 19 Dennis E Briggs, Chris A Boulton, Peter A Brookes and Rogers Stevens, Brewing Science and Practice, Woodhead Publishing Limited and CRC Press, 2004 20 David P Steen, Philip R Ashurst (2006), Carbonated Soft Drinks: Formulation and Manufacture,Blackwell Publishing Ltd 22 23 ... viên kiến thức sản xuất nước giải khát có gas, sản xuất bia, sản xuất rượu Nội dung giáo trình chia làm năm chương: Chương 1: Xử lý nước công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát ThS Phan Thị... Chương 2: Công nghệ sản xuất nước giải khát có gas TS Lê Thị Hồng Ánh ThS Phan Thị Hồng Liên biên soạn Chương 3: Sản xuất bia TS Lê Thị Hồng Ánh ThS Phan Vĩnh Hưng biên soạn Chương 4: Sản xuất rượu. .. giúp người giải khát, cung cấp lượng cách nhanh chóng sử dụng thuận tiện Trong chương trình đào tạo ngành Cơng nghệ thực phẩm hệ đại học, học phần Công nghệ sản xuất rượu, bia, nước giải khát học