rượu bia hệ thống làm sạch và khử trùng công nghiệp trong cncb rbngk

Làm sạch tại chỗLàm sạch tại chỗ là một hệ thống tự động làm sạch bề mặt phía trong các trangthiết bị sản xuất như: thùng chứa, nồi nấu, bồn lên men, các đường ống… màkhông cần tháo dỡ t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN RƯỢU, BIA, NƯỚC GIẢI KHÁC

HỆ THỐNG LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG CÔNG NGHIỆP TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN RƯỢU, BIA, NƯỚC GIẢI KHÁT

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN RƯỢU, BIA, NƯỚC GIẢI KHÁT

HỆ THỐNG LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG CÔNG NGHIỆP TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN RƯỢU, BIA, NƯỚC GIẢI KHÁTGVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em cam đoan rằng tiểu luận môn học này là do chính chúng em thực hiện dưới

sự hướng dẫn của cô Nguyễn Thị Thu Huyền Các dữ liệu và kết quả tìm được trongbáo cáo là trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào

TP.HCM, tháng 10 năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN(Kí và ghi rõ họ tên)

Nhóm 14

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bài tiểu luận này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thànhđến quý thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thực phẩm trường Đại học Công nghiệpthực phẩm Tp Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu chochúng em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường

Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã gặp không ít khó khăn Nhưng với sựđộng viên giúp đỡ của quý thầy cô, người thân và bạn bè, chúng em cũng đã hoànthành tốt bài tiểu luận của mình và có được những kinh nghiệm, kiến thức hữu ích chobản thân

Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Thu Huyền, người

đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đềtài

Dù đã cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong sự thông cảm vàđóng góp ý kiến của cô và các bạn để bài tiểu luận được hoàn thiện

Cuối cùng, xin kính chúc thầy và các bạn sức khỏe, luôn thành công trong công việc

MỤC LỤC

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.3 Bố cục đề tài 1

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2 2.1 Các khái niệm 2

2.1.1 Làm sạch 2

2.1.2 Khử trùng 2

2.1.3 Hệ thống làm sạch, khử trùng công nghiệp 2

2.1.4 Làm sạch tại chỗ 2

2.2 Vai trò của hệ thống làm sạch và khử trùng công nghiệp trong công nghệ chế biến rượu, bia, nước giải khát 2

2.3 Các tiêu chuẩn của hệ thống làm sạch và khử trùng công nghiệp trong công nghệ chế biến rượu, bia, nước giải khát 3

CHƯƠNG 3 LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG BẰNG HỆ THỐNG CIP 5 3.1 Công nghệ CIP 5

3.1.1 Các hóa chất và dung môi trong công nghệ CIP 5

3.1.2 Quy trình công nghệ của hệ thống CIP 8

3.1.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp 8

3.1.4 Công nghệ mới áp dụng 9

3.2 Các hệ thống và thiết bị CIP chính 9

3.2.1 Hệ thống làm sạch một lần 9

3.2.2 Hệ thống CIP một đường dẫn 10

3.2.3 Hệ thống CIP sử dụng một lần 11

3.2.4 Hệ thống tái sử dụng 12

3.2.5 Hệ thống CIP tập trung/ phi tập trung 13

CHƯƠNG 4 HỆ THỐNG LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG COP 15 4.1 Công nghệ COP 15

4.2 Các hóa chất và dung môi trong công nghệ COP 15

4.3 Quy trình công nghệ của hệ thống COP 16

4.3.1 Xử lý sơ bộ 16

4.3.2 Chà rửa 16

4.3.3 Rửa sạch 17

4.3.4 Vệ sinh 17

4.3.5 Nước rửa sau vệ sinh 17

4.4 Ưu và nhược điểm của phương pháp 17

4.5 Công nghệ mới được áp dụng 18

4.6 Các thiết bị trong hệ thống COP 20

CHƯƠNG 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Xút ăn da NaOH 5

Hình 2 Hình ảnh acid nitrit 7

Hình 3 Hệ thống làm sạch đun sôi – đổ đầy 10

Hình 4 Hệ thống CIP một đường 11

Hình 5 Hệ thống sử dụng một lần được cung cấp thêm một bể chứa để thu hồi nước rửa 12

Hình 6 Hệ thống CIP tái sử dụng điển hình 13 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CIP Hệ thống làm sạch tại chỗ ( Clean in Place)

SIP Hệ thống khử trùng tại chỗ (SIP)

COP Hệ thống làm sạch tháo rời Clean out Place

CHƯƠNG 2 MỞ ĐẦU

2.1 Lý do chọn đề tài

Việc đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm là cần thiết đối với hoạt động chế biến, sảnxuất trong công nghệ thực phẩm Cùng với đó việc phát triển của thực phẩm và côngnghệ chế biến thực phẩm ngày càng được chú trọng gắng với việc vệ sinh thiết bị vàdụng cụ sau khi chế biến Nó góp phần đảm bảo tính vệ sinh cho thực phẩm nói chúng

và nước giải khát nói riêng Tuy nhiên các chất hóa học được sử dụng trong công nghệ

vệ sinh thiết bị sản xuất và chế biến thực phẩm có thể ảnh hưởng đến chất lượng vệsinh của sản phẩm thực phẩm Cùng với đó là chi phí và những khó khăn trong vậnhành thiết bị Vì vậy bài viết muốn đươc tìm hiểu rỏ hơn về hệ thống làm sạch và khửtrùng trong công nghệ chế biến rượu, bia, nước giải khát

Hệ thống khử trùng trong công nghiệp (Steriliztion in Place – SIP ) là hệ thống

xử lý nhiệt trên đường ống hoặc tại bồn (bồn tiệt trùng) trong các dây chuyền chế biến thực phẩm (sữa, rượu-bia- nước giải khát)

Hệ thống làm sạch và khử trùng tại chỗ có mục đích chính là làm sạch tại chỗ , giảm thiểu sự nhiễm bẩn của thiết bị trong quá trình chế biến Hệ thống CIP và SIP giúp làm sạch và khử khuẩn bên trong của hệ thống mà không cần tháo rời thiết bị

3.1.4 Làm sạch tại chỗ

Làm sạch tại chỗ là một hệ thống tự động làm sạch bề mặt phía trong các trang thiết bị sản xuất như: thùng chứa, nồi nấu, bồn lên men, các đường ống… mà không cần tháo dỡ trang thiết bị đó.

Phương pháp làm sạch bề mặt bên trong các bộ phận của thiết bị hoặc toàn bộ hệ thống xử lý mà không hoặ ít phải tháo rời.

Làm sạch tại chỗ rất quan trọng trong nhiều quy trình sản xuất, đặc biệt là trong các nhà máy sản xuất thực phẩm nhằm mục đích tránh nhiễm bẩn các phần tử lạ hoặc nhiễm chéo giữa các lô

3.2 Vai trò của hệ thống làm sạch và khử trùng công nghiệp trong công nghệ chế biến rượu, bia, nước giải khát

Cặn bẩn tích lũy trong thiết bị chế biến thực phẩm và trong môi trường thực phẩm là điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, sau đó nhiễm vào thực phẩm, trở thành mối nguy tiềm ẩn cho người tiêu dùng Do đó, bề mặt tiếp xúc với thực phẩm phải được vệ sinh và tẩy trùng hàng ngày để giảm tối thiểu mối

nguy tiềm ẩn này Đối với các dây chuyền sản xuất sử dụng chung, qui trình vệ sinh hiệu quả đóng vai trò quan trọng nhằm giảm thiểu nguy cơ tạp nhiễm chéo trong thực phẩm với những chất gây dị ứng tiềm ẩn.

Với những ưu điểm nổi bật như làm sạch nhanh chóng, tính hiệu quả và đặc biệt

là không chứa các chất hóa học phơi nhiễm gây hại cho con người, hệ thống làm sạch và khử trùng tại chỗ được áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp

có yêu cầu khắt khe và nghiêm ngặt về tiêu chuẩn an toàn vệ sinh như lĩnh vực sản xuất các sản phẩm từ sữa, ngành công ngiệp đồ uống, thực phẩm,… Làm sạch và khử trùng là một khâu rất quan trọng trong chế biến thực phẩm đặc biệt

là trong công nghệ chế biến rượu – bia, nước giải khát Nó góp phần đáng kể vào việc đảm bảo vệ sinh an toàn cho sản phẩm thực phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm cũng như thương hiệu của công ty

Làm sạch và khử trùng là những thao tác quan trọng trong chế biến thực phẩm đặc biệt là trong công nghệ chế biến rượu – bia, nước giải khát Nó góp phần đáng kể vào việc đảm bảo vệ sinh an toàn cho sản phẩm thực phẩm

Một trong những yếu tố quan trọng và cần thiết để nấu rượu – bia thành công là tất cả các thiết bị phải được làm sạch và khử trùng Nếu thiết bị không được làm sạch và khử trùng kỹ càng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng rượu – bia Điều này ảnh hưởng lớn thương hiệu của công ty Do đó để bảo vệ thương hiệu, nâng cao chất lượng sản phẩm một cách tốt nhất các nhà máy cần làm sạch và khử khuẩn hệ thống của mình một cách tốt nhất.

3.3 Các tiêu chuẩn của hệ thống làm sạch và khử trùng công nghiệp trong công nghệ chế biến rượu, bia, nước giải khát

1.1.1 Hệ thống làm sạch

- Chất làm sạch phải được phân bố một cách hiệu quả về lượng và nồng độ chotất cả các bộ phận của hệ thống

- Chia hệ thống thành các phần nhỏ để đơn giản hóa quá trình làm sạch

- Không được có dư lượng nào gây rủi ro đáng kể sau khi làm sạch

- Đảm bảo độ vô khuẩn của quá trình

- Thiết bị phải được thiết kế và sản xuất tạo thuận lợi cho SIP và đảm bảo rằngcác chất tiệt khuẩn phải đến được tất cả các phần tiếp xúc bên trong sản phẩm của thiết

bị được tiệt khuẩn

- Chất tiệt khuẩn được sử dụng phải tương thích với thiết bị, không được để lại

dư lượng gây khó chịu và mức độ đảm bảo vô khuẩn trong phạm vi thông số tiệt khuẩn

đã quy định

CHƯƠNG 4 LÀM SẠCH VÀ KHỬ TRÙNG BẰNG HỆ THỐNG CIP

4.1 Công nghệ CIP

Làm sạch tại chỗ (CIP) là một phương pháp làm sạch được thực hiện tự động, được ápdụng để loại bỏ cặn bẩn khỏi các hạng mục hoàn chỉnh của thiết bị nhà máy và mạchđường ống mà không cần tháo dỡ hoặc mở thiết bị Đây là một hệ thống làm sạch đượcthiết kế để cung cấp khả năng làm sạch chất lượng cao nhanh chóng, hiệu quả, nhấtquán và có thể tái tạo trên tất cả các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm đến mức độ sạch đãđịnh trước Hệ thống hoạt động bằng cách tuần hoàn các dung dịch hóa chất (chất tẩyrửa và chất khử trùng) và xả nước qua các thiết bị sản xuất thực phẩm (bồn chứa vàđường ống) vẫn được lắp ráp trong nó

Là một quy trình tự động cung cấp quá trình vệ sinh, tẩy rửa, sát trùng tại chỗ màkhông cần tháo lắp các thiết bị và thường đi cùng với đó là hệ thống CIP(Sterilization

in Place) hay còn gọi tiệt trùng tại chỗ là 1 hệ thống xử lý nhiệt trên đường ống hoặctại bồn (bồn tiệt trùng) trong các dây chuyền chế biến thực phẩm (sữa, rượu-bia-nướcgiải khát) hoặc dược – hóa – mỹ phẩm…

4.1.1 Các hóa chất và dung môi trong công nghệ CIP

 Các chất làm sạch

Tùy thuộc vào kết quả làm sạch được yêu cầu, thay đổi từ sạch vật lý sang sạch hóahọc đến sạch vi sinh, nhiều lựa chọn công thức chất tẩy rửa đa thành phần có thể đượclựa chọn

- NaOH hay KOH: là một chất kiềm thường được sử dụng ở mức 0,5% – 2% thểtích và phản ứng với chất béo trong đất để làm mềm chúng trước khi loại bỏ nhữngchất này có khả năng thủy phân và peptit hóa tương ứng so với chất béo và protein.Mặc dù khả năng rửa sạch tốt hơn, việc sử dụng KOH ít phổ biến hơn do giá thành của

nó

Hình 1 Xút ăn da NaOH

- Silicat, photphat, photphonat và xitrat: 'chất xây dựng' được sử dụng cho cácđặc tính đình chỉ của chúng và để tăng cường hiệu quả của các chất hoạt động bề mặttrong việc loại bỏ đất

- Các tác nhân hoạt động bề mặt: chúng thực hiện nhiều chức năng như làm ướt,thấm đất, huyền phù đất, phân tán và tạo nhũ tương Hơn nữa, chúng hỗ trợ rửa sạch

bề mặt thiết bị bằng cách giảm sức căng bề mặt hất hoạt động bề mặt cation có tínhtẩy rửa khá thấp nhưng tính chất diệt khuẩn cao Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính đôikhi được sử dụng làm chất bổ sung cho chất hoạt động bề mặt không ion để có tácdụng diệt vi sinh vật

- Các chất cô lập stochiometric như axit ethylenediaminetetraacetic (EDTA), axitnitrilotriacetic (NTA) và gluconate: những chất này hoạt động trong các chất tẩy rửa

có tính kiềm, theo tỷ lệ phân vị nghiêm ngặt, như các chất tạo phức thực sự, ngăn chặntác động tiêu cực của độ cứng của nước và cải thiện việc loại bỏ đất vô cơ • Các chất

cô lập ngưỡng như photphonat, polyphosphonat, polyacrylat: những chất này hoạtđộng ở nồng độ dưới phân lớp.

- Hypochlorit và hydrogen peroxide: tác dụng oxy hóa của chúng hỗ trợ loại bỏđất cứng và không hòa tan Tuy nhiên, hypoclorit có thể gây rỗ thép không gỉ và làmhỏng một số loại nhựa

- Chất ức chế ăn mòn như polysilicat, modifi ed carbohydrate và phosphonat:những chất này thường được thêm vào công thức chất tẩy rửa để ngăn chặn sự ăn mòncủa thép không gỉ bởi hóa chất tẩy rửa Chất hoạt động bề mặt không ion kỵ nước:những chất này hoạt động như chất khử bọt, làm giảm tác động tiêu cực của việc tạobọt đối với hiệu quả làm sạch và thời gian cần thiết để rửa thiết bị không có chất tẩyrửa

Công thức tẩy rửa axit Các cặn khoáng trên thiết bị gần như không thể loại bỏ bằngchất tẩy rửa có tính kiềm, và ở các mức độ khác nhau, chất tẩy rửa có tính kiềm thậmchí có thể góp phần tạo ra cặn khoáng Do đó, một chu trình làm sạch bằng axit là cầnthiết để hòa tan muối khoáng hoặc để loại bỏ cặn hình thành sau chu trình làm sạchbằng kiềm Trong công nghiệp lên men và sản xuất bia, các quá trình CIP chủ yếu sửdụng thực hành làm sạch bằng axit

- Các axit vô cơ, chẳng hạn như axit nitric, sulfuric, sulphonic và axit photphoric

có độ bền axit cao nhưng thường ăn mòn, có khả năng gây nguy hiểm khi tác dụngvới (gây kích ứng da, mắt, v.v.), gây hại cho quần áo và có thể kết tủa một số muốihòa tan

- Dung dịch tẩy rửa axit nitric 1–2% có thể loại bỏ cặn vô cơ như cặn, sữa, bia.Chúng được sử dụng để làm sạch và khử khoáng các bộ trao đổi nhiệt và thiết bị bayhơi, mặc dù hơi nitơ có thể gây nguy cơ bỏng da và cản trở người vận hành trongcông việc của họ Do nó bị oxy hóa đặc tính ở nồng độ cao hơn, công thức HNO,không thể được sử dụng trong phức tạp hơn ví dụ với chất hoạt động bề mặt

Hình 2 Hình ảnh acid nitrit

- Axit photphoric có hiệu quả, nhưng khi được sử dụng thường xuyên, lượngphốt pho trong nước thải có thể tăng lên đáng kể Nhiều quốc gia yêu cầu thuế bổ sungcho mỗi đơn vị phốt pho bị lãng phí trong môi trường, do dẫn đến hiện tượng phúdưỡng Vì một số công ty chế biến thực phẩm có sẵn bước loại bỏ P trong nhà máy xử

lý nước thải của họ, nên sử dụng axit hữu cơ thay vì axit photphoric

- Axit sulphamic thường được sử dụng để tẩy rỉ sét và cặn vôi So với hầu hếtcác axit khoáng mạnh thông thường, axit sulphamic có đặc tính tẩy cặn trong nướcđáng mơ ước, độ bay hơi thấp và độc tính thấp Nó là một chất rắn hòa tan trongnước, có thể tạo thành muối canxi và sắt-III hòa tan Mặc dù nó ít bị ăn mòn hơnnhưng vẫn cần có chất ức chế ăn mòn

- Các axit hữu cơ như axit fomic, axetic, xitric, tartaric, lactic và gluconic ít xâmthực hơn nhiều so với axit khoáng Chúng cũng ít ăn mòn hơn, ít nguy hiểm hơn vàthường được chấp nhận trong thực tế

- Chất hoạt động bề mặt không ion hoặc anion cải thiện độ thấm ướt hoặc tăngcường bề mặt ứng dụng bọt

Chất khử trùng

Khử trùng nhằm mục đích làm giảm số lượng vi sinh vật làm hỏng thực phẩm (gây ramàu sắc, màu nhạt và mùi khó chịu) và các mầm bệnh có thể có trên thiết bị chế biếnsau khi làm sạch Để quá trình khử trùng thành công, các bề mặt thiết bị chế biến phảiđược làm sạch đến mức vừa đủ để loại bỏ cặn bẩn, điều này sẽ làm giảm hiệu quảcủa chất khử trùng Các chất khử trùng phải được bôi lên bề mặt thiết bị một cáchchính xác, theo đúng quy trình quy định và đúng liều lượng

- Chất khử trùng oxy hóa (hypoclorit, iodophores, ozon, axit peracetic, hydrogenperoxide), có hoạt tính oxy hóa giết chết vi sinh vật

- Chất khử trùng không oxy hóa (hợp chất amoni bậc bốn, ampholyte, cồn) giếthoặc bất hoạt vi sinh vật bằng các phản ứng phức hợp không oxy hóa ở bên ngoài hoặcbên trong tế bào vi sinh vật Formaldehyde và phenol rất hiệu quả nhưng chúng độchại, gây khó chịu và gây mùi khó chịu Không nên sử dụng các hợp chất amoni bậcbốn vì chúng gây sủi bọt

- Chất đệm (bazơ, axit hoặc muối) được sử dụng để cung cấp độ pH tối ưu cầnthiết cho chất diệt khuẩn hoạt động, để kiểm soát nguy cơ ăn mòn điển hình của chấtkhử trùng oxy hóa hoặc để cung cấp sự ổn định cần thiết cho chất khử trùng ở dạngdung dịch hoặc dạng cô đặc

4.1.2 Quy trình công nghệ của hệ thống CIP

Quy trình làm sạch bao gồm phần chính :

- Dịch chuyển đất hữu cơ và / hoặc vô cơ ra khỏi bề mặt thiết bị bằng cách sửdụng các phản ứng hóa học và quá trình vật lý,

- Phân tán đất vào môi trường làm sạch và

- Ngăn ngừa sự tái lắng đọng của đất trên bề mặt

-Bước 1: Tráng rửa sơ bộ

+ Làm ướt bề mặt bên trong của đường ống và bồn bể

+ Loại bỏ hầu hết các chất cặn còn sót lại

+ Hòa tan một phần đường và chất béo hòa tan: Nước sử dụng cho tráng rửa có thể lànước từ thủy cục, nước đã thử ion (DI), nước đã được xử lý qua thẩm thấu ngược(RO), hoặc sử dụng lại dung dịch rửa cuối cùng từ quy trình vệ sinh trước đó

Bước 2: Rửa bằng dung dịch xút ở nhiệt độ từ 60-85 độ C

Xút hay còn gọi với tên khác là natri hydroxit hoặc NaOH, kiềm có độ pH cao ở nồng

độ 0,5-2,0% Xút giúp rửa sạch và loại bỏ chất béo dễ dàng hơn Trong một số trườnghợp bám bẩn, có thể sử dụng xút ở nồng độ tới 4% Xút thường được sử dụng làm hóachất tẩy rửa chính trong hầu hết các chu trình CIP

Bước 3: Rửa trung gian bằng nước

Sau khi rửa bằng dung dịch xút, vệ sinh lại bằng nước bề mặt trong bồn và thiết bị.Thông qua các thiết bị vòi xịt 360 độ dược lắp bên trong bồn

Bước 4: Tráng rửa lần cuối bằng nước DI, RO hoặc nước từ thủy cục

Bước này giúp đảm bảo không còn sót lại xút hay chất tẩy rửa

Bước 5: Vệ sinh tiệt trùng

Việc vệ sinh tiệt trùng giúp tiêu diệt các vi sinh vật trước khi bắt đầu chạy mẻ sản xuấttiếp theo

4.1.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm

- Không phải tháo lắp thiết bị

- Có thể tẩy rửa ở những vị trí khó rửa

- Giảm nguy cơ lây nhiễm hóa học

- Tính tự động hóa cao

- Thời gian thực hiện ngắn

- Cải thiện chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

- Dễ dàng tự động hóa

- Giamr hao mòn và hư hỏng do tháo rời

- Giảm tác động đối với môi trường