rượu bia phương pháp làm sạch và khử trùng trong công nghệ sản xuất rượu bia nước giải khát

MỤC LỤC BẢNBảng 1: Các loại thép thường được sử dụng trong các nhà máy thực phẩm...7Bảng 2: Các loại polymer dùng làm gioăng...11Bảng 3: Loại gioăng thích hợp với loại hóa chất làm sạch

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



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

CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN RƯỢU BIA, NƯỚC GIẢI KHÁT

GVHD: Nguyễn Thị Thu Huyền

SVTH: Nhóm 15

TP.Hồ Chí Minh – Tháng 10 năm 2022

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 5

1 Khái niệm làm sạch tại chỗ: 5

2 Các loại vật liệu và phản ứng của nó với các chất tẩy rửa 6

2.1 Các thiết bị bằng nhôm 6

2.2 Các thùng chúa và các đường ống bằng thép niken-crom 7

Bảng 1: Các loại thép thường được sử dụng trong các nhà máy thực phẩm 7

2.3 Các ống nối 10

Bảng 2: Các loại polymer dùng làm gioăng 11

Bảng 3: Loại gioăng thích hợp với loại hóa chất làm sạch và khử trùng 12

3.Các chất làm sạch 12

4 Các chất khử trùng 14

5 Quá trình làm sạch và khử trùng trong hệ thống CIP 15

Hình 2 Sơ đồ hệ thống CIP 16

6 Quy trình tẩy rửa tổng quát 17

7 Các lỗi thường gặp đối với hệ thống CIP 19

Bảng 4: Các vị trí sai lỗi thường gặp đối với dòng chất tẩy rửa và giải pháp 19

8 Làm sạch bằng phương pháp cơ học 20

Hình 4: Minh họa việc làm sạch bằng phương pháp cơ học 20

KẾT LUẬN 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

MỤC LỤC HÌN

Hình 1 Hóa chất Oxonia active 13

Hình 2 Sơ đồ hệ thống CIP 15

Hình 3 Các vị trí sai lỗi thường gặp đối với dòng chất tẩy rửa 18

Hình 4: Minh họa việc làm sạch bằng phương pháp cơ học 19

Hình 5: Vệ sinh sàn nhà 20

Hình 6 Minh họa bằng phương pháp cơ học 21

MỤC LỤC BẢN

Bảng 1: Các loại thép thường được sử dụng trong các nhà máy thực phẩm 7

Bảng 2: Các loại polymer dùng làm gioăng 11

Bảng 3: Loại gioăng thích hợp với loại hóa chất làm sạch và khử trùng 12

Bảng 4: Các vị trí sai lỗi thường gặp đối với dòng chất tẩy rửa và giải pháp 19

MỞ ĐẦU

Rượu bia và các loại đồ uống nước giải khát là các loại đồ uống do con người tạo

ra nhằm mục đích giải cơn khát hay là cung cấp năng lượng cho cơ thể cũng như làthưởng thức những loại thức uống mới lạ và đa dạng từ việc chế biến sản suất ra các loạirượu bia hay nước giải khát nhằm đáp ứng nhu cầu của con người Và để có thể chế biếnhay duy trì ổn định các chỉ tiêu chất lượng thực phẩm trong một thời gian dài là vô cùngquan trọng Các chỉ tiêu đó bao gồm là mùi vị, độ bền bọt, độ trong, độ sánh, của sảnphẩm Tuy nhiên nếu chỉ thực hiện các quy trình chung theo yêu cầu sẽ không đảm bảođược các đặc tính chất lượng mà cần phải còn kết hợp các công đoạn làm sạch và tẩy rửa.Sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các phương pháp làm sạch và khử trùng trong côngnghệ sản xuất rượu bia nước giải khát trong phần trình bày dưới đây

1 Khái niệm làm sạch tại chỗ:

- CIP là viết tắt của từ “Clean in place”, có nghĩa là quy trình làm sạch bên trong các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm như bồn chứa, đường ống xử lý và thiết bị; mà không cần phải tháo rời

- Những ưu điểm của hệ thống CIP là:

 Tự động làm sạch tại chỗ ống vật liệu và thiết bị của các ngành công nghiệp như các sản phẩm sữa, nước trái cây, nước giải khát…

 Không cần phải tháo các thiết bị khi vệ sinh

 Giảm sự can thiệp thủ công và thời gian làm sạch

 Cải thiện chất lượng và kéo dài tuổi thọ của sản phẩm ra

 Ngăn chặn các mối nguy hiểm trong công việc dọn dẹp, cũng như tiết kiệm lao động của người lao động

 Tiết kiệm chi phí của bụi, hơi nước, nước và chi phí đầu ra khác

2 Các loại vật liệu và phản ứng của nó với các chất tẩy rửa

Các loại thiết bị cũ hầy hết đều được làm bằng thép Chúng được phủ mộtlớp hắc ín hoặc một chất dẻo trên bề mặt để ngăn cách với sản phẩm Lớp lót nàytrung tính hầu như được làm sạch hoàn toàn bởi các chất tẩy rửa thông thường mộtnhược điểm của các lớp lót này là phải thay mới sau một thời gian sử dụng bởi vìchúng có thể bị hư hại và nhiễm tạp Chỉ có các thiết bị bằng nhôm được dung màkhông cần lớp bảo vệ cho sự hình thành lớp oxit nhôm bền vựng trên bề mặt

Cần lưu ý trong việc sử dụng:

- Các thiết bị bằng nhôm

- Các thiết bị và đường ống bằng thép V2A

- Các thiết bị và đường ống làm bằng các vật liệu khác

2.1 Các thiết bị bằng nhôm

Nhôm là một vật liệu khá rẻ để chế tạo các thùng chứa và thiết bị Nótrung tính và không ảnh hưởng đến hương vị của sản phẩm rượu bia, nước giảikhát cũng như các thực phẩm khác và không cần lớp lót bảo vệ Do vậy, nhômđược xem là vật liệu lí tưởng Tuy nhiên, nhôm vẫn có một số nhược điểm sau:

- Không chịu được các tác nhân kiềm và sẽ bị hư hỏng nhanh chóng Nhômthuộc nhóm thứ 3 của bảng hệ thống phân loại tuần hoàn và do đó có mối liên

hệ mật thiết với các kim loại kiềm (Na, K) và kiềm thổ (Ca, Mg) Trong môitrường kiềm, bề mặt của nhôm sẽ bị thay đổi đáng kể và có những vết rỗ, khi

đó dẫn đến nguy cơ nhiễm tạp và thành thiết bị dần dần bị phá hỏng

- Nhôm ở vị trí cuối cùng trong dãy điện hóa Nếu để nhôm tiếp xúc với các kimloại khác (ví dụ thiết bị làm mát bằng đồng tiếp xúc với thùng chứa bằng nhôm)thì nhôm sẽ bị ăn mòn Do đó cần cách ly chúng khi thiết kế và lắp đặt

- Nhôm không chịu được các acid mạnh, chúng bị hư hỏng nhanh chóng

- Nhôm rất mềm và không chịu được áp suất chân không Các thiết bị lớn bằngnhôm sẽ có nguy cơ bị móp vào trong khi có một áp suất chân không nhỏ

Vì các nhược điểm trên, nhôm ngày càng ít được dùng trong các nhà máybia và thực phẩm

2.2 Các thùng chúa và các đường ống bằng thép niken-crom

Trong các nhà máy sản xuất rượu, bia và nước giải khát, người ta hay nóiđến các loại thép Ni-Cr hay còn gọi là thép V2A Thép Ni-Cr khác với thép đen, làcác hợp kim của thép với Cr, Ni, Mn, Mo và các nguyên tố khác để làm tăng khảnăng chống chịu của thép với các hợp chất khác và không bị gì (oxy hóa)

Các loại thép được phân loại theo thành phần theo các tiêu chuẩn DIN

17006 và 17007 và được ký hiệu theo số để đảm bảo thành phần đặc thù Các loạithép không gỉ được dùng để chế tạo các thiết bị lên men, các loại bơm, đường ốngdẫn (Bảng 1)

Các ký hiệu V2A, V4A, (tên công ty) là các từ viết tắt thuộc các seri thépkhác nhau, chúng khác nhau về tính chất và ứng dụng Một điểm quan trọng cần

lưu ý là thép V2A không chịu được các tác nhận tẩy rửa và khử trùng có chứa chonên đặc biệt tránh dùng dung dịch tẩy rửa hypoclorit kết hợp với các dung dịch tẩyrửa có tính acid nếu không loại thép này sẽ bị ăn mòn nhanh chóng Các dung dịchlàm sạch có chứa clo hoạt động cũng không được chứa trong các thùng chứa làmbằng V2A.

Bảng 1: Các loại thép thường được sử dụng trong các nhà máy thực phẩm

Nước và nước thải đã bị ônhiễm nhẹ, thành phần vàcác acid hữu cơ, nhìnchung chống chịu được

pH 4,5 trong mới trường

ăn mòn có hàm lượng clothấp Khi dùng các tácnhân có chứa hypoclorit

sẽ có nguy cơ bị mài mòn

bị chứa hóa chất, có khảnăng chống chịu cao hơnvới clo

V4A

1.4583 X 6 CrNiMoNb 18-12 Dùng trong ngành bộtgiấy Cellulose.

có tính oxy hóa, độ bềncấu cao hơn, rất cứng

Có khả năng chống chịucao ASN với các acidkhông có tính oxy hóa vàcác môi trường có chứa –Novono clo Ví dụ nhưnước biển, dung x dịchkiềm hypoclorit

ASN5WNovono

x AS175h

1.4435 X 1 CrNi 25-21 Có khả năng chống chịucao với acid nitric

Có khả năng chống chịucao với các acid không cótính oxy hóa và các môitrường ăn mòn có chứahalogen

V44AExtra

V16AExtra

và V16AXExtra

(Nguồn: Kunze, 2004)

Trong nhà máy sản xuất sản xuất rượu, bia và nước giải khát người tathường sử dụng những loại thép sau để chế tạo các thiết bị và đường ống, bao gồm:V2A (ví dụ 1.4301 hoặc 1.4541), V4A (ví dụ 1.4401 , 1.4404 hoặc 1.4571) vàV44 Do đó, cần phải kiểm tra cẩn thận thành phần và tính phù hợp của chúng đốivới các vật liệu chế tạo để tránh hư hại khi sử dụng các tác nhân tẩy rửa và khửtrùng

Vì thép không gỉ cần một lớp lót bảo vệ và cũng không ảnh hưởng đếnhương vị nên không giới hạn sử dụng Các ưu điểm chính là khả năng chống chịuacid và kiềm, có nghĩa là chúng rất thích hợp cho quá trình tẩy rửa bằng các hệthống CIP Do đó, các phân xưởng mới thường được xây dựng bằng vật liệu này

Bề mặt bên trong của thiết bị phải thật nhẵn (độ nhám thấp) để có thể làmsạch hoàn toàn và loại bỏ tất cả các cặn tạp nhiễm Các phương pháp làm nhẵn bềmặt bao gồm:

– Mài nhẵn các mối hàn

– Đánh bóng (bằng điện) bề mặt bên trong

Đặc biệt, đối với tất cả các thiết bị, bơm, các thiết bị lọc và các đường ống

đã sử dụng sau giai đoạn lên men, việc đánh bóng, mài nhẵn bề mặt bên trong làhết sức cần thiết

2.3 Các ống nối

Hầu hết các ống nối đều được làm bằng cao su dùng để nối các đường ốngdẫn thường có nguy cơ nhiễm tạp rất cao Nếu chỉ đánh giá tình trạng bên trongcủa ống nối qua bề ngoài của nó là một sai lầm lớn vì bên trong của các ống nốicao su có nhiều vết gợn, hơn nữa chúng rất khó làm sạch Các hư hỏng nhẹ và vếtnứt vỡ ở bên trong rất khó phát hiện và khoanh vùng

Các ống nối cao sư phải được làm sạch chỉ với dung dịch kiềm loãng Cácacid có tính oxy hóa như acid nitric và các ion đồng gây ra các biến đổi ở cao su,

do đó cần phải thận trọng khi dùng Không tẩy rửa ống nối cao su bằng hệ thốngCIP tuần hoàn khép kín có đường ống dẫn bằng đồng

Chất lượng của cao su rất đa dạng Nhiều loại cao su đưa mùi sản phẩm,đặc biệt khi bề mặt bên trong của chúng bị phá hủy hay lão hóa Do đó, cần kiểmtra sự phù hợp của các ống nối cao su khi dùng cho công nghệ thực phẩm.

Để tránh nguy cơ nhiễm tạp và nguy cơ xâm nhập của oxy khi sử dụng các ống nốicao su, người ta thay thế các ống nổi cao su bằng các đường ống cố định Vật liệuđàn hồi tương tự cao su được sử dụng làm ống nối tốt nhất là viton

Các vật liệu gioăng: được sử dụng ở các khớp nối xoay, khuỷu cũng gâynhiều khó khăn như các ống cao su Vì chúng tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm nênchúng phải có chất lượng phù hợp với các yêu cầu của Bộ y tế và không ảnh hưởnghương vị của sản phẩm

Gioăng thường được làm từ vật liệu đàn hồi như cao su nhưng khác đáng

kể về các tính chất như độ cứng, độ đàn hồi, độ căng, độ kéo giãn, cùng như độchịu nhiệt và căng phồng Các loại polymer thường dùng là cao su tổng hợp hoặccác chất dẻo chịu nhiệt (bảng 2)

Bảng 2: Các loại polymer dùng làm gioăng

Vật liệu polymer Từ viết tắt ISO R

Cao su vinyliden fourit

Polymer ethylene propylene

Vinyl methyl polysiloxan

NBRCREPM

EPDMMPQ

PerbunanNeoprene

VitonBuna APCao su silicon

Các chất dẻo chịu nhiệt

Polytetrafluoethylen

Poly vinylchlorua

Polyamid

PTFEPVC

TeflonNylon

(Nguồn: Kunze, 2004)

Loại gioăng cũng chịu tác động khi dung hệ thống CIP tuần hoàn nên tùyvào cấc vật liệu sử dụng mà chọn các hóa chất làm sạch và khử trùng thích hợp(Bảng 5.3)

Bảng 3: Loại gioăng thích hợp với loại hóa chất làm sạch và khử trùng

bằng một trong các cách sau là Khử trùng bằng hóa chất và tiệt trùng bằngnhiệt.Phần lớn các dung dịch làm sạch đều chứa xút Đây là một chất làm sạch rấthiệu quả và cũng có tác dụng tiêu diệt vi sinh vật Các chất phụ gia có tác dụng làmtăng khả năng làm sạch của quá trình tẩy rửa Chất tẩy rửa chính trong hầu hết cácchu trình làm sạch, xút sẽ làm mềm chất béo và giúp loại bỏ chúng dễ dàng hơn.Được biết đến là xút lỏng, natri hydroxit hoặc NaOH và chất kiềm này được sửdụng trong quá trình rửa xút có độ pH rất cao Việc rửa này thường được thực hiệnhai lần, xút ở lần rửa thứ hai thường được thu hồi và sử dụng lạMột nhóm các chất

đó là các chất hoạt động bề một Chất hoạt động bề mặt là hợp chất hòa tan trongnước được dùng trong dung dịch tẩy rửa để loại bỏ các chất bản bằng cách làmgiảm sức căng bề mặt của nước Các chất hoạt động bề mặt phải được loại bỏ hoàntoàn khi xả rửa bởi vì chúng có thể làm mất bọt (đối với sản phẩm bia).Hóa chấttẩy rửa giúp đánh bay những mảng bám, dầu mỡ, bám trên dụng cụ xưởng chế biếndoanh nghiệp Tẩy đi mùi hôi hay những vết cặn bám cứng đầu.Việc tẩy rửa củahóa chất không hề gây hao mòn, ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm Không gây biếnđổi tính chất cho bề mặt dụng cụ kim loại Làm sạch và giữ nguyên bề mặt cácthiết bị làm sạch Thành phần hóa học được kiểm định theo tiêu chuẩn quy định.Các nhà sản xuất nên đảm bảo nồng độ và liều lượng sử dụng trong chế biến thựcphẩm Tiết kiệm thời gian, chi phí, nhân công của doanh nghiệp.Dung dịch tẩy rửadụng cụ chế biến thực phẩm

Oxonia active đây là chất thanh trùng trên căn bản peracetic acid sử dụngcho khử trùng bề mặt của các thiết bị chế biến thực phẩm và được dùng chủ yếu đểloại bỏ vi khuẩn, tiêu diệt nấm mốc, bào tử, virus,… trong quá trình sản xuất.Hóachất thanh trùng trên căn bản acid peracetic sử dụng cho công tác khử trùng sau khi

vệ sinh các thiết bị.Oxonia tồn tại ở dạng dung dịch lỏng, được tạo thành từ haithành phần chính là H2O2 27.34% và POAA 5.73%.Oxonia không có tác dụng độchại, được sử dụng ở các giai đoạn cuối của quy trình vệ sinh đường ống thiết bị,dụng cụ chứa trong các nhà máy bia, sữa, nước giải khát và các ngành công nghiệpchế biến thực phẩm khác

4 Các chất khử trùng

Các thuộc tỉnh tương tư với chất tẩy rửa cũng được yêu cầu đối với cácchất khử trùng Tuy nhiên, yếu tố quyết định của chất khử trùng là khả năng khửtrùng trên một dài càng rộng càng hiệu quảCác chất khử trùng thường dùng là Cáchợp chất halogen (ví dụ: NaOCl, natri hypoclorit) Các chất oxy hóa (H2O), acidperacetic) - Các hợp chất amon bạc 4 (NH) Các châu hoạt động bề mặt lường tỉnh

Các hợp chất amoni bậc 4: có ở nhiều chất khử trùng Chúng là các chấthoạt động bề mặt cation có pH trung tỉnh và có khả năng diệt khuẩn tốt Chúnghoạt động bề mặt tốt và vì vậy đảm bảo tham ươi lỗi Nhược điểm của các chất này

là tạo bọt

Acid peracetic: được sử dụng ở dung dịch 0,01 -0,1% Hiệu quả khử trùngcủa nó phụ thuộc vào việc giải phóng oxy nguyên từ mà các oxy này hoạt độngnhư là một chất tiệt trùng và giải phóng khỏi dung dịch bằng cách tạo thành oxyphân tử Acid peracetic là một chất khử trùng lý tưởng vì nó hoàn toàn không tạocản sau khi sử dung Tuy nhiên, acid nay không thích hợp để ngầm cao su vì nó cókhả năng làm hòa tan dan dan cao su

Khi làm sạch và khử trùng cần xem xét đến bất kỳ thành phần hay tác nhânnào có thể có trong nước thái và có thể gây ra ô nhiễm môi trường Một sự cố đặcbiệt với nước thai khi sử dụng các chất làm sạch có chứa clo Các chất làm sạch cóchứa cho này được chuyển thành các halogen hữu cơ hấp thụ được (AOX -

Hình 1 Hóa chất Oxonia active

Absorbable Organic Halogen), chúng hóa vào trong nước thái, dẫn đến tặng chi phícho việc xử lý.

Không thể liệt kê danh mục tất cả các chất tẩy rửa và khử trùng có trên thịtrường với tên, các thành phần và nồng độ của chúng Tuy nhiên, trong mọi trườnghợp, cần kiểm tra danh mục chi tiết về các chất tây rửa và khử trùng của nhà cungcấp

Trimeta HC là chất tẩy rửa có tính acid, sử dụng tẩy rửa trong môi trường

có CO2 cho các thiết bị lên men.Hóa chất vệ sinh có tính acid, sử dụng cho quytrình vệ sinh các tank lên men và tank chứa bia trong điều kiện vẫn còn CO2.Cóthể sử dụng kết hợp với cả dung dịch khử trùng có tính acid (như: Oxonia Active)

để rút ngắn thời gian vệ sinh và khử trùng trong cùng một bước tẩy rửa.Trimeta

HC được sử dụng trong quy trình tẩy rửa một pha acid (single-phase tank cleaning)cho các tank lên men, tank bảo quản bia không phải tiến hành đuổi CO2 trước khi

vệ sinh

5 Quá trình làm sạch và khử trùng trong hệ thống CIP

Hiện nay trong hầu hết các nhà máy, hầu hết các thiết bị và máy móc đềuđược thiết kế để có thể áp dụng hệ thống CIP để tẩy rửa và khử trùng Vì vậy, cácnhà máy hiện đại không còn áp dụng quá trình tẩy rửa và khử trùng bằng tay từcông đoạn xử lý nguyên liệu đến đóng gói thành phẩm

Nhưng trong hệ thống thiết bị, vẫn có nhưng các bộ phận rời như các ốngnối, các van, mà không thể kết nói với hệ thống CIP Vì vậy nếu muốn làm sạch

và khử trùng các bộ phận này thì người ta cho chúng vào máng xối hoặc các bồnchứa dung dịch tẩy rửa