QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CIP

- Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp- Sự thấm ướt vào vết bẩn nhanh - Không hình thành bọt - Dễ dàng tráng sạch và không để lại vết bẩn - Không phản ứng với các muối hòa tan trong nước - Không

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM



TIỂU LUẬN Môn: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

ĐỀ :

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CIP

GVHD : LÊ VĂN NHẤT HOÀI Lớp : ĐHTP6B

SVTH : Nhóm 10

TP.HCM, ngày 28 tháng 05 năm 2014

8 Nguyễn Thị Thảo Nguyên 10065611

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay khi công nghệ ngày càng tiên tiến, mức độ hiểu biết của người tiêu dùngngày càng cao Điều đó mở ra một thách thức với các nhà doanh nghiệp về các vấn đềđảm bảo chất lượng của sản phẩm nói chung và của ngành công nghệ thực phẩm nóiriêng Làm gì để tạo một niềm tin nơi người tiêu dùng về sản phẩm của mình? Với ngànhcông nghệ thực phẩm sản phẩm chất lượng không những ngon mà còn phải hợp vệ sinh.Một công nghệ mới ra đời để giải đáp vấn đề trên, đó là công nghệ CIP CIP (clean inplace) là quá trình vệ sinh tẩy rửa, sát trùng tại chỗ mà thiết bị không cần phải tháo lắp

Có thể nói, hệ thống CIP trong công nghiệp thực phẩm là rất quan trọng, các đường ống

và tank bồn phải được rửa sạch sau mỗi chu kỳ sản xuất Hiện nay tại các nhà máy và cáccông ty lớn nằm trong ngành công nghiệp thực phẩm đều đã có hệ thống CIP trung tâm

Bộ phận này có chức năng rửa các hệ thống sản xuất trong nhà máy

Để nói rõ hơn về công nghệ CIP cũng như tầm quan trọng của công nghệ này, nhóm

đã tìm hiểu và trình bày trong bài báo cáo Và không gì là trọn vẹn, có thể sẽ có những sơsót những nội dung chưa quá sâu, chưa quá kỹ càng, mong là sẽ nhận được những kiếnnghị để nhóm hoàn chỉnh hơn phần kiến thức còn thiếu sót

1. GIỚI THIỆU

1.1. Mục đích của quá trình vệ sinh

- Làm sạch thiết bị, nhà xưởng

- Loại bỏ vi sinh vật nhiễm tạp

- Đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn vệ sinh thực phẩm

1.2. Chất bẩn trong thiết bị sản xuất sữa

- Sự kết lắng của Ca2+ và magie photphat, protein, chất béo,

- Màng sữa bám chặt trên các thành ống, bơm, các tank,

- Ưu điểm của CIP

• Không phải tháo lắp thiết bị

• Rửa ở những vị trí khó rửa bằng rửa thông thường

• Giảm nguy cơ lây nhiễm hóa học

• Giảm đáng kể sự can thiệp thủ công và thời gian làm sạch

• Cải thiện chất lượng và kéo dài tuổi thọ sản phẩm

- Các loại hệ thống CIP

Có 3 loại:

• Loại đơn giản nhất là hệ thống CIP với 1 bình và 1 bơm

• Loại hệ thống CIP: Dung dịch được tuần hoàn và xối trong đường ống tạicuối chu kỳ rửa

• Loại thứ 3: Hệ thống dung dịch hồi lưu, dung dịch kiềm được thu hồi và sửdụng lại

- Hệ thống CIP gồm:

• Một trạm trung tâm gồm có:

Các thùng chứa chất tẩy rửa, chất sát trùng (acid, kiềm)

Thùng chứa nước vô trùng

• Các thiết bị vận chuyển:

Bơm đẩy, bơm thu hồi

Các đường ống dẫn, quả cầu CIP

2.1. Các chất tẩy rửa

2.1.1. Cơ chế tẩy rửa

- Thấm ướt

- Tẩy vết bẩn

- Tách vết bẩn cách xa bề mặt cần rửa

2.1.2. Chất tẩy rửa phải đạt các yêu cầu sau:

- Hòa tan tốt trong nước

- Lực tẩy rửa cao, đánh gía dựa trên lực tách các vết bẩn

- Tác dụng tốt ở nhiệt độ thấp

- Sự thấm ướt vào vết bẩn nhanh

- Không hình thành bọt

- Dễ dàng tráng sạch và không để lại vết bẩn

- Không phản ứng với các muối hòa tan trong nước

- Không ăn mòn hoặc ít ăn mòn vật liệu chế tạo nên thiết bị

- Dễ dàng sử dụng

- Giá thành thấp

- Ít gây ô nhiễm khi thải ra môi trường

2.1.3. Các hóa chất được sử dụng làm chất tẩy rửa

2.1.3.1. Các chất vô cơ (bazơ, acid, muối)

Chỉ tiêu chủ yếu của chất tẩy rửa có tính kiềm là độ kiềm hoạt động, biểu thịbằng lượng Na2O (xác định bằng phương pháp chuẩn độ với chỉ thị màuphenolphthalein) Độ kiềm hoạt động được dùng để xà phòng hóa các chất bẩn cóchất béo, đặc biệt thường thấy khi làm vệ sinh thiết bị và dụng cụ rắn, máy trong

kỹ thuật sản xuất, thức ăn hàng ngày, đồ hộp rau, đồ hộp thịt và các sản phẩmtương tự Một phần độ kiềm hoạt động còn dùng để trung hòa acid tự do trong cáccặn bẩn Chất rửa kiềm và muối kiềm như xút, metasilicat và natri setquisilicat,trinatriphotphat, natricacbonat,…

Các chất rửa acid dùng để làm sạch nói chung đặc biệt để tách cặn ở bề mặt nồihơi và các máy móc khác Trước kia thường dùng các acid mạnh để tẩy cặn nhưacid sunfuric, acid clohydric Tuy nhiên các chất này khi sử dụng rất nguy hiểm vàbất lợi cho công nhân phục vụ Thời gian gần đây, người ta dùng các chế phẩmacid mới để làm sạch Trong các chế phẩm này sử dụng các acid yếu hơn mà vẫngiữ khả năng tẩy tốt Các chất tẩy rửa acid thường gặp là acid photphoric, acidgluconic, acid levuic, acid glycolic, acid lactic, các chất hoạt động bề mặt dùng đểloại các anion và chất không phân ly Cũng có thể sử dụng các polyphotphat nhưnatri tetrapyrophotphat, natriphotphat, natri acid pyrophotphat, natrihexametaphotphat,…

Trong các sản phẩm vô cơ, xút là chất được sử dụng nhiều nhất Độ kiềmhoạt động của NaOH lên tới 75.5% Tác dụng của nó liên quan tới tính chấthóa học: Độ tan, tính thủy phân, sự xà phòng hóa Khi dùng để rửa các chai lọthủy tinh, xút còn có tác dụng sát trùng NaOH có tính ăn mòn mạnh, do đókhông dùng để rửa các thiết bị và dụng cụ bằng kim loại Xút hòa tan nhôm vàtạo thành những kết tủa nhôm Khi tiếp xúc với không khí, sự hòa tan của CO2

gây ra quá trình tạo cacbonat và giảm độ ăn mòn của xút Loại chất này không

có tính chất tẩy rửa mạnh Vì vậy nó thích hợp nhất để sử dụng sau khi đã bổsung các chất phụ gia (tác nhân tạo bọt,…)

Có độ kiềm mạnh hơn muối cacbonat Dung dịch này có tính nhũ hóa vàphân tán, dùng để làm mềm nước, đôi khi dùng để rửa nước có độ cứng tạmthời cao Trước khi rửa bằng trinatriphotphat phải rửa kỹ thiết bị máy mócbằng nước sôi Chất này cũng được sử dụng dưới dạng hỗn hợp các chất tẩyrửa khác.

• Silicat natri

Dung dịch có độ kiềm hoạt động 28% Đây là chất làm sạch rất hiệu quả, cótính chất chống gỉ, tạo màng silicat mỏng trên thiết bị, đặc biệt sử dụng trongnước có độ cứng cao và nhiệt độ dưới 63oC Các muối silicat tác dụng bằngcách hòa tan các vết bẩn hữu cơ Hơn nữa, chúng cũng có tính chất nhũ hóa,tác dụng thấm ướt cao và có khả năng kết lắng được chất bẩn Việc sử dụngchúng còn ít do chúng dễ tạo ra các cặn bám rất chắc, không thể tẩy được bằngcác acid thông thường Trong môi trường H+, chúng tạo thành các lớp gen đọnglại rất khó tách ra Có thể sử dụng để làm các chất phụ gia khi chế biến các hỗnhợp làm sạch khác nhau

• Natri octosilicat 2Na 2 O.SiO 2 5,5H 2 O

Dung dịch có độ kiềm hoạt động 60.5%, là tác nhân xà phòng hóa và trunghòa tốt, dễ dàng tách các vết bẩn mỡ trên sàn nhà Nhược điểm của chất này là

ăn mòn mạnh các thiết bị có chứa thiếc và nhôm

• Natri setquisilicat 3Na 2 O.2SiO 2 11H 2 O

Dung dịch có độ kiềm hoạt động 36.5%, là chất nhũ tương hóa và thấm ướttốt, sử dụng hiệu quả đối với nước có chứa nhiều bicacbonat và khi cần táchmột lượng lớn các chất bẩn mỡ bị xà phòng hóa Chất này ít ăn mòn hơnoctosilicat và thường được dùng dưới dạng hỗn hợp với một số chất khác

• Natri setquicacbonat Na 2 CO 3 NaHCO 3 2H 2 O

Là chất làm mềm rất tốt đối với nước có độ cứng không chứa cacbonat, hòatan trong nước nhanh hơn các chất tẩy rửa kiềm tính khác, có tác dụng đệm tốt,không hại da tay

• H 3 PO 4

Acid này yếu nhất trong các loại trên, được sử dụng trong điều kiện lạnh, trênthực tế với tất cả các kim loại thường gặp Chúng ta còn hay gặp nó nhất trongcác chất tẩy rửa phức acid, dùng loại này tốt nhưng giá thành cao hơn HNO3,HNO2

Tan trong nước thường ( ở 25oC có thể tan 24%), khi nhiệt độ tăng thì độ hòatan tăng lên, đồng thời tốc độ thủy phân cũng tăng Các muối kim loại kiềmcủa acid này bền vững trong môi trường trung tính và môi trường kiềm hòa tannhiều hơn Acid sunftamic dùng để chế các chất làm sạch khô có tính acid đểtách các màng mỏng của bề mặt nồi hơi, thùng chứa, thiết bị đun nóng và thiết

bị khác Chất này có tác dụng mạnh và tương đối an toàn vì dùng ở dạng khô

và không bay hơi Acid sunftamic có tác dụng ăn mòn không mạnh lắm đối vớithép không gỉ như các acid yếu khác Để giảm tác dụng ăn mòn, đôi khi người

ta dùng phối hợp với các chất kìm hãm ăn mòn

Hòa tan tốt trong nước lạnh, dùng trong thành phần chất rửa acid để rửa bao

bì thủy tinh Thường dùng ở dạng acid gluconic, gluconodentalacton hay natrigluconat 50%, các chất này ăn mòn thiếc và sắt không mạnh lắm, dùng để táchcặn sữa rất hiệu quả Khi phối chế với xút được dung dịch rửa có khả năng giữcho các muối canxi và magie không kết tủa, vì thế tránh được hiện tượng đóngcặn hay vết trên bề mặt thiết bị

Muối cromat trong môi trường acid là một chất oxy hóa mạnh Dung dịch rửacromic có thể dùng lại rất nhiều lần cho đến khi màu da cam sẫm thành xanhsẫm Chất tẩy rửa này ăn da và vật liệu sợi rất mạnh, không dùng để rửa thiết bịdụng cụ kim loại mà thường chỉ dùng tẩy rửa các dụng cụ thủy tinh trongphòng thí nghiệm phân tích thực phẩm

Pyrophosphat natri là một loại chất chất tẩy rửa rẻ tiền, bền ở nhiệt độ cao vàchịu được NaOH với nồng độ cao nhưng hòa tan chậm trong nước nên cầnchuẩn bị dung dịch trước khi sử dụng.

Tripolyphosphat natri là tác nhân tốt để tách độ cứng canxi của nước, hòa tantốt trong nước nóng nhưng ở nhiệt độ cao dễ chuyển thành pyrophosphat Do

đó, việc sử dụng trong các máy rửa bị hạn chế Natri tetrapolyphosphat cũng cótính chất và cách sử dụng giống như tripolyphosphat

Hexametaphosphat được dùng phổ biến để để khử độ cứng canxi của nước.Chất này tác dụng tương đối yếu với độ cứng magie và ở nhiệt độ cao trongmôi trường kiềm sẽ chuyển thành dạng pyro- và octo phosphate

Natri tetrapyrophosphat là chất tẩy rửa rẻ tiền, bền ở nhiệt độ cao, chịu đượcxút ăn da với nồng độ cao nhưng hòa tan chậm trong nước Thường dùng đểrửa bao bì thủy tinh

SQ-phosphat là chất giống thủy tinh, có khả năng khử tốt độ cứng canxi củanước Tuy nhiên, chất này ít được sử dụng do tính chất đệm không mạnh lắm

2.1.3.2. Các chất hữu cơ (chất hoạt động bề mặt và dung môi)

Đây chủ yếu là các tác nhân bề mặt (hay các tác nhân tạo bọt hoặc làm tăngthuộc tính bề mặt) Các phân tử này được cấu tạo thành bởi một phần ưa nước vàmột phần kỵ nước có khả năng tạo ra các lực liên kết phân tử:

- Không cực (chuỗi kỵ nước)

- Có cực (chuỗi ưa nước)Trong công nghiệp hóa học, người ta đã nghiên cứu và áp dụng một số lớncác chất hoạt động bề mặt khác nhau và phát huy tối đa ưu điểm của mỗichất Các chất hoạt động bề mặt tổng hợp hòa tan tốt trong nước cứngnước lạnh, thậm chí trong cả nước biển Một số chất rất bền vững trong cảmôi trường kiềm và acid Các tác nhân hoạt động bề mặt anion là chất tẩyrửa có giá trị lớn, có thể tẩy sạch các chất mỡ và chất keo nhưng lại tạo vớicác muối kim loại nặng thành hợp chất không tan, ngoài ra, còn bị kết tủa

do acid và kiềm mạnh Các chất tẩy rửa anion có tính thấm ướt và khảnăng phân tán tốt Khi phối chế với các hợp chất tẩy rửa khác, các chấtanion này có cả tính chất cộng hưởng do vậy thường được dùng phối hợpvới natri sunfit, phosphate,…

• Phân loại

Anion: Ví dụ: Alkyl aryl sunfonat với mạch thẳng hay nhánhCation: Ví dụ: Alkyl dimethyl benzyl ammonium ( aminiac bậc 4 dưới dạngmuối clorua hay bromua)

Không ion hóa: Ví dụ: Alcol polyoxyethylenLưỡng tính: Ví dụ: Dialkyl diaxetyl ammonium

• Tính chất:

- Thấm ướt các chất bẩn và chất nền

- Cắt đứt các liên kết giữa chất bẩn và chất nền

- Khuyếch tán sau đó xà phòng hóa, thủy phân và hòa tan chất bẩn

• Các chất thường dùng để làm vệ sinh trong công nghệ thực phẩm là:

- Alkyl benzyl sunfonat: ABS-99, detecgen D, drep,

- Alkylaryl sunfonat: Detecgen D-40, nicapol: Tác nhân thấm ướt oronit S,santomec SX,…

- Sunfonat của các aid béo trùng ngưng: Actic sintec A, aigenon A

- Sunfonat aid trùng ngưng của các acid béo actic sintec T, aigenon T

- Dầu sunfit hóa: Dầu đỏ thổ nhĩ kỳ, monopon; ,…

- Polyhydroxy acid: Pecma clia,…

2.1.3.3. Các tác nhân thấm ướt

Chất ưa nước có các phân tử có khả năng hòa tan trong nước (hydrophilic), cònchất kỵ nước (lipophilic) có phần đầu và phần đuôi hòa tan trong dầu Các chấtnày có tác dụng nhũ tương hóa chất béo và dầu Quá trình nhũ tương hóa khôngphải là một phản ứng hóa học như quá trình xà phòng hóa mà ở đây chủ yếu là quátrình vật lý trong đó các chất hoạt động bề mặt bao xung quanh hạt chất béo và giữcho chúng hòa tan dạng huyền phù Do sức căng bề mặt của dung dịch tẩy rửagiảm làm cho chúng dễ dàng bị thấm ướt trên bề mặt thiết bị

Các tác nhân thấm ướt phá bọt gây nên do cặn bẩn hay do xà phòng tạo thànhtrong quá trình tẩy rửa đồng thời tạo thành bọt làm cho sản phẩm có thể bámchặt vào bề mặt thiết bị và duy trì trong điều kiện tiếp xúc lâu hơn

- Các chất không mang điện tích: Các bọt được điều chỉnh và kiểm tra, có thể

bị tác động bởi bọt ngoài ý muốn hay các đặc điểm của chất khử bọt, không

bị tác động bởi các chất tạo độ cứng

- Các chất cation (mang điện tích dương): Các hợp chất muối amoni NH4+

- Các tác nhân thấm ướt không hoàn toàn: Các loại đặc biệt dùng trong quátrình vệ sinh

- Các chất lưỡng tính: Tạo bọt cao, ổn định trong dung dịch acid nồng độ caonhưng đắt.

2.1.3.4. Các enzyme

Các enzyme có tác dụng chuyển hóa phần cặn protein, được sử dụng ở nhiệt độthấp trên các bề mặt nhạy cảm như các màng tế bào chịu áp suất thấm ngược hoặccác màng siêu lọc

Ngoài các chất kể trên, trong công nghiệp còn dùng nhiều chất hoạt động bề mặtkhông phân ly khác Tất cả chất này đều hoạt động cả khi có muối kim loại nặng

và trong nước cứng Vì các chất này kém nhạy đối với diện tích dung dịch keo nên

có thể làm sạch các chất bẩn có tính keo Các chất này có nhiều, thường gặp là:

- Nonylfenol đã được polyoxyetyl hóa (actic sintec 036)

- Polyoxyalkylen etanol (emulflogen)

- Izo-octylfenoxy polyoxyetylen etanol

- Nonyl fenoxypolyoxyetylen etanol

- Octylfenolpolyglycol este alcocol

- Polyetenoxytio este

- Sản phẩm ngưng tụ của oxyetylen với oxit polypropylen và propylenglycol

- Este polyglycolic thơm

- Polyoxyetylentridexyl alcol

- Polyoxyetylen tioeste

- Alkylfenyl polyetylenglycolic este

- Alkylaril este và polyester

- Sản phẩm ngưng tụ của oxyt propylent etylen, diamin etylen

2.2.Các chất khử trùng

Quá trình khử trùng hay sát trùng là quá trình thực hiện dẫn đến kết quả tức thờicho phép loại bỏ hoặc giết chết các vi sinh vật hoặc làm vô hoạt các vi sinh vậtnhiễm tạp trên các môi trường trơ, thiết bị, nhà xưởng Quá trình khử trùng khôngđồng nghĩa với sự loại bỏ tạp nhiễm

Hiệu quả của các chất diệt khuẩn phụ thuộc vào nồng độ, thời gian tiếp xúc, nhiệt

độ, các chất hữu cơ, pH, độ cứng của nước, khả năng kết hợp với các loại chất tẩyrửa và loại vi sinh vật

2.2.1. Các halogen và dẫn xuất

Clo dạng lỏng; dioxytclo ClO2

Clorua vôi Ca(OCl)2, CaCl2- dạng bột trắng chứa 35% clo hoạt động

Hypoclorit natri: NaClO

Nước javen chuẩn độ theo độ clo

Dioxit clo: ClO2, điều chế bằng phản ứng giữa hypoloro và natriclorit

Acid cloruaxianic dạng bột với 88-90% clo hoạt động

Diclotriozenetrion

Diclo-iso-xianurat dạng bột với 70-72% clo hoạt động Đây là chất dễ bảo quản,không gây hại cho da tay, không độc.

Để Clo hóa nước người ta dùng clo tinh khiết, đầu vào ở dạng lỏng hay các chếphẩm khác, lượng Clo cuối cùng trong nước là 0.05mg/l Nước được Clo hóa tại nơicung cấp, nước có hàm lượng clo cao hơn nhiều do tính toán lượng mất đi trong khivận chuyển bằng đường ống

2.2.2. Iot: Iot 1%

Iot có tác dụng sát trùng và tẩy uế khá mạnh Dung dịch iot nồng độ 100-200mg/l

có đủ khả năng vệ sinh bao bì thực phẩm Betadine- chất mang iot: Hợp chất của iotvới chất hoạt động bề mặt hoặc polyvinyl pyrolidon Các chất hoạt động bề mặt này

có thể là cation, anion hoặc không phải là ion Các ete alkyl phenoxy là các chấtkhông ion có tác dụng tốt nhất I2 hòa tan trong cồn hay trong KI, NaI

Cũng có thể sử dụng các chất như Irgasans hoặc iot exeton CH3COCH2I

2.2.3. Formol và các aldehyt

2.2.4. Các chất chứa nito bậc bốn

Khả năng tác dụng phụ thuộc vào các nhánh R

Ví dụ các chất tìm thấy gần đây:

BARQUAT (clorua lauryl hoặc myris dimetylbezylamoni)

BARDAC (clorua didechyl hoặc dioctyl dimetylamoni)

Các hợp chất hóa học dạng anion hoặc không phân ly của chế phẩm amon bậc bốnkhông có tác dụng sát trùng mạnh nhưng là chất tẩy rửa tốt Cation của hợp chấtamon bậc bốn là tác nhân tiệt trùng mạnh nhưng không nên dùng chất này kết hợpvới xà phòng hay một số polyphosphate Nhìn chung không nên dùng các chế phẩmamon bậc bốn để vệ sinh các bề mặt tiếp xúc với thực phẩm

2.2.5. Các hợp chất amphotensides

Nidodecyldiethylen triamin axetic

TEOG là hỗn hợp gồm:

- Acid lauryl diethylen triaminoaxetic

- Acid lauryl propylen diaminoaxetic

- Lauryl diethylen triamin

- Lauryl propylen diamin2.2.6. Các chất khí

- Oxit ethylen CH2-O-CH2

Giá thành hạ

 Công nghệ CIP trong chế biến sữa

- Rửa sơ bộ bằng nước nóng: Làm sạch phầm còn lại của sản phẩm trên thiết

bị, làm giảm chi phí hóa chất

- Rửa sạch bằng HNO3: HNO3 được tuần hoàn trong hệ thống nhằm loại bỏcác cặn có nguồn gốc từ chất khoáng, chất béo, nồng độ 1.0 – 1.5%, nhiệt độ

70oC

- Rửa sạch acid bằng nước: Rửa sạch hoàn toàn acid bằng nước

- Rửa sạch bằng NaOH: NaOH được tuần hoàn trong hệ thống nhằm loại bỏcác chất béo, nồng độ NaOH 1.5 – 2.0%, nhiệt độ 80oC

- Rửa sạch NaOH bằng nước: Loại bỏ hoàn toàn NaOH trong thiết bị

- Làm sạch cuối bằng hơi nước

CIP (clean in place) là quá trình vệ sinh tẩy rửa, sát trùng tại chỗ mà thiết bị không cần phải tháo lắp.

Hệ thống CIP bao gồm: