L ỰA CHỌN CÁC CHẤT TẨY RỬA, HểA CHẤT DÙNG TRONG HỆ TH ỐNG CIP

PH ẦN II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA

Chương 13. HỆ THỐNG VỆ SINH TẠI CHỖ (CIP) 1. T ỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TẤY RỬA

4. L ỰA CHỌN CÁC CHẤT TẨY RỬA, HểA CHẤT DÙNG TRONG HỆ TH ỐNG CIP

4.1. Lựa chọn chất tẩy rửa

Các chất tẩy rửa dùng trong hệ thống CIP phải đạt các yêu cầu sau : - Hòa tan tốt trong nước.

- Lực tẩy rửa cao đánh giá trên lực tách các chất bẩn.

- Có hiệu quả ở nhiệt độ thấp.

- Khả năng thấm ướt vào vết bẩn nhanh.

- Không hình thành bọt và lắng cặn ít.

- 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.

- Giá thành thấp và dễ dàng sử dụng.

- Ít gây ô nhiễm khi thải ra môi trường.

Hiện nay các chất làm sạch có nhiều dạng (bột khô, bột ướt, lỏng), nhìn chung lỏng được sử dụng nhiều nhất, đơn giản và dễ tính liều lượng.

4.1.1. Lựa chọn các chất tẩy rửa theo chất bẩn a. Nhóm 1

Phân loại sơ bộ có thể gồm các loại chính sau đây:

- Tan trong nước: muối, acid là những chất dễ bị rửa bởi mọi loại chất tẩy rửa.

- Trương trong nước: cao phân tử của hợp chất hydratcacbon, albuminoit, dễ bị loại bỏ khi có mặt muối silicat và trong môi trường có độ kiềm mạnh.

- Có khả năng nhũ hóa: chất mỡ, lipoid cần có sự giảm sức căng bề mặt, vì vậy phải có chất hoạt động bề mặt trong dung dịch chất tẩy rửa.

- Không tan trong nước: dung dịch keo bị phân tán trong dung dịch chất tẩy rửa nhờ sự có mặt của các muối phosphate và silicat.

b. Nhóm 2

180

Được bổ sung vào nhóm thứ nhất (phát sinh từ chất tẩy rửa, từ nước, từ bao gói hay các nguồn bên ngoài khác).

- Tan trong nước: hợp chất của chất tẩy rửa.

- Tan trong acid: các kết tủa của muối do độ cứng của nước đòi hỏi một chất tẩy rửa chứa các phức hợp với độ cứng của nước.

- Có khả năng nhũ hóa: từ các chất béo do quá trình bôi trơn hay bít kín, yêu cầu chất tẩy rửa có chất hoạt động bề mặt lớn.

- Không tan: phần còn lại của chất chứa kim loại bị hao mòn, đá..

Thông thường các vết bẩn hữu cơ đòi hỏi rửa bằng kiềm và vết bẩn vô cơ cần chất rửa bằng acid.

4.1.2. Lựa chọn các chất tẩy rửa theo bản chất của kim loại trên bề mặt rửa Gồm các nhóm sau:

- Sắt và thép trơ với các loại sản phẩm kiềm nhưng bị ăn mòn bởi acid.

- Không oxy hóa được, khá trơ với kiềm và acid với điều kiện là bề mặt chịu được tác động thường xuyên bằng acid nitric.

- Thiếc và các bề mặt bị xước sẽ bị phá hủy bởi acid và kiềm không chứa muối silicat.

- Nhôm và hợp kim của nó bị phá hủy bởi acid, trừ acid nitric và kiềm mạnh không có muối silicat.

4.1.3. Dựa theo thiết bị và phương pháp rửa

Các thông số riêng biệt đối với mỗi quá trình tẩy rửa và loại chất tẩy rửa phụ thuộc vào

kiểu thiết bị công nghiệp. Vì vậy có thể sử dụng một chất tẩy rửa nhiều bọt nếu rửa bằng phương pháp nhúng chìm. Ngược lại, phương pháp tưới nước nhẹ, lớp bọt không chỉ cản trở mà còn gây ngừng hoạt động của bơm hoặc tràn dung dịch ra ngoài.

4.1.4. Dựa vào chất lượng nước

Biết rừ cỏc thành phần của chất tẩy rửa và sỏt trựng là rất quan trọng.

Tùy theo chất lượng nước và khả năng sử dụng nước, người ta thường xem xét đến sự đóng cặn và ăn mòn trên bề mặt thiết bị. Tác nhân chính ảnh hưởng đến hai hiện tượng này là quá trình vô cơ hóa nước. Các giá trị phân tích cho phép xác định nhanh chóng các đặc tính của nước là:

- pH.

- Độ cứng chung.

- Độ cứng tạm thời.

Độ pH cho biết tính acid hay kiềm của nước, nước mềm bị sục khí CO2 luôn có pH

< 7. Độ cứng chung cho biết hàm lượng tổng cộng của muối Ca2+ và Mg2+. Nước có độ cứng chung càng cao thì càng dễ gây ra hiện tượng đóng cặn. Xu hướng này đặc biệt được chính xác hóa bằng giá trị TAC biểu diễn hàm lượng của ion cacbonat kết hợp với các muối tạo độ cứng. Độ TAC cũng được gọi là độ cứng cacbonat, hay độ cứng tạm thời.

Để giảm tối đa cặn bẩn sót lại, cần lựa chọn các chất tẩy rửa theo độ cứng của nước được sử dụng. Chi phí tẩy rửa tỷ lệ thuận với hàm lượng muối vô cơ cần loại bỏ vì cấu trúc của chúng đòi hỏi các hợp chất mạnh hơn để chống lại độ cứng đó. Độ

181

cứng của nước là một yếu tố quan trọng quyết định dung dịch tẩy rửa. Nếu sử dụng nước mềm thì dùng chất tẩy rửa kiềm sẽ tiết kiệm chất tẩy rửa, đạt hiệu quả cao hơn và tránh tạo cặn.

Các chất tẩy rửa hay sát trùng thường chỉ sử dụng trong khoảng nồng độ 1% đến 10%. Cần giữ ổn định một nồng độ không đổi và kiểm soát nồng độ chất tẩy rửa là tuyệt đối cần thiết.

Nhiệt độ thích hợp nhất nằm trong khoảng 40 – 850C. Tùy thuộc vào loại hóa chất sử dụng, khi tăng lên 100C thì vận tốc tẩy rửa tăng gấp đôi và hệ thống CIP là hệ thống tẩy rửa tốn ít năng lượng nhất, hiệu quả cao.

4.2. Các hóa chất được sử dụng làm chất tấy rửa Gồm 2 nhóm lớn: các chất vô cơ và hữu cơ.

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

Các chất tẩy rửa tính kiềm có độ kiềm hoạt động biểu thị bằng lượng Na2O (xác định bằng chuẩn độ chỉ thị màu phenolphthalein). Kiềm được sử dụng để xà phòng hóa các acid béo, trung hòa acid tự do trong các cặn bẩn. Ví dụ: xút, metasilicat, octosilicat, natri setquisilicat, trinatriphotphat, natricacbonat, natri setquicacbonat…

Trong đó, xút (NaOH) là chất được sử dụng nhiều nhất để rửa chai lọ và sát trùng, nhưng do có tính ăn mòn mạnh nên không dùng để rửa các thiết bị và dụng cụ bằng kim loại, rất thích hợp để bổ sung sau khi đã bổ sung các chất phụ gia. Natri cacbonat có tác dụng đệm và bảo toàn độ kiềm trong các hỗn hợp tấy rửa, tuy nhiên nó không tan trong nước cứng nên được sử dụng hạn chế. Silicatnatri là chất làm sạch rất hiệu quả, có tính chống gỉ.

Các chất rửa acid nói chung được dùng để tách cặn ở bề mặt nồi hơi và các máy móc khác. Hiện nay sử dụng các chế phẩm acid mới với các acid không quá mạnh mà vẫn có khả năng tẩy rửa tốt, ví dụ: acid photphoric, acit gluconic, acit clohydric, acid glycolic, acid lactic…nồng độ thấp.

Các chất hoạt động bề mặt dùng để loại các anion và chất không phân ly, cũng có thể sử dụng các polyphotphat như natri tetrapyrophotphat, natriphotphat, natri acid pyrophotphat, natrihexametaphotphat, hay hỗn hợp của nhiều chất kể trên với các chất sát trùng (clo, cloramin, dioxyclo…).

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

Chủ yếu là các tác nhân bề mặt, hay tác nhân tạo bọt, làm tăng bề mặt. Các phân tử được cấu thành bởi một phần ưa nước và một phần kỵ nước có khả năng tạo ra các lực liên kết phân tử:

+ Không cực (chuỗi kỵ nước).

+ Có cực (chuỗi ưa nước).

Các chất hoạt động tổng hợp hòa tan tốt trong nước cứng và nước lạnh, kể cả nước biển. Một số chất rất bền vững trong môi trường kiềm và acid.

Các tác nhân hoạt động bề mặt anion là chất tẩy rửa có giá trị lớn, có thể tẩy sạch các chất mỡ và keo nhưng lại tạo với các 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 khả năng phân tán tốt, khi phối chế với các chất tẩy rửa khác sẽ có cả tính chất cộng hưởng, do vậy thường dùng phối hợp với natrisunfit, phosphat, natri cacboxymetyl-xenluloza,….

182

a. Phân loại Gồm 4 loại chính:

+ Anion. Ví dụ: Alkyl aryl sunfonat mạch thẳng hay mạch nhánh.

+ Cation. Ví dụ: Alkyl dimetyl benzyl ammonium.

+ Không ion hóa. Ví dụ: alcol polyoxyethylen.

+ Lưỡng tính. Ví dụ: dialkyl diaxetyl ammonium.

Các chất cation chủ yếu là các tác nhân sát trùng chứ không phải là chất để tấy rửa. Các tác nhân hoạt động bề mặt anion có khả năng tẩy rửa tốt, có thể tẩy sạch các chất mỡ và keo. Tuy nhiên chúng lại tạo các hợp chất không tan với muối kim loại và bị kết tủa bởi acid và kiềm mạnh.

b. Tính chất

Nhờ sức căng bề mặt nhỏ hơn nước, các dung dịch tác nhân bề mặt có tính chất thấm ướt, nhũ hóa và phân tán, có khả năng hòa tan các chất không phân cực. Các chất hoạt động bề mặt tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thẩm thấu các dung dịch vào các mao mạch và các điểm bất thường trên bề mặt, các chất này có khả năng tạo bọt xốp.

Quá trình rửa sạch bao gồm ba giai đoạn chính sau:

1. Thấm ướt các chất bẩn và chất nền.

2. Cắt đứt các liên kết chất bẩn và chất nền.

3. Khuếch tán và sau đó là xà phòng hóa, thủy phân và hòa tan chất bẩn.

Trong vệ sinh công nghiệp thực phẩm nói chung thường sử dụng các chất như ABS-99, detecgen D, drep, detecgen D-40, actin sintec A, dầu sulfit hóa , các loại polyhydroxy acid như pecma clia…

4.2.3. Các tác nhân thấm ướt

Có vai trò phá bọt gây nên do cặn bẩn hay do xà phòng tạo thành trong quá trình tẩy rửa, đồng thời tạo bọt làm cho sản phẩm có thể bám vào bề mặt thiết bị và duy trì trong điều kiện tiếp xúc lâu hơn.

Các loại hay dùng:

- Bột xà phòng: tạo bọt cao.

- Các anion: tạo bọt cao tốt hơn bộ xà phòng.

- Các chất không mang điện tích: các bọt được điều chỉnh và kiểm tra, có thể bị tác động bởi bọt ngoài ý muốn.

- Các chất cation: các hợp chất amoni.

- Các tác nhân thấm ướt không hoàn toàn.

- Các chất lưỡng tính: tạo bọt cao, ổn định trong dung dịch acid nồng độ cao nhưng giá thành đắt.

Xà phòng cơ bản gồm mỡ bò (75% - 85%) và cùi dừa (15% - 25%) được xà phòng hóa bằng xút. Nên dùng xà phòng sát trùng để có hiệu quả tẩy rửa cao hơn và không nên kết hợp xà phòng và cồn. Xà phòng được sử dụng nhiều cho vệ sinh cá nhân, đảm bảo hiệu quả giặt rửa nhờ khả năng hòa tan các loại vết bẩn.

4.2.4. Các enzym

Có tác dụng chuyển hóa phần cặn protein, được sử dụng ở nhiệt độ thấp trên các 183

bề mặt nhạy cảm như các màng tế bào chịu áp suất thấm ngược hoặc các màng siêu lọc.

Ngoài các chất trên, trong công nghiệp nói chung còn dùng nhiều chất hoạt động bề mặt không phân ly khác, các chất này đều hoạt động cả khi có muối kim loại nặng và trong nước cứng. Các chất này kém nhạy đối với điện tích dung dịch keo nên có thể làm sạch các chất bẩn có tính keo. Các chất thường gặp như: nonylfenol đã được polyoxyetyl hóa, polyoxyalkylen etanol, sản phẩm ngưng tụ của oxyt propylene etylen, diamin etylen….