CIP系統在葡萄酒灌裝生產中的應用

馮剛 杜福林 李博 趙彬 許偉 張福慶

摘 ? ?要：CIP系統應用于葡萄酒灌裝生產，能夠實現清洗過程的自動化，保證現代化葡萄酒灌裝生產的產品質量。介紹了CIP系統的概念、組成和在葡萄酒灌裝生產中的優勢，并根據葡萄酒灌裝生產的實際，制定了適宜葡萄酒生產的CIP系統參數與清洗流程。

關鍵詞：CIP系統;葡萄酒灌裝;參數;清洗流程

中圖分類號：TS261 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.01.019

Application of CIP System in Wine Filling Production

FENG Gang， DU Fulin， LI Bo， ZHAO Bin， XU Wei， ZHANG Fuqing

（Sino-French Joint Venture Dynasty Winery Limited， Tianjin 300402， China）

Abstract： The application of CIP system in wine filling production could achieve the automatic cleaning process， and guarantee the quality of the products in modern wine filling production. The concept， constituents and advantages of CIP system were introduced in this paper， and according to the actual wine filling production， the parameters and cleaning process of CIP system were formulated.

Key words： CIP system; wine filling; parameters; cleaning process

葡萄酒灌裝生產是將待灌裝的半成品葡萄酒經過灌裝加工，生產成為成品葡萄酒的過程，是影響葡萄酒質量的關鍵環節，也是最后一個環節。

灌酒管道、過濾器及灌裝機等設備的潔凈衛生，是生產合格產品的保證。原來的灌裝生產過程中，從沖洗管道及灌裝機到對灌裝機進行蒸汽殺菌等各清洗、消毒環節均需要人工進行操作，耗材耗時耗力，如人工清洗時應用的60S過濾器的濾芯損耗較快，需要頻繁更換。隨著人們對葡萄酒安全質量意識的提升及葡萄酒灌裝生產現代化的發展，引進先進的CIP系統代替人工清洗已勢在必行。

1 CIP系統的概述

1.1 CIP的概念

CIP（Clean In Place的縮寫）即原位清洗（在線清洗、就地清洗），是指不分解生產設備或不移動裝置，采用高溫、高濃度的清洗液，對食品與設備裝置的接觸面進行強力作用，達到清洗、凈化的目的，以符合嚴格的衛生級別要求。CIP在清洗設備裝置的同時還能起到控制微生物的作用。

1.2 CIP系統的概念

CIP系統是指采用一系列的清洗液和消毒液，對生產設備、裝置、管道等，在無需進行拆卸、安裝和移動的情況下，通過PLC和電子閥門的控制，實現全自動的可定時、定位、定參數的清洗、消毒系統。

2 CIP系統的組成與優勢

2.1 CIP系統的組成

CIP系統主要包括堿清洗液罐、消毒液配比泵、水過濾器、預過濾器、終端過濾器、回收槽、蒸汽發生器和眾多的電子閥門，同時需要整套CIP系統外接兩個液體管道（冷純凈水和熱純凈水）和兩個氣體管道（壓縮空氣和壓縮氮氣）。此外，CIP系統需要加裝流量計、溫度傳感器、壓力傳感器和堿液濃度計以隨時掌控CIP系統工作的情況和數據。CIP系統的整體操作由一臺微型計算機和相關PLC系統控制，該計算機采用可觸摸點控式屏幕，用于直接操作執行和改變參數設置，通過PLC的運行來實現CIP系統的準確、精確控制。

2.2 CIP系統的優勢

（1）可根據葡萄酒品種的不同（如紅葡萄酒和白葡萄酒），制訂相應的清洗模式和方法，使生產計劃合理化。

（2）與人工清洗相比較，增加了清洗過程的科學性和數據性，清洗效果準確、一致，提高了生產質量。

（3）節省了人力成本，減少人工操作的錯誤率，降低清洗液和消毒液對操作人員的危害性，保證了安全生產。

（4）通過對PLC的程序設定，實現循環沖洗以達到循環利用清洗液、節約生產成本目的。

（5）在保證沖洗效果的前提下，通過電腦中CIP系統沖洗參數的調整，從時間、濃度、壓力等方面對清洗環節進行優化，以節約清洗液、消毒液、蒸汽、水等生產成本。

（6）實現了灌裝清洗環節的自動化、合理化，延長了灌裝設備的使用壽命。

3 CIP系統的工作過程

3.1 CIP工作流程

在葡萄酒灌裝生產過程中，待灌裝的葡萄酒首先從儲酒罐通過進酒管道進入預過濾器過濾（預過濾器內包括12根過濾精度為0.65 μm的過濾膜棒），之后再進入終端過濾器進行過濾（終端過濾器內包括12根過濾精度為0.45 μm的過濾膜棒），最后將無雜質的合格葡萄酒輸送至灌裝機的灌裝酒缸內進行灌裝生產。CIP系統主要用于上述葡萄酒管道和設備的清洗。

CIP系統的主要工作通過PLC、電子閥門和電腦程序的協調控制進行自動化清洗。

具體流程如圖1所示。

3.2 CIP系統操作關鍵環節

3.2.1 ? ?氣體排空 ? ?在葡萄酒灌裝過程中用來排空裝置的氣體主要有兩種：壓縮氮氣和壓縮空氣。需要排空裝置內的葡萄酒時，選擇使用壓縮氮氣，因為必須保證葡萄酒和氧氣不接觸，以防止酒體氧化;需要排空裝置內的清洗液、消毒液、純凈水等非酒液時，選擇壓縮空氣，因為其成本低于壓縮氮氣，在保證排空效果的同時，將生產成本降到最低。

3.2.2 ? ?清洗液 ? ?根據所需清洗設備的構成材質、污染性質與程度、成本、安全性等來選擇適宜的清洗液和清洗方法。葡萄酒灌裝管道和設備殘留的主要是色素和一些酸性物質，根據酸堿中和原理以及生產實際應用效果，選擇1%～2%的氫氧化鉀溶液作為清洗液。

3.2.3 ? ?消毒液 ? ?消毒液采用以過氧乙酸為主要成分的酸溶液（濃度為0.2%～0.3%）。過氧乙酸為高效、速效、低毒的廣譜殺菌劑，具很強的氧化性，對細菌繁殖體、芽孢、病毒以及真菌等均有殺滅作用。而且過氧乙酸具有揮發性，避免了消毒后消毒液殘留在設備上對葡萄酒質量和安全造成不利的影響。

3.2.4 ? ?蒸汽殺菌 ? ?在灌裝生產之前，蒸汽發生器自動啟動制造蒸汽，以對灌裝設備進行全方位的蒸汽殺菌。蒸汽具有穿透性強和殺菌徹底的特點。蒸汽殺菌過程中，需要保持蒸汽溫度不低于100 ℃。在蒸汽通過CIP系統管道時，溫度傳感器對蒸汽溫度進行監控，低于100 ℃時，CIP系統將進行報警同時停止殺菌工作。

3.2.5 ? ?過濾器的清洗 ? ?過濾器包括預過濾器和終端過濾器。

預過濾器采用的是精度為0.65 μm的膜棒，可過濾掉大顆粒雜質，灌裝后膜棒上的過濾殘留物很多，故采用純凈水反沖洗。水流經底部排水系統反向通過過濾器，以沖洗掉過濾膜棒中的堵塞物質并排出預過濾器。

終端過濾器采用的是精度為0.45 μm的膜棒，可將預過濾后葡萄酒中的微生物過濾掉，保證了瓶裝葡萄酒的質量。CIP系統通過每天的酸堿沖洗和純凈水沖洗，可使過濾膜棒同時適用于白葡萄酒和紅葡萄酒的過濾，保證了膜棒的多次使用，延長了膜棒的使用壽命。

3.3 CIP系統清洗效果的影響因素

（1）清洗時間：在清洗開始后，清洗液和設備接觸的時間越長，清洗效果越好;但作用一段時間后，隨著接觸時間的延長，清洗效果趨于平衡。因此，篩選出適宜的清洗時間，能夠在達到良好沖洗效果的同時，避免清洗液的大量浪費。

（2）清洗液溫度：隨著清洗液溫度的提高，沉積物的溶解度會相應的提高，清洗液的化學作用加強，清洗效果好;但溫度太高，對設備有一定的損壞作用，生產試驗表明氫氧化鉀清洗液在溫度為50 ℃左右時清洗效果最佳。

（3）清洗液濃度：清洗液濃度增大，清洗效果相應增強，清洗耗時縮短;但當其超過一定濃度時，隨著清洗液濃度的增大，清洗效果不再增強，反而造成清洗成本的增加，比對不同濃度清洗液的清洗效果，以1%～2%的清洗液濃度最為適宜。

（4）清洗液壓力：在一定范圍內，清洗液的壓力越大，其沖擊力越大，清洗作用越強，但若清洗壓力過大，清洗液的噴射呈現霧狀，對被清洗設備表面的沖擊效果差，不但減少了清洗液與被清洗設備的接觸時間，而且降低了清洗液的化學作用效果。噴射壓力可分為高壓（1.0 MPa）、中壓（0.5～1.0 MPa）和低壓（0.5 MPa），低壓清洗時，清洗液對污染物的溶解作用和化學反應充分，噴射清洗效果好。

4 CIP系統的控制

CIP系統的控制系統由微型計算機、PLC、傳感器、泵和閥門等組成。其中微型計算機提供友好的人機界面，進行各種參數和程序的設定，完成各項指令的輸出;PLC即可編程邏輯控制器，其依據事先編好的程序，實現系統的參數采集（清洗液的濃度、溫度等）、泵和閥門狀態的采集及啟停等，指令完成相應的清洗步驟。

CIP系統中PLC的靈活應用，能夠使清洗過程更加簡潔、高效。例如，通過PLC控制，在灌裝白葡萄酒時，根據白葡萄酒無色的特點，可用純凈水代替堿液作為清洗液進行清洗來達到指定的清洗效果。

5 小 結

CIP系統應用于葡萄酒灌裝生產，實現了清洗的程序化、數據化、精準化，避免了人工操作的不穩定性以及清洗消毒過程中對人身的危害性，滿足了消費者對食品安全與衛生的要求，降低了生產成本，提高了生產效率，保障了規模化安全生產。

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