精釀啤酒工廠糖化CIP 系統設計

張俊 趙炎 王?；?/p>

啤酒精釀工廠設備、管道、環境清潔消毒衛生工程至關重要，是關系到產品質量的決定性因素。無論麥芽、酒花、酵母和水品質再好，放在一套被污染的設備和管道里，是不可能生產出口味純正的啤酒。特別是隨著精釀啤酒生產自動化程度的提高，設備中存在大量的自動閥門、檢測儀表儀器以及固定的無法拆卸的硬連接管道，這都給CIP 系統的配置提出了更高的要求。

CIP 清洗消毒是個系統工程，不是配置一個好的CIP站就能完成設備及管道的清洗消毒工作，還需要與被清洗設備及管道的密切配合，才能達到最佳的清洗消毒效果。同時所使用的水、能源（包括電能和熱能）、清洗消毒添加劑的消耗最低，這才是精釀啤酒工廠一套完美的CIP 系統。本文主要根據現代CIP 清潔技術和方式，闡述糖化工序CIP 系統的基本配置要求。

1 糖化設備清洗技術和要求

糖化系統在啤酒精釀工廠里屬于熱區，物料基本在50 至100 度間運行，因此糖化CIP 系統主要考慮是清洗的問題，也有小部分比如冷麥汁管道需要同時考慮清洗和殺菌消毒的問題。CIP 系統的基本要求是把最佳溫度和壓力的清洗液送到容器和管道中并按規定的步驟和時間完成清洗過程。糖化工序的物料和水容器以及物料管道都要求可以單獨的循環清洗。

1.1 清洗溶液：主要依靠2-3%的堿液(NaOH)進行熱清洗和使用2.5%的磷酸清洗液進行冷清洗。

1.2 清洗步驟及時間：預沖洗：10-20min，可間歇2-3次沖洗（可以使用回收水）

清洗：長循環40-60min 短循環20-30min

沖洗：10-20min 先使用熱水后使用常溫水（后期沖洗水回收作為下次清洗的預沖洗水）

檢測：無堿、酸液殘留

1.3 清洗溫度：對于糖化設備和管道CIP 堿液溫度為82 度（注意控制循環清洗時回水溫度要求達到82 度），酸洗適于常溫下進行。

2 糖化CIP 站的配置

糖化CIP 站由罐、泵、換熱器、過濾器、分配器、管道閥門和儀器儀表等組成；附圖1 為一套完整的CIP站的流程圖。

2.1 罐：通常配置2 只罐包括回收水罐和堿罐或4 只罐包括回收水、堿罐1、堿罐2 和酸罐。罐的容積設計同CIP 液供和回的管路容積有關，設計合理的CIP 罐可以減少設備成本以及蒸汽和清洗劑的消耗；CIP 罐要求有自清洗功能。

2.2 泵：CIP 供泵采用離心泵，泵的流量設計同容器清洗的洗球或洗罐器要求的流量以及洗滌液在管道內要求的流速有關，泵的揚程設計同容器清洗的洗球或洗罐器要求的壓力以及CIP 供管道的長度、高度和管道上的管件閥門數量有關。CIP 回流泵采用自吸泵，可以將容器及CIP 回流管道內的CIP 液自吸輸送，使容器內無積液殘存。

2.3 換熱器：用于CIP 液的加熱（包括熱水和堿液的加熱）可以采用列管式或板式換熱器，列管式優點不易堵塞但熱效率低，現在大都采用板式換熱器。

2.4 過濾器：采用帶反沖洗的過濾器，安裝在CIP 回流管路上，糖化系統中有些部位比如糊化鍋和煮沸鍋會有大顆粒清洗物，極易堵塞過濾器，流量下降時應及時反沖過濾器。

2.5 分配器可以是手動的接管板或自動的閥陣形式，分配器把CIP 液分配到需要清洗的容器和管道，這里需要說明的是CIP 分配器位置一定要距離需要清洗的容器和管道比較近，一般放置在車間的中心區域，距離CIP站可以遠些。

2.6 儀器儀表：每個鍋槽配置人孔門開關及CIP 清洗指示燈；CIP 堿罐和回收水罐配置溫度和液位傳感器，CIP 酸罐配置液位傳感器；CIP 供泵出口配置壓力傳感器、電磁流量計；CIP 返回管線配置電導率、PH 計、流量開關和溫度傳感器；過濾器的進出口配置壓力顯示。

3 糖化設備的清洗及頻次

糖化設備的清洗效果同洗滌器的選則息息相關，一般有洗球和洗罐器可以選擇。洗罐器是沖擊清洗的工作方式：利用軸向和徑向兩個異步旋轉的結合形成了360度球面高壓清洗模式，可快速清洗整個被清洗容器的內表面的每一個點，效率高，清洗時間短，洗罐器入口壓力控制在4 到8bar 之間。清洗球是流動清洗的工作方式：噴到容器上部和筒體的液體沿罐壁像降膜一樣流下，溶解于洗滌劑中的臟物顆粒被降膜沖掉，清洗球壓力要求控制在1.5 到2.5bar 之間，其最大的優點是免維護，目前小直徑的精釀啤酒的糖化容器一般都配置洗球對各鍋槽進行CIP 清洗，但很多設備制造廠家，忽視洗球型式、數量和安裝位置的選擇，導致局部清洗不徹底，尤其是內部有機械裝置的部位。如果有條件建議配置洗罐器，會得到不一樣的清洗效果，并且可以降低能源和清洗劑的消耗。

建議清洗頻次：在連續生產的情況下

每日（或每8 鍋）清洗：糊化鍋，煮沸鍋，麥汁冷卻器

每1 周（或每56 鍋）清洗：糖化鍋、過濾槽

每月（或每240 鍋）清洗：暫存槽、漩渦沉淀槽

對于不連續生產，停機后和開機前都要進行清洗。

4 糖化管道的清洗及頻次

管道的清洗要求CIP 液以一定的流速在管道內紊流沖刷清洗。因此對于管道的清洗有2 個重要因素：一是CIP 液在管道內保持一定的流動速度，二是CIP 液在管道流動時需建立紊流。管道內CIP 液流速要求：大于DN150 的管道1m/s；DN150-DN100 的管道2m/s；小于DN100 的管道3m/s，這樣才能使CIP 液保持紊流狀態，達到一個好的清洗效果。

建議清洗頻次：在連續生產的情況下

每日（或每8 鍋）清洗殺菌：冷麥汁管道

每月（或每240 鍋）清洗：醪液和熱麥汁管道

對于不連續生產，停機后和開機前都要進行清洗。

5 糖化特殊部位的清洗

5.1 煮沸鍋內加熱器的清洗：煮沸鍋內加熱器采用列管式，麥汁走管程，蒸汽走殼程，如果沒有麥汁預熱系統，麥汁剛開始加熱時約為74 度，蒸汽溫度約為130 度，溫差大而且麥汁在列管內流動速度慢，易產生焦糊，粘在加熱器的內表面，影響加熱效率，需要定期清洗。清洗的頻次與溫差、內加熱管的設計長度和表面光潔度相關。內加熱器的清洗方法有二種，一種是采用洗球噴沖方式：在內加熱器上部和下部根據加熱器直徑的不同，安裝多個洗球，分別從上部和下部沖洗加熱器，同時在導流筒和分配傘也需要安裝洗球進行清洗；第二種方法是采用煮堿的方式，煮沸鍋加入沒過內加熱器的堿液，然后打開蒸汽加熱，使堿液在內加熱器里循環噴沖，這種方式清洗時間短，清洗效果好，但是需要堿液量較大，需配置容積大的堿罐。

5.2 過濾槽篩板下的清洗：過濾槽內安裝的洗滌器無法直接清洗到過濾槽底板，因為中間隔著過濾篩板，過濾篩板與過濾槽底板之間的距離為20-30mm，空間有限，只能安裝特制的清洗噴嘴，噴嘴一般以一定角度（150-180 度）噴出洗滌液，沖刷過濾槽底，噴嘴設計有單向閥防止麥汁從噴嘴流出，噴嘴設計的數量與槽底的麥汁收集口數量相同，并一一對應，噴嘴安裝時注意每個噴嘴噴出洗滌液的方向要一致，按照一個方向（逆或順時針）形成旋流。

6 微型糖化設備的清洗

對于2 噸以下的2 器或3 器的小型糖化設備，建議可以同發酵系統使用一套CIP 站。也可以不設CIP 站，每個鍋槽配置自循環CIP 管道，采用煮堿自循環的方式進行清洗。方法如下：，在可以加熱的鍋（糖化或煮沸鍋）內配好濃度為2-3%的堿液，為了安全起見建議使用常溫水配堿再加熱到82 度，開啟物料泵進行循環清洗，清洗時間到后再泵入下一個容器繼續循環清洗，清洗完畢后堿液不回收直接排入污水處理系統。堿洗完畢后再用清水循環清洗至無堿液殘留。如果不連續生產，停產后用熱堿清洗，投料前用熱水清洗。

一套好的精釀啤酒糖化設備，絕不僅僅是可以完成糖化工藝步驟，CIP 清洗也是關鍵工序，有的設備在CIP過程中消耗大量的電、熱能、水及清洗劑還是達不到滿意的清洗效果，這同糖化設備的衛生設計、設備加工的內表面光潔度、管道安裝有無清洗死角以及閥門、儀表、換熱器、泵選型都息息相關，同時啤酒工廠CIP 清洗工藝制訂和洗滌劑選擇等因素也非常重要，因此，要達到一個完美的CIP 效果需要設備設計制造安裝企業、啤酒精釀工廠、洗滌劑生產企業的共同努力來完成。