浅谈啤酒工厂CIP系统的设计

浅谈啤酒工厂CIP系统的设计 摘要：本文主要介绍啤酒厂发酵系统CIP设计的一种思路，首先运用HACCP基本原理，对与啤酒接触的各种设备、管路进行分析，确定关键控制点;发酵过程中发酵前期与麦汁或与发酵液接触的设备管路的无菌控制，是CIP清洗的关键因素，包装前与啤酒接触的设备管路，关键是表面的洁净度，其余设备有可能造成交叉污染，应定期清洗杀菌。应针对不同位点制定不同的清洗、消毒工艺，按照不同的CIP制度分别控制;在保证CIP工艺有效运行的基础上进行CIP系统的设计，同时，考虑系统的灵活性、经济性及安全、环保的要求，并降低交叉污染的几率等。发酵罐清洗应以常温碱洗为主，应配合定期的酸洗，清酒罐以带压酸洗为主，配合定期碱洗;清洗管路以高温碱洗为主，配合定期酸洗。在CIP系统的设计过程中，重点对该系统的运行过程进行叙述，对影响系统正常运行的因素如:气蚀问题、回液的过滤处理、循环加热等环节都进行重点设计，以使CIP系统更趋完善。集中式的CIP系统，一套综合的系统中分成四套独立的子系统，共有10个洗液罐，分设四套动力系统和管路，减少了洗液罐的数量，降低了厂房的空间占用，降低了成本，便于人员操作，同时避免了交叉污染的发生，提高了洗涤效果和设备利用率。关键词:CIP设计，交叉污染，清洗工艺，清洗剂，清洗制度绪论：中国啤酒工业发展概况我国是啤酒生产大国，2002年啤酒总产量达到2358.5万吨，已超过美国位居世界啤酒产量第一位。近几年来，啤酒行业发展迅速，啤酒生产企业之间的竞争日趋激烈，主要表现在产品质量、市场营销、人才需求等的竞争上。产品质量是企业生存和发展的基础，是企业参与市场竞争的前提和保证。尽管中国啤酒工业有了很大进步，但是我们应该看到的是与国际啤酒工业科技进步相比，我们在劳动生产率上、在啤酒稳定性的控制上、在生产成本控制等方面还存在着不小的差距，主要表现在以下几个方面:（1）企业规模小。尽管中国啤酒工业取得了有目共睹的成就，但从企业规模来看，与美国、日本等国家的大型啤酒生产企业还存在着较大的差距。（2）技术装备水平落后。主要指一些中小型企业。（3）产品技术含量低。中国啤酒业虽然引进不少先进的工艺设备，但自主开发的新技术、新装备、新材料和新方法比较少，反映出我国的啤酒基础理论研究、技术开发活动还比较薄弱，产品质量还有待提高。（4）资源消耗高。由于装备及管理水平落后，效率低，投入少，导致资源消耗高。 CIP 系统的设计CIP工艺的有效执行是发酵过程实现无菌酿造的前提和保证，为此，CIP系统设计就显得尤为重要。CIP系统应在发酵车间生产设备确定之后，按照各种容器及管路的清洗要求、生产工艺及CIP制度，应用流体力学等清洗相关理论进行系统设计。1.1 CIP系统总体设计思路为了保证各类微生物管理点CIP制度的有效执行，避免交叉污染，减少CIP清洗的等待时间及CIP系统设备的闲置时间，所以，对CIP系统应进行合理配置，以提高系统的有效性。CIP系统分为分散式和集中式两种。分散式CIP系统主要是针对不同清洗要求的设备配备单独的CIP站，独立进行清洗，不受其它系统的影响，并避免了交叉污染现象的发生。但是，由于需设计多个CIP站，储液罐及管路配置较多，造成较大浪费。典型的集中式CIP系统只配备一个CIP站，为五罐配置，发酵车间各种设备管路的清洗消毒工作都由该系统负责，造成需清洗的设备等待时间延长，又容易造成交叉污染，现已不能满足设备清洗杀菌的要求。所以，为了提高CIP系统的有效性、保证CIP工艺的有效执行，并降低设备投资、减少人员成本等，我们选择集中式CIP系统，结合分散式CIP系统的设计思想，遵循清洗对象的清浊分开、不同清洗对象配备不同的机械动力等原则，把CIP系统分成四个独立的小循环系统，配置十个储罐及四台供液泵，对清洗对象进行独立控制，以满足A类、B类设备管路的清洗要求。在系统中通过电导率仪、温度仪、液位计等仪器对整个系统进行监控，并将信号传递给微机控制系统，可以实现系统清洗整个过程的自动控制。四个系统的清洗对象及各自特点见表1一1;CIP系统的工艺流程图见CAD附图 表1一1 CIP系统组成及清洗对象要求 四个系统相互独立又互相联系，杀菌剂、无菌水罐等公用，供液泵、回液泵及相关管路等相互独立，对相关对象能够独立进行清洗、杀菌，并减少了相互干扰、交叉污染的几率，提高CIP系统的有效运转率，保证CIP工艺的有效执行。1.2洗液罐的设计1.2.1洗液罐数量配置洗液罐是CIP系统配置的基础，其设计主要包括洗液罐的数量、容量、清洗液的添加方法、液位、温度的控制方法及安全、环保要求等。洗液罐的数量设计一般为典型的五罐配置:酸、碱、热水、杀菌剂和无菌水罐。此配置在微生物控制日趋严格的现代啤酒企业，显然己不能满足无菌酿造的要求。CIP系统首先必须保证工艺的有效执行，其次应考虑发酵罐、清酒罐及各种管路的冷热清洗条件以及避免系统的交叉污染等。本文设计的CIP系统需配备的洗液罐主要有:(1) 回收水罐:它来自最后一道清洗的无菌水，回收贮存，供下一设备的预洗用。(2) 高温碱贮罐(2个):贮存按工艺规定调配的碱液或碱性洗涤剂。一般罐外设加热器，用强制循环加热，汽-水换热效率较高。碱洗主要去除系统内生成的有机污物。（3）常温碱贮罐:贮存按工艺规定调配的碱性洗涤剂，用于清酒罐及发酵罐等容器有机污垢的清洗。（4）酸贮罐(2个):贮存酸性洗涤剂，酸洗主要去除系统内生成的无机污物，如钙盐、镁盐等。（5）杀菌剂罐:贮存规定浓度的杀菌剂。（6）无菌水罐:采用过氧乙酸在线添加制备无菌水。无菌水用以冲洗残留的杀菌剂，以提高系统的无菌水平。（7）热水罐(2个):使用外加热器快速加热，主要用于管路杀菌。CIP站设备安装布置图见CAD附图。现代CIP系统容器数量配置必须保证清洗的效果及系统的有效性，必须考虑系统本身受污染程度，把发酵罐、过滤机等混浊度高的系统与清酒罐等需较高洁净度的系统分开清洗，配置不同的酸罐、碱罐及热水罐，避免因CIP系统污染造成设备清洗后的再污染。在生产过程中，我们己经遇到许多交叉污染的实例:CIP系统用于啤酒硅藻土过滤机的清洗、杀菌后，很有可能受到硅藻土、硅胶的污染。这些物质在CIP系统中的残留，对成品酒的质量具有一定的威胁。在进行清酒管路杀菌过程中，CIP液中的残留硅藻土有可能残留于管道内，并最终进入清酒中。啤酒杀菌过程中，由于这些“晶核”的存在，会富集蛋白质等高分子物质，并使其聚合沉淀，造成成品酒浊度反弹。若进入啤酒无菌过滤膜，这些颗粒会对膜造成不可回复性堵塞（或在高压下将膜组件击穿），增加生产成本。所以，在有条件的情况下，需要将啤酒过滤系统的CIP独立出来。否则，需要对CIP液进行严格的澄清处理，并时刻进行监控。因此，两套高温碱储罐、热水罐分别用于过滤机前的混浊管路、设备的清洗杀菌，及膜过滤机之后的清酒管路等洁净度要求较高的设备、管路的清洗杀菌，不同位点分别控制，防止交叉污染的发生。另外，也可以在酸、碱的回路末端加装微型过滤器来除去杂质以避免交叉污染和酸、碱的重复使用。两个酸储罐分别用于发酵罐、清酒罐的清洗，一是为了有效执行CIP清洗工艺，保证发酵罐、清酒罐使用后及时进行清洗，减少等待时间;二是为了防止交叉污染。根据生产工艺，清酒罐每次使用后进行酸洗，每月进行全套清洗，碱储罐使用的次数较低，因此，设计中常温碱储罐只有一个，发酵罐、清酒罐共用。又由于清酒罐全套清洗工艺中，碱洗在前，之后还进行酸洗、杀菌等，从而避免了碱液可能带来的交叉污染，符合CIP系统设计原则。1.2.2洗液罐容量的确定洗液罐容量首先必须满足需清洗系统的最大循环量，并保证循环清洗时罐内洗液在l/3以上。确定洗液罐的容量还可使用经验数据:满足清洗泵10分钟以上工作流量(体积计)的要求。若一次性使用的洗液，洗液罐应保证具有能满足作业时间所需的容积，才能保证CIP系统的正常运转。例如清洗发酵罐系统碱洗罐容量的确定:最远端的发酵罐距离洗液罐200米，管径80毫米，管路内液体循环量=管路截面积*长度=3.14*0.04*0.04*200*2=2立方米，清洗过程中，通过罐底的气液分离装置及系统合理控制，发酵罐内液体最大积存2-3立方米。所以，在清洗发酵罐过程中，洗液最大循环量为4-5立方米，为了保证系统正常运行，循环清洗时罐内洗液应保证在1/3以上。因此，清洗发酵罐系统的洗液罐容量为6一7.5立方米。因为，该系统确定的洗液泵流量为40立方米/小时(泵的选型过程中介绍)，利用经验数据，运转10分钟需6.7立方米洗液。通过上述两种计算方法得出，清洗发酵罐系统的碱洗罐容量确定为7立方米。无菌水为一次性使用，管路清洗用泵最大流量为80立方米/小时，清洗15分钟工作流量为20立方米。同理可以计算得出其它各种CIP罐的容积(详见表1一2)。 表1一2洗液罐的种类、容量、用途汇总表 1.2.3回收水罐设计回收水罐的设置主要是为了节能、环保的要求，现在我国北方尤其是京津地区，水资源日益紧缺，因此设计了20立方米的回收水罐，加大了水的回收范围。通过电导率仪的控制，将刷罐过程最后一道冲洗水、中间过程冲洗水以及管路清洗、杀菌过程用水等。凡是符合清亮度要求的水全部回收，主要用于预冲洗水、典型清洗工艺中的碱洗与酸洗之间的冲洗水以及车间内的卫生用水等。1.3泵的选型供液泵的选择是保证CIP系统正常运转，保证机械清洗力，达到清洗要求的基础。根据CIP系统设计的总体思路，泵的选型应从三个方面来考虑:一是发酵罐、清酒罐等大的容器清洗用泵的选择;二是管网清洗用泵的选择;三是回液泵的选择，下面从这三个方面重点描述泵的选型的基本过程。4.31 容器清洗用泵的选择容器清洗用泵的选择是根据容器的容积和直径来确定的，同时，还要考虑容器的清洗要求。大型容器如清酒罐、发酵罐不可能采用充满清洗剂的方式来清洗，而只能采用喷洗，洗罐器的选择是基础。1.31.1容器清洗选用的洗罐器类型固定洗球:在直径5米以内的发酵罐、清酒罐应用较多，清洗剂经过洗球被送到顶部罐壁上，然后以层流形式顺罐壁流下。罐顶部位的清洗效果一是取决于喷洗的机械力，二是取决于清洗剂的浓度及作用时间等。罐壁的清洗效果主要取决于清洗剂的化学作用，还受到温度和时间的影响。多向旋转洗罐器:一般应用于直径大于5米的发酵罐、清酒罐等，喷洗压力要求略高于固定洗球。使用旋转式洗罐器，可以增强机械作用效果。重要的是，射流是否能够覆盖容器的全部表面。多向旋转洗罐器在使用过程中需经常检查，防止旋转系统损坏，降低清洗效果。万向式自动洗罐器:这是一种新型洗罐器，应用一种尼龙材料制成，无机械传动部件，无磨损，工作时是以喷出的洗涤液产生反作用力推动洗罐器自动运转的，在罐内呈万向喷洗状态无死角，一般在直径大于5米的发酵罐、清酒罐使用效果较好。表1一3不同种类洗罐器主要技术参数 不同种类洗罐器的技术参数要求详见表1一3，其中可以看出，三种洗罐器都可用于发酵罐的清洗，固定洗球适用的容器直径略小，而两种旋转洗罐器适用的容器直径都较大，本设计中发酵罐、清酒罐直径为5米，从表中参数看宜选用固定洗球。同时，固定洗球还具有工作压力要求低、固定投资少、维修费用低、操作方便等优点。因此，本设计选用GEA公司生产的G2一1型洗球，喷射直径4一6米，工作压力0.2一0.25MPa，工作流量34一40m3/hr。1.3.1.2供液泵扬程和流量的确定供液泵的扬程和流量首先必须满足需清洗容器使用的洗罐器要求，同时，选择扬程时要考虑流体流动过程中管路的阻力和至罐顶的位差阻力的损失;选择流量时需考虑两个方面:一是需清洗容器的周长，二是需清洗设备的内表面积。(1)容器清洗的喷涌量的确定有两种经验数据:按容器周边来选择。即每米周长每小时喷洗量需要1.5一3.5m3/m.h。罐直径大，周边长需要较大的喷洗量。小罐清洗时取下限，大罐取上限。如直径5米的发酵罐周长约为15.7米，取中值2.5m3/m.h，则每小时的喷洗量为39.25m3。按容器内表面积来选择。即每平方米内表面积每小时喷洗0.2m3/m2.h。其考虑的原则是单位容积麦汁发酵产生的代谢物为常量。罐大，内表面积大，附着物量大，所以清洗量必需要大。如直径5米的发酵罐内表面积约为200m，取0.2m3/m2.h，则每小时的喷洗量为40立方米。容器清洗以发酵罐为例，直径5米的发酵罐周长约为15.7米，洗液泵流量为40立方米/小时，则mF=40/15.7=2.55，20水的粘度为1.005cP=o.oozoo5Ns/m2，则: Re=mF/=628/0.001005=2535600发酵罐清洗过程的雷诺数也完全达到湍流的要求，能够达到较好的清洗效果。显然，两种经验数据计算出的结果是相吻合的，同时，清洗过程既达到了湍流的要求，也达到了GZ一1型固定洗球清洗时的工作流量要求。因此，刷洗发酵罐、清酒罐选择的供液泵流量确定为40m3/小时。(2)确定供液泵的扬程需考虑下述四个方面: 洗罐器的工作压力要求0.2一0.25MPa 发酵罐高度造成的压力损失0.2MPa 清洗剂在直管内流动的阻力损失，以20的水流经直径为80mm的钢管为例计算。=1000kg/m3 u=1cp=0.001N?S/m2d=0.08m l=200mu=流量/管截面积/3600=2.2m/sRe=dup/p=0.08*2.2*1000/0.001=176000流型为湍流，取钢管的表面粗糙度e=0.01mme/d=0.01/80=0.000125查化工原理中图表:Re=176000，e/d=0.000125时，入=0.014因此，压头损失=入(1/d)( uZ/2)/( g) = 0.014*2500*2420/(1000*9.8)=8.7m管路中弯头等管件产生的阻力损失，按照经验数据计算:一个弯头产生的阻力损失相当于10米直管路产生的阻力损失。本设计中最远端发酵罐清洗管路中弯头等管件最多可达30个，产生的压头损失相当于300米直管产生的压头损失=8.7*1.5=13.lm。（1.5为富裕量？）因此，供液泵的扬程应大于0.7MPa(0.25+0.2+0.087+0.131=0.668)，才能保证设备的正常运转，提高发酵罐、清酒罐的清洗效果。本设计中用于清洗发酵罐、清酒罐供液泵流量为40m3/小时，扬程为80m，因为发酵罐、清酒罐离cIP站的距离不同，管路长度不同，造成压力损失不同，为了保证罐顶压力达到2.5巴，可通过设置供液泵的出口压力，变频控制，以保证清洗压力要求。1.3.2管网清洗用泵选择管网清洗用泵，一是要满足被清洗管路所需的流量来确定泵的流量，二是要满足管路长度、高度差等阻力损失来确定泵的扬程(即压力)。为确保管道清洗干净，CIP清洗液必须有一定的冲刷强度，不同范围管径需要的流量要求如下:管径 流速DN50 3-4m/sDN5O-100 2m/sDN100 1.5m/s如果直管部分有三通的T型接头，其流速必须提高。英国一家实验室发表了T型接头内流体流速与直管部分流速变化的试验结果。当直管内流速达1.5m/S时，T型接头处的流速为0.3m/s;当直管流速提高至3.5m/S时，T型接头处的流速为0.7m/s，均未达到上述要求的最低冲刷强度1.5m/S。所以啤酒管道尤其是瞬时灭菌后或无菌过滤后的啤酒管道，尽可能不要设置三通及T型接头。非设置不可，其接头尽可能短，要紧贴近主干道，防止产生死角。管道清洗流向的选择，以采用物料流的反向流动为宜，薄板换热器的清洗也应在物料出口处接入CIP，进口处开设CIP回流口。胶管清洗，选用的胶管应当了解其材料性能、允许使用的温度、压力和抗腐蚀性，以便能合理使用。一般胶管经多次酸洗或热碱清洗后，容易产生老化裂纹，表面变得粗糙，成为杂菌滋生的温床，清洗就更加困难。所以输送麦汁及啤酒应尽量少用胶管，其使用寿命一般为3一4年，应及时更换。专用设备的清洗，如过滤机、高浓稀释设备等，由于结构特殊，应尽可能满足制造商提出的清洗系统要求，按照生产工艺要求及时清洗。本设计中管路系统清洗供液泵的选择分为两个部分:过滤机前的管路清洗系统选择流量为80m3/小时，扬程为40m的供液泵。选择依据为需清洗的最大管路排空管直径为15Omm，如保证管内清洗液流速1.2米/秒，需流量77m3/小时，因此选择流量为80m3/小时的供液泵。清酒管路系统需清洗的最大管路直径为100mm，保证管内清洗液流速2米/秒，需流量57m3/小时，因此选择流量为60m3/小时的供液泵就能够满足清洗要求。因为需清洗的管路直径不同，为了保证达到清洗要求，又减少压头损失，使泵在最高效率点附近经济运行，所以，不同直径的管路使用不同的流量，通过变频控制。麦汁管路是清洗杀菌工作的重点，而且杀菌频次较高(每锅杀菌)，以此为例，计算雷诺数。每锅麦汁进发酵罐后需用85热水冲洗杀菌，麦汁管路直径d为0.lm，85热水粘度u为0.3355cP=0.0003355Ns/mZ，密度p取1000kg/m3，供液泵的最大流量为80m3/小时，按70%的轴功率计算，则:流速u为2m/sRe=dup/p=0.1*2*1000/0.0003355=59612530000可见，对麦汁管路的清洗完全达到了湍流的要求，能够保证较好的清洗效果。1.3.3回液系统的配置必须注意，刷洗发酵罐及清酒罐系统的回液泵必须比供液泵的流量高1015%，避免罐内积存较多的清洗液，影响罐底锥间部分的清洗效果。而且要加强回液泵的自动控制，防止罐底的清洗液被抽空，气体进入管路产生气蚀，造成系统不能正常运转。在传统的CIP系统中，因控制系统相对落后，经常发生气蚀，影响系统正常运转。为了解决气蚀问题，通过研究分析，我们在回流泵前添加一套气体排放装置(如图所示)，在管路上设立一个直径较大的U型弯管，上部安装液位探测器和气动阀门，当液位探测器测不到液体时，表明气体进入，此时信号传到气动阀门，令其打开排放气体，回流泵关闭。测到液体信号时，气动阀门关闭，回流泵继续运转，减少了气蚀问题的发生。但是，由于洗液的起泡问题，有时会影响液位探测系统的灵敏性，但不失为一种选择。本设计过程中，在每个发酵罐、清酒罐底安装气液分离装置，既可以彻底解决气蚀问题，又可以实现带压清洗，达到节约清洗时间、节约二氧化碳降低消耗的目的。（可否用流量计来协调控制） 1.4CIP系统管路的配置根据输送流体管路流量限制标准，结合系统供液泵的最大流量，选择本系统的供液、回液管路。输送与水类似的流体管路流量限制见表1-4，超过限定值运行，压力损失将明显增力口。发酵罐、清酒罐的清洗系统供液泵的流量为40m3/小时，选择直径80mm的管路即可。过滤机前的管路清洗系统及清酒管路清洗系统供液泵的流量分别为80m3/小时及60m3/小时，应分别选择直径为125mm和1O0mm的管路。回液管路直径选择与供液管相同直径。表1-4 输送与水类似的流体管路流量限制 1.5 CIP加热系统的配置（工艺切入点） 列管式换热器及板式换热器是啤酒生产企业应用最广泛的两种换热器。然而，由于secespol螺纹螺管换热器具有高效换热、节能环保、耐高温、高压、结构紧凑、体积小重量轻、安装方便、易于清洗、设计寿命长等优点，成为本设计的首选加热设备，见附图。设备选型可根据具体工况条件通过欧洲专业软件确定，依次保证足够的换热面积。1.6 CIP回流液的混浊物补集器设计循环清洗过程中，由于多种设备和管路内部较脏，一些颗粒物、沉淀物等将混入清洗液，带回CIP系统。因此，清洗液进入储液罐之前，需对清洗液进行过滤处理，去除杂质，提高清洗液的清亮度，保证系统有效运转。同时，避免在CIP间歇时间内，这些物质与清洗液反应，增加消耗;并减少CIP系统交叉污染的几率等。下图为CIP系统的回液过滤器，其工作过程如下:CIP回液从底部进入过滤器，通过内部的金属过滤网将颗粒物、沉淀物等杂质截流，中间的清液通过上部管路回到CIP储罐。金属过滤网外截流的杂质定期清洗，CIP洗液从上部进入，中间立管管壁及底部分布均匀小孔，提高冲洗金属网的效果，从底部排污。 1.7 CIP系统的备液酸、碱、消毒剂等清洗剂、杀菌剂都是化学品，具有腐蚀性，为了保证人身安全、减少对环境的影响、保证清洗液的浓度符合清洗工艺要求，因此，我们设计了清洗剂添加装置，主要包括:加酸罐、加碱罐、加消毒剂罐及添加泵(见附图及下图)，并与控制系统连接，通过电导率测定洗液浓度，进行自动控制。CIP系统启用前，需要检查CIP罐内的液位是否足够，如果过低，必须及时备液。各种清洗介质的备液要求如下:（1）热水:每次使用前循环加热，直至在线温度计显示温度85。(2)常温碱: 向碱浓缩罐中按照片碱:碱性清洗剂=5:1的比例加入足够的清洗剂。启动备液程序，循环直至电导率)40ms/cm。(3)热碱:每次使用前，检查碱浓缩罐内的浓缩碱液是否足够，如果不够，及时补加片碱;启动备液程序，循环直至电导率120ms/cm、温度85。(4)酸洗剂:向酸浓缩罐中加入足够的酸性清洗剂，启动备液程序，循环直至电导率6ms/em。(5)消毒剂:向消毒剂浓缩罐中加入足够的消毒剂，启动备液程序，循环直至G一1型消毒剂浓度试纸的测试浓度达到1500mg/以颜色最深处)。消毒剂多不稳定，循环使用后有效成份大幅度下降，有些厂家的消毒剂不做回收，并采用间歇喷冲的方法降低消毒剂用量，使用一个大容量储罐长时间存放高浓消毒剂的作法不可取，消毒剂最好配置完成后及时使用，避免损失。本设计中的消毒剂储罐用于短时间存放消毒剂，因需要消毒的污染点较多，消毒剂一次性使用浪费较大，但是又不能长时间存放，因此，通过多次试验，我们确定消毒剂存放时间不得超过48小时，否则，其中的有效成分将无法起到应有的作用，追加高浓消毒剂的做法同样不可取，得不偿失。(6)无菌水: 每次使用前，启动相应CIP站的备液程序，向无菌水罐内自动添加无菌水;无菌水来自在线添加过氧乙酸的一次水。 CIP液添加系统图(7)洗涤剂浓度的测定洗涤剂在清洗过程中会与设备内的污垢等物质发生反应，从而浓度降低。如碱洗剂清洗发酵罐的过程中，将与罐内残存的二氧化碳发生反应生成碳酸钠，而碳酸钠也是碱性物质，使用酚酞滴定方法无法分辨出碱液真正浓度，因此，测定之前，向样品中加入氯化钡，生成碳酸钡沉淀，然后再测定，结果就较为真实，对比试验结果如表1一5。表1-5两种检测方法检测出的碱液浓度对比 从表1一5中可以看出，加入氯化钡之后检测出的碱液浓度要低，这说明碳酸钠的存在影响了浓度检测的准确性，而碳酸钠并不会有助于清洗效果。所以检测碱液浓度时一定要去除碳酸钠对碱液浓度的影响，确保碱液浓度的有效性，保证清洗的效果。在实际生产过程中，用上述方法检测清洗剂浓度比较繁琐，而且，在生产旺季将花费很多时间。为了实现在线监测清洗剂浓度，我们做了大量实验，找出了不同浓度的清洗剂对应的电导率值，实现了CIP系统的自动控制。清洗剂电导率(G)与浓度(T)的对应关系见表1-6、表1-7、表1-8表1-6碱性工作液(片碱+碱性清洗剂)G一T对应关系:T=0.075G一0.474 表1-7碱性工作液(片碱)G一T对应关系:T=0.020G+0.242 表1-8酸性清洗剂工作液G一T对应关系:T=0.32G-1.01 1.8 CIP系统的自清洗CIP是用来清洗发酵设备及管路的原位清洗系统，因为该系统的清洗对象较多，为了减少交叉污染的几率，必须保证CIP系统自身的清洁、无菌。下面简要介绍CIP系统的自清洗要求及清洗制度(见表1一9)。清洗卫生要求:无菌水罐必须保持清洁、无菌状态。酸罐、碱罐、消毒剂罐须保持清洁状态。热水罐须定期除垢。CIP原则:根据贮液的性质，定期进行清洗及杀菌工作。CIP系统包括:无菌水罐、酸罐、碱罐、消毒剂罐、清水罐、热水罐、回收水罐。对于大多数CIP系统中的碱罐及热水罐都不可避免的产生水垢，这是因为:以草酸钙形式带入系统钙离子以二氧化碳的溶解形式带入系统碳酸根CIP水中含有暂时硬度所以，根据实际的水质情况及操作控制水平，定期对CIP系统的热水罐及热碱罐进行酸洗是有必要的。酸洗的过程也同时对加热器的水垢进行了处理。表1-9自清洗CIP制度 对于消毒剂罐及酸洗剂罐定期的碱洗可以去除可能存在的有机物。对于无菌水罐经常的消毒及定期清洗可以保证最后一次冲洗水确实无菌。因此，CIP自清洗制度的是保证生产工艺有效执行的前提和基础，在生产控制过程中占据非常重要的地位，不可轻视。否则，可能严重影响清洗、杀菌效果，并造成交叉污染现象的发生。1.9 CIP系统控制及注意事项1.9.1系统控制流程本设计通过在相关储罐及回液管路分别安装温度、液位监测仪表及电导率仪，其分布见表2一10及附图二，分别达到对洗液的温度、储罐的液位及洗液的浓度的监控，供液泵、回液泵通过变频控制;通过双座阀、气动阀实现CIP系统的自动控制，控制系统流程见下图。表1一10监测仪表的分布 控制系统流程图1.9.2相关注意事项在CIP系统的设计过程中，还应注意以下几点:高温碱储罐及热水储罐应具有保温装置。贮罐应设溢流口和排气孔，并将排气孔集中引向室外，避免CIP液蒸发的气体污染工作场所。CIP设备设观察走廊，并有良好的通风照明条件。酸、碱及其他有腐蚀性介质的贮罐，要有明显的安全标志和应急标志等。碱储罐应设置手动取样阀，定期检查浓度。因为，当碱液循环使用几次之后，由于受二氧化碳的影响，系统中清洗效果很差的碳酸氢钠及碳酸钠的含量会逐渐增加，虽然这些成份与钙离子的沉淀反应总是在发生，但是在操作不当的时候，这些成份的含量会显著增加，而电导率并不能将其检测出来。所以，定期使用人工方法检测系统中的有效碱的含量对保证CIP效果是必不可少的。小结：1.集中式CIP系统，独立清洗，使本设计的重点内容。他突破了传统设计中同时设立多套CIP系统的弊端，而在一套综合的系统中分成四套独立的子系统，共用十个洗液罐，分设四套动力系统和管路，减少了洗液罐的设立，降低了厂房空间的占用，降低了投资成本，便于人员操作。同时，避免了交叉污染的发生，提高了清洗效果，提高了设备利用率。2.洗液罐容量的确定首先必须满足清洗工艺要求，并保证系统的正常运转。在传统CIP系统中，不同用途洗液罐的容量一般都相同，致使有的罐体偏大，有的偏小，不能满足清洗工艺的时间要求，影响清洗效果。本设计为了解决上述问题，在洗液罐的设计过程中，通过严格的计算，严格遵照工艺要求进行设计，不同用途的洗液罐罐体大小不同，既能达到预定的清洗效果，又节约了设备投资。3.通过提高监控系统:电导率仪、温度仪、液位计等测定仪器;控制系统:清洗工艺、参数输入PLC;执行系统:变频泵、启动阀门等三个系统的有效性，实现对CIP系统清洗过程的自动控制，提高系统的运转效率，减少人为因素的影响，保证清洗工艺的有效执行。参 考 文 献l顾国贤.酿造酒工艺学.第二版.中国轻工业出版社，19%.102J康宏.常见啤酒有害菌的主要污染途径及检测，啤酒科技，2001(6)3陈建元.CIP，啤酒生产系统的清洗与灭菌，中国啤酒，2001(2)4THOMASGRUNLDER.Cleaninganddisinfeetionofbreweryfermentationandmaturationvessels，TheBrewer，1997(12)5刘信中.CIP系统在啤酒厂的应用，中国啤酒，2004(2)6谭天恩等.化工原理.第二版.化学工业出版社，1998.57管敦仪.啤酒工业手册.修订版.中国轻工业出版社，1998.98庄学兰.浅谈啤酒发酵罐清洗，啤酒科技，2004(5)【9陈建元.啤酒用不锈钢的腐蚀与防护措施，啤酒世界，2003(3)【10ANDREWBALL.Somethoughtsone.i.P.inthebrewingindustry，TheBrewer，1999(3)11DOUGDYKES.CIPsystemsgrowinimPortanee，Brewers，Guardian，2001(l)12KEITHGGELLSOPURAN.V，BELGllJM.Latestdevelopmentsinaeideleaningandrelatedsanitationinbreweries，TheBrewer，1999(4)