Оптимизация технологии CIP-мойки для линий молочного производства и анализ энергосберегающего эффекта
Микробное загрязнение — основной фактор, влияющий на качество продукции при производстве и переработке молочных продуктов. Если остатки на поверхности оборудования и стенках труб не удалены полностью, это неизбежно приведёт к микробному загрязнению и ухудшению качества продукции. Система мойки CIP (Cleaning In Place) является неотъемлемой частью производственного процесса молочной продукции. CIP, также известная как безразборная мойка или мойка на месте, — это технология, позволяющая тщательно очищать всё оборудование или трубопроводы на заводе без демонтажа оборудования, труб и клапанов. Она широко используется на высокомеханизированных линиях производства напитков и пищевых продуктов, таких как напитки, молочные продукты, сок, джем и алкоголь. Принцип заключается в использовании комплексных щелочных моющих средств и комплексных кислотных моющих средств для удаления загрязнений с поверхности объектов, а также в применении химических моющих средств для химического преобразования, растворения и отделения загрязнений с целью обезжиривания, удаления ржавчины и очистки. Обычная схема CIP-мойки: промывка водой → щелочная мойка → промывка водой → кислотная мойка → промывка водой; она требует длительного времени, имеет низкую технологическую эффективность и сопровождается высоким энергопотреблением и большим объёмом сточных вод.
Ниже приведены меры, которые можно принять для улучшения традиционной системы CIP-мойки в молочном производстве с использованием технологии холодной дезинфекции без кислот.
(1) Использовать безкислотную мойку вместо традиционной CIP-мойки; усовершенствованная схема мойки: промывка водой → щелочная мойка → промывка водой. В зависимости от масштаба производства и расхода моющего раствора выбирают CIP-систему однократного использования, многоразовую CIP-систему или CIP-систему многократного использования, чтобы снизить производственные затраты и давление на очистку сточных вод.
(2) Использовать холодную дезинфекцию вместо горячей дезинфекции в процессе мойки. Холодная дезинфекция — это безопасный и эффективный метод обеззараживания, при котором температура пищевого продукта в процессе стерилизации не повышается и не ограничивается.
Она не только помогает сохранить физиологическую активность функциональных компонентов пищи, но и способствует сохранению цвета, аромата, вкуса и питательных веществ. Холодная дезинфекция эффективна против всех микроорганизмов, а после разведения обычно нетоксична и не зависит от жёсткости воды. Она образует тонкую плёнку на поверхности оборудования, что облегчает контроль и измерение концентрации, тем самым обеспечивая энергосбережение и повышение эффективности.
1.1 Безкислотная мойка и усиленная очистка
Запустите программу безкислотной мойки: сначала выполните 7-дневную программу безкислотной мойки для всего оборудования, кроме стерилизатора и стерильного бака. Для достижения цели очистки на 8-й день можно провести кислотно-щелочную мойку, что эквивалентно усиленной очистке. Затем проводят повторную и однократную щелочную мойку. После каждой мойки проверяют её эффективность, проводят микробиологические тесты и измеряют pH стенок трубопровода.
Концентрация используемого дезинфицирующего средства составляет 0,13%–0,26%. Всё оборудование, подлежащее дезинфекции, должно строго проходить непрерывную недельную холодную дезинфекцию с последующей горячей дезинфекцией. После каждого цикла необходимо проводить ATP-контроль, и до перехода к следующему этапу производства микробные остатки должны соответствовать требованиям. Стандарты очистки должны соответствовать следующим двум пунктам: (1) Запах. Свежий, без запаха, допускается слабый запах при специальной обработке или на отдельных этапах, если это не влияет на безопасность и качество конечного продукта. (2) Визуально. Чистая поверхность, без стоячей воды, плёнки, грязи и других загрязнений.
После CIP-обработки производственная и перерабатывающая способность оборудования значительно изменилась, а санитарные и микробиологические показатели соответствуют установленным требованиям, что не может привести к улучшению других санитарных показателей продукта.
2.1 Определение остаточной щёлочи из-за неполной промывки водой
Нанесите несколько капель индикатора (фенолфталеинового индикатора) на поверхность оборудования. Если раствор становится розовым, это указывает на наличие остаточной щёлочи на оборудовании и на то, что после щелочной мойки оборудование недостаточно промыто водой.
Нанесите несколько капель раствора фосфорной кислоты на загрязнение на оборудовании. Если выделяются пузырьки, это означает, что загрязнение представляет собой карбонатную накипь высокой жёсткости; через 2–3 минуты промойте водой. Если загрязнение удаляется, это указывает на то, что оно щелочное. Оборудование необходимо очистить и нейтрализовать кислотными средствами.
2.3 Определение белковой плёнки
Нанесите несколько капель красителя на загрязнение на поверхности оборудования, оставьте на 1–2 минуты, тщательно промойте моющим раствором (смесь уксусной кислоты и этанола в соотношении 1:1), затем аккуратно промойте питьевой водой. Если присутствует синий слой, это указывает на белковое происхождение загрязнения. Очистите хлорщелочным моющим средством.
Анализ остатков после CIP-мойки
3.1 Определение кислотных загрязненийНанесите несколько капель 30% NaOH на загрязнение на поверхности оборудования, промойте водой через 2–3 минуты. Если загрязнение удаляется, это указывает на его кислотную природу, и оборудование можно очистить щелочными средствами.
Поместите 2–3 гранулы железного реагента на предварительно увлажнённую поверхность, смочите гранулы водой и оставьте на 1–2 минуты. Если поверхность содержит железо и/или магний, гранулы станут оранжевыми; загрязняющий слой следует удалить при мойке.
Если поверхность кажется белой и жирной, а на ней удерживаются капли воды, слой загрязнения, вероятно, является жировой накипью. Используйте чистую ткань, смоченную смачивающим средством, чтобы протереть поверхность, затем промойте водой. Если жирность и удержание капель воды на поверхности уменьшаются, это указывает на то, что загрязняющий слой является жировой накипью.
В зависимости от характера загрязнений и проверки ATP, если общее число бактериальных колоний ≥ 150 КОЕ·мл⁻¹, это считается неудовлетворительным и требует повторной очистки.
Сырое молоко с высоким содержанием белка и жира используется для производства ультрапастеризованного молока. Остаточный молочный налёт на внутренней поверхности труб UHT-секции имеет высокую твёрдость. Элементный анализ показывает, что молочный налёт представляет собой композитную структуру, в основном состоящую из неорганических веществ, и щёлочь в традиционных процессах очистки не может воздействовать на него целенаправленно. Оптимизируйте процесс очистки, изменяя частоту кислотной мойки на участке предварительной обработки UHT, а также концентрацию моющего раствора, время мойки и температуру мойки на участке UHT, чтобы изменить физическое состояние загрязнений, ускорить скорость химической реакции и повысить растворимость загрязнений, облегчая отслоение загрязняющих веществ в ходе мойки, тем самым улучшая эффект очистки и сокращая время мойки.
Путём оптимизации процесса очистки и стандартизации операций CIP-мойки на каждом участке производственной линии цеха очистка выполняется в соответствии с установленными требованиями, процедурами и стандартами качества для достижения заданных целей. Все инструменты, трубопроводы и оборудование, контактирующие с материалом, полностью очищаются, без мёртвых зон и источников загрязнения. Кроме того, сокращается сброс химических веществ и сточных жидкостей моющего средства, уменьшается время мойки, повышается коэффициент использования производственного оборудования и достигаются цели экономии воды, энергосбережения и сокращения выбросов.
