ANALIZA PROGRAMÓW MYCIA W SYSTEMIE CIP.pdf

Inżynieria Rolnicza 2(111)/2009

ANALIZA PROGRAMÓW MYCIA W SYSTEMIE CIP

W BROWARZE

Joanna Piepiórka, Jarosław Diakun

Katedra Inżynierii Spożywczej i Tworzyw Sztucznych, Politechnika Koszalińska

Streszczenie. W pracy przeprowadzono analizę programów mycia urządzeń technologicz-

nych w browarnictwie w systemie CIP. Wykonano identyfikację powstających zanieczysz-

czeń oraz zbadano techniczne i procesowe warunki mycia. Zwrócono uwagę na zastosowane

rozwiązania techniczne oraz uwzględniono standardowe (po zakończeniu partii) oraz okreso-

we procedury mycia dla każdego urządzenia.

Słowa kluczowe: system CIP, mycie, dezynfekcja, program mycia

Wprowadzenie

W instalacjach i urządzeniach browaru występują specyficzne zanieczyszczenia wyni-

kające z stosowanych surowców i obróbki technologicznej. Stanowią one doskonałą po-

żywką dla drobnoustrojów i mogą powodować skażenia. Aby do tego nie dopuścić prze-

prowadza się zabiegi mycia i dezynfekcji wg indywidualnie opracowywanych procedur

i programów mycia, do każdego urządzenia i procesu, jaki w nim zachodzi.

Obecnie w browarnictwie standardem jest mycie i dezynfekcja linii technologicznej

z wykorzystaniem stacji mycia w obiegu zamkniętym (Cleaning In Place – CIP). Zabiegi

mycia odbywają się poprzez przepuszczenie przez instalację środków: myjącego, dezynfe-

kującego i płuczącego z możliwością wielokrotnego wykorzystania oraz optymalnego

dozowania. Aby osiągnąć zadawalający efekt czystości mytych powierzchni należy przede

wszystkim uwzględnić wzajemne oddziaływania czynników mycia tj.: temperatura, czas,

energia mechaniczna wyrażająca się w siłach ścinających podczas przepływu oraz oddzia-

ływanie środków chemicznych [Mierzejewska i in. 2003]. Połączenie tych czynników oraz

analiza zabrudzeń i dostępności powierzchni urządzeń poddawanych myciu przekłada się

na stosowane techniki i programy mycia w systemie CIP dla poszczególnych urządzeń

technologicznych.

Cel i zakres badań

Zasadniczym celem badań była analiza dostosowania programów mycia do charakteru

pracy urządzeń technologicznych na poszczególnych działach linii produkcyjnej piwa.

Wykonano identyfikację powstających zanieczyszczeń oraz zbadano warunki techniczne

i procesowe mycia z wykorzystaniem instalacji CIP. Zwrócono uwagę na zróżnicowanie

153

Joanna Piepiórka, Jarosław Diakun

programów mycia, opracowanych dla poszczególnych urządzeń produkcyjnych i charakte-

ru zabrudzenia z uwzględnieniem procedur mycia standardowego oraz mycia po dłuższym

okresie użytkowania.

Wstęp do badań

Badania przeprowadzono w browarze na Pomorzu Zachodnim. Zakład wyposażony jest

w trzy stacje mycia CIP, obsługujące następujące działy: CIP 1 – warzelnia, CIP 2 – fer-

mentacja i dojrzewanie piwa, CIP 3 – filtracja i rozlewnia.

Każda z instalacji ma ustalonych kilka programów mycia. Program mycia to sekwencja

wykonywanych po sobie czynności, czas ich trwania oraz parametry, w jakich te czynności

są prowadzone. Programy są indywidualnie opracowywane do poszczególnych urządzeń

technologicznych. W zależności od potrzeb, mogą być modyfikowane pod względem czasu

trwania poszczególnych operacji. Sterowanie stacjami mycia i dozowanie środków che-

micznych odbywa się w sposób automatyczny i wymaga tylko ogólnego nadzoru. W mo-

mencie zakłóceń procesu mycia (np. nie otworzenie się danego zaworu), program automa-

tyczny jest wstrzymywany. Następnie układ przechodzi na sterownie półautomatyczne lub

ręczne, w zależności od ilości operacji w danym programie mycia, które zostały już wyko-

nane. System sterujący w sposób automatyczny otwiera i zamyka zawory, gdy parametry

kontrolne, jakimi są: przewodnictwo i temperatura czynnika myjącego, osiągną określoną

wartość.

Wyniki badań i ich omówienie

Warzelnia

Higiena tego działu jest bardzo istotna pod względem jakości gotowego produktu. Nie-

dostatecznie umyte urządzenia warzelni są główną przyczyną nieczystego zapachu w piwie

i zakażeń brzeczki termofilnymi bakteriami kwasu mlekowego. Prowadzi to do obniżenia

barwy brzeczki oraz nadaje piwu wodnisty smak [Kądzielski 1996].

Podczas zacierania słodu i warzenia brzeczki powstają specyficzne i trudne do usunię-

cia osady. Duża zdolność adhezyjna tych osadów powoduje, że z łatwością osadzają się na

ściankach urządzeń i stanowią doskonałą pożywkę dla drobnoustrojów [Pazera i in. 1998].

Stacja CIP składa się z pięciu zbiorników i posiada dwa tanki do gorącego ługu. Jeden

przeznaczony jest do mycia naczyń warzelni a drugi do przewodów transportujących

brzeczkę. Stacja CIP pracuje według programów zestawianych w tabeli 1.

Do każdego z urządzeń opracowano dwa programy mycia, krótkie i długie oznaczone

w tabeli symbolami K i D. Różnią się one między sobą wydłużeniem czasu cyrkulacji

środka myjącego. Czas płukania wstępnego i międzyoperacyjnego w programach długich

w większości nie uległ zmianie. Mycie krótkie przeznaczone jest do mycia bieżącego na-

tomiast mycie długie stosuje się po dłuższym okresie użytkowania. Zbiorniki w programie

krótkim myte są po opróżnieniu z każdej szarży. Prasa filtracyjna myta jest po każdej war-

ce, natomiast chłodnica oraz droga brzeczki po dwóch warkach. Mycie długie - okresowe

prowadzone jest raz na kwartał, a dla prasy filtracyjnej po ok. czterdziestu warkach.

154

Analiza programów mycia...

Tabela 1. Procedura mycia instalacji warzelnianej w systemie CIP w browarze

Table 1. Washing procedure for brewing installation in the CIP system in a brewery

Urządzenie

Lp.

Etap

Środek myjący

Czas

[min]

Tempe-

ratura

[ 0 C]

Kocioł

zacierny,

Zbiornik

pośredniczący

1. Płukanie wstępne

woda

5 5 80 - 85

2. Mycie alkaliczne

ług sodowy

20 40 85

3. Płukanie międzyoperacyjne

woda

5 5 80 – 85

4. Mycie kwaśne

P3-horolith flusing 10 20 Otoczenia

5. Płukanie końcowe

woda

7 7 80 - 85

P rasa

filtracyjna

1. Mycie alkaliczne

ług sodowy

70 120 85

2. Płukanie międzyoperacyjne

woda

45 60 80 – 85

Kocioł

warzelny,

Kocher,

Z biorniki

chmielu

1. Płukanie wstępne

woda

10 10 80 - 85

2. Mycie alkaliczne

NaOH

45 55 85

3. Płukanie międzyoperacyjne

woda

5 10 80 – 85

4. Mycie kwaśne

P3-horolith flusing 17 25 Otoczenia

5. Płukanie końcowe

woda

17 17 80 - 85

1. Płukanie wstępne

woda

7 10 80 - 85

Zbiornik

osadów

2. Mycie alkaliczne

ług sodowy

30 55 85

3. Płukanie międzyoperacyjne

woda

12 12 80 – 85

4. Mycie kwaśne

P3-horolith flusing 15 25 Otoczenia

5. Płukanie końcowe

woda

13 13 80 - 85

1. Płukanie wstępne

woda

8 10 Otoczenia

Chłodnica

brzeczki

i draga

brzeczki

2. Mycie alkaliczne

ług sodowy

7 8 85

3. Płukanie międzyoperacyjne

woda

7 8 Otoczenia

4. Mycie kwaśne

P3-horolith flusing 5 15 Otoczenia

5. Płukanie międzyoperacyjne

woda

3 5 Otoczenia

6. Dezynfekcja

Oksonia aktiv S

10 20 Otoczenia

7. Płukanie końcowe

woda

4 4 Otoczenia

K – mycie krótkie, D – mycie długie

Źródło: opracowanie własne

Dwuetapowy program mycia prasy filtracyjnej wynika ze specyficznej budowy tego

urządzenia oraz sposobu jego użytkowania. Po każdej warce następuje rozszczelnienie

filtra, zrzucenie wysłodzin i oczyszczenie płócien filtracyjnych z ich pozostałości przez

pracownika, za pomocą silnego strumienia wody. Następnie filtr zostaje zamknięty i prze-

prowadza się mycie w systemie CIP, po czym następuje jego ponowne otwarcie i wypłuka-

nie każdego płótna z osobna zewnętrznym strumieniem wody.

Kotły i zbiorniki warzelni myte są pięcioetapowymi programami mycia alkaliczno –

kwaśnego bez etapu dezynfekcji, gdyż wysoka temperatura procesów technologicznych

zapewnia czystość mikrobiologiczną. Jedynie chłodnica oraz droga brzeczki, ze względu

na „zimną” pracę, wymaga etapu dezynfekcji. Czasy poszczególnych etapów w danym

programie mycia różnią się między sobą w znaczny sposób. Wynika to z gabarytów urzą-

dzeń oraz powstających w nim osadów. Kocioł warzelny, kocher oraz zbiorniki chmielu

myte są jednym programem w jednym obiegu, stąd też czas cyrkulacji mediów jest wydłu-

żony w stosunku do innych urządzeń. Podobna sytuacja jest dla prasy filtracyjnej. Duża

155

Joanna Piepiórka, Jarosław Diakun

ilość płócien filtracyjnych o dużej powierzchni wpływa na wydłużenie całego procesu

mycia.

Istotny jest dobór środków myjących oraz przestrzeganie ich stężeń. Mycie alkaliczne

prowadzi się ługiem sodowym na gorąco, co ułatwia rozpuszczenie zanieczyszczeń garbi-

kowo - białkowych natomiast mycie kwaśne, kwasem azotowym i fosforowym, podczas

którego usuwane są zanieczyszczenia mineralne [Lenart 1991].

Fermentownia

Kolejnym monitorowanym działem jest fermentownia. Z całego procesu produkcji

okres przebywania piwa w tankach jest najdłuższy i stanowi największe zagrożenie roz-

woju infekcji. Powstające osady umożliwiają drobnoustrojom tworzenie biofilmów zarów-

no w czasie fermentacji jak i dojrzewania młodego piwa [Pazera i in. 1998]. Długi okres

przebywania piwa w tankach powoduje, że wytrącone i przylegające do ścianek osady stają

się bardzo trudne do usunięcia.

Stacja mycia CIP obsługująca ten dział składa się z czterech zbiorników połączonych

rurociągami transportującymi media myjące. Na tym dziale opracowane są trzy programy

mycia, które zestawiono w tabeli 2.

Podstawowy, sześcioetapowy program mycia, realizowany jest po każdym opróżnieniu

zbiornika. Jeżeli zbiornik nie jest użytkowany więcej niż 12h, ale nie dłużej niż 5 dni,

wówczas, przed napełnieniem jest dezynfekowany. Po dłuższym postoju, przed napełnie-

niem następuje pełny proces mycia, z pominięciem płukania wstępnego.

Mycie i dezynfekcja tanków odbywa się wykorzystaniem nieruchomych, wielostrumie-

niowych głowic rozpylających. Umieszczone są one na stałe w pokrywie zbiorników.

Wielostrumieniowy natrysk zapewnia jednoczesne zwilżanie ścian bocznych jak i dennicy

dolnej i górnej. Dodatkowo, w najniższym miejscu każdego zbiornika zamontowano króć-

ce spustowe umożliwiające ich całkowite opróżnienie z wody. Cyrkulacja wymuszana jest

przez dwie pompy. Jedna służy do podawania mediów przez system przewodów do głowic

myjących, a druga zawraca spływający roztwór. Aby nie dochodziło do spiętrzenia płynu w

zbiorniku, druga pompa ma o ok. 25% większą wydajność od pierwszej.

Rurociągi (droga drożdży, piwa na filtrację i CO 2 ) myte są przy okazji mycia urządzeń

technologicznych. Pierwsze dwa myte są po każdej partii, natomiast przewód CO 2, w za-

leżności od usytuowania (górny, środkowy, dolny) kolejno co dwa, trzy i raz na miesiąc.

Całe mycie instalacji prowadzone jest w temperaturze otoczenia. Ma to znaczenie dla

utrzymania odpowiednich (chłodniczych) warunków procesu technologicznego. Ponadto

niska temperatura płukania wstępnego zapobiega koagulacji zanieczyszczeń białkowych,

trudno usuwalnych z powierzchni. Ługowanie na zimno jest mniej efektywne niż na gorą-

co, stąd też, zastosowano kombinację mycia zasadowego z kwaśnym i wzmocniono je

dłuższym czasem trwania operacji. Takie rozwiązanie gwarantuje usunięcie powstałych

osadów białkowo - garbnikowych oraz kamienia piwnego. Problem stanowi powstający w

czasie fermentacji CO 2 . Reaguje on z NaOH tworząc kwaśny węglan sodu (NaHCO 3 ),

obniżający skuteczność działania ługu. Stąd też, przed przystąpieniem do mycia, należy

usunąć CO 2 z tanku. Dla uzyskania czystości mikrobiologicznej prowadzi się dezynfekcję.

Do tego celu stosuje się środek sporządzony na bazie kwasu nadoctowego. Nie wymaga on

dodatkowego spłukiwania, gdyż ulega samoczynnej biodegradacji stając się nieszkodliwym

dla gotowego produktu.

156

Analiza programów mycia...

Tabela 2. Procedura mycia na fermentowni w systemie CIP w browarze

Table 2. Washing procedure at fermentation plant in the CIP system in a brewery

Urządzenie

Termin

mycia

Lp.

Etap

Środek

myjący

Czas

[min]

Temperatura

[ 0 C]

Każdora-

zowo

po opróż-

nieniu

zbiorników

1. Płukanie

woda

Otoczenia

2. Mycie alkaliczne ług sodowy

Otoczenia

Tanki

fermenta-

cyjne,

Tanki

krążkowe,

Zbiorniki

drożdżowe

i propaga-

cyjne

3. Płukanie międzyoperacyjne woda

Otoczenia

4. Mycie kwaśne

Niroklar SF

Otoczenia

5. Płukanie międzyoperacyjne woda

Otoczenia

6. Dezynfekcja

Neoseptal PE

Otoczenia

12 h

od mycia

1. Płukanie międzyoperacyjne woda

Otoczenia

2. Dezynfekcja

Neoseptal PE

Otoczenia

1. Mycie alkaliczne ług sodowy

Otoczenia

5 dni od

mycia

2. Płukanie międzyoperacyjne woda

Otoczenia

3. Mycie kwaśne

Niroklar SF

Otoczenia

4. Płukanie międzyoperacyjne woda

Otoczenia

5. Dezynfekcja

Neoseptal PE

Otoczenia

Źródło: opracowanie własne

Filtracja i rozlewnia

Programy mycia urządzeń i instalacji tego działu zestawiono w tabelach 3 i 4.

Dla każdego z urządzeń opracowano indywidualne programy. Mycie zasadnicze, sto-

sowane jest po zakończeniu operacji technologicznej (filtry i nalewaki), a w przypadku

zbiorników po ich opróżnieniu. Mycie okresowe, stosuje się po przefiltrowaniu ok. 2000

do 2500hl lub po okresie dłuższym niż trzy dni. Mycie polega na sterylizacji filtrów. Czas

cyrkulacji mierzony jest od momentu osiągnięcia wymaganej temperatury na wylocie i jest

ściśle przestrzegany. Inna sytuacja jest na rozlewni. Zasadnicze mycie nalewaków odbywa

się według programu dziennego. Prowadzone jest na początku oraz na końcu dziennej

produkcji. W przypadku rannego mycia występuje dezynfekcja chemiczna.

Po dłuższym okresie użytkowania myje się wyłącznie filtry (filtr I raz w tygodniu, filtr

II raz w miesiącu) oraz nalewaki (raz w tygodniu). Dla każdego z wymienionych urządzeń

przeprowadza się mycie alkaliczne, a w przypadku filtra I i nalewaka również płukanie.

W filtrze III okresowo wymieniane są wkłady filtracyjne, po stwierdzeniu niedostatecznego

stopnia klarowności piwa.

Program mycia filtrów jest specyficzny i wynika z ich budowy i sposobu użytkowania.

Płukanie wstępne filtrów nastę puje w momencie zrzucania zużytej ziemi okrzemkowej

(filtr I), regeneracji PVPP (filtr II) oraz wymycia wyłapanych cząsteczek PVPP (filtr III).

Po tym etapie następuje mycie właściwe wg zadanego programu.

Higienizacja tanków pośredniczących polega wyłącznie na myciu kwaśnym oraz dezyn-

fekcji bez etapu płukania, w temperaturze otoczenia. Filtrowane piwo nie pozostawia dużej

ilości osadów o charakterze białkowym, stąd też mycie alkaliczne zostało pominięte.

Przewody transportujące piwo na rozlewnię myte są na gorąco roztworem ługu i dezynfe-

kowane.

157

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: