Đang tải... (xem toàn văn)
CIP là chữ viết tắt của từ Cleaning In Place, là quá trình vệ sinh, tẩy rửa, sát trùng tại chỗ mà thiết bị không cần phải tháo lắp. Quá trình này bao gồm việc xịt hoặc phun lên bề mặt thiết bị hoặc cho dung dịch chất tẩy rửa lưu thông trong thiết bị trong điều kiện mà sự chảy rối và tốc độ dòng chảy tăng lên.Mục đích của quá trình CIP là làm sạch thiết bị nhà xưởng, loại bỏ vi sinh vật tạp nhiễm, bảo đảm chất lượng sản phẩm và an toàn vệ sinh thực phẩm.
Lê Thị Ngọc 1 Lê Thị Ngọc 1. Những nguyên tắc của CIP 1.1. CIP là gì? CIP là chữ viết tắt của từ Cleaning In Place, là quá trình vệ sinh, tẩy rửa, sát trùng tại chỗ mà thiết bị không cần phải tháo lắp. Quá trình này bao gồm việc xịt hoặc phun lên bề mặt thiết bị hoặc cho dung dịch chất tẩy rửa lưu thông trong thiết bị trong điều kiện mà sự chảy rối và tốc độ dòng chảy tăng lên. Mục đích của quá trình CIP là làm sạch thiết bị nhà xưởng, loại bỏ vi sinh vật tạp nhiễm, bảo đảm chất lượng sản phẩm và an toàn vệ sinh thực phẩm. Ưu điểm của CIP: - Không phải tháo lắp thiết bị - Có thể tẩy rửa ở những vị trí khó rửa - Giảm nguy cơ lay nhiễm hóa học - Tính tự động hóa cao - Thời gian thực hiện ngắn - Cải thiện chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm Hiện nay CIP là một quá trình phổ biến ở hầu hết các nhà máy chế biến sữa, nước giải khát và các nhà máy chế biến thực phẩm khác. Trong khoảng 10 đến 15 năm gần đây CIP đã có một sự thay đổi lớn trong ngành công nghệ chế biến thực phẩm. CIP được sử dụng rộng rãi và phù hợp 2 Lê Thị Ngọc đối với các ngành công nghiệp chế biến sữa và đồ uống. Nhu cầu của khách hàng về CIP, những cải tiến trong vệ sinh nhà máy, hoàn thiện chất lượng sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản ngày càng gia tăng. Các tiêu chuẩn cao nhất về vệ sinh là điều kiện tiên quyết cần thiết cho việc sản xuất bất kì các sản phẩm chất lượng cao nào để cung cấp cho người tiêu dùng. Làm sạch và tiệt trùng bất cứ quá trình nào của nhà máy chế biến phải được chú ý đặc biệt tối đa sao cho chất lượng sản phẩm cuối cùng là tốt nhất. trước đây làm sạch là một quá trình với quy mô hoạt động nhỏ, đặc biệt là trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, đó là sự kết hợp chung giữa quá trình làm sạch thủ công và xây dựng lại hệ thống.việc làm sạch thủ công vẫn được sử dụng do nó thể hiện sự kiểm tra tỉ mỉ đến từng chi tiết. Để đảm bảo điều kiện làm việc an toàn cho sức khỏe chỉ có giải pháp duy nhất là sử dụng hóa chất nhẹ và nhiệt độ tương đối lạnh ngoài ra các chất tẩy rửa và khử trùng cũng có thể được sử dụng và phải tuân thủ theo quy trình vệ sinh nghiêm ngặt. Ở quy mô lớn, máy và thiết bị phức tạp hơn thì người ta đã tiếp cận và sử dụng hệ thống thông dụng nhất hiện nay là CIP. Các quá trình làm sạch: Các quá trình làm sạch thủ công hoặc tự động ở hầu hết các nhà máy chế biến đều xu hướng theo các nguyên tắc trên và thường bao gồm một loạt các giai đoạn rời rạc hoạt có tính chu kì, bao gồm: - Thu hồi sản phẩm - Tiền tẩy rửa - Tuần hoàn chất tẩy rửa - Tẩy rửa trung gian 3 Lê Thị Ngọc - Tuần hoàn chất tẩy rửa lần 2 ( tùy chọn) - Rửa trung gian - Khử trùng - Kết thúc quá trình tẩy rửa Thu hồi sản phẩm: Trước khi làm sạch phải loại các sản phẩm còn lại trong thiết bị ra ngoài trước khi đưa nước sạch vào để rửa. Quá trình này có thể được áp dụng dựa trên tác dụng của trọng lực, hoặc có thể sử dụng khí nén hay nước. Giai đoạn này thường được kết hợp với giai đoạn trước khi rửa bằng việc bổ sung thêm các hệ thống van chuyển hướng để tạo điều kiện phục hồi sản phẩm. Để kiểm soát quá trình này người ta sử dụng hệ thống van tự động và bộ đếm thời gian hoặc có thể sử dụng các phương pháp phức tạp hơn như dựa vào độ đục hoặc lắp đặt các hệ thống cảm biến. Giai đoạn tiền tẩy rửa: Giai đoạn này thường tận dụng lại nước ở giai đoạn rửa trung gian. Điều này giúp làm giảm tổng lượng nước tiêu thụ và nước thải, đồng thời có thể tận dụng năng lượng nhiệt và các chất tẩy rửa còn sót lại để đưa vào các bể rửa phục hồi trong giai đoạn rửa phục hồi. Giai đoạn này khá quan trọng vì nó làm sạch sơ bộ thiết bị tránh làm loãng dung dịch tẩy rửa khi đưa vào thiết bị. Giai đoạn này thường được điều khiển thông qua bộ đếm thời gian và thường được thiết lập ở chế độ sao cho có thể tháo bỏ sản phẩm ở mức tối đa. Tuy nhiên việc này có thể không hiệu quả khi chi phí sử dụng nước và xử lý nước thải cao. 4 Lê Thị Ngọc Tuần hoàn chất tẩy rửa: Quá trình này phải được đánh giá bằng thực nghiệm, thời gian thường thay đổi từ 15 phút đến một giờ. Thời gian có thể được rút ngắn bằng cách tăng nhiệt độ hoặc nồng độ chất tẩy rửa. Tùy thuộc vào công thức của chất tẩy rửa mà khả năng tạo bọt có thể xảy ra dẫn đến tình trạng làm ô nhiễm sản phẩm, hiện tượng tạo bọt có thể do một số nguyên nhân khác như việc cuốn theo không khí bị rò rỉ thông qua sự hoạt động không hiệu quả của bơm. Sự kết hợp giữa chất tẩy rửa và chất khử trùng hóa học có thể được sử dụng trong quá trình này tuy nhiên phương pháp này còn có nhiều hạn chế ví dụ như có thể xảy ra hiện tượng mất cân bằng tỷ lệ giữa các chất. Giai đoạn tẩy rửa trung gian: Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ các chất tẩy rửa còn lại trong thiết bị đồng thời có thể thu hồi các chất tẩy rửa, ngoài ra nó còn có tác dụng làm mát thiết bị để chuẩn bị cho quá trình khử trùng tiếp theo. Quá trình này thường sử dụng nước sạch và ở nhiệt độ lạnh. Nước ở giai đoạn này có thể được tái sử dụng cho giai đoạn trước khi rửa như đã nói ở trên . Tuần hoàn chất tẩy rửa lần hai: Một số chương trình CIP có thể tuần hoàn chất tẩy rửa hai lần, tùy thuộc vào sản phẩm mà chất tẩy rửa ở giai đoạn đầu và giai đoạn này có thể là acid hay base. Giai đoạn rửa trung gian lần hai: Giai đoạn này thương sử dụng nước, chất lượng của nước ở giai đoạn này là rất quan trọng, quyết định đến giai đoạn khử trùng. 5 Lê Thị Ngọc Giai đoạn khử trùng: Quá trình khử trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ lạnh, và thường sử dụng một chất diệt khuẩn oxy hóa, chẳng hạn như sodium hypoclorite hoặc dung dịch acid peracetic (hỗn hợp cân bằng của acid acetic và hydrogen peroxide). Một số chất diệt sinh vật không oxy hóa cũng có sẵn, nhưng phải tạo bọt thấp và nhanh chóng thực hiện trong nước lạnh để có hiệu quả CIP cao. Cũng có thể sử dụng nước nóng ở giai đoạn khử trùng, điều này cũng rất hiệu quả, nhưng đòi hỏi phải có một đầu vào năng lượng nhiệt cao, tốn kém. Giai đoạn kết thúc: Giai đoạn xả cuối cùng sẽ được thực hiện bằng nước. Một lần nữa, chất lượng của nước này là rất quan trọng, vì nó có thể dẫn đến ô nhiễm sau khử trùng và hư hỏng sản phẩm. 1.2. Hệ thống CIP: Có 3 loại hệ thống CIP - Loại đơn giản nhất là HT CIP với một bình và một bơm - Loại HT CIP dung dịch được tuần hoàn và xối trong đường ống tại cuối chu kì rửa - Hệ thống dung dịch hồi lưu, dung dịch tẩy rửa được hồi lưu và sử dụng lại Các phần cơ bản cho hầu hết các chế độ: - Rửa trước bằng nước để loại bỏ sản phẩm dư 6 Lê Thị Ngọc - Rửa bằng kiềm để loại bỏ chất bẩn - Rửa bằng acid để loại bỏ khoáng và nước cứng, ức chế vi sinh vật đồng thời trung hòa lượng kiềm còn lại ở giai đoạn trước - Rửa lại bằng nước. Một hệ thống CIP gồm có một trạm trung tâm và các thiết bị vận chuyển. Một trạm trung tâm gồm có các thùng chứa chất tẩy rửa, chất sát trùng ( acid, kiềm…) và thùng chứa nước vô trùng. Các thiết bị vận chuyển gồm có bơm đẩy , bơm thu hồi, các đường ống dẫn và các vòi phun. Các van điều chỉnh. Các hệ thống CIP có thể khác nhau về độ phức tạp và mức độ tự động hóa và do đó cũng khác nhau về hiệu quả hoạt động và chi phí đầu tư. Ví dụ như một hệ thống CIP đơn giản, chi phí cho các chất tẩy rửa, nước và năng lượng rất cao nhưng hiệu quả vệ sinh cao và giảm đáng kể nguy cơ ô nhiễm chéo. Hệ thống phục hồi đầy đủ với các bể chứa chất tẩy rửa lớn thường đa chức năng và có tính kinh tế cao nhưng cần phải được giám sát chặt chẽ để ngăn chặn sự gia tăng các tạp chất trong chất tẩy rửa. Hiệu quả thu hồi cũng phụ thuộc vào việc cài đặt hệ thống trước khi thực hiện quá trình tẩy rửa.do đó việc làm mới các dung dịch thường xuyên là rất quan trọng. Các loại đầu phun trong hệ thống CIP : Đầu CIP làm sạch có 3 kiểu chính: Loại quả cầu phun cố định (fix spray ball-FSB); loại đầu phun quay (rotary spray head-RSH); loại đầu tia quay (rorary jet head-RJH). - Cầu phun cố định (fix spray ball- FSB): FSB có 2 loại. Thứ nhất là loại quả cầu mỏng thông thường. Loại này lắp đặt không tốn kém, dễ dàng 7 Lê Thị Ngọc vận hành, nhưng tốn nhiều nước. Dạng khác của quả cầu phun cố định có thành dày hơn khoảng 1.326mm. Quả cầu dày từ 3 - 4mm phụ thuộc vào đường kính của nó và yêu cầu về số lượng tia ít hay nhiều. Ưu điểm quan trọng nhất là nó làm sạch được những vùng khó vệ sinh (cánh khuấy, cửa tiếp liệu) và làm tăng hiệu quả sử dụng của chất lỏng FSB-Fixed Spray Ball. - Đầu phun quay (rotary spray head-RSH): RSH cải tiến góc quét bên trong bồn chứa của quả cầu, bằng việc sử dụng tốc độ đầu quay lớn, tạo ra chùm tia hình quạt tác động tới toàn bộ diện tích bề mặt bên trong bồn chứa. Khi sử dụng đầu phun quay thay cho quả cầu cố định, có thể làm giảm 30 – 40% tốc độ dòng CIP mà vẫn đạt hiệu quả tốt hơn. Ưu điểm của RSH là tốc độ dòng chảy yêu cầu không cao, chu kỳ vệ sinh lặp lại nhanh, đảm bảo toàn bộ bề mặt được làm sạch ở mức độ tốt nhất. RSH mang lại lợi ích lớn cho những cơ sở sản xuất có liên quan đến dung dịch dẻo và rắn. Một lợi ích nữa của hệ thống CIP sử dụng cầu quay RSH là hiệu quả tráng rửa sơ bộ, bởi vì những đầu làm sạch có thể tác động đến 98% lượng chất cần loại bỏ trong bồn chứa và dung dịch chất tẩy rửa có thể tái sử dụng được nhiều lần. - Đầu tia quay (rorary jet head-RJH): RJH có ưu điểm là làm sạch những thiết bị có đường kính lớn. Đầu phun được thiết kế có thể thay đổi khả năng phun nước, đảm bảo mức độ lam sạch cao nhất ở những nơi tập trung nhiều cặn bẩn. Hãng Breconcherry đã phát triển những đầu tia quay bao gồm những phần chính sắp xếp theo hàng giảm tới mức tối đa diên tích dư thừa. Một đặc điểm nữa của đầu RJH làm sac h là khả năng tự lam sach một cách hiệu quả khi được nhúng trong dung dịch chất tẩy rửa . 1.3. Các nguyên tắc lắp đặt hệ thống CIP: 8 Lê Thị Ngọc Hiệu quả, năng suất của hệ thống CIP gắn liền quá trình thiết kế dây chuyền. Nên hạn chế những vị trí uốn, gấp khúc trong hệ thống đường ống. Để giảm thiểu tối đa thể tích bồn chứa chứa của hệ CIP, hệ thống đường ống được thiết kế một cách đơn giản nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Độ bóng bề mặt làm việc của thiết bị là yếu tố ảnh hưởng đến chế độ làm việc của hệ thống CIP. Độ nhám bề mặt (Ra) là giá trị chiều cao trung bình của các đỉnh không đều nhau trên bề mặt và được tính bằng m. Chỉ số Ra đạt tiêu chuẩn là 1m. Những bề mặt có chỉ số Ra thấp sẽ rút ngắn được thời gian làm sạch. Nếu bề mặt có chỉ số Ra thay đổi từ 0.65m xuống 0.42m, thời gian làm sạch giảm được 30%. Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất cần được lắp đặt sao cho quá trình vệ sinh được thuận tiện nhất. Mặt khác, cần lưu ý đến những khe hở, vết nứt của hệ thống máy móc do sự tác động của nhiệt độ trong quá trình cấp nhiệt. Trong máy chiết chai, việc nâng nhiệt sẽ làm tăng sự mài mòn và làm giảm tuổi thọ của các đầu chiết. Để nâng cao hiệu quả quá trình vệ sinh, hệ thống CIP cần được thiết kế bao gồm quá trình cấp khí và thoát khí cùng với quy trình xử lý chất lỏng. Thiết bị sử dụng được thiết kế một cách thuận lợi cho việc loại bỏ chất kết tủa ra khỏi bồn chứa và đường ống. Độ bóng của bề mặt đáy bồn chứa cũng như góc côn là hai yếu tố cần được thiết kế phù hợp cho quá trình kết lắng nấm men và cặn protein. Lắp đặt dây chuyền sản xuất cần giảm thiểu sự nhiễm bẩn của dung dịch tẩy rửa. Các thiết bị trống cần tiến hành vệ sinh CIP ngay sau mỗi chu kỳ sản xuất. 9 Lê Thị Ngọc Hệ thống thu hồi chất tẩy rửa cần lắp đặt tập trung nhằm giảm thiểu số lượng Bồn chứa. Các vị trí có nguy cơ nhiễm bẩn phải được kiểm soát nghiêm ngặt, đồng thời đảm bảo sự vận hành tối ưu cho hệ thống CIP cũng như quá trình tái sử dụng. Dung dịch chất tẩy rửa cần được bơm qua quả cầu phun để đảm bảo loại bỏ lớp cặn nấm men bám trên bề mặt thành bồn chứa. Đối với hệ đa ống dẫn, cần những bồn chứa có kích thước thích hợp để cho dòng CIP có thể hoạt động ở cùng một thời điểm. Việc sử dụng thiết bị đo lưu lượng, áp suất, tốc độ là cần thiết để giám sát quá trình hoạt động, nhằm ngăn ngừa những sự cố có thể xảy ra. Ngoài ra, cần sử dụng bộ điều khiển bổ sung nồng độ hóa chất chính xác và ổn định. 10 [...]... hơn và lắp đặt dễ dàng hơn Hơn nữa, đầu phun quay và đầu quay phản lực quan trọng để tránh việc sử dụng khối lượng lớn 21 Lê Thị Ngọc hóa chất và các chất lỏng làm sạch, và do đó cắt giảm chi phí hoạt động và thời gian làm sạch 5 Thiết kế và điều khiển hệ thống CIP 5.1 Giới thiệu Việc thiết kế và điều khiển hệ thống CIP thì nên dựa vào một qui trình thiết kế lô-gic Trong thực tế thường thì nó dựa vào... quả tẩy rửa sẽ tang 12 Lê Thị Ngọc • Một yếu tố thường bị bỏ qua nữa là tỉ lệ chất tẩy rửa với tỉ lệ cặn bã 3 Thiết kế thiết bị để có thể tẩy rửa dễ dàng THIẾT KẾ CƠ KHÍ Vật liệu Thiết kế thiết bị Hình dạng thiết bị Những chi tiết cố định của thiết bị SẢN PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ Thành phần của cặn Số lượng cặn Thời gian cặn ở trong thiết bị QUÁ TRÌNH VỆ SINH Thời gian Nhiệt độ Nồng độ chất tẩy rửa. .. cần được tẩy rửa, và mỗi dây chuyền tẩy rửa cần 30 phút, vậy thì thời gian tẩy rửa là 5 giờ cộng 20% thời gian dự phòng Vì vậy thời gian 10 giờ là tơhích hợp cho một hệ CIP Nếu thời gian tẩy rửa là 1.5 giờ, với cùng thời gian dự phòng, tổng thời gian tẩy rửa là 18 giờ Nhưng thời gian được cho là chỉ 10 giở, vì vậy 2 hệ thống CIP là cần thiết cho quá trình tẩy rửa 5.1.3 Kích thước của thiết bị CIP 23... độ, và nồng độ chất tẩy rửa cùng với ảnh hưởng cơ học từ đầu phun, và những thông số này có thể thay đổi theo tỷ lệ để thay đổ chế độ tẩy rửa Các thông số có thể được tối ưu hóa để chi phí là thấp nhất và hiệu quả tẩy rửa là cao nhất 5.2.3 Tẩy rửa hóa học các cặn bã và chất chống nhiễm vi sinh vật Chất tẩy rửa CIP được dùng để hòa tan cặn bã, và loại bỏ chúng khỏi thiết bị được tẩy rửa Cặn bã được tẩy. .. dịch tẩy rửa ở 40C là đủ để làm tan chảy chất béo và hiệu quả của chất tẩy rửa sẽ cao hơn, sẽ làm giảm lượng chất tẩy rửa cần dùng và thời gian CIP Trong một hệ CIP được làm nóng, việc dùng dung dịch tẩy rửa có nhiệt độ ấm cho sữa không có hại gì mà chỉ làm tăng tốc độ, giảm tiêu thụ chất tẩy rửa 5.1.5 Lựa chọn bơm Bơm phải có khả năng tự điều chỉnh và có thể bơm vào không khí Một loại điển hình và hiệu... đến các thiết bị đắt tiền Có thể áp dụng những nguyên tắc sao: 5.1.1 Hệ thống hoàn lưu hoàn toàn: CIP ba bồn Hệ thống này có bồn chất tẩy rửa nóng và lạnh và dùng để tẩy rửa nhiều chất khác nhau như sữa, kem, bia, rượu, thực phẩm nói chung 22 Lê Thị Ngọc 5.1.2 Bao nhiêu CIP Điều này liên quan đến số lượng thiết bị cần được làm sạch và thời gian có Ví dụ, nếu có 10 giờ để thực hiện CIP, thì có 10 thiết. .. hệ thống ống dẫnchất tẩy rửa sẽ được kiểm tra lạivà trình tự CIP cũng được tự động theo dõi 32 Lê Thị Ngọc 5.5 Hệ thống điều khiển 5.5.1 Giải thích sơ đồ Các tính năng khác nhau của hệ thống điều khiển được tóm tắt trong bảng 5.3 Bảng 5.3 Tóm tắt các tính năng của hệ thống điều khiển CIP Mô tả Tiêu chuẩn Bao máy Thường dùng Thép không gỉ màn hình hiển thị điều hành Các nút ấn và các chỉ số hoặc màn hình... hoàn lưu chất tẩy rửa vào bể Lê Thị Ngọc Dừng bộ đếm thời gian CIP nếu độ dẫn giảm Được sử dụng để theo dõi axit và chất khử trùng được bơm (nếu có) Gia nhiệt chất tẩy rửa 1 Kiểm soát nhiệt độ của các chất tẩy rửa trong bể Gia nhiệt dòng hoàn lưu 1 Dừng bộ đếm thời gian CIP nếu nhiệt độ giảm xuống các đầu dò 6 Được sử dụng để kiểm soát việc bơm và tháo chất tẩy rửa vào các bể CIP Hệ thống van 28 Được... quá trình tẩy rửa không còn hiệu quả nữa 30 Lê Thị Ngọc 5.3.2 Tẩy rửa bồn chứa Áp dụng CIP CIP dùng để tẩy rửa bồn chứa có thể được áp dụng ở áp suất cao hoặc áp suất thấp Ở áp suất cao thì đầu tẩy rửa loại bỏ cặn bã bằng tác động cơ học (lực của tia nước) và bề mặt của bồn chứa tiếp xúc với một loạt cú quét khi các tia nước quay Ở áp suất cao, hiệu quả của hệ thống tẩy rửa phụ thuộc hoàn toàn vào phản... tẩy rửa cần được giữ ở trạng thái lơ lửng và trở về hệ thống CIP Phần lớn các chất tẩy rửa hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ trên 50C và bằng cách lựa chọn đúng chất tẩy rửa và nồng độ, sự tẩy rửa trên 70C có rất ít cải thiện Sodium hydroxide là một trong những hóa chất tốt nhất để loại bỏ cặn bã Nó phản ứng với chất béo trong cặn bã, làm mềm nó, và loại bỏ nó một cách nhanh chóng Nó loại bỏ vết bẩn và . hiệu quả tẩy rửa sẽ tang. 12 Lê Thị Ngọc • Một yếu tố thường bị bỏ qua nữa là tỉ lệ chất tẩy rửa với tỉ lệ cặn bã. 3. Thiết kế thiết bị để có thể tẩy rửa dễ dàng THIẾT KẾ TRANG THIẾT BỊ VÀ LẮP. Châu Âu( EU và EHEDG) - Nguyên tắc thiết kế vệ sinh: 13 THIẾT KẾ CƠ KHÍ Vật liệu Thiết kế thiết bị Hình dạng thiết bị Những chi +ết cố định của thiết bị SẢN PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ Thành phần. phẩm. 1.2. Hệ thống CIP: Có 3 loại hệ thống CIP - Loại đơn giản nhất là HT CIP với một bình và một bơm - Loại HT CIP dung dịch được tuần hoàn và xối trong đường ống tại cuối chu kì rửa - Hệ thống dung