啤酒發(fā)酵罐的清洗和滅菌
1清洗機理與影響清洗效果的相關(guān)因素
1.1清洗機理
啤酒生產(chǎn)過程中，與物料接觸的設(shè)備表面，由于各種原因會沉積一些污物。對于發(fā)酵罐來說，其積垢成份主要有酵母和蛋白類雜質(zhì)、酒花和酒花樹脂化合物以及啤酒石等。因為受靜電等因素作用，這些污物與發(fā)酵罐內(nèi)壁表面之間具有一定的吸附能量，很顯然，為了驅(qū)使污物脫離罐壁，必須付出一定的能量。此能量可以是機械能，即采用一定沖擊強度的水流洗刷的辦法；也可以采用化學能，如使用酸性(或堿性)清洗劑，使污物疏松、崩裂或溶解，從而脫離附著表面；還可以是熱能，即通過提高清洗的溫度，加快化學反應(yīng)速度及加速清洗過程的進行。事實上，清洗過程往往是機械作用、化學作用和溫度效應(yīng)共同作用的結(jié)果。
1.2影響清洗效果的相關(guān)因素
1.2.1污物與金屬表面間吸附能力的大小，與金屬表面粗糙度有關(guān)。金屬表面越粗糙，污物與表面間吸附力越強，清洗就越困難。用于食品生產(chǎn)的設(shè)備，要求Ra<1 μm；設(shè)備表面材料的特性也影響到污物與設(shè)備表面之間的吸附力，例如，合成材料的清洗較之不銹鋼的清洗尤為困難。
1.2.2污物的特性也與清洗效果有一定的關(guān)系。很明顯，要除去已干結(jié)的陳舊污物比除去新的污物要困難的多。所以，在一個生產(chǎn)循環(huán)完成之后，一定要盡快對發(fā)酵罐進行清洗，不能圖方便，等下次使用前再清洗滅菌。
1.2.3沖刷強度是影響清洗效果的又一主要因素。無論沖洗管道還是罐壁，只有當洗液處于湍流狀態(tài)時，其清洗效果才最佳。因此，需對沖洗強度和流量進行有效控制，以使設(shè)備表面充分濕潤，保證最佳的清洗效果。
1.2.4清洗劑本身產(chǎn)生的效果取決于它的類型(酸或堿)、活性以及濃度。
1.2.5多數(shù)情況下，清洗效果隨溫度的升高而增加。大量的試驗表明，當清洗劑種類和濃度確定時，50℃清洗5 min和20℃清洗30 min的效果是一樣的。
2發(fā)酵罐的CIP清洗
2.1CIP運行方式及其對清洗效果的影響
現(xiàn)代化啤酒廠采用最普遍的清洗方式是原位清洗(cleaninginplace，簡稱CIP)，即在密閉條件下，不拆動設(shè)備的零部件或管件，對設(shè)備及管路進行清洗及滅菌的方法。
2.1.1象發(fā)酵罐這樣的大容器，不可能用充滿清洗液的方式清洗。發(fā)酵罐的原位清洗是通過洗滌器循環(huán)進行的。洗滌器有固定洗球型和旋轉(zhuǎn)噴射型兩種型式，通過洗滌器把清洗液噴射到罐體內(nèi)表面，然后清洗液沿罐壁向下流淌，一般情況下，清洗液會形成一層薄膜附著在罐壁上。這樣機械作用的效果很小，清洗效果主要靠清洗劑的化學作用來實現(xiàn)。
2.1.2固定洗球型洗滌器的作用半徑為2 m，對于臥式發(fā)酵罐就必須安裝多個洗滌器，洗液在洗滌器噴咀出口的壓力應(yīng)為0.2～0.3 MPa；對于立式發(fā)酵罐和壓力測量點在洗滌泵出口的情況，不僅要考慮管路阻力造成的壓力損耗，還要考慮高度對清洗壓力的影響。
2.1.3壓力太低時，洗滌器的作用半徑小，流量不夠，噴射的清洗液不能布滿罐壁；而壓力太高時，清洗液會形成霧狀，不能形成沿罐壁向下流動的水膜，或者噴射的清洗液被罐壁反彈回來，降低了清洗效果。
2.1.4在被清洗設(shè)備較臟和罐體直徑較大(d>2 m)時，一般采用旋轉(zhuǎn)噴射型洗滌器，通過增加洗滌器出口壓力(0.3～0.7 MPa)，來加大洗滌半徑，增強沖洗的機械作用，增加去垢效果。
2.1.5與球型洗滌器相比，旋轉(zhuǎn)噴射型洗滌器可以采用較低的清洗液流量。由于沖洗介質(zhì)通過時，洗滌器利用流體的反沖力進行旋轉(zhuǎn)，沖洗和流空交替進行，從而提高了清洗效果。
2.2清洗液流量的估算
前已述及，發(fā)酵罐清洗時需要有一定的沖洗強度和流量。為了保證流體流層足夠的厚度及形成連續(xù)的湍流，必須注意清洗泵的流量。
2.2.1對于清洗圓形錐底罐，清洗液的流量有不同的估算方法。傳統(tǒng)方法只考慮罐的周長，根據(jù)清洗的難易程度，在1.5～3.5 m3/m•h范圍內(nèi)確定(一般小罐取下限，大罐取上限)。一個直徑6.5 m的圓形錐底罐，周長約20 m，如采用3 m3/m•h時，清洗液的流量約為60 m3/h。
2.2.2新的估算方法的依據(jù)是，每百升冷卻麥汁在發(fā)酵過程中析出的代謝產(chǎn)物(沉積物)的量是一定的。罐的直徑增加時，單位罐容的內(nèi)表面積降低，其結(jié)果是單位面積上的污物負荷量加大，必須相應(yīng)提高清洗液的流量，建議以0.2 m3/m2•h為宜。一個容量為500 m3、直徑為6.5 m的發(fā)酵罐內(nèi)表面積約為350 m2，則清洗液的流量約為70 m3/h。
3清洗發(fā)酵罐常用的方法及程序
3.1按清洗操作溫度來分，可分為冷清洗(常溫)與熱清洗(加熱)。人們?yōu)榱斯?jié)省時間和洗液，往往在溫度較高的情況下進行清洗；而為大罐操作安全考慮，冷清洗則常被用于大罐的清洗。
3.2按采用的清洗劑種類不同，可分為酸性清洗和堿性清洗。堿洗特別適合去除系統(tǒng)內(nèi)生成的有機污物，如酵母、蛋白質(zhì)、酒花樹脂等；酸洗主要是去除系統(tǒng)內(nèi)生成的無機污物，如鈣鹽、鎂鹽、啤酒石等。
