Глава 3. способы и схемы мойки на предприятиях молочной промышленности

Мойка на молочных предприятиях подразделяется на два спо­соба:

• разборная (Cleaning Out of Place - COP);

• безразборная (Cleaning In Place - CIP).

В первом случае агрегат демонтируется или частично разбира­ется для того, чтобы провести чистку внутренних поверхностей.

В случае безразборной мойки по маршруту подачи продукта подаются моющие растворы, позволяющие очистить поверхности, контактирующие с продуктом.

Исторически сложились два варианта безразборной мойки (CIP- мойки):

• централизованная мойка;

• децентрализованная мойка.

Централизованные системы CIP-мойки и сегодня используются главным образом на небольших молочных заводах с относительно короткими линиями коммуникаций. На крупных заводах коммуникации между центральной станци­ей и периферийными контурами CIP-мойки при проектировании становятся слишком протяженными. Трубопроводы системы мойки содержат большие объемы жидкостей даже после дренажа системы. Вода, остающаяся в трубах после промывки, разбавляет моющие растворы, что вызывает необходимость дополнительного введения значительного количества моющих средств для поддержания необ­ходимой концентрации. Чем длиннее коммуникации, тем больше расходы на мойку.

Децентрализованная система, основанная на циркуляции не­больших объемов моющих растворов, имеет свои преимущества. Как мгновенное, так и общее потребление воды и пара можно значитель­но сократить. В этом случае вытесненные после первого ополаскива­ния остатки молока более концентрированы, следовательно, их легче транспортировать и дешевле выпаривать. Децентрализованные CIP- мойки снижают нагрузку на канализационные системы в сравнении с централизованными, использующими большие объемы жидкостей.

Децентрализованная система CIP-мойки так же, как и централи­зованная мойка, имеет центральную станцию для хранения растворов щелочи и кислоты, которые распределяются по отдельным узлам в основных линиях. Подача и нагрев воды для ополаскивания (и рас­твора кислоты в случае необходимости) обеспечиваются локально периферийными станциями. Эти станции работают в соответствии с принципом использования минимально необходимого тщательно от­меренного объема жидкости для каждой стадии программы мойки - ровно столько, сколько нужно для заполнения данного контура мой­ки. Для нагнетания моющего раствора в контур с высокой скоростью используется мощный циркуляционный насос.

Основные элементы СIР-моек

Теоретические основы процесса мойки очень сложны и основа­ны на законах массообмена в нестационарных условиях. При этом эффективность воздействия реагентов зависит от значительного ко­личества нелинейных факторов, например, от скорости молекуляр­ной диффузии, градиента концентраций фаз, состояния границы раз­дела фаз, турбулизации потока, зависящей от гидравлических усло­вий, и многого другого. Поэтому подбор и проектирование устано­вок производится для конкретных условий. Однако есть и общие принципы, на которые и следует ориентироваться.

Современная система CIP-мойки включает следующие основ­ные узлы и элементы:

1. Емкость с перемешивающим устройством, термоизолированная для наведения кислотного моющего раствора.

2. Емкость с перемешивающим устройством, термоизолированная для наведения щелочного моющего раствора.

3. Емкость для ополаскивающей воды.

4. Бачки для хранения жидких концентратов моющих средств.

5. Пластинчатый теплообменник для нагрева моющих растворов и воды в закрытом потоке.

6. Система дозирования концентратов моющих и дезинфицирую­щих растворов.

7. Насосы подающие.

8. Насосы возврата.

9. Монтажные узлы трубопроводов и запорно-распределительной арматуры, в том числе и по линиям подачи и возврата моющих растворов.

10. Панель переключения потоков.

11. Пульт управления и автоматизации процесса мойки.

12. Контрольно-измерительные приборы (КИП).

Для нагрева моющих растворов в потоке до требуемой техноло­гической температуры используются высокоэффективные пластин­чатые нагреватели, пластины которых изготавливаются из пищевой нержавеющей стали - материала, стойкого к агрессивным средам.

Для обеспечения одновременной мойки различного с точки зре­ния технологии мойки оборудования предусматривается одновре­менная подача двух и более моющих растворов с их возвратом. Ко­личество линий «подача - возврат» может доходить до 4-х единиц.

При необходимости нагрев растворов моющих средств и опо­ласкивающей воды производится либо путем подачи пара в допол­нительный, устанавливаемый внутри емкости змеевик, либо путем подачи вторичного теплоносителя в приварной змеевик емкости.

Переключатель потоков представляет собой набор пневмо- управляемых клапанов, при помощи которых обеспечивается цирку­ляция моющих растворов по требуемому контуру мойки. Для моеч­ных станций, работающих в полуавтоматическом или ручном режи­ме, переключение потоков производится обычно путем перекидыва­ния разъемных «калачей» на панели.

Для максимальной экономии ресурсов ополаскивающая вода после ее использования по прямому назначению применяется для приготовления очередной порции моющего раствора путем ее пода­чи в емкости для наведения раствора.

Объем и количество емкостей для наведения растворов моющих средств, так же как и производительность подающих и возвратных насосов, определяются на этапе проектирования CIP-мойки, исходя из количества и характеристик объектов мойки.

Объекты мойки - это технологическое оборудование и трубо­проводы. Их санитарное состояние служит критерием качественной работы мойки.

Проектирование систем CIP

На практике не существует ограничений для удовлетворения индивидуальных требований к размерам и степени сложности уста­новок для С1Р-моек.

Схема системы определяется множеством факторов, например:

• количеством индивидуальных контуров CIP, обслуживаемых системой, и количеством «горячих» и «холодных» из них;

• собираются или нет остатки вытесненного молока; идет оно на переработку (выпаривание) или нет;

• используемым методом дезинфекции (химические средства, пар или горячая вода);

• однократным использованием моющих растворов или повтор­ным использованием;

• количеством потребляемого пара.

Схемы мойки

Одноконтурная мойка. Один контур обеспечивает одновремен­ную мойку только одного-двух объектов. Такие мойки предназначе­ны для санитарной обработки вертикальных резервуаров объемом до 25 тыс. дм³ или горизонтальных емкостей до 10 тыс. дм³, трубопроводов сечением не более 80 мм и протяженностью до 400 м и теплообменных установок производительностью до 25 тыс. дм³/ч.

Для приготовления моющих и дезинфицирующих растворов, предварительного, промежуточного и окончательного ополаскива­ния используется питьевая вода. Из циркуляционного бака она пода­ется на объект с помощью насоса. Дозирование концентратов мою­щих растворов производится дозирующими насосами непосредст­венно в циркуляционный контур. По окончании цикла жидкости не рециркулируются, а сливаются в дренаж.

Двухконтурная система (рис. 1). Эта схема предназначена для санитарной обработки вертикальных резервуаров объемом до 50 тыс. дм³ или горизонтальных емкостей до 25 тыс. дм³, трубопроводов сечением не более 80 мм и протяженностью до 500 м и теплообменных установок производительностью до 25 тыс. дм³/ч. В системе пре­дусмотрены дополнительный контур возврата рабочего моющего раствора и одновременная подача разных реагентов (кислоты, щело­чи и воды) на разные объекты мойки по двум веткам цикла. Благо­даря возврату моющих средств возможна экономия химикатов. Об­разующиеся осадки остаются в конусных отстойниках резервуаров, откуда затем удаляются.

Трехконтурная мойка. Введение дополнительного контура в схему двухконтурной мойки позволяет осуществлять не только еди­новременную промывку, но и стерилизацию объектов с последую­щей рециркуляцией рабочих жидкостей. Эти системы самые слож­ные и дорогие, но они незаменимы там, где необходимо соблюдение особо строгих санитарных норм (например, при производстве стери­лизованных продуктов).

Программы систем CIP

Программы CIP-мойки оборудования для переработки молока различаются в зависимости от наличия или отсутствия нагреваемых поверхностей в контурах, предназначенных для мойки. Различаются:

• программы С1Р для контуров, включающих пастеризаторы и дру­гие виды оборудования, имеющего нагреваемые поверхности;

• программы CIP для контуров, включающих трубопроводы, ре­зервуары и другое технологическое оборудование, не имеющее нагреваемых поверхностей.

Рис. 1. Универсальная безразборная цеховая моющая станция (двухконтурная)

Программа CIP-мойки для пастеризатора может состоять из следующих стадий:

1. Ополаскивание теплой водой в течение 10 мин.

2. Циркуляция 0,5-1,5%-ного раствора щелочного моющего сред­ства продолжительностью около 30 мин при температуре 75 °С.

3. Ополаскивание теплой водой в течение 5 мин для удаления ос­татков раствора щелочи.

4. Циркуляция 0,5-1%-ного раствора кислоты, например азотной, продолжительностью около 20 мин при температуре 70 °С.

5. Ополаскивание холодной водой.

6. Постепенное охлаждение холодной водой в течение 8 мин.

На некоторых установках после промывки водой система CIP сна­чала запускает программу мойки раствором кислоты для удаления от­ложений солей и разрушения таким образом слоя загрязнений с целью облегчения растворения белков при последующей щелочной очистке.

Перед началом работы проводится дезинфекция пастеризато­ров. Как правило, это осуществляется циркуляцией горячей воды (90-95 °С) в течение 10-15 мин после достижения температуры по­тока на возврате, по меньшей мере, 85 °С.

Если дезинфекция осуществляется с применением хлорсодержащих средств, существует опасность возникновения коррозии в случае неполного удаления раствора кислотного моющего средства. Следовательно, установку необходимо промыть слабым раствором щелочи для нейтрализации кислоты перед началом дезинфекции с помощью хлорсодержащих средств.

Программа CIP-мойки для контуров трубопроводов, резервуа­ров, ванн и других «холодных элементов» может включать следую­щие стадии:

1. Ополаскивание теплой водой в течение 3 мин.

2. Циркуляция 0,5-1,5%-ного раствора щелочного моющего сред­ства при температуре 75 °С не больше 10 мин.

3. Ополаскивание теплой водой в течение 3 мин.

4. Дезинфекция горячей водой 90-95 °С в течение 5 мин.

Постепенное охлаждение холодной водой примерно в течение 10 мин (для резервуаров охлаждение обычно не требуется).

Лабораторная работа