CC BY
203
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕРНИЗАЦИЯ МОЙКИ CIP НА
ПИЩЕВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
1 2 Жусупекова А.Н. , Елубай М.А.
1Жусупекова Анара Нурлановна - магистрант;
2Елубай Мадениет Азаматович - кандидат химических наук, ассоциированный профессор, факультет химических технологий и естествознания, Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г. Павлодар, Республика Казахстан
Аннотация: в настоящей статье автор дает подробную информацию о мойке CIP на пищевом производстве, о ее преимуществе, применении, технологии. Описываются моющие средства, применяемые в технологии мойки CIP. Ключевые слова: CIP-мойка, CIP-станция, щелочной раствор, кислотный раствор.
ВВЕДЕНИЕ
Классические способы приготовления моющих растворов и промывки технологических линий на предприятиях пищевой промышленности требуют много трудовых и временных затрат. Для дезинфекции оборудования традиционно необходима полная его разборка на детали, при этом применяются не оптимальные моющие растворы.
Современное решение чистоты линий на пищевых производствах - технология CIP - Clean In Place (Чистка на месте), которая позволяет дезинфицировать оборудование в автоматическом режиме: без участия человека и разборки линии, с использованием моющих средств нужной концентрации и температуры. Таким образом, автоматизируется не только процесс промывки технологической линии, но и приготовление моющего раствора.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Моющие средства представляют собой отдельные химические вещества или сложные смеси химических веществ, усиливающие действие друг друга, с поверхностно-активными веществами и веществами, вызывающими пеногашение. Целесообразно применять сложные смеси, потому что они имеют более широкий спектр действия и обладают лучшим моющим эффектом.
В качестве моющих средств, растворяющих все составляющие загрязнений, применяют щелочные и кислотные вещества. Белки и жиры гидролизуются и смываются щелочами, а минеральные вещества растворяются и удаляются с поверхности оборудования кислотами.
К щелочным моющим средствам, используемым как самостоятельно, так и в смеси с другими химическими веществами, относят в основном гидроксид натрия (каустическая сода) и его соли: карбонат натрия (кальцинированная сода); силикат и тетрасиликат натрия (жидкое стекло), которые являются компонентами многих моющих средств; фосфаты натрия, в том числе гексаметофосфат и триполифосфат натрия, которые обладают некоторыми поверхностно-активными свойствами и свойствами умягчать воду, и также входят в состав многих синтетических моющих средств и пр.
Как отдельные моющие средства, а также в смеси с другими синтетическими моющими средствами для усиления моющего эффекта при мойке оборудования используют кальцинированную и каустическую соду, концентрации которых в водном растворе рекомендуются от 2 до 4%. Это говорит о том, что ни каустическая, ни кальцинированная сода не обладают высоким моющим эффектом в малой концентрации [3, 74].
При образовании твердого осадка (пригара, «молочного камня») на поверхности оборудования, особенно теплового, а также при использовании воды жесткостью от 6 мгэкв/л наряду со щелочными моющими средствами используют кислотные моющие средства.
К ним относятся в основном азотная кислота, амидосульфоновая кислота (сульфаминовая). Рекомендуется использовать эти моющие средства в концентрации 0,4-0,6%. При особо жестких осадках концентрацию средств необходимо повышать до 0,7-1,5%. Используются также импортные концентрированные добавки для кислотных моющих средств.
Моющие средства применяют в виде растворов, которые должны обладать следующими свойствами:
- низким поверхностным натяжением;
- хорошей смачивающей, пенообразующей и эмульгирующей способностями;
- стабилизирующим действием;
- солюбилизацией;
- вызывать пептизацию и набухание белков;
- эффективным моющим действием и хорошо смываться с поверхности оборудования водой.
На всех предприятиях в основном используют двухфазную мойку. Под классической двухфазной мойкой подразумевается разделение процесса мойки на два этапа мойку щелочным раствором и мойку кислотой. Каждый из этих этапов завершается тщательным ополаскиванием вымытых поверхностей благополучной с точки зрения микробиологии водой. Двухфазная мойка обычно применяется в системах, где есть воздействие высоких температур и такое технологическое оборудование как, например, пастеризаторы или сепараторы [1, 66].
Традиционно, к примеру, в молочной промышленности для мойки технологического оборудования при двухфазной мойке использовались каустическая сода и азотная кислота. Многие предприятия, инвестируя значительные средства в оборудование и технологии, продолжают, тем не менее, пользоваться этими привычными препаратами и сейчас. Самым большим достоинством каустической соды и азотной кислоты является, конечно, их цена. Но при этом длительном воздействие этих химических веществ в чистом виде, без ингибиторов, далеко не безобидно для оборудования. Не все поверхности даже из нержавеющей стали, устойчивы к этим воздействиям, и рано или поздно придется столкнуться с коррозией [3, 49].
Кроме того, применение азотной кислоты при высоких температурах приводит выделению вредных газов, каустической соды - к значительному вспениванию рабочего раствора, а возникающая поверхность раздела фаз препятствует нормальному смачиванию очищаемых поверхностей. Все это заметно ухудшает эффективность и безопасность процесса мойки. Поэтому всегда необходимо учитывать и такой фактор, как качество моющих средств [2, 10].
Современная экономика помимо качественной продукции требует и эффективного использования ресурсов. Одним из новейших направлений в процессе обеспечения эффективности мойки при низких затратах является так называемая однофазная мойка.
Суть однофазной мойки заключается в том, что процесс мойки не делится на две части - щелочную и кислотную, а целиком представляет собой либо щелочную, либо кислотную мойку. Она может использоваться в системах и технологиях, где нет воздействия высоких температур. Имеются в виду системы без теплообменников, выпарных установок и т.д.
Этот шаг прогрессивен тем, что благодаря использованию только одного моющего раствора (щелочного или кислотного) происходит экономия времени, необходимого для проведения мойки, а также значительное в масштабах предприятия снижение расходов на электроэнергию, тепло и воду. Т.к. в настоящее время эта статья затрат
постоянно увеличиваются, разумно использовать однофазную мойку везде, где ее технологически можно использовать [1, 34].
Также качество мойки зависит от работы моющих головок. Общий подход к мойке емкостей моющими головками строится на сильном механическом воздействии на загрязнение вращающейся струи ротационной моечной головки либо на продолжительном по времени цикле распыления моющего средства статическими шарами (спрейболами). Помимо постоянного совершенствования дизайна и внутренней конструкции моющих головок, появляются и новые технологии мойки, такие как «интервальная взрывная мойка» (в английском варианте «burst cleaning»), которые сочетают в себе все лучшее от обоих подходов, давая значительную экономию времени, моющего средства и общих издержек.
Мойка стойких загрязнений обычо требует значительной механической энергии, такой которую дает ротационная моющая головка или статическая моющая головка (шар, спрейбол) при больших временных затратах. Однако мойка таких загрязнений спрейболами с большим по времени циклом мойки требует и очень больших расходов моющей жидкости и, следовательно, увеличивает издержки.
«Интервальная взрывная мойка» - это технология CIP-мойки стойких загрязнений, использующая меньше воды и моющего средства, чем традиционные способы мойки емкостей. На первом этапе CIP-мойки на стенки емкости периодически (с интервалами) за короткое время равномерно наносится тонкий слой активного моющего средства.
Это позволяет избежать обычной стадии ополаскивания, которая имеет место во всех стандартных программах CIP-моек. За счет нанесения моющего средства на сухое загрязнение, средство более эффективно входит в загрязнение, которое действует как сухая губка, быстро абсорбируя моющую жидкость. При нанесении моющего средства на предварительно увлажненное загрязнение (если используется стадия предварительного ополаскивания), загрязнение ведет себя как мокрая губка.
Каждый импульсное воздействие моющей жидкости на загрязнение происходит с перерывами, чтобы жидкость могла начать воздействовать на грязь. После 3 циклов такой «импульсной взрывной мойки» следующим этапом CIP-мойки является кислотная дезинфекция, за которой следует ополаскивание водой [1, 58].
На протяжении многих лет подобные «импульсные взрывные мойки» осуществлялись с помощью шаровых моечных насадок. Такие статические шара способны покрыть всю поверхность танка моющей жидкостью, создавая хорошее и быстрое увлажнение стенок емкости. В быстром увлажнении, конечно, есть свои преимущества, однако сама технология распыления шаровыми насадками имеет ряд очень серьезных недостатков:
- ограниченная дальность распыления и степень покрытия поверхности для емкостей больших диаметров;
- риск наличия неувлажненных зон на стенках и в верхней части танка. Распределение жидкости по стенкам емкости основано на эффекте стекающей жидкой пленки, которая легко может менять направления стекания из-за неровностей (например, грязевых наростов);
- очень слабое механическое воздействие струи шаровой моющей головки (насадки) на загрязнение.
Более совершенная технология мойки сильных загрязнений на данное время ротационной моющей машинкой дает высокую степень механического воздействия на любые поверхности емкостей и эффективное удаление загрязнений.
Такие вращающиеся моющие головки распыляют жидкость через 2 или 4 форсунки, которые расположены на вращающейся части (ступице). Сам корпус моющей головки вращается по оси, перпендикулярно оси вращения ступицы. Такое трехмерное вращение, наряду с зубчатой передачей внутри головки, дает полное 360 °С покрытие внутренней поверхности емкости.
7
Во время первого цикла мойки расстояние между следами струй на поверхности емкости достаточно большое. Далее в следующих циклах по ходу выполнения мойки плотность следов возрастает, расстояние между ними уменьшается. Так после 8 циклов мойки внутренняя поверхность танка полностью покрывается струями с высокой ударной силой [1, 46].
ВЫВОДЫ
Исследование показало, что качество С1Р-мойки зависит от выбора моющего средства. Во время процесса мойки протекает ряд физических и химических процессов, которым должны соответствовать параметры моющих средств.
К оцениваемым критериям относятся смачивание поверхности, диспергирование загрязнений и стабилизация их в моющем растворе, защита обрабатываемой поверхности от коррозии, солюбилизация, экологическая безвредность и низкая токсичность.
Практически никакое моющее средство не удовлетворяет всем этим требованиям одновременно. Всегда необходимо искать компромисс и комбинировать несколько средств, обеспечивая максимальное соответствие указанным критериям.
Данные функции делают С1Р-мойку незаменимой составляющей любого пищевого предприятия. Она не только существенно экономит время, поскольку нет необходимости проводить очистку оборудования вручную, предварительно разобрав его, но и уменьшает затраты на процесс удаления загрязнений. На современных предприятиях, где экономия и увеличение производительности играют роль не только в сфере затрат, но и в сфере конкуренции, С1Р-мойка является необходимым элементом производства.
Список литературы
1. Тамим А.И. С1Р мойка на пищевых производствах. Изд-во: Профессия, 2009. 296 с.
2. Технологический регламент работы С1Р-мойки: СООО «Юнимилк Шклов». Введ.
01.05. 09. Шклов: СООО «Юнимилк-Шклов», 2009. 25 с.
3. Силантьева Л.А. Санитарная обработка технологического оборудования на
предприятиях молочной отрасли. Санкт-Петербург, 2017. 84 с.
