Ưu điểm: - 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 lượn
Trang 5LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, các ngành công nghệ ngày càng tiên tiến, trình độ hiểubiết của con người ngày càng được nâng cao.Đó là một thử thách lớn chocác nhà doanh nghiệp về những vấn đề liên quan đến chất lượng sảnphẩm của họ và cụ thể hơn là ngành công nghệ thực phẩm Họ sẽ làm gì
để tạo được niềm tin với người tiêu dung về sản phẩm của mình Đối vớisản phẩm, không chỉ chất lượng mà còn phải hợp vệ sinh.Chính vì thế,một công nghệ mới được ra đời nhằm giải quyết những vấn đề trên, đó làcông nghệ CIP.CIP (Clean in place) là quá trình vệ sinh tẩy rửa, sát trùngtại chỗ mà thiết bị không cần tháo lắp Có thể thấy, hệ thống CIP trongcông nghệ thực phẩm là rất quan trọng, các đường ống và tank phải đượcrửa sach sau mỗi chu kỳ sản xuất Hiện nay, tại các nhà máy và các công
ty lớn nằm trong ngành công nghiệp thực phẩm đều đã có hệ thống CIPtrung tâm.Bộ phận này có chức năng rửa các hệ thống sản xuất trong nhàmáy
Để hiểu rõ hơn về CIP cũng như tầm quan trọng của công nghệnày, nhóm đã tìm hiểu và trình bày bên dưới.Bài báo cáo có thể còn cónhững thiếu sót, nội dung chua quá sâu, chưa kỹ càng mà nhóm chưa tìmhiểu hết.Mong là sẽ nhân được những kiến nghị để nhóm hoàn chỉnh hơnphần kiến thức còn thiếu sót
Trang 6Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ 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
- Thiết bị không cần phải tháo lắp
- Quá trình này bao gồm việc xịt hoặc phun lên bề mặt thiết bị hoặccho dung dịch chất tẩy rửa lưu thông trong thiết bị
- 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 vệsinh thực phẩm
Ưu điểm:
- 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 chếbiến sữa, nước giải khát và các nhà máy chế biến thực phẩm khác
Nhược điểm:
- Chi phí lắp đặt cao
- Có thể ảnh hưởng đến sản phẩm do hóa chất còn soát lại
- Do hệ thống tự động nên khó theo dõi sản phẩm làm sạch bêntrong
1.2 CÁC QUÁ TRÌNH LÀM SẠCH
Các quá trình làm sạch thủ công hoặc tự động ở hầu hết các nhàmáy chế biến đều xu hướng theo các nguyên tắc trên và thường bao gồmmột 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
- Tuần hoàn chất tẩy rửa lần 2 ( tùy chọn)
- Rửa trung gian
- Khử trùng
- Kết thúc quá trình tẩy rửa
1.2.1 Giai đoạn thu hồi sản phẩm
Trước khi làm sạch phải loại các sản phẩm còn lại trong thiết bị rangoài trước khi đưa nước sạch vào để rửa Quá trình này có thể được áp
Trang 7dụng dựa trên tác dụng của trọng lực, hoặc có thể sử dụng khí nén haynước Giai đoạn này thường được kết hợp với giai đoạn trước khi rửabằng việc bổ sung thêm các hệ thống van chuyển hướng để tạo điều kiệnphục hồi sản phẩm Để kiểm soát quá trình này người ta sử dụng hệ thốngvan tự động và bộ đếm thời gian hoặc có thể sử dụng các phương phápphức tạp hơn như dựa vào độ đục hoặc lắp đặt các hệ thống cảm biến.
1.2.2 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 đưavào các bể rửa phục hồi trong giai đoạn rửa phục hồi Giai đoạn này kháquan trọng vì nó làm sạch sơ bộ thiết bị tránh làm loãng dung dịch tẩy rửakhi đưa vào thiết bị Giai đoạn này thường được điều khiển thông qua bộđếm thời gian và thường được thiết lập ở chế độ sao cho có thể tháo bỏsản phẩm ở mức tối đa Tuy nhiên việc này có thể không hiệu quả khi chiphí sử dụng nước và xử lý nước thải cao
1.2.3 Giai đoạn tuần hoàn chất tẩy rửa
Quá trình này phải được đánh giá bằng thực nghiệm, thời gianthường thay đổi từ 15 phút đến một giờ Thời gian có thể được rút ngắnbằng cách tăng nhiệt độ hoặc nồng độ chất tẩy rửa Tùy thuộc vào côngthức của chất tẩy rửa mà khả năng tạo bọt có thể xảy ra dẫn đến tình trạnglàm ô nhiễm sản phẩm, hiện tượng tạo bọt có thể do một số nguyên nhânkhác như việc cuốn theo không khí bị rò rỉ thông qua sự hoạt động khônghiệu 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 lệgiữa các chất
1.2.4 Giai đoạn tẩy rửa trung gian
Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ các chất tẩy rửa còn lại trongthiết bị đồng thời có thể thu hồi các chất tẩy rửa, ngoài ra nó còn có tácdụng làm mát thiết bị để chuẩn bị cho quá trình khử trùng tiếp theo Quátrình này thường sử dụng nước sạch và ở nhiệt độ lạnh Nước ở giai đoạnnày có thể được tái sử dụng cho giai đoạn trước khi rửa như đã nói ở trên
1.2.5 Giai đoạn tuần hoàn chất tẩy rửa lần hai
Một số chương trình CIP có thể tuần hoàn chất tẩy rửa hai lần, tùythuộc vào sản phẩm mà chất tẩy rửa ở giai đoạn đầu và giai đoạn này cóthể là acid hay base
1.2.6 Giai đoạn rửa trung gian lần hai
Giai đoạn này thương sử dụng nước, chất lượng của nước ở giaiđoạn này là rất quan trọng, quyết định đến giai đoạn khử trùng
Trang 81.2.7 Giai đoạn khử trùng
Quá trình khử trùng thường được thực hiện ở nhiệt độ lạnh, vàthường sử dụng một chất diệt khuẩn oxy hóa, chẳng hạn như sodiumhypoclorite hoặc dung dịch acid peracetic (hỗn hợp cân bằng của acidacetic và hydrogen peroxide) Một số chất diệt sinh vật không oxy hóacũng có sẵn, nhưng phải tạo bọt thấp và nhanh chóng thực hiện trongnước lạnh để có hiệu quả CIP cao Cũng có thể sử dụng nước nóng ởgiai đoạn khử trùng, điều này cũng rất hiệu quả, nhưng đòi hỏi phải cómột đầu vào năng lượng nhiệt cao, tốn kém
1.2.8 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 nhiễmsau khử trùng và hư hỏng sản phẩm
1.3 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 đườngống 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
• Rửa bằng kiềm để loại bỏ chất bẩn
• Rửa bằng acid để loại bỏ khoáng và nước cứng, ức chế visinh vật đồng thời trung hòa lượng kiềm còn lại ở giai đoạntrước
• Rửa lại bằng nước vệ sinh trước khi sản xuất để loại bỏ tiêudiệt vi sinh vật còn trong hệ thống
- Một hệ thống CIP gồm có một trạm trung tâm và các thiết bị vậnchuyển
- Một trạm trung tâm gồm có các thùng chứa chất tẩy rửa, chất sáttrùng (acid, kiềm…) và thùng chứa nước vô trùng Các thiết bị vậnchuyển gồm có bơm đẩy, bơm thu hồi, các đường ống dẫn và cácvòi phun, các van điều chỉnh
- Các hệ thống CIPcó thể khác nhau về độ phức tạp và mức độ tựđộng hóa và do đó cũng khác nhau về hiệu quả hoạt động và chiphí đầu tư Ví dụ như một hệ thống CIP đơn giản, chi phí cho cácchất tẩy rửa, nước và năng lượng rất cao nhưng hiệu quả vệ sinhcao 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 sátchặt chẽ để ngăn chặn sự gia tăng các tạp chất trong chất tẩy rửa
Trang 9- Hiệu quả thu hồi cũng phụ thuộc vào việc cài đặt hệ thống trướckhi thực hiện quá trình tẩy rửa, do đó việc làm mới các dung dịchthường xuyên là rất quan trọng.
1.4 CÁC NGUYÊN TẮC LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CIP
- Hiệu quả, năng suất của hệ thống CIP gắn liền quá trình thiết kếdây chuyền Nên hạn chế những vị trí uốn, gấp khúc trong hệ thốngđường ống Để giảm thiểu tối đa thể tích bồn chứa chứa của hệCIP, hệ thống đường ống được thiết kế một cách đơn giản nhưngvẫn 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 chiềucao trung bình của các đỉnh không đều nhau trên bề mặt và đượctính 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 giảmđược 30%
- Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất cần được lắp đặt sao choquá trình vệ sinh được thuận tiện nhất Mặt khác, cần lưu ý đếnnhững khe hở, vết nứt của hệ thống máy móc do sự tác động củanhiệt độ trong quá trình cấp nhiệt Trong máy chiết chai, việc nângnhiệt sẽ làm tăng sự mài mòn và làm giảm tuổi thọ của các đầuchiết Để nâng cao hiệu quả quá trình vệ sinh, hệ thống CIP cầnđược thiết kế bao gồm quá trình cấp khí và thoát khí cùng với quytrình xử lý chất lỏng
- Thiết bị sử dụng được thiết kế một cách thuận lợi cho việc loại bỏchất kết tủa ra khỏi bồn chứa và đường ống Độ bóng của bề mặtđáy bồn chứa cũng như góc côn là hai yếu tố cần được thiết kế phùhợp cho quá trình kết lắng nấm men và cặn protein
- Lắp đặt dây chuyền sản xuất cần giảm thiểu sự nhiễm bẩn của dungdịch tẩy rửa Các thiết bị trống cần tiến hành vệ sinh CIP ngay saumỗi chu kỳ sản xuất
- 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 đượckiểm 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 tẩyrửa cần được bơm qua quả cầu phun để đảm bảo loại bỏ lớp cặnnấm men bám trên bề mặt thành bồn chứa
- Đối với hệ đa ống dẫn, cần những bồn chứa có kích thước thíchhợp 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
Trang 10sát 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 chấtchính xác và ổn định.
1.5 QUẢN LÝ AN TOÀN TRONG CIP
CIP hoạt động có khả năng gây nguy hiểm vì nồng độ hóa chất vànhiệt độ cao so với làm sạch thủ công
Y tế và các vấn đề an toàn với CIP
Sáu ưu tiên cho sức khỏe và an toàn trong hệ thống CIP:
• Tiếp xúc với hóa chất làm sạch
• Sơ suất và sai sót
• Té ngã
• Máy móc
• Xử lý
• Giao thông
Trang 11Chương 2: TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NƯỚC VÀ
CÁC CHẤT TẨY RỬA
2.1 CẶN BÃ
Cặn bã là chất các chất còn lại trong công nghiệp thực phẩm, chúngthường là cặn bã thực phẩm hay nước Bản chất của cặn bã thực phẩm sẽxác định quá trình cần thiết để tẩy rửa nó Cặn bã có thể được chia làm 2loại cơ bản: loại tan trong nước và loại không tan trong nước Cặn bã tantrong nước như đường và muối có thể dễ dàng xử lý và không có nhiềukhó khăn trong quá trình loại bỏ chúng Cặn bã không tan gây khó khănhơn khi loại bỏ chúng, chúng được chia thành cặn bã hữu cơ và cặn bã vô
cơ Cặn bã hữu cơ có nguồn gốc từ động vật, thực vật, bao gồm dầu, chấtbéo, protein, tinh bột, carbohydrate Nếu những loại cặn bã này đã bị đunnóng lâu, ví dụ như trong lò, thì chúng bị hóa than nên khó làm sạch hơn
2.2 TÍNH CHẤT HÓA HỌC CỦA NƯỚC
Những thuộc tính quan trọng của nước ảnh hưởng đến việc làmsạch các thiết bị trong sản xuất đồ uống và sữa:
- Nước được sử dụng trong vệ sinh của nhà máy sản xuất sữa phảisách và phù hợp chất lương vệ sinh theo yêu cầu
- Tiêu chuẩn vi sinh (đơn vị cfu): ví dụ trong 100 ml, tổng số vikhuẩn < 100, không có coliforms, Escherichia coli
- Không lẫn khí CO2 dẫn đến việc phải thêm kiềm vào để trung hòaacid yếu
- pH nên ở khoảng 6.5 đến 7.5, vì nếu dưới 6.5 sẽ xảy ra ăn mònthiết bị, giá trị pH tối đa cho phép là 10
- Sulfua / sunphát mức cho phép là 250 mg SO L
- Clorua không vượt quá 250.10-3 mg/mL nước
- Ngoài ra còn có các chỉ tiêu về hàm lượng Fe, Mn, …
- Độ cứng toàn phần
2.2CHẤT TẨY RỬA HÓA HỌC
- Khái niệm chất tẩy rửa hóa học: là chất hóa học dùng để hòa tancặn bã VD: các loại acid, baze, các chất hoạt động bề mặt
- Cặn bã là những gì mà không nên có mặt trên bề mặt của thiết bịchế biến Tuy nhiên, cặn bã thấy được như phần dư của sản phẩm –đặc biệt trong bồn lên men – có thể thấy và ngửi được Những gì
Trang 12không nhìn thấy được bao gồm vi sinh vật, bào tử, nấm men Mùihôi thối cũng có thể là một vấn đề.
VD:
• Các chất kết lắng Ca2+, MgS, protein,…
• Các mảng bám của sữa,
- Tác dụng một số chất tẩy rửa thường xuyên sử dụng
• Sodium hydroxide (NaOH):là một trong những hóa chất tốt nhất đểloại bỏ cặn bã là chất béo với nồng độ 0,5-2g/100mL
• Acid phosphoric và acid nitric loại bỏ cặn bã nhẹ Acid có khảnăng loại bỏ các vết dơ bẩn tốt
VD: Thường sử dụng loại bã ở sữa thô, các loại cặn bám trên innox
• NaClO và acid peracetic (PAA) chất chống nhiễm vi sinh vật là cácchất đảm bảo chất lượng của nước rửa và để giết vi sinh vật nhiễmtrong thiết bị trước khi sử dụng thiết bị
- Một số chú ý khi sử dụng chất tẩy rửa: các chất tẩy rửa là các chấthóa học nên sẻ ảnh hưởng đến công nhân, nồng độ cao sẽ ảnhhưởng đến thiết bị như bị ăn mòn kim loại,…
2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU XUẤT TẨY RỬA
- Thời gian: nếu 1 chất tẩy không có đủ thời gian để hoàn thành cáckhâu cần thiết thì hiệu quả sẽ kém
- Tác động cơ học: chất tẩy rửa nhìn chung sẽ không loại được hoàntoàn các cặn bã trừ phi có thêm sự tham gia của một hay nhiều thiết
bị cơ học khác, có thể lau, cọ xát, phun quay phản lực,…
- Nồng độ chất tẩy rửa: Bất kì một sản phẩm nào khi ở một nồng độnhất định nó sẽ hoạt động tốt nhất
- Nhiệt độ: Trong hầu hết các trường hợp, nhiệt độ tăng thì hiệu quảtẩy rửa sẽ tang
- Một yếu tố thường bị bỏ qua nữa là tỉ lệ chất tẩy rửa với tỉ lệ cặn
bã
Trang 13Chương 3:CIP 3 BỒN VÀ CÁC YẾU TỐ CẦN CHÚ Ý
KHI THIẾT KẾ CIP
3.1 HỆ THỐNG HOÀN LƯU HOÀN TOÀN: CIP 3 BỒN
Hệ thống này có bồn chất tẩy rửa nóng và lạnh và dùng để tẩy rửanhiều chất khác nhau như sữa, kem, bia, rượu, thực phẩm nói chung
VD: nhà máy bia thường áp dụng CIP bốn là: 1 bồn chứa NaOH, 1bồn chứa acid, 1 bồn chứa nước
Đáp án:
Thời gian tẩy rửa của 6 thiết bị : 6TB×30 phút = 180 phút
Thời gian hoạt động dư phòng: 20% × 180 phút = 36 phút
Vậy 1 hệ thống CIP làm việc cần : 180 + 36 = 216 phút = 3 giờ36phút
Để đáp ứng yêu cầu của GĐ thời gian tối đa là 2 giờ
Trang 14Nên ta thiết kế 2 hệ thống CIP là hợp lý.
- Thùng chứa dung dịch tẩy rửa nên chứa đủ thể tíchlớn nhất trongdòng cộng thêm 20%, và những dự phòng cho các yêu cầu trongtương lai Bồn chứa các chất trước khi rửa nên đủ lớn để chứa thểtích tổng lượng nước cần dùng, và cho dòng có lượng chất lớnnhất
VD: Thiết kế thùng chứa có tối đa thể tích của dòng lớn nhất là 200 lít,thể tích dự phòng 20%, trong tương lai nếu tăng nâng suất thiết bị sảnxuất thêm 30% Cần thiết kế thùng chứa dung dịch tẩy rửa là bao nhiêu?
Đáp án:
Thể tích thùng chứa cần thiết kế
200 lít + 200×20% + 200×30% = 200 + 40 + 60 = 300 lít
Để đáp ứng nhu cầu thì nên thiết kế thùng chứa là 300 lít
3.3 LỰA CHỌN DUNG DỊCH TẨY RỬA
- Nếu sản phẩm nhẹ và chảy tự do như sữa, thì dung dịch tẩy rửalạnh là thích hợp; nếu sản phẩm dày và béo như kem, sữa chuahoặc các sản phẩm sữa khác, thì dung dịch tẩy rửa ở 40oC là đủ đểlàm tan chảy chất béo và hiệu quả của chất tẩy rửa sẽ cao hơn, sẽlàm giảm lượng chất tẩy rửa cần dùng và thời gian CIP
- Trong một hệ CIP được làm nóng, việc dùng dung dịch tẩy rửa cónhiệt độ ấm cho sữa không có hại gì mà chỉ làm tăng tốc độ, giảmtiêu thụ chất tẩy rửa
3.4 LỰA CHỌN BƠM VÀ ĐẦU PHUN
- Bơm phải có khả năng tự điều chỉnh và có thể bơm vào không khí
- Mỗi loại bơm áp suất thấp, vừa và cao đều có ưu nhược điểm riêngcủa nó
- Bơm thích hợp nhất là bơm lỏng vòng, dù nó đắt tiền nhưng làmviệc rất tốt
- Lựa chọn đầu phun thích hợp để hoạt động để vệ sinh tốt cho thiếtbị