摘 要 ： 發(fā) 酵 罐 的 微 生 物狀 況 對 啤 酒 質(zhì) 量 影 響 很 大 ， 清 潔 無 菌 是 啤 酒 生 產(chǎn) 中 衛(wèi) 生 管 理 的 基 本 要 求 。 良 好 的 CIP系 統(tǒng) 可 以 對 發(fā) 酵 罐 進(jìn) 行 有 效 地 清 洗 。 對 發(fā) 酵 罐 的 清 洗 機 理 、 清 洗 方法 、 清 洗 程 序 、 清 洗 劑 /滅 菌 劑 的 選 擇 以 及 CIP系 統(tǒng) 的 運 行 質(zhì) 量 等 問 題 進(jìn) 行 了 探 討 。             　
0   前 言 
　 清 洗 和 滅 菌 是 啤 酒 生 產(chǎn) 的 基 礎(chǔ) 性 工 作 ， 也 是 提 高 啤 酒 質(zhì) 量 zui 關(guān) 鍵的 技 術(shù) 措 施 。 清 洗 和 滅 菌 的 目 的 就 是 要 盡 可 能 地 去 除 生 產(chǎn) 過 程 中 管 道 及 設(shè) 備 內(nèi) 壁 生 成 的 污 物， 消 除 腐 敗 微 生 物 對 啤 酒 釀 造 的 威 脅 。 其 中 ， 以 發(fā) 酵 車 間 對 微 生 物 的 要 求 zui 高 ， 清 洗 滅 菌 工作 占 其 工 作 總 量 的 70％ 以 上 。 目 前 ， 發(fā) 酵 罐 的 容 積 越 來 越 大 ， 物料 輸 送 管 道 也 越 來 越 長 ， 給 清 洗 和 滅 菌 帶 來 許 多 困 難 。 如 何 正 確 有 效 地 對 發(fā) 酵 罐 進(jìn) 行 清 洗 和滅 菌 ， 以 適 應(yīng) 當(dāng) 前 啤 酒 “ 純 生 化 ” 的需 要 ， 滿 足 消 費 者 對 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 的 要 求 ， 應(yīng) 該 引 起 啤 酒 釀 造 工 作 者 的 高 度 重 視 。 
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(xué) 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(xué) 反 應(yīng) 速 度 及 加 速 清 洗 過 程 的 進(jìn) 行 。 事 實 上 ，清 洗 過 程 往 往 是 機 械 作 用 、 化 學(xué) 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<1μ m； 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(jìn) 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(dāng) 洗 液 處 于 湍 流 狀 態(tài) 時 ， 其 清 洗 效 果 才 * 。 因 此 ， 需 對 沖 洗 強 度 和 流 量 進(jìn) 行 有 效 控 制 ， 以 使 設(shè) 備 表 面 充 分 濕 潤 ， 保 證 zui 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(dāng) 清 洗 劑 種 類 和 濃 度 確 定 時 ， 50℃ 清 洗 5min和 20℃ 清 洗 30min的 效 果 是 一 樣 的 。 
2   發(fā) 酵 罐 的 CIP清 洗 
2.1 CIP運 行 方 式 及 其 對 清 洗 效果 的 影 響 
　 現(xiàn) 代 化 啤 酒 廠 采 用 zui 普 遍 的 清 洗 方 式 是 原 位 清 洗 （cleaning in place， 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(jìn) 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(jìn) 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(xué) 作 用 來 實 現(xiàn) 。 
2.1.2 固 定 洗 球 型 洗 滌 器 的 作用 半 徑 為 2m，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～ 0.3MPa； 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>2m）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～ 0.7MPa）， 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(jìn) 行 旋 轉(zhuǎn) ， 沖 洗 和 流 空 交 替 進(jìn) 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～ 3.5m3/m· h范 圍 內(nèi) 確 定 （一 般小 罐 取 下 限 ， 大 罐 取 上 限 ）。 一 個 直 徑 6.5m的 圓 形 錐 底 罐 ， 周 長 約 20m， 如采 用 3m3/m· h時 ， 清 洗 液 的 流 量 約 為 60m3/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(fù) 荷 量 加 大 ， 必 須 相 應(yīng) 提 高 清 洗 液 的 流 量 ， 建 議 以 0.2m3/m2· h為 宜 。 一 個 容 量 為 500m3、直 徑 為 6.5m的發(fā) 酵 罐 內(nèi) 表 面 積 約 為 350m2，則 清 洗 液 的 流 量 約 為 70m3/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 為 了 節(jié) 省 時 間 和 洗 液 ， 往 往 在溫 度 較 高 的 情 況 下 進(jìn) 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 。