Lê Thị Ngọc
1
Lê Thị Ngọc
1. Những nguyên tắc của 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 mà thiết bị không cần phải tháo lắp. Quá trình này bao gồm
việc xịt hoặc phun lên bề mặt thiết bị hoặc cho dung dịch chất tẩy rửa lưu
thông trong thiết bị trong điều kiện mà sự chảy rối và tốc độ dòng chảy tăng
lên.
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 vệ sinh thực phẩm.
Ưu điểm của CIP:
- 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 chế biến sữa,
nước giải khát và các nhà máy chế biến thực phẩm khác.
Trong khoảng 10 đến 15 năm gần đây CIP đã có một sự thay đổi lớn trong
ngành công nghệ chế biến thực phẩm. CIP được sử dụng rộng rãi và phù hợp
2
Lê Thị Ngọc
đối với các ngành công nghiệp chế biến sữa và đồ uống. Nhu cầu của khách
hàng về CIP, những cải tiến trong vệ sinh nhà máy, hoàn thiện chất lượng
sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản ngày càng gia tăng.
Các tiêu chuẩn cao nhất về vệ sinh là điều kiện tiên quyết cần thiết cho việc
sản xuất bất kì các sản phẩm chất lượng cao nào để cung cấp cho người tiêu
dùng. Làm sạch và tiệt trùng bất cứ quá trình nào của nhà máy chế biến phải
kiểm soát quá trình này người ta sử dụng hệ thống van tự động và bộ đếm
thời gian hoặc có thể sử dụng các phương pháp phức tạp hơn như dựa vào độ
đục hoặc lắp đặt các hệ thống cảm biến.
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 đưa vào các bể
rửa phục hồi trong giai đoạn rửa phục hồi. Giai đoạn này khá quan trọng vì
nó làm sạch sơ bộ thiết bị tránh làm loãng dung dịch tẩy rửa khi đưa vào
thiết bị. Giai đoạn này thường được điều khiển thông qua bộ đếm thời gian
và thường được thiết lập ở chế độ sao cho có thể tháo bỏ sản phẩm ở mức tối
đa. Tuy nhiên việc này có thể không hiệu quả khi chi phí sử dụng nước và
xử lý nước thải cao.
4
Lê Thị Ngọc
Tuần hoàn chất tẩy rửa:
Quá trình này phải được đánh giá bằng thực nghiệm, thời gian thường thay
đổi từ 15 phút đến một giờ. Thời gian có thể được rút ngắn bằng cách tăng
nhiệt độ hoặc nồng độ chất tẩy rửa. Tùy thuộc vào công thức của chất tẩy
rửa mà khả năng tạo bọt có thể xảy ra dẫn đến tình trạng làm ô nhiễm sản
phẩm, hiện tượng tạo bọt có thể do một số nguyên nhân khác như việc cuốn
theo không khí bị rò rỉ thông qua sự hoạt động không hiệu 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 lệ giữa các chất.
Giai đoạn tẩy rửa trung gian:
Mục đích của giai đoạn này là loại bỏ các chất tẩy rửa còn lại trong thiết bị
đồng thời có thể thu hồi các chất tẩy rửa, ngoài ra nó còn có tác dụng làm
mát thiết bị để chuẩn bị cho quá trình khử trùng tiếp theo. Quá trình này
thường sử dụng nước sạch và ở nhiệt độ lạnh. Nước ở giai đoạn này có thể
Các phần cơ bản cho hầu hết các chế độ:
- Rửa trước bằng nước để loại bỏ sản phẩm dư
6
Lê Thị Ngọc
- Rửa bằng kiềm để loại bỏ chất bẩn
- Rửa bằng acid để loại bỏ khoáng và nước cứng, ức chế vi sinh vật
đồng thời trung hòa lượng kiềm còn lại ở giai đoạn trước
- Rửa lại bằng nước.
Một hệ thống CIP gồm có một trạm trung tâm và các thiết bị vận chuyển.
Một trạm trung tâm gồm có các thùng chứa chất tẩy rửa, chất sát trùng
( acid, kiềm…) và thùng chứa nước vô trùng. Các thiết bị vận chuyển gồm
có bơm đẩy , bơm thu hồi, các đường ống dẫn và các vòi phun. Các van điều
chỉnh. Các hệ thống CIP có thể khác nhau về độ phức tạp và mức độ tự
động hóa và do đó cũng khác nhau về hiệu quả hoạt động và chi phí đầu tư.
Ví dụ như một hệ thống CIP đơn giản, chi phí cho các chất tẩy rửa, nước và
năng lượng rất cao nhưng hiệu quả vệ sinh cao 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 sát
chặt chẽ để ngăn chặn sự gia tăng các tạp chất trong chất tẩy rửa. Hiệu quả
thu hồi cũng phụ thuộc vào việc cài đặt hệ thống trước khi thực hiện quá
trình tẩy rửa.do đó việc làm mới các dung dịch thường xuyên là rất quan
trọng.
Các loại đầu phun trong hệ thống CIP :
Đầu CIP làm sạch có 3 kiểu chính: Loại quả cầu phun cố định (fix spray
ball-FSB); loại đầu phun quay (rotary spray head-RSH); loại đầu tia quay
(rorary jet head-RJH).
- Cầu phun cố định (fix spray ball- FSB): FSB có 2 loại. Thứ nhất là
loại quả cầu mỏng thông thường. Loại này lắp đặt không tốn kém, dễ dàng
7
Lê Thị Ngọc
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 chiều cao trung bình
của các đỉnh không đều nhau trên bề mặt và được tính 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 giảm được 30%.
Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất cần được lắp đặt sao cho quá trình vệ
sinh được thuận tiện nhất. Mặt khác, cần lưu ý đến những khe hở, vết nứt
của hệ thống máy móc do sự tác động của nhiệt độ trong quá trình cấp nhiệt.
Trong máy chiết chai, việc nâng nhiệt sẽ làm tăng sự mài mòn và làm giảm
tuổi thọ của các đầu chiết. Để nâng cao hiệu quả quá trình vệ sinh, hệ thống
CIP cần được thiết kế bao gồm quá trình cấp khí và thoát khí cùng với quy
trình xử lý chất lỏng.
Thiết bị sử dụng được thiết kế một cách thuận lợi cho việc loại bỏ chất kết
tủa ra khỏi bồn chứa và đường ống. Độ bóng của bề mặt đáy bồn chứa cũng
như góc côn là hai yếu tố cần được thiết kế phù hợp cho quá trình kết lắng
nấm men và cặn protein.
Lắp đặt dây chuyền sản xuất cần giảm thiểu sự nhiễm bẩn của dung dịch tẩy
rửa. Các thiết bị trống cần tiến hành vệ sinh CIP ngay sau mỗi chu kỳ sản
xuất.
9
Lê Thị Ngọc
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 được kiểm 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 tẩy rửa cần được bơm qua quả cầu phun để
đảm bảo loại bỏ lớp cặn nấm men bám trên bề mặt thành bồn chứa.
Đối với hệ đa ống dẫn, cần những bồn chứa có kích thước thích hợp 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 sát quá trình hoạt động, nhằm
• 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
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tẩy rửa
• Thời gian: nếu 1 chất tẩy không có đủ thời gian để hoàn thành các khâu
cần thiết thì hiệu quả sẽ kém.
• Tác động cơ học: chất tẩy rửa nhìn chung sẽ không loại được hoàn toàn 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 độ nhất
định nó sẽ hoạt động tốt nhất.
• Nhiệt độ: Trong hầu hết các trường hợp, nhiệt độ tăng thì hiệu quả tẩy rửa
sẽ tang.
12
Lê Thị Ngọc
• Một yếu tố thường bị bỏ qua nữa là tỉ lệ chất tẩy rửa với tỉ lệ cặn bã.
3. Thiết kế thiết bị để có thể tẩy rửa dễ dàng
THIẾT KẾ TRANG THIẾT BỊ VÀ
LẮP ĐẶT:
- Nên tuân theo quy chuẩn của Châu Âu( EU và EHEDG)
- Nguyên tắc thiết kế vệ sinh:
13
THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Vật liệu
Thiết kế thiết bị
Hình dạng thiết bị
Những chi +ết cố định của thiết bị
SẢN PHẨM VÀ QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ
Thành phần của cặn
Số lượng cặn
Việc làm sạch bồn chứa và thiết bị chế biến sữa khác đóng một vai trò
quan trọng trong việc xác định mức độ hiệu quả kinh tế, và tối ưu hóa
CIP là một phần quan trọng của điều này.
14
Lê Thị Ngọc
4.2 Làm sạch bồn chứa ở nhiều khía cạnh:
Mỗi nhà máy có một lý do cụ thể để tập trung vào làm sạch tốt hơn, vệ
sinh, và việc tập trung này thường bao gồm nhiều thành phần khác nhau.
Một số vấn đề điển hình trong CIP:
• kiểm soát môi trường vi sinh
• đảm bảo vô trùng để xử lý tiếp các quá trình khác
• công tác phòng chống lây nhiễm chéo
• loại cặn bã trong bồn chứa
• truyền nhiệt hiệu quả
4.3 Phương pháp vệ sinh bồn chứa:
Thiết bị trong chế biến sản phẩm từ sữa có thể được làm sạch bằng nhiều
cách khác nhau, tùy thuộc vào mức độ phức tạp của thiết bị và mức độ
tự động hóa. Hai phương pháp tiếp cận chính để giải quyết vấn đề vệ
sinh bể chứa là làm sạch nơi khác (COP) và làm sạch tại chỗ (CIP).
Vệ sinh tại chỗ (CIP)
CIP là một phương pháp mà thiết bị nhà máy được làm sạch tự động mà
không phải tháo rời thiết bị ra khỏi vị trí trong quy trình sản xuất. Với
phương pháp này, người ta ít hoặc không phải làm sạch bằng những
cách thủ công. Trong ngành công nghiệp sữa hiện đại, chỉ tiêu sạch như
là một yêu cầu ưu tiên nhất và thường được tự động hóa càng nhiều càng
tốt, để loại bỏ các sai sót của việc thủ công của con người.
Có ba loại thiết bị CIP tự động thường được sử dụng để phun làm sạch
bên trong của bồn chứa, bao gồm cả mạch đường ống được sử dụng
trong sản xuất sữa. Một số thiết bị CIP:
15
Lê Thị Ngọc
hóa chất và các chất lỏng làm sạch, và do đó cắt giảm chi phí
hoạt động và thời gian làm sạch.
5. Thiết kế và điều khiển hệ thống CIP
5.1 Giới thiệu
Việc thiết kế và điều khiển hệ thống CIP thì nên dựa vào một qui trình thiết
kế lô-gic. Trong thực tế thường thì nó dựa vào nguồn quỹ còn bao nhiêu,
hơn là lien quan đến các thiết bị đắt tiền. Có thể áp dụng những nguyên tắc
sao:
5.1.1 Hệ thống hoàn lưu hoàn toàn: CIP ba bồn
Hệ thống này có bồn chất tẩy rửa nóng và lạnh và dùng để tẩy rửa nhiều chất
khác nhau như sữa, kem, bia, rượu, thực phẩm nói chung.
22
Lê Thị Ngọc
5.1.2 Bao nhiêu CIP
Điều này liên quan đến số lượng thiết bị cần được làm sạch và thời gian có.
Ví dụ, nếu có 10 giờ để thực hiện CIP, thì có 10 thiết bị cần được tẩy rửa, và
mỗi dây chuyền tẩy rửa cần 30 phút, vậy thì thời gian tẩy rửa là 5 giờ cộng
20% thời gian dự phòng. Vì vậy thời gian 10 giờ là tơhích hợp cho một hệ
CIP. Nếu thời gian tẩy rửa là 1.5 giờ, với cùng thời gian dự phòng, tổng thời
gian tẩy rửa là 18 giờ. Nhưng thời gian được cho là chỉ 10 giở, vì vậy 2 hệ
thống CIP là cần thiết cho quá trình tẩy rửa.
5.1.3 Kích thước của thiết bị CIP
23
Lê Thị Ngọc
Thùng chứa dung dịch tẩy rửa nên chứa đủ thể tích lớn nhất trong dòng cộng
thêm 20%, và những dự phòng cho các yêu cầu trong tương lai. Bồn chứa
các chất trước khi rửa nên đủ lớn để chứa thể tích tổng lượng nước cần dùng,
và cho dòng có lượng chất lớn nhất.
5.1.4 Dung dịch tẩy rửa là lạnh hay nóng
ngại vật bên trong
Lưu lượng tương thích tốt
với làm sạch dòng
Dễ dàng để xác nhận vận
hành tốt
lưu lượng cao
Tốn nhiều nước
Không ảnh hưởng cơ học
Phụ thuộc hoàn toàn vào
chất
làm sạch
Hạn chế đường kính phun
Cần nhiều đầu phun
Cần đường ống lớn
Áp lực trung bình chi phí trung bình
Nhiều loại có sẵn
Vào nhiệt vừa phải
lưu lượng trung bình
Cần nhiều đầu phun
bộ phận chuyển động
Bảo trì cao hơn và có thể
ùn tắc
Vật cản bên trong có thể
25
Copyright: Tài liệu đại học ©