آشنایی با مبانی فرایندهای شستشو در صنایع لبنی و غذایی

فرایندهای شستشو در صنایع لبنی و غذایی مورد استفاده در صنایع مختلف از نظر ساختار، درجه اتوماسیون و نوع عملیات کاری دارای انواع مختلفی است که در این مقاله به بررسی این موضوع می پردازیم.

انواع جرم ها و آلودگی ها

آلودگی ها در صنایع غذایی دارای ترکیبات و انواع مختلفی هستند. به هرگونه چرک و کثافات، رسوبات چربی روی تجهیزات، روغن و روان کننده های تسمه نقاله و دیگر رسوبات آلی و غیرآلی موجود روی تجهیزات، آلودگی یا جرم گویند. در واقع آلودگی عبارت است از هر گونه ماده نامطلوب که روی سطحی که می خواهیم تمیز باشد، نشسته باشد.

برای تمیز کردن تجهیزات از هرگونه جرم و آلودگی باید شناخت کافی از نوع رسوب و روش رسوب گذاری و طریقه پاک سازی آن داشته باشیم.

اگر جرم ها روی سطوح باقی مانده و تمیز نشوند باعث ایجاد محیط بسیار خوبی برای رشد باکتری ها و میکروارگانیزم ها می شوند. لازم است که میکروارگانیزم ها قبل از انجام فرایند بعدی از محیط خارج شوند. برای این کار باید از استریل کننده ها استفاده شود ولی این کار بدون زدایش جرم های مرئی امکان پذیر نیست.

همچنین آبکشی مقدماتی نکته بسیار مهمی می باشد که حتماً باید انجام شود و در غیر این صورت محلول شوینده بسیار زیادی لازم خواهد بود که این از نظر افزایش فاضلاب و هزینه ها مطلوب نیست. آب کشی مقدماتی به طور معمول با آب 35 تا 50 درجه انجام می شود و چنانچه با آب داغ این کار انجام شود موجب سخت تر شدن رسوبات شده  و رسوبات حاصل از سطوح حرارتی پاک نمی شود. رسوب گذاری در سطوح حرارتی علاوه بر مشکلات بهداشتی ، مشکلات فرآیندی از جمله کاهش نرخ عبور سیال را ایجاد می کند و در صورت تداوم تشکیل رسوب در سطوح دستگاه باعث از کار افتادن دستگاه می شود.

بیشتر بدانید:

♣ سیستم شستشوی CIP 

♣ انواع شوینده های صنعتی و کاربردهای آن ها

♣ ضدعفونی کننده های رایج در صنایع لبنی و غذایی

♣ کاربرد پراکسیدین در صنایع لبنی و غذایی

جرم ها و آلودگی ها در صنایع لبنی

بیشتر آلودگی ها و جرم ها شامل مواد رسوبی ته نشین شده بر روی سطوح و ناشی از ترکیبات شیر همراه با باکتری پنهان شده در داخل جرم ها هستند.

سطوح حرارت دیده :

زمانی که شیر تا دمای بالاتر از 60 درجه سانتی گراد گرم می شود، سنگ شیر  (stone milk) که ناشی از رسوب فسفات کلسیم (منیزیم) ، پروتئین ها ، چربی ها و غیره است ، شروع به شکل گرفتن می کند.

سطوح سرد:

به طور معمول یک لایه نازک شیر به سطوح در تماس با آن مانند دیواره لوله ها ،پمپ ها ،مخازن و غیره می چسبد. در زمان تخلیه سیستم باید تمیز کردن سریع انجام بپذیرد در غیر این صورت این لایه نازک خشک می شود و حذف آن مشکل خواهد بود.

تشخیص چشمی آلودگی ها در  فرایندهای شستشو در صنایع لبنی و غذایی

می توان رسوبات را پس از یک دوره طولانی تولید بر روی صفحه های تبادل حرارتی، در ابتدای قسمت احیای حرارتی به راحتی مشاهده کرد.

اگر سیستم حرارتی از 8 ساعت بیشتر کار کند، رسوب سفید متمایل به قهوه ای که به صورت بسیار محکم به سطوح چسبیده است، به آسانی قابل مشاهده می باشد.

مشخصات جرم ها از نظر انحلال در محلول های مختلف :

از نظر انحلال جرم ها به دو دسته زیر تقسیم بندی می شوند :

• جرم های محلول در آب یا سایر حلال ها که حاوی هیچ ماده شوینده یا دترجنت نمی باشند: این جرم ها به طور معمول شامل نمک های معدنی، قندها (لاکتوز)، مواد نشاسته ای و معدنی می باشند. در مورد این جرم ها، برنامه و مکانیزم خاصی مورد نیاز نمی باشد بلکه فقط با گردش آب (در بعضی مواقع در فشار بالا) پاک خواهند شد.
• جرم های محلول در یک محلول شوینده یا دترجنت: این جرم ها در محلول های قلیایی  و یا اسیدی حل می شوند و شامل موارد زیر می باشند.

الف) جرم هایی که در محلول های اسیدی حل می شوند: این جرم ها به وسیله یک محلول شوینده اسیدی با کف فراوان شسته می شوند. از این دسته جرم ها می توان به آهن زنگ زده، کربنات روی، اگزالات کلسیم، لایه اکسید فلزات (آهن و روی)، سنگ شیر، سنگ آب (کربنات کلسیم و منیزیم و …) و غیره اشاره کرد.

ب) جرم هایی که در محلول های قلیایی حل می شوند : این جرم ها با یک محلول شوینده قلیایی با کف فراوان شسته می شوند. از این دسته جرم ها می توان به اسیدهای چرب پروتین ها، خون و دیگر مواد آلی اشاره کرد.

• جرم های نامحلول در یک شوینده : این جرم ها در بسیاری از شوینده ها قابل حل نیستند اما باید از سطوح زدایش شوند که به وسیله روش های مکانیکی این کار انجام میگیرد. البته در صنایع لبنی این مورد فقط در پاستوریزاتور ممکن است پیش آید.

انواع جرم ها در صنایع غذایی:

جرم های معدنی : به مواد معدنی مانند آهن، کلسیم، منیزیم رسوبی از آب، شیر و یا مواد شیمیایی پاک کننده ها، جرم های معدنی می گویند. مهم ترین رسوبات معدنی در صنایع لبنی سنگ شیر و سنگ آب هستند که هر دو نوع آن ها محیطی بسیار مناسب و مغذی برای میکروب ها می باشند در نتیجه در بهداشتی کردن و شستشوی محیط باید آنها را حذف کرد.

جرم های آلی : به پروتئین، چربی، قندها، کود، آثار و قطعات کوچک حشرات و موی حیوانات کوچک جرم های آلی می گویند. در صورت خشک شدن جرم های آلی روی سطح، پاک کردن آنها بسیار دشوار خواهد شد پس باید بعد از جرم گرفتن سطح فورا آن را تمیز کرد.

بررسی مراحل CIP در فرایندهای شستشو در صنایع لبنی و غذایی

♦ شستشوی اولیه با ) WFI  آب مقطر (water for injection) (و یا PW (purified water) جهت خیس کردن سطح داخلی تانک و رفع باقیمانده ی مواد.

♦ فلاش کردن محلول قلیایی به درون مجرا ها. مواد قلیایی محلول اصلی قابل استفاده در تمیزکاری هستند.

♦ به چرخش در آوردن  محلول قلیایی به صورت مجدد.

♦ شستشوی متوسط و ملایم مجدد به وسیله WFI و یا    PW

♦ شستشو با محلول اسیدی که برای رفع  باقیمانده های پروتئینی و یا رسوبات معدنی انجام می گیرد.

♦ شستشوی نهایی به وسیله WFI و یا PW – که ضمن خارج کردن باقیمانده ی مواد و محلول های پاک کننده از دستگاه انجام می گیرد.

♦ جریان دادن هوای نهایی که برای رفع رطوبت باقیمانده بعد از چرخه ی CIP انجام می گیرد.

انواع فرایند های شستشو در صنایع لبنی و غذایی و مقایسه آن ها (سیستم های  CIP )

سیستم های  CIP مورد استفاده در صنایع مختلف از نظر ساختار، درجه اتوماسیون و نوع عملیات کاری دارای انواع  مختلفی هستند. در حقیقت نوع عملکرد و مراحل شستشو هر سیستم CIP وابسته به خط تولید مورد استفاده آن است. از دیگر فاکتورهای جداکننده این سیستم ها می توان به نوع ماده شستشو و ضدعفونی کننده، زمان و محل انجام CIP  اشاره کرد. در کل دو نوع سیستم پرکاربرد برای انجام عملیات CIP وجود دارد.

نوع اول سیستم تک مرحله ای یا Single pass است که در آن از یک مرحله پیش شستشو برای از بین بردن بهتر آلوده کننده ها استفاده می شود و سپس تخلیه انجام می پذیرد. پس از مرحله Pre- rins یا پیش شستشو از یک محلول تمیزکننده مناسب برای شستشوی نهایی استفاده می شود و مرحله نهایی عملیات به صورت آبکشی و از بین بردن محلول ضد عفونی کننده است. این سیستم در مقایسه با سایر سیستم ها دارای هزینه نسبتا مناسبی است و در بسیاری از صنایع مورد بهره برداری قرار می گیرد.

نوع دوم سیستم های شستشوی CIP، سیستم های گردشی هستند که آن ها یک مخزن جداگانه برای محلول تمیزکننده طراحی شده است و در طول مدت زمان شستشو این محلول در جریان است. پس از تمام شدن مدت زمان شستشو، مرحله پایانی آّبکشی توسط ماده ضدعفونی کننده انجام می گیرد. میزان مصرف آب و مواد ضد عفونی کننده در این نوع از سیستم ها در مقایسه با نوع اول کمتر می باشد ولی هزینه سرمایه گذاری در این دستگاه ها نسبتا بیشتر است.

شست و شوی تانک ها  

پس از خالی شدن تانک ذخیره ، باید آن را با آب سرد قابل شرب جهت برداشت رسوبات و شست و شو و همچنین دترجنت (ضدعفونی کننده) آبکشی کرد. برای این کار باید از آب سرد یا گرم (۳۷درجه) استفاده شود. اگر از آب سرد برای شست و شو استفاده شود باید محلول های یدوفور که در تشکیل لایه قابل رویت آلودگی موثر هستند استفاده کرد. شست و شوی تانک می تواند هم بصورت دستی و هم ماشینی انجام بگیرد.

شستشوی دستی تانک ذخیره

مراحل روش شستشوی دستی به صورت زیر می باشد :

• تانک و نشانگر را با محلولهای دترجنت یا همان ضدعفونی کننده برس کرده و سپس درپوش تانک را به طور کامل ببندید.
• سطح داخلی تانک را توسط محلول دترجنت ( ضدعفونی کننده ) برس بزنید و سپس اسکراب کنید.
• محلول را دور بریزید و پیش از شستشو با آب سرد نشانگر و درپوش را در جای خود قرار دهید.
• تانک را خالی کنید و سپس درپوش را در جای خود قرار بدهید تا تانک آماده دریافت شیر باشد.

از ویژگی های روش دستی می توان به  برس کردن با پودر دترجنت یا ضدعفونی کننده اشاره کرد که برای سطوح مرطوب داخل تانک قابل استفاده است. پودر با برس زدن تبدیل به خمیر شده و تمام سطوح تانک را می پوشاند. پس از ۲ دقیقه تماس ، تانک به وسیله آب سرد آبکشی می شود.

روش جایگزین، استفاده از اسپری دستی یدوفور که با جریان آب سرد استفاده می شود، می باشد که پس از مدت زمان تماس ۱۰ دقیقه آبکشی با آب سرد انجام می شود و سپس تانک خالی می شود.

شستشوی مکانیکی تانک ذخیره

تمامی مراحل شستشوی دستی در شستشوی مکانیکی نیز انجام می گیرد. این روش نیز بعد از جمع آوری شیر صورت می گیرد و می تواند تمامی مراحل و فرآیند توضیح داده شده در روش دستی را در برگیرد و یا محدود به آبکشی اولیه و شستشو با محلول دترجنت یا ضدعفونی کننده باشد و آبکشی نهایی را خود دامدار انجام دهد.

در این روش ، ضد عفونی کننده داخل تانک اسپری می شود. با انداختن درپوش پلاستیکی و تنه فلزی آن در آب جوش به مدت ۲ دقیقه و با فاصله ی زمانی یک بار در ماه از تشکیل رسوب شیر در اطراف اتصالات درپوش پلاستیکی و تنه فلزی جلوگیری می شود.

بازبینی متناوب درون تانک و اتصالات آن ضروری  می باشد. همچنین عملکرد مکانیکی تجهیزات برای اطمینان از این که محلول یدوفور به خوبی پخش شده است یا نه ، باید بررسی شود.

مانیتور کردن و بازرسی شست و شو و ضد عفونی از دو بخش بررسی، بازبینی تجهیزات و امتحان کردن روش های استفاده شده، تشکیل شده است. همچنین نمونه گیری از طریق شست و شوی دستگاه یا گرفتن سوآب از تجهیزات شیردوشی برای تست کیفیت نهایی محصول ( شیر خام ) انجام می گیرد.

شیمی آب

شیمی آب به تجزیه و تحلیل و شناسایی آب و تعیین کمیت اجزای شیمیایی و خواص آب که شامل آنیون‌ها و کاتیون‌های PH و عناصر کمیاب است، گفته می شود. تجزیه و تحلیل شیمی آب اغلب در زمینه مطالعات کیفیت آب و آلودگی هوا و آب‌های گرم زمین به کار گرفته می شود.