クラフトビール醸造工場における設備、配管、環境の洗浄、消毒、衛生管理プロジェクトは極めて重要であり、製品の品質に関わる決定的な要因です。麦芽、ホップ、酵母、水の品質がいかに優れていても、汚染された設備と配管のセットで純粋な味のビールを生産することは不可能です。特にクラフトビール製造の自動化の向上に伴い、設備には自動バルブ、検出機器、固定式および取り外し不可能なハード接続パイプが多数存在するため、CIPシステムの構成に対する要件がさらに厳しくなっています。CIP洗浄と消毒は体系的なプロジェクトです。設備と配管の洗浄と消毒を完了するために、優れたCIPステーションを構成することはできません。また、最高の洗浄と消毒効果を得るには、洗浄する設備と配管との緊密な連携も必要です。同時に、水、エネルギー（電気と熱を含む）、洗浄と消毒の添加剤の消費は最小限に抑えられます。これはクラフトビール工場に最適なCIPシステムです。 この記事では、主に、最新の CIP 洗浄技術と方法に基づいて、糖化プロセスにおける CIP システムの基本的な構成要件について説明します。
1 糖化装置の洗浄技術と要件
糖化システムはビール醸造工場のホットゾーンであり、材料は基本的に50〜100度の間で動作します。そのため、糖化CIPシステムでは主に洗浄を考慮します。また、冷たい麦汁パイプラインなどの小さな部品もあり、同時に洗浄と殺菌を考慮する必要があります。CIPシステムの基本的な要件は、最適な温度と圧力の洗浄液を容器とパイプラインに送り、規定の手順と時間に従って洗浄プロセスを完了することです。糖化プロセスの材料と水の容器と材料パイプラインは、別々のサイクルで洗浄する必要があります。
1.1 洗浄液: 高温洗浄には主に 2-3% アルカリ溶液 (NaOH) を使用し、低温洗浄には 2.5% リン酸洗浄液を使用します。
1.2 洗浄手順と時間: 予備すすぎ: 10-20 分、2-3 回の断続的な洗浄 (リサイクル水も使用可能)
クリーニング: ロングサイクル 40-60 分、ショートサイクル 20-30 分
すすぎ: 最初に熱湯、次に常温の水を使用して 10-20 分 (その後のすすぎ水は次回の洗浄のための前すすぎ水として再利用されます)
テスト: アルカリまたは酸の残留物なし
1.3 洗浄温度：糖化設備およびパイプラインの場合、CIPアルカリ温度は82度（サイクル洗浄中に戻り水の温度が82度に達するという要件に注意してください）、酸洗は室温で適しています。
2.糖化CIPステーションの構成
糖化 CIP ステーションには、タンク、ポンプ、熱交換器、フィルター、ディストリビューター、パイプライン バルブ、機器が含まれます。
2.1 タンク: 通常は、リサイクル水タンクとアルカリタンクの 2 つのタンク、またはリサイクル水、アルカリタンク 1、アルカリタンク 2、酸タンクの 4 つのタンクで構成されます。タンクの容量設計は、CIP 液体供給および戻りパイプラインの容量に関係します。適切に設計された CIP タンクは、設備コストと蒸気および洗浄剤の消費量を削減できます。CIP タンクにはセルフクリーニング機能が必要です。
2.2 ポンプ：CIP 供給ポンプは遠心ポンプを採用しています。ポンプのフロー設計は、容器洗浄用の洗浄ボールまたは缶洗浄機に必要な流量と、パイプライン内の洗浄液の必要流量に関係しています。ポンプの揚程設計は、容器洗浄用の洗浄ボールまたは缶洗浄機に必要な流量に関係しています。タンクに必要な圧力と CIP 供給パイプラインの長さと高さは、パイプラインの継手とバルブの数に関係しています。CIP 還流ポンプは自吸式ポンプを採用しており、容器と CIP 還流パイプ内の CIP 液を自吸して輸送できるため、容器内に液体が残りません。
2.3 熱交換器：CIP 液の加熱（温水やアルカリ液の加熱を含む）には、管式またはプレート式の熱交換器を使用できます。管式は詰まりにくいという利点がありますが、熱効率は低くなります。現在では、プレート式熱交換器が主に使用されています。
2.4 フィルター: 逆洗機能付きのフィルターを使用し、CIP 戻りラインに設置します。糖化システムの一部、例えばゲル化ポットや煮沸ポットには洗浄剤の大きな粒子があり、フィルターが詰まりやすくなります。流量が低下した場合は、適時に対処する必要があります。フィルターをフラッシュします。
2.5 ディストリビューターは、手動のテイクオーバープレートまたは自動バルブアレイの形式にすることができます。ディストリビューターは、洗浄が必要な容器とパイプに CIP 液を分配します。ここで注意すべき点は、CIP ディストリビューターの位置は、洗浄が必要な容器とパイプに比較的近い必要があることです。通常はワークショップの中央エリアに配置されますが、CIP ステーションから離れた場所に設置することもできます。
2.6 計装: 各ポットタンクにはマンホールドアスイッチと CIP 洗浄インジケータライトが装備されています。CIP アルカリタンクとリサイクル水タンクには温度センサーと液面センサーが装備されています。CIP 酸タンクには液面センサーが装備されています。CIP 供給ポンプ出口には圧力センサーと電磁センサー流量計が装備されています。CIP 戻りパイプラインには導電率、PH メーター、フロースイッチ、温度センサーが装備されています。フィルターの入口と出口には圧力表示が装備されています。
3.糖化装置の清掃と頻度
糖化装置の洗浄効果はスクラバーの選択と密接に関係しています。一般的に、ボール洗浄機とタンク洗浄機から選択できます。タンク洗浄機は衝撃洗浄方式を採用しています。軸方向と半径方向の2つの非同期回転を組み合わせて360-度の球面高圧洗浄モードを形成し、洗浄する容器全体の内面のあらゆるポイントをすばやく洗浄でき、効率が高く、洗浄時間が短く、タンク洗浄機の入口圧力は4〜8 barに制御されます。洗浄ボールはフロー洗浄方式です。容器の上部とシリンダーに噴霧された液体は、落下膜のようにタンク壁に沿って流れ落ち、洗剤に溶解した汚れ粒子は落下膜によって洗い流されます。洗浄ボールの圧力は1.5〜2.5barに制御する必要があり、最大の利点はメンテナンスフリーであることです。現在、小口径のクラフトビール糖化容器には、各タンクのCIP洗浄を行うために洗浄ボールが装備されているのが一般的です。 しかし、多くの機器メーカーは、洗浄ボールの種類、数量、設置を無視しています。場所の選択により、特に機械装置が内蔵されている部品の洗浄が不完全になります。可能であれば、缶洗浄機を構成することをお勧めします。これにより、さまざまな洗浄効果が得られ、エネルギーと洗浄剤の消費が削減されます。
推奨洗浄頻度：連続生産の場合
毎日（または8ポットごとに）洗浄：マッシュポット、ボイルポット、麦汁クーラー
1週間ごと（または56ポットごと）に清掃：マッシュポット、フィルタータンク
月次（または240ポットごと）の清掃：一時貯留タンク、渦流沈殿タンク
非連続生産の場合、シャットダウン後、起動前にクリーニングを行う必要があります。
4.糖化パイプラインの清掃と頻度
パイプラインの洗浄には、CIP 液が一定の流量でパイプライン内の乱流を流して洗浄する必要があります。したがって、パイプラインの洗浄には 2 つの重要な要素があります。1 つ目は、CIP 液がパイプライン内で一定の流速を維持すること、2 つ目は、CIP 液がパイプライン内を流れるときに乱流を確立する必要があることです。パイプライン内の CIP 液の流量要件は次のとおりです。DN150 を超えるパイプの場合は 1m/s、DN150-DN100 のパイプの場合は 2m/s、DN100 未満のパイプの場合は 3m/s。この方法でのみ、CIP 液は乱流状態を維持し、良好な洗浄効果を達成できます。
推奨洗浄頻度：連続生産の場合
毎日（または8ポットごと）の洗浄と殺菌：コールドワートパイプ
毎月（または240ポットごと）の洗浄：マッシュラインとホットワートライン
非連続生産の場合、シャットダウン後、起動前にクリーニングを実行する必要があります。
推奨洗浄頻度：連続生産の場合
毎日（または8ポットごとに）洗浄：マッシュポット、ボイルポット、麦汁クーラー
1週間ごと（または56ポットごと）に清掃：マッシュポット、フィルタータンク
月次（または240ポットごと）の清掃：一時貯留タンク、渦流沈殿タンク
非連続生産の場合、シャットダウン後、起動前にクリーニングを行う必要があります。
5 糖化の特殊部分の洗浄
5.1 煮沸釜のヒーターの清掃：煮沸釜のヒーターは管状型を採用しています。麦汁は管側を通り、蒸気はシェル側を通ります。麦汁予熱システムがない場合、加熱開始時の麦汁の温度は約 74 度で、蒸気が出ます。温度は約 130 度です。温度差が大きく、麦汁は管内をゆっくりと流れます。焦げ付きが発生しやすく、ヒーターの内面に付着し、加熱効率に影響を与えるため、定期的な清掃が必要です。清掃頻度は、温度差、内部加熱管の設計長さ、表面仕上げに関係します。内部ヒーターの清掃には 2 つの方法があります。1 つは、ボール洗浄法を使用する方法です。ヒーターの直径に応じて、内部ヒーターの上部と下部に複数の洗浄ボールを設置し、ヒーターの上部と下部からそれぞれ洗浄します。洗浄ボールは、清掃のためにガイド チューブと分配傘にも設置する必要があります。 2番目の方法は、アルカリ沸騰法を使用し、内部ヒーターを通過していないアルカリ溶液を沸騰鍋に追加し、蒸気加熱をオンにしてヒーター内のアルカリ溶液を作ることです。この方法では、大量のアルカリ液と大容量のアルカリタンクが必要です。この方法は、洗浄時間が短く、洗浄効果が良好です。
5.2 フィルタータンクのスクリーンプレート下の洗浄：フィルタータンクに設置されたスクラバーは、中央にフィルタースクリーンプレートがあるため、フィルタータンクの底板を直接洗浄することはできません。フィルタースクリーンプレートとフィルタータンクの底板の間の距離は20-30 mmで、スペースが限られています。、特別な洗浄ノズルのみを取り付けることができます。ノズルは通常、一定の角度（150-180度）で洗浄液を噴霧してフィルタータンクの底を洗浄します。ノズルは、ノズルから麦汁が流出するのを防ぐために一方向バルブで設計されています。設計されたノズルの数は、タンクの底と一致しています。麦汁収集ポートの数は同じで、1対1に対応しています。ノズルを取り付けるときは、各ノズルが洗浄液を噴霧する方向に注意し、一方向（反時計回りまたは時計回り）に旋回流を形成します。
6 微糖化装置の洗浄
2トン以下の容器が2つまたは3つある小型糖化設備の場合は、発酵システムを備えたCIPステーションの使用をお勧めします。 CIPステーションを設置しないことも可能で、各ポットタンクには自己循環CIPパイプラインが装備されており、沸騰アルカリ自己循環方式で洗浄されます。 方法は次のとおりです。 加熱可能なポット（糖化または沸騰ポット）で2-3％の濃度のアルカリ溶液を調製します。 安全上の理由から、常温の水を使用してアルカリを調製し、82度に加熱してから、循環洗浄のために材料ポンプをオンにすることをお勧めします。 洗浄時間が終了したら、次の容器にポンプで送り込み、洗浄を続けます。 洗浄後、アルカリ液はリサイクルせずに下水処理システムに直接排出されます。 アルカリ洗浄が完了したら、アルカリがなくなるまできれいな水を循環させます。 連続生産がない場合は、生産を停止してから熱いアルカリで洗浄し、給餌前に熱湯で洗浄します。
クラフトビール糖化設備の優れたセットは、糖化プロセスのステップを完了できるだけでなく、CIP洗浄も重要なプロセスです。一部の設備は、CIPプロセス中に大量の電気、熱エネルギー、水、洗浄剤を消費しますが、それでも満足のいくものではありません。洗浄効果は、糖化設備の衛生設計、設備処理の内部表面仕上げ、パイプライン設置に洗浄の死角があるかどうか、バルブ、計器、熱交換器、ポンプの選択と密接に関係しています。同時に、ビール工場のCIP洗浄プロセスの処方と洗剤の選択などの要素も非常に重要です。したがって、完璧なCIP効果を達成するには、設備の設計、製造、設置会社、ビールクラフト工場、洗剤メーカーの共同の努力が必要です。
