奶粉车间CIP碱洗液中COD值检测方案(水质分析仪)

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探讨使用COD值判定奶粉生产线CIP酸碱液更换时机的可行性 原位清洗系统，即Clean In Place (CIP)系统，是现代化乳品厂最普遍采用的清洗方式。在CIP系统没有被发明以前，乳品厂的清洗程序包括：将所有设备全部拆开、手工清洗、设备组装等工序，非常耗费人力和生产时间。自上世纪60年代中后期，乳品厂首先开始正式引入CIP清洗系统。在这种工艺下，清洗过程无需拆卸及打开设备，且几乎不需要人工，即可完成对生产系统80%-90%的清洗任务，是一种更为安全、卫生、低成本的清洗方法。 对于乳品厂来说，生产设备及管道表面的污染物主要包括：糖、脂肪、蛋白质以及矿物盐。常用的CIP清洗程序可如下设计： 1. 对于非受热设备及管道 (1) 水洗，顶出管道中残留的奶； (2) 热碱液循环清洗，主要用途为分解蛋白、脂肪类有机结垢； (3) 水洗； (4) 间歇进行酸液循环，消除碱液的影响，同时溶解矿物盐产生的无机结垢； (5) 消毒。 2. 对于受热设备及管道（包括奶粉车间）： (1) 水洗； (2) 热碱液循环清洗； (3) 水洗； (4) 热酸液循环清洗，溶解矿物盐受热后产生的结垢； (5) 水洗； (6) 消毒。 可见，奶粉车间使用酸碱液进行CIP清洗是十分重要的控制步骤。酸碱液的储存罐需要定期排放更换/补充新的清洗液，否则将无法保持良好的清洗效果，甚至会有卫生安全隐患。然而在实际工艺运行中，对于酸碱液储存罐的排放频率并没有严格规定，药剂公司建议每周排放一次，或者建议以清洗液COD值作为判断依据：一般饮料厂洗液COD值>6000mg/L，乳品厂洗液COD>10000mg/L，即需要更换酸碱液。 这个建议值仅仅来源于药剂公司的建议，国内很少有工厂有实际操作的经验。工厂从简单易行的角度考虑，多借用每周排放一次的标准，但究竟是否合理、是否经济，也很难判断。以COD的测量值作为定量判断依据似乎更为合理：每个工厂的生产工艺、产量、品质要求都不相同，如果能够摸索出适合自己工厂的清洗液COD限值，不仅能够确保产品品质安全合格，同时也能够起到节省清洗液用量、降低成本的作用。 百灵达与国内某欧洲品牌奶粉厂合作开展相关研究，以了解在正常生产及CIP清洗工艺下，酸碱液的变化情况。以某一批次产品生产17小时后进行CIP清洗的情况为例，分别在蒸发器出口处采取水洗及碱洗样品，分别测量如表1、表2所示： 表1. CIP预冲洗时取样测量结果 编号 1 2 3 4 5 6 7 COD (mg/L O2) 4100 2300 >20000 >20000 >20000 11400 7900 碱滴定浓度(%) / / 0.5 0.9 1.2 1.2 1.2 pH 9.6 9.4 12.3 12.6 12.7 12.7 12.7 CaCO3(mg/L) 600 660 11500 32000 5000 3800 4100 表2. CIP碱洗稳定循环时取样测量结果 编号 1 2 3 4 5 COD (mg/L O2) 16400 11000 12800 13600 17600 碱滴定浓度(%) 5.2 5.2 5.2 4.9 5.8 pH 13 13 13 13 13 CaCO3(mg/L) 2400 2200 2400 2200 3800 对于表1、表2，COD测定方法均采用百灵达COD消解检测法，使用预制式重铬酸钾试剂，加入待测水样2mL并在150℃条件下消解120min。从检测数据可以看出，在正常生产情况下，即便是水预洗液COD值也能达到2000mg/L以上；而加入碱液以后，由于管道内大量蛋白质、脂肪等物质分解并随碱液排出，因此洗液中COD值会迅速上升并维持在10000mg/L以上，而与此同时碱液浓度仍保持在5%左右。 综上，对于正常生产并执行CIP清洗的奶粉车间，完全可以使用百灵达COD方法完全可以用于酸碱液的COD测量。使用COD值作为碱洗液更换的判断标准，从实操角度来讲是完全可行的，各个工厂完全可以使用百灵达COD检测预制试剂、消解器以及光度计对洗液的COD值进行长期测量。对于工厂来说，监控洗液中的COD值具有十分重要的意义：如果COD值过高，表明洗液中已经累计了大量包括脂肪、糖分在内的有机污染物，这些物质会悬浮于洗液当中，进入到后续的工艺单元，造成下游工艺单元出现“雾化罐”的现象，即有机污染物附着在设备罐内壁上无法洗脱，从而导致微生物滋长等隐患。因此，实时监控COD值浓度、做到洗液合理排放，对于乳品厂是至关重要的。 表2. CIP碱洗稳定循环时取样测量结果编号12345COD (mg/L O2)1640011000128001360017600碱滴定浓度(%)5.25.25.24.95.8pH1313131313CaCO3(mg/L)24002200240022003800对于表1、表2，COD测定方法均采用百灵达COD消解检测法，使用预制式重铬酸钾试剂，加入待测水样2mL并在150℃条件下消解120min。从检测数据可以看出，在正常生产情况下，即便是水预洗液COD值也能达到2000mg/L以上；而加入碱液以后，由于管道内大量蛋白质、脂肪等物质分解并随碱液排出，因此洗液中COD值会迅速上升并维持在10000mg/L以上，而与此同时碱液浓度仍保持在5%左右。