Optimisation de la technologie de nettoyage CIP pour les lignes de production laitière et analyse des effets d’économie d’énergie
La contamination microbienne est le principal facteur qui affecte la qualité des produits dans la production et la transformation des produits laitiers. Si les résidus à la surface des équipements et sur les parois des tuyaux ne sont pas soigneusement nettoyés, ils provoqueront inévitablement une contamination microbienne et entraîneront une altération du produit. Le nettoyage en place (CIP) est un procédé indispensable dans la production des produits laitiers. Le CIP, également appelé nettoyage sur place, est une technologie qui permet de nettoyer en profondeur tous les équipements ou conduites de l’usine sans démontage des équipements, conduites et vannes. Il est largement utilisé dans les lignes de production de boissons fortement mécanisées, telles que les boissons, les produits laitiers, les jus, les confitures et l’alcool. Le principe consiste à utiliser des détergents alcalins composés et des détergents acides composés pour éliminer les salissures à la surface des objets, et à employer des agents de nettoyage chimiques pour transformer, dissoudre et décoller chimiquement les polluants afin d’obtenir un effet de dégraissage, de dérouillage et de décontamination. La procédure CIP classique est : rinçage à l’eau → lavage alcalin → rinçage à l’eau → lavage acide → rinçage à l’eau ; elle prend beaucoup de temps, présente une faible efficacité technologique de production et entraîne une consommation énergétique élevée ainsi qu’une forte pression en matière de rejet de polluants.
Les mesures suivantes peuvent être prises pour améliorer le système de nettoyage CIP classique pour la production laitière grâce à la technologie de désinfection à froid sans acide.
(1) Utiliser un nettoyage sans acide à la place du nettoyage CIP classique ; la procédure de nettoyage améliorée est : rinçage à l’eau → lavage alcalin → rinçage à l’eau. En fonction de l’échelle de production et de l’utilisation de la solution de nettoyage, on choisit un système CIP à usage unique, un système CIP réutilisable ou un système CIP à usages multiples afin de réduire les coûts de production et la pression liée au traitement des eaux usées.
(2) Utiliser la désinfection à froid à la place de la désinfection à chaud pendant le processus de nettoyage. La désinfection à froid est une méthode de stérilisation sûre et efficace qui n’augmente ni ne limite la température des aliments pendant le processus de stérilisation.
Elle contribue non seulement à maintenir l’activité physiologique des composants fonctionnels des aliments, mais aussi à préserver leur couleur, leur arôme, leur goût et leurs composants nutritionnels. La désinfection à froid est efficace contre tous les micro-organismes et, après dilution, elle est généralement non toxique et n’est pas affectée par la dureté de l’eau. Elle forme un film mince à la surface des équipements, ce qui facilite la mesure de la concentration, permettant ainsi des économies d’énergie et un gain d’efficacité.
1.1 Nettoyage sans acide et nettoyage renforcé
Lancer le programme de nettoyage sans acide ; effectuer d’abord un programme de nettoyage sans acide de 7 jours sur tous les équipements, à l’exception du stérilisateur et de la cuve stérile. Pour atteindre l’objectif de nettoyage, un nettoyage acide-alcalin peut être réalisé le 8e jour, ce qui équivaut à un nettoyage renforcé. Ensuite, recycler et utiliser un nettoyage alcalin unique. Après chaque nettoyage, l’effet est vérifié, des tests microbiologiques sont effectués et le pH de la paroi des conduites est mesuré.
La concentration du désinfectant utilisé est de 0,13 % à 0,26 %. Tous les équipements à désinfecter doivent suivre strictement une semaine continue de désinfection à froid, suivie d’une autre désinfection à chaud. Après chaque opération, une vérification par test d’application ATP est indispensable, et les résidus microbiens doivent satisfaire aux exigences avant de passer à l’étape suivante de production. Les normes de nettoyage doivent respecter les deux points suivants : (1) Odeur : fraîche et sans odeur, avec tolérance de légères odeurs lors de traitements ou d’étapes spéciales sans incidence sur la sécurité et la qualité du produit final. (2) Aspect visuel : surface propre et brillante, sans eau stagnante, film, saleté ni autres impuretés.
Après le traitement CIP, la capacité de production et de transformation des équipements a considérablement changé, et les indicateurs d’hygiène ainsi que les indicateurs microbiologiques ont satisfait aux exigences pertinentes, ce qui ne peut pas entraîner l’amélioration d’autres indicateurs d’hygiène du produit.
2.1 Détermination des résidus alcalins causés par un rinçage insuffisant
Déposer quelques gouttes d’indicateur (phénolphtaléine) sur la surface de l’équipement. Si la solution devient rose, cela indique qu’il reste des traces d’alcali sur l’équipement et que celui-ci n’a pas été suffisamment rincé après le lavage alcalin.
Déposer quelques gouttes de solution d’acide phosphorique sur les salissures de l’équipement. Si des bulles se dégagent, cela indique que la salissure est une eau carbonatée à forte dureté ; après 2 à 3 minutes, rincer à l’eau. Si la salissure disparaît, cela indique qu’elle est alcaline. L’équipement doit être nettoyé et neutralisé avec des produits acides.
2.3 Détermination du film protéique
Déposer quelques gouttes de colorant sur les salissures à la surface de l’équipement, laisser agir 1 à 2 minutes, rincer soigneusement avec une solution de lavage (mélange 1:1 d’acide acétique et d’éthanol), puis rincer délicatement à l’eau potable. Si une couche bleue apparaît, cela indique que la salissure est à base de protéines. Nettoyer avec un détergent alcalin chloré.
Analyse des résidus après nettoyage CIP
3.1 Détermination des salissures acidesDéposer quelques gouttes de NaOH à 30 % sur les salissures à la surface de l’équipement, puis rincer à l’eau après 2 à 3 minutes. Si la salissure peut être éliminée, cela indique qu’elle est acide, et l’équipement peut être nettoyé avec des produits alcalins.
Placer 2 à 3 particules de réactif au fer sur la surface préalablement mouillée, humidifier les particules avec de l’eau et laisser agir 1 à 2 minutes. Si la surface contient du fer et/ou du magnésium, les particules deviendront orange et devront être éliminées lors du lavage de la couche de salissure.
S’il y a une sensation blanche et grasse à la surface et que des gouttes d’eau restent accrochées à la surface, la couche de salissure est probablement un tartre gras. Utiliser un chiffon propre contenant un agent mouillant pour frotter la surface, puis rincer à l’eau. Si la sensation grasse et les gouttes d’eau accrochées à la surface diminuent, cela indique que la couche de salissure est un tartre gras.
Selon la nature de la salissure et la vérification par application d’ATP, si le nombre total de colonies bactériennes est ≥ 150 UFC·mL-1, le résultat est considéré comme non conforme et un nouveau nettoyage est nécessaire.
Le lait cru à forte teneur en protéines et en matières grasses permet d’obtenir du lait stérilisé à ultra-haute température. La couche de résidus de lait à la surface du tube interne de la section UHT est dure. L’analyse élémentaire montre que cette couche de dépôt a une structure composite composée principalement de substances inorganiques, et que l’alcali utilisé dans les procédés de nettoyage traditionnels ne peut pas agir de manière ciblée. Il convient d’optimiser le procédé de nettoyage en ajustant la fréquence du nettoyage acide de la section de prétraitement UHT ainsi que la concentration, la durée et la température de nettoyage de la section UHT, afin de modifier l’état physique des souillures, d’accélérer la vitesse de réaction chimique et d’augmenter leur solubilité, facilitant ainsi le détachement des impuretés pendant le nettoyage, ce qui améliore l’efficacité du nettoyage et réduit le temps de nettoyage.
En optimisant le procédé de nettoyage et en standardisant les opérations de nettoyage CIP de chaque section de la ligne de production de l’atelier, le nettoyage est réalisé conformément à des exigences, des procédures et des critères de qualité précis afin d’atteindre les objectifs fixés. Tous les outils, canalisations et équipements en contact avec les matières sont entièrement nettoyés, sans angle mort ni source de pollution. Cela a également permis de réduire le rejet de substances chimiques et d’effluents issus des agents de nettoyage, de raccourcir le temps de nettoyage, d’améliorer le taux d’utilisation des équipements de l’usine et d’atteindre les objectifs d’économie d’eau, d’économie d’énergie et de réduction des émissions.
