CIP方案-part1

12010.01.01CIP技术介绍莱格机电设备工程有限公司目录CIP定义及发展CIP系统组成及工作机制CIP运行CIP卫生死角及流体平衡CIP过程监控COP介绍2CIP定义CIP：CleanInPlace，原位清洗。COP：CleanOutofPlace,把设备拆开来进行手工清洗。它是一种清洗方法，无需拆卸及打开设备，且几乎或完全不需要操作员参与，对工厂所有设备或管道进行清洁。在一定流量/压力的条件下，将清洁剂溶液喷射或喷洒到设备表面或在设备中循环。整个清洁过程通常由多个独立清洗步骤组成。CIP的发展历史CIP没有发明前，乳品工厂的清洗程序：将所有的设备全部拆开。手工清洗：清水冲洗、刷子刷洗、清水冲洗。组装设备。非常耗时及耗人力。20世纪40年代后期最先用于乳品行业。但直到20世纪60年代中期，乳品工厂才正式开始使用全自动的CIP清洗系统。3三步法CIP流程预冲洗清洁剂清洗最后冲洗时间预冲洗的目的在于清除设备表面粘连不牢的残余物，通常用清水或前一个CIP的冲洗回收水进行清洗。清洁剂清洗的主要任务是进行清洗，将污垢从设备表面除下，使其悬浮或溶解于清洁剂溶液中。最后冲洗是通过清水冲洗的方式清除清洁剂及污垢残余物。4七步法CIP流程预冲洗时间取决于污垢性质及清洁剂去污能力；可有多个清洁流程：使用相同的清洁剂进行预清洁两段式清洁，即：先碱后酸，或先酸后碱在大多数情况下，清洁流程后为消毒流程清洁流程数量增加，中间冲洗流程数量也相应增加1.清洗2.清洗消毒CIP的优点安全标准高人工流程减少不需要员工进入缸或其它处理设备不需要员工直接接触化学品溶液卫生质量提高结果重复性好消除人为错误成本控制更加合理生产效率提高。人力开支减少水、能源、清洁剂、消毒剂等辅助资源控制得到提高CIP是如何用于清洗过程？CIP系统是由缸、阀、泵、热交换器及一些监控仪器组成的一个集合体。CIP系统都有一定的自动化程度。CIP技术是利用喷洒技术来清洗容器，利用流速来清洗管道。CIP要求在清洗过程中尽可能少的人工干扰。6中央/卫星型CIP系统与分散型CIP系统简单NaOH/HNO3CIP多一种清洗介质的CIP罐CIPCIPCIPCIPCIPCIP123卫星CIP系统由中央CIP系统供料（浓度可变）分散型CIP系统满足不同卫生要求7中央型CIP系统优点：CIP罐数量更少所占空间更少清洁剂物流更方便投料及监控设备数量更少缺点：管道较长供应CIP对象的量较大不够灵活，无法根据具体卫生要求加以调整交叉污染能量损失体积损失8中央-卫星型CIP系统CIP主站卫星站直接由主站清洗的CIP对象9CIP卫星站示例可选：单用途/多用途高/低浓度添加剂消毒剂单一产品单一温度来自CIP主站的碱性CIP溶液来自CIP主站的酸性CIP溶液清水提高清洁能力的添加剂提高清洁能力的添加剂（当然，也可以设计选项较少的卫星站）10分散型CIP系统优点：清洗回路短体积损失较小出现问题时仅影响连接的设备避免交叉污染可根据所连接设备的需要调整卫生程序CIP罐更小缺点：所用的罐更多更多设备清洁剂物流更加复杂总成本维护要求14CIP系统组成及工作机制15在清洁过程中向污垢施加的能量污垢热能（溶液温度）机械能（湍流）化学能(化学品，[%])污垢覆盖表面16去污机制除上述三种能量外，时间因素也非常重要。如三种能量有一种不足，可通过增强其它能量的形式加以弥补，但要注意的是，三种能量在清洁流程中的作用都非常重要。23CIP组件基本部分：CIP罐：配置冲洗水、清洗液及消毒液的罐。管道：连接CIP罐与待洗设备的管道。泵：供应泵与回流泵阀热交换器液位控制洗球(CIP罐及产品罐）附件：化学品添加及监控设施CIP控制器19单用途CIP系统CIP缓冲罐提供足以维持循环的清洗溶液，通过设备后回到缓冲罐。清洁完成后，清洁溶液被排放。清水供应CIP回流泵分配板DP22多用途CIP系统清水消毒剂清洁剂预冲洗水待清洁对象CIP-回流CIP-供给42单用途与多用途CIP系统特点单用途避免交叉污染风险根据待清洁对象具体需要调节清洗液浓度/温度设备数量多结构紧凑多用途排放物更少清洁溶液随时可用（存储在罐中）水和化学品可重复使用，更加经济（在很大程度上取决于实际情况、水和能源成本……）CIP罐设计基本要求材质要求至少是不锈钢304.CIP罐设计基本要求自清洗功能安装有洗球（多用途系统）能完全排空符合3A标准体积为总循环量的1.5倍。24预清洗罐HLA=高液位警报HL=高液位。到达此液位时，关闭回流阀，将液流转到排水管LL=低液位。液面低于此液位时，切换到新鲜水罐供水给供应泵。回流管位于LL下以避免湍流（泡沫）可彻底排空（锥形底）溢流到排水管中（无溅射）清洗用洗球LLHLAHL25CIP清洁剂罐MLLLLLAHLAHLHLA=高液位警报HL=高液位。到达此液位时，关闭回流阀，将液流转到回收水罐和排水管LL=低液位。液面低于此液位时，补水到中液位（循环中）。回流管位于LL下以避免湍流（泡沫）LLA=低液位警报，供应泵停止。可彻底排空（锥形底）溢流到排水管中（无溅射）清洗用洗球外置热交换系统（4m3以上)26CIP罐正确设计：锥形底，CIP出口位置较高CIP出口CIP供应管锥形底罐排水管27清水罐无回流管与喷球的连接采用分配板（安全功能）离供应泵最远LLLLAHLAHL所有罐体28CIP加热系统蒸汽喷射直接加热间接加热罐内盘管加热在线加热（经过供应泵）CIP罐外部循环加热（不经过供应泵）29蒸汽喷射直接加热速度快，传热效率高温度难以控制冷凝水可能造成溶液稀释，无法控制形成泡沫设备可能受到机械冲击（蒸汽管道产生水锤效应）30使用罐内加热盘管进行间接加热静态热量传输罐内障碍(易结垢）难以维护无搅拌功能31在线加热动态热交换（速度快，效果好）。易于维护。温度控制精确。CIP在合适的温度启动。使罐内物质充分混合。可在加热回路中非常方便地安装清洗液浓度测量及添加仪表。CIP罐作为热缓冲器。32CIP罐专用外置热交换器动态热交换（速度快，效果好）。易于维护。温度控制精确。CIP在合适的温度启动。CIP罐作为热缓冲器。使罐内物质充分混合。可在加热回路中非常方便地安装清洗液浓度测量及添加仪表。减轻供应泵运行负担（循环泵功率相对较小）。33CIP罐混合设备效果差速度慢NaOH碳酸化需要额外的加热设施形成泡沫效果更好速度快服务密集程度更高需要额外的加热设施高效速度快易于维护可实现一体化加热压缩空气39浓度检测与电导率仪安装这样可能造成投料过多，因为它所需时间较长，直到溶液浓度均匀后才能测得代表值。探头处浓度增大的速度高于罐内其它部分。电导表控制的投料泵会频繁关闭、启动。达到正确浓度的时间较长。可直接穿过罐壁安装，或安装在CIP罐液面下管道末端：TT探头探头40电导率仪的安装LC化学品HLHHLHLRLLLHLHLAHLLLLLA添加系统添加控制电导率仪0/4-20mA41CIP系统中的电导应用QIC1QIC2QIC3QIC1/2=监控浓度QIC3=界面分离43回流管上的界面分离B罐排水管、回收罐等A罐混合相44CIP清洁与CIP界面预冲洗结束预冲洗开始清洗开始冲洗45CIP清洁与CIP界面开始循环清洗液排掉冲洗水界面分离清洗?46CIP清洁与CIP界面结束清洗开始冲洗将清洗液排回罐内界面分离冲洗?47CIP清洁与CIP界面开始消毒或二次清洗步骤……按照描述，完成所有步骤用最后冲洗水注满预清洗罐50食品行业用液体介质电导率范围示意图电导率水产品酸性清洁剂碱性清洁剂51清洗溶液电导率范围由于清洗液其它成分浓度低及/或电导率低，对电导率的影响很小4–30mS/cm酸性清洁剂25–120mS/cm碱性清洁剂6–20mS/cm碳酸钠溶液2–3mS/cm无机盐溶液0.00004–0.8mS/cm水52简单CIP流程中的电导率时间0-200mS/cm0-2mS/cm0-2mS/cmSP2SP1预冲洗碱清洗最后冲洗理想情况下，自动根据流程需要适应测量范围53多用途CIP系统中的界面控制电导率信号至清洗剂罐排水管CIP控制器V1V2V3V4V5V648使用压缩空气排空管道使用此方法时即假设残余产品可通过干净的压缩空气排出系统：压缩空气液体然而，在实际使用中，这种方法的效果并不佳。最后，液体未充满管道横截面时，大部分空气会从液面上方排掉，起不到任何作用：此外，使用压缩空气的成本也相当可观。应特别注意，避免压缩机油通过压缩空气被带入管道系统。该技术未被普遍接受！55温度测量与监控CIP系统温度测量设备要求CIP罐温度CIP供应、回流温度精度反应度防震、可靠耐化学品腐蚀卫生级安装56PT100/PT1000原理：温度变化时，金属电阻也会发生变化。对温度测量的精度要求较高时，业内一般使用钛金属制作的PT100/PT1000。0℃时，PT100/1000电阻为100/1000W，变化率为：0.385%/℃。可以通过研制快速反应的PT100/1000提高相对较慢的反应速度测量电阻器使用不锈钢等材料制作的外套进行保护R1R257管道中的层流（v=流速）不同液层经过管道流向中心时速度不同，各液层之间无明显交流。管道中的湍流流动液体中发生的充分交流。CIP流程中的机械能来源v1v2v3v4v3v2v158如何制造湍流流动模式部分取决于管道性质、直径及流速。经验证明（假设管道为光滑的不锈钢管道，直径1-6，水性清洁溶液）：产生湍流的最低流速为1.5–2米/秒学术上一般以雷诺数对其进行描述：Re=液体密度x管道半径x流速液体粘度密度[g/cm³]半径[cm]流速[cm/sec]粘度[cm2/sec]理想情况下，光滑不锈钢管道的雷诺数（改变层/湍流）应为2300实际应用中，一般在3000-9000范围内。59不同直径管道中的流量与流速[m³/h]容积流量Q达到2米/秒和1.5米/秒的流速[mm]直径0255075100125150175200225025507510012515017520060不同直径管道每米长度流量05101520253035404550050100150200250[L]1米管道流量[mm]直径61管道及其它封闭回路CIP清洁状况只有在管道完全充满，并产生湍流时才能达到理想的清洁效果。必须避免产生气泡。这一要求同样适用于通过循环清洗液进行清洗的其它封闭回路。对于板式热交换器建议使用较低的流速，以避免板面遭到腐蚀。清洁此类设备时，流率应控制在1.2-1.4米/秒。可在板的表面产生湍流。62管道横截面变化对流动特征产生的影响直径：80mm65mm容积流量：36000L/h36000L/h流速：2m/sec3m/sec压损：0.55bar/100m1.6bar/100m直径：80mm100mm容积流量：36000L/h流速：2m/sec1.2m/sec压损：0.55bar/100m合格不合格63罐清洗中的机械清洗效果30–45升/分钟/每米罐周长在罐清洁中，清洗液从罐壁留下，形成薄膜，达到机械清洁效果。膜的厚度通常为0.4-0.6mm最重要的因素为容积流量。容积流量应在每米罐周长30-45L/分钟之间，视污垢数量和性质而定。使用回流泵将清洗液泵固CIP站。对于离心式回流泵使用排气阀将清洗液中的空气除去。64清洗模式不同的洗球洗球用于罐的清洗。它通过泵，以1.5-3bar的压力将清洁剂溶液喷洒到罐壁上。65洗球喷洒范围（清洗模式）洗球可根据具体需求，实现不同的喷洒范围。可根据具体要求调节大小和流量。6601234567051015202530354045喷球喷洒量[m³/h]Tankdiame