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浅谈灌装生产线的CIP系统
CIP系统
目录
1,CIP系统简介
2,CIP清洗的作用机理
3,CIP清洗效果的影响因素
4,CIP清洗效果评定标准
1,CIP系统简介
Clean In Place的缩写，原位清洗（在线清洗、就地清洗）。
CIP系统CIP清洗即CLEAN IN PLACE(原位清洗)。
CIP清洗即不分解生产设备，又可用简单操作方法安全自动的清洗系统，几乎被引进到所有的食品，饮料及制药等工厂。CIP清洗不仅能清洗机器，而且还能控制微生物。
CIP清洗技术已经很广泛的应用在先进的食品行业，比如酵母行业的龙头企业安琪酵母，就是采用的全套CIP清洗程序进行管道和罐子的清洗的。
CIP清洗装置其有以下的优点：
1、能使生产计划合理化及提高生产能力。
2、与手洗相比较，不但没有因作业者之差异而影响清洗效果，还能提高其产品质量。
3、能防止清洗作业中的危险，节省劳动力。
4、可节能清洗剂、蒸汽、水及生产成本。
5、能增加机器部件的使用年限。
2,CIP清洗的作用机理
化学能主要是加入其中的化学试剂产生的，它是决定洗涤效果最主要的因素。一般厂家可根据清洗对象污染性质和程度、构成材质、水质、所选清洗方法、成本和安全性等方面来选用洗涤剂。常用的洗涤剂有酸、碱洗涤剂和灭菌洗涤剂。
酸、碱洗涤剂的优点有：能将微生物全部杀死；去除有机物效果较好。缺点有：对皮肤有较强的刺激性；水洗性差。
灭菌剂的优点有：杀菌效果迅速，对所有微生物有效；稀释后一般无毒；不受水硬度影响；在设备表面形成薄膜；浓度易测定；易计量；可去除恶臭。缺点有：有特殊味道；需要一定的储存条件；不同浓度杀菌效果区别大；气温低时易冻结；用法不当会产生副作用；混入污物杀菌效果明显下降；洒落时易沾污环境并留有痕迹。
酸碱洗涤剂中的酸是指1％—2％硝酸溶液，碱指1％—3％氢氧化钠在65℃—80℃使用。灭菌剂为经常使用的氯系杀菌剂，如次亚氯酸钠等。
热能在一定流量下，温度越高，黏度系数越小，雷诺数（Re）越大。温度的上升通常可以改变污物的物理状态，加速化学反应速度，同时增大污物的溶解度，便于清洗时杂质溶液脱落，从而提高清洗效果、缩短清洗时间。
运动能的大小是由Re来衡量的。Re的一般标准为：从壁面流下的薄液，槽类Re＞200，管类Re＞3000，而Re＞30000效果最好。
水的溶解作用水为极性化合物，对油脂性污物几乎无溶解作用，对碳水化合物、蛋白质、低级脂肪酸有一定的溶解作用，对电解质及有机或无机盐的溶解作用较强。
机械作用由运动而产生的作用，如搅拌、喷射清洗液产生的压力和摩擦力等。
3,CIP清洗效果的影响因素
设备污染程度、污染物性质及产品生产工艺等它是决定清洗效果的重要原因，如果清洗时不根据其特性来确定CIP的条件，很难达到理想的目的或因此导致清洗费用过高等缺陷。
清洗剂种类目前食品行业应用的清洗剂种类很多，主要有酸碱类等，其中氢氧化钠和硝酸应用最为广泛。碱类洗涤剂对含蛋白质较高的污物有很好的去除作用，但对食品橡胶垫圈等有一定腐蚀作用。酸类洗涤剂对碱性清洗剂不能去除的顽垢有较好效果，但对金属有一定的腐蚀性，应添加一些抗腐蚀剂或用清水冲洗干净。清洗剂还有表面活性剂、螯合剂等，但只在特殊需要时才使用，如清洗用水硬度较高时可使用螯合剂去除金属离子。
清洗剂浓度提高清洗剂浓度时，可适当缩短清洗时间或弥补清洗温度的不足。清洗剂浓度增高会造成清洗费用的增加，而且浓度的增高并不一定能有效地提高清洗效果，因此厂家有必要根据实际情况确定合适的浓度。
洗液温度通常而言，温度每升高10℃，化学反应速度会提高1．5—2．0倍，清洗速度也相应提高，清洗效果较好。清洗温度一般不低于60℃。
清洗时间清洗时间受许多因素的影响，如清洗剂种类、浓度、清洗温度、产品特性、生产管线布置以及设备设计等。清洗时间必须合适，太短不能对污物进行有效去除，太长则浪费资源。
以饮料行业为例，其清洗程序如下：
1．洗涤3—5分钟，常温或60℃以上的热水；碱洗10—20分钟，1％—2％溶液，60℃— 80℃；中间洗涤5—10分钟，60℃以下的清水；最后洗涤3—5分钟，清水。
2．洗涤3—5分钟，常温或60℃以上的热水；碱洗5—10分钟，1％—2％溶液，60℃—80℃，中间洗涤5—10分钟，60℃以下的清水，杀菌10—20分钟，90℃以上的热水。
清洗流量保证流量实际上是为了保证清洗时的清洗液流速，从而产生一定的机械作用，即通过提高流体的湍动性来提高冲击力，取得一定的清洗效果。
4,CIP清洗效果评定标准
作为食品行业理想的CIP，清洗效果必须达到以下标准：
感官
●气味：清新、无异杂味，对于特殊的处理过程或特殊阶段容许有轻微的气味但不影响到最终产品的安全和自身品质。
●视觉：清洗表面光亮，无积水，无膜，无污垢或其他。同时，经过CIP处理后，设备的生产处理能力明显改变。
卫生指标微生物指标达到相关要求；不能造成产品其他卫生指标的提高。
经济性在同时能满足清洗的条件下，成本是衡量清洗效果的重要因素。
操作CIP操作必须相对安全、方便等。
CIP装置根据不同的分类，有不同的组成，但一般来说，它由罐(桶)、管路、加热器、泵、控制柜及附带设备所组成。整个装置一般常用不锈钢1Cr18Ni9(SUS302)、 0Cr19Ni9(SUS304)、0Cr17Ni12Mo2(SUS316)和1Cr18Ni9Ti来制作。罐是用来存储清洗液的，内壁必须经抛光处理，内表面Ra≤1.0μm;外表面Ra≤2.5μm可根据需要来做处理；上下封头采用碟形和椭圆形，底封也可用锥形，锥角可参考安息角设计便于清洗；管路按作用可分为进水管路、排液管路、加热循环清洗管路、自清洗管路等，管路中的控制阀门、在线检测仪、过滤器、清洗头等配置按设计要求配备；加热器常采用板式热交换器、蛇形盘管形式间接加热，也可用无声蒸汽直接加热。板式热交换器的优点是众所周知的传热系数高、占地空间较小，但相对价格高、易堵塞；盘管式热交换器的优点是结构简单，价格低，但要放置罐内，易结垢，表面要进行人工清洗；无声加热器结构简单，价格低，热效率高，但易改变槽液浓度，且易结垢；泵常采用离心冲压式，该种泵的最大特点是过流部位均被抛光，没有死角，易清洗干净，故俗称卫生泵。
自动控制和清洗工艺
CIP系统控制有两种方式:手动控制和自动控制。
手动控制完全由手工操作阀门，如加液、清洗、排放、控温等功能。自动控制是由设计人员按要求来设置能够调节的流量、温度、浓度、压力、时间等参数仪器和仪表对CIP系统进行自动控制，并且按设定的清洗工艺，以最少的时间、工作量、耗量，完成清洗的目的，实现最大的利润。由于考虑酸、碱等清洗液对人体的伤害及清洗质量是无菌生产的重要因素，因此 CIP的自动控制显得十分必要。
可能很多人都认为CIP装置就是用水和碱水对着清洗设备内腔进行冲洗。如果仅停留在这样的认识，那是最低层的。CIP装置应该根据它的清洗工艺来设计。首先该明确它的清洗对象是什么，需要用什么样的清洗剂对它清洗，清洗剂的种数决定洗罐的数量。其次是搞清清洗剂的浓度(包括水)、温度、压力、速度、时间、距离(距清洗罐)和雷诺数。第三是清洗的顺序，先洗什么，后洗什么，哪些一次性洗，哪些定期洗。这些就是制定清洗工艺的依据，也是选择配置的依据。CIP系统中关键的是其清洗工艺。设备是硬件，工艺是软件。不同的清洗对象(啤酒、饮料、果汁、乳制品、药液、矿泉水、食品、化妆品等等)，本质上应有不同的清洗工艺。研究CIP，应该是研究清洗工艺。到目前为止还没有制定出针对啤酒、饮料、乳制品等等行业一个完整的、科学的、系统的、规范的清洗工艺。由于提供设备的厂家往往不具备这种研究的条件。为了克服设计上的盲目性，只有设备设计者、清洗剂供货商和客户紧密联系，共同分析、研究才能制做出较为理想的、满足客户要求的CIP设备。现仅提供一种四罐CIP清洗工艺方案，仅作参考:
清洗剂 说明 温度(℃ ) 浓度 时间(min)
(班前)
无菌水 ClO2压洗 RT 2ppm 5
碱水 NaOH 50 0.5～3％ 20
热水 80 5
热水 消毒 85 30
热水 50 20
(班后)
无菌水 ClO2消毒洗 RT 2ppm 5
碱水 NaOH 50 0.5～3％ 20
热水 80 5
热水 消毒 85 30
热水 50 20
无菌水 ClO2封洗 RT 2ppm 5～10
(定期)
酸洗 HNO3去垢 RT 1～3％ 10～15
无菌水 ClO2消毒洗 RT 2ppm 15～20
该工艺清洗剂在管路中的压力P=0.2MPa对于清洗时间是否为最理想尚可商酌。
CIP装置在整个罐装线中仅扮演着一个辅助角色，尽管它是必不可少的。所以很容易被人们忽视。一旦新的标准在食品饮料生产中颁布和强制实行，也必将提高对CIP设备的设计和功能的要求，如果从现在起就建立设备的基础配置，将能尽快适应今后立法者提出的更加严格的法律要求。
洗罐装置
CIP装置是针对罐装线中的密闭容器进行清洗，而洗罐装置则是针对CIP装置中的罐体内壁进行清洗。它清洗的洁净度直接影响CIP装置对清洗对象的清洗效果，故应该引起重视，当不久的将来HACCP或GMP的标准在食品、饮料、乳制品生产行业执行之际，必将要对CIP设备的清洗功效进行技术测定。