改进就地清洗系统-外文文献翻译译文.doc

改进就地清洗系统（CIP）K.洛伦岑，Tuchenhagen GmbH，德国27.1 简介：目前CIP系统的局限性 清洁就地（CIP）系统只能作为有效的设计，施工，安装和操作。如今有很多的尝试，以减少或消除通过改进的卫生设计在当今的CIP系统的局限性。设计人员需要熟悉良好生产规范（GMP），危害分析与关键控制点（HACCP）方法，并通过了欧洲卫生工程设计集团（EHEDG规定的卫生设计标准和原则。所有组件都与产品和/或CIP系统接触应根据卫生设备设计标准（EHEDG）进行设计。工程，安装和工艺参数直接相关卫生设计，并影响了CIP系统的所有元件的卫生和功能集成。如果满足工厂结果在坑，裂隙，差距，尖锐的边缘，螺纹和/或死角的存在的设计和安装，清洗时间将被大大增加，会有污染的风险。不足或不正确的安装和多孔或粗糙表面的存在可以使细菌菌落增殖，或允许积聚生物膜和斑块（细菌排出体外，以提高他们的坚持表面的能力物质）的。清洗和消毒流体只能攻击生物膜的顶表面上。在生物膜细菌不能在121摄氏度被杀死由饱和蒸汽下进行30分钟，并且因此，在正常工作条件下，这些部分可以不被灭菌和有产品的污染的严重危险。 T型接头是一个例子，其中主要危险是清洗效果差并因此形成生物膜。图27.1 流体运输中的死角假定在一个生产线的清洗洗涤剂已为2米/秒的速度，一个T形截面，其长度等于主管路的直径将这个速度（2米/秒），这是获得只有15 0.3米/秒（见图27.1）。现代清洁剂经常被用来作为最后的手段，以减少交叉污染，但一个更好的解决办法，以解决导致摆在首位污染的卫生设计问题。在CIP系统中使用的洗涤剂的组合物是重要的。为了获得最佳的清洗，所用的洗涤剂以及它们相对于清洗参数有效性必须调整到彼此。最后，缺乏教育和培训系统的操作人员可能是一个限制。谁是更好的培训和教育的使用和系统的方法人员将能够更好地应对问题，并提出改进意见。27.2清洁和消毒参数27.2.1清洗参数四个清洗参数是独立的安装示于圆中（见图27.2）：洗涤剂（R图中），清洗时间（Z），流体力学（F）和温度（T）。图27.2 四个清洗参数洗涤剂洗涤剂的有效性是与它们的化学活性，成分，浓度，表面张力性能和分散能力。洗涤剂必须在水中迅速和完全溶解，并且必须迅速采取行动的土壤或沉积，预计以除去（如蛋白质，脂肪，啤酒规模，啤酒花树脂，烧焦酵母，凝固物，纸浆）上。该洗涤剂也应具有高的土壤承载能力，并易于以大量清水冲洗掉。此外，该洗涤剂应该不发泡，并且应与在植物中使用的其它材料相容。清洁剂必须具有导电性远高于水，并展示浓度和电导率之间的线性关系。现代清洁剂可以通过改善一个或多个这些因素减少清洗参数R。清洗时间清洗时间涉及清洗过程的总持续时间，并且必须足以允许土壤的溶出，土壤，皂化，分散性和最终漂洗的肿胀。在表面上沉积的最后残余层只能由洗涤剂攻击如果允许足够长的反应，随着反应时间的作为时间的洗涤剂是与存在合适的浓度和合适的温度接触。清洁的持续时间由时间为完成清洗操作的不同阶段的时间确定。这些相是预漂洗，其中所有松散部件被冲出，主洗，它必须在临界点（例如热交换器板，管道弯曲，槽，内部）中，中间的漂洗，其中，被刷新的溶液进行检查出被选中为中性，并最后冲洗，其中溶液被冲洗出被检查以确保没有痕迹以前的解决方案的特性组件。实际清洗步骤和时间取决于生产过程中进行清洗。流体力学流体力学影响洗涤剂的流动通过该系统。从摩擦，其中流体是在与表面接触，并且其特征在于雷诺数紊流的结果（在实践中，Re是大约10 000平滑，圆形管道）在与所述表面的边界层。在管道清洗流速应为约2米/秒（最低1.5米/多个）。如果流速太高，这会引起在管道系统中的压力下降。系统不应该包括的几个不同直径的管道，因为所得的流速将太低或太高。如果不能避免不同的管道直径，它们应该被限制为最多两种不同尺寸的。同样重要的是，避免管路径分离成并行流，因为这将导致未定义的流量和污染。清洗温度温度影响洗涤剂的有效性，最适温度为CIP由清洁任务和所使用的洗涤剂来确定。预漂洗步骤高于40 摄氏度不推荐的，因为含蛋白质或淀粉土壤将经受在这些温度下的化学变化，从而妨碍了随后的洗涤步骤。典型的温度范围为不同洗涤剂列于表27.1。表27.1 洗涤剂的典型温度范围清洗剂类型温度/C清洗任务酸 (硝酸)60-65储罐，管道，牛奶巴氏灭菌等碱(NaOH)低至 40发酵罐，储罐，明亮的啤酒罐，填料等50-80收奶罐车，奶罐，奶油罐，酸奶罐，灌装机70-90捣烂大桶，麦汁冷却器，牛奶巴氏杀菌，管道。90-130UHT-植物，布丁和甜点的消毒装置等27.2.2消毒参数消毒必须是一个单独的清洗步骤，并且清洗后只能进行，因为土壤中的残留，可以防止微生物直接与消毒剂接触。所使用的消毒剂的强度可受土壤分解，而存活下来，由于消毒不足细菌在土壤中的残留相乘而污染产物。低浓度的土壤允许使用组合的清洗和消毒药剂。热消毒热消毒是有效仅当所有的植物成分经受所需要的温度和时间。热消毒的方法包括热水（优选与直接流过的设备和管道），蒸汽的温度为70摄氏度和80 摄氏度，保持15分钟（用于生产工厂具有大体积，如罐），和热的加压水。一些噬菌体和某些霉菌的孢子仅能被如果温度保持在130140C 为至少20分钟。重要的是要防止在热消毒后的冷却阶段污染的空气的进气。化学消毒各种不同的化学消毒剂的有效性取决于浓度，温度，反应时间和土壤的负荷。活化氯随温度迅速分解，因此只能用冷和没有集合。它不能被用于站立的，因为其对不锈钢的腐蚀作用消毒。过氧化物化合物，如过氧化氢和过乙酸，也适合作为添加剂，以酸洗溶液。过氧乙酸可以用作冷消毒剂在低温下。碘伏具有良好的杀菌和杀孢子作用，但也存在问题，冲洗出来，并用塑料件或腐蚀作用反应的风险。它们并不适合于温度高于40。季铵化合物具有良好的润湿性能和表面活性。缺点包括残渣形成和泡沫的强烈倾向。他们很少用于CIP过程。卤酸具有全面的生物效应，并且组合使用酸的载体。他们是完全自由的泡沫，并具有良好的冲洗性。顶部图27.3显示了口袋免费设计，工艺管线和一个功能系统都集成组件，描述为一个卫生设计。通过与标准安装（图4中的下图的比较27.3）中，卫生设计缩短清洁时间显著，这意味着生产时间可以延长。图27.3 特殊卫生设计与标准设计的比较27.3确定的CIP系统的有效性的因素27.3.1类型CIP系统清洗参数可以通过选择合适的CIP设备进行优化。四种最通常使用的CIP系统描述如下。单路系统，CIP在单路径的CIP系统，一个新鲜的式清洗液供给到植物，然后倒掉，并有在清洗系统中没有残留的循环。单通道系统时使用有污渍的程度很高。它也是适当的时候是非常关键的，防止交叉污染。这个系统通常用于制药工业。一次性使用CIP系统一个刚制成式清洗液供给到植物，循环，然后倒掉。该系统用于当有污染，或当必须避免交叉污染的程度高，及清洗液在该系统的体积是低的。恢复CIP系统该系统允许多个使用的浓缩洗涤液的，并且可以包括同时进行多个清洗任务。清洗液循环之后存储。有在清洗系统大循环量，而除渣装置则集中安装。卫星系统CIP这种方法结合恢复的，单次使用的清洗。清洗液从一个主CIP站到不同单次使用的CIP系统中的植物，在不同的植物部分独立地分发，然后排出或返回到主CIP站的不同部分供给。该清洁溶液可以用于一次以上，和几个清洗任务可以同时且在不同温度下，如果必要进行。在清洗系统中的循环量就会降低到平均，并在主安装是集中式的，与卫星系统设置在需要的地方植物周围。27.3.2计量方法清洁剂给药可以直接或以行来完成。直接给药的一个缺点是，清洗液的浓度必须调节到该件设备的需要最高浓度的清洁，所以这将是高于必要的设备的其余部分。直列给药，直接向CIP电路，具有的优点是在该清洁溶液的浓度可以调整该设备的个体需要进行清洁。这需要包括正确计量技术在CIP系统，如图 27.4所示。图27.4 在线计量需要使用合适的给药技术27.3.3使用导电性的探头导电探针包括电极，并且被用于控制剂量，并确保所有的清洁液被从系统中一次清洗除去已完成。他们这样做是通过测量流体的导电率系统，这给浓度的量度。电导率的探针表明漂洗已经成功一次漂洗水的电导率低于指定阈值。测量电极必须是温度补偿，以允许对浓度的温度变化的影响，并且必须耐老化，造成一段时间的化学变化恶化。电极必须定期检查，以确保它们是免费的土壤沉积。它们不应该被安装在有一个重污垢负荷，因为这倾向于增加盐浓度，因此导电性，其中将假设以指示高洗涤剂浓度。测量电极，还必须安装在有足够的湍流，因为低湍流会导致较低的测量。图27.5给出的各种清洁系统的流体的电导率，和显示温度对导电性的影响。图 27.5 各种清洗液系统的电导率27.3.4组件用于清洗水箱内部喷球喷雾球有几种不同的类型。它们必须产生3050升每米罐圆周保持在罐壁的连续液体膜的微小的液体。旋喷清洁剂旋喷吸尘器使用不同大小的扇形喷嘴，并缓慢旋转罐内。液膜流下罐壁螺旋中，其中有一个脉冲的影响？暂停操作。旋转射流能够产生在一个较低的总消费量高的比液体的冲击对罐壁。轨道清洁不同类型的轨道清洁工在高，中，低的压力下工作，并配有或没有外部电机。他们提供了罐和大型容器的内表面的窄行星扫描。27.3.5罐收集清洗液罐清洗溶液和消毒剂这些罐存储为同时操作所有CIP清洗电路的解决方案。清水箱新鲜水箱从水管物理分离的CIP系统。清水罐必须具有提供可能在同一时间运行所有的CIP电路，其水位下降到不低于三分之一满容量。在清水中的油箱必须尽快使用，以减少污染的风险。回到水箱 此罐由中间和最后的漂洗步骤收集的水，保持它准备下一个预漂洗。油箱必须足够大，以应付在它供给漂洗步骤所使用的水的体积。 27.3.6罐储存浓缩洗涤剂用于存放洗涤剂浓缩液的类型必须为测试罐，必须由经批准的专家公司进行安装和维护。罐必须被关闭，不应当在压力下操作，并应防止机械损伤和冻结。储罐必须安装在一个收集盘，可容纳罐的整个内容。它们应该具有单独注入管的每个产品，并且当浓缩物从道路油轮供给，它必须确保软管连接不能混淆。 罐应配备液位指示器和设备，以防止过度填充，包括填充过程自动中断，如果有过量灌装的危险。排气和填充过满管的内径必须大于充填管大至少20。填充管必须有一个截止阀和一个止回阀，和排气管道必须连接到大气中。必须避免在存储区的气体和蒸汽排气。同样重要的是要确保没有不期望的化学反应发生在分组排气管道。 加热罐容量的组件必须加以保护，防止空转，应该有温度限制开关。所有相关的法律法规进行安装，装填和使用这些储油罐必须加以考虑。 27.3.7非自吸式离心泵在管道系统中的压力和流量不由泵产生的，而是由电阻在系统本身，因此泵必须能够供给整个系统和应付所有清洁任务的能力。在实践中，单个泵一般用于提供多个不同的CIP电路，其中后者都具有自己的系统的特性。泵因此，必须在额定的最大要求的流量和排出压力，并且必须然后通过节流通过频率控制管道系统或速度的调整，来调整到其它电路。 27.3.8自吸式离心泵CIP这些泵气输送外围泵，并有很好的吸能。与此相反，以非自吸式泵，离心泵继续运行即使液体被吸出罐的含有空气或其它气体介质。非自吸泵可节流回由降压力，直到它停止输送，因此功耗降低。一种自吸式泵不能节流回以这种方式，也可以只非常轻微节流，因此功耗增大。由于叶轮和壳体之间的间隙较小，外围泵是弄脏非常敏感。如果灰尘进入是有可能的，污垢收集器应设置在吸入侧。27.3.9设计CIP系统有许多因素，必须在设计CIP系统时，以确保它们在技术上和商业上合适加以考虑。一个主要的因素是清洗系统将与相关的生产方法。设备停机时间是很重要的，因为它们表明何时以及多长时间清洗才能进行。运行移位的数量也影响清洗操作的定时，作为不识别哪个区域可以同时进行清洁。当系统是高度复杂，生产和设备的分配计划是有用的。客户的要求和规格也必须考虑。CIP电路组CIP电路可被分组，其中以下一个或多个因素是在该领域的类似待清洁：1. 生产条件;2. 类型和污染程度;3. 所需的清洁溶液（组成，浓度，温度和反应时间）的条件下;4. 流速（避免标称宽度的极端变化）;和5. 时间允许的清洗。选配流动测速的分组CIP电路是非常重要的。图27.6显示了不同的标称宽度上的流速和压降的影响。图 27.6 影响不同公称宽度的流速和压降冲洗出的过程冲洗出处理可以在许多方面进行控制。设置冲洗出的时间是因为供应压力的依赖的最不被看好的解决方案。控制冲洗通过电导率读数是为清洗液和水之间的过渡区的最佳方法，并通过音量控制读数是优化用水冲洗出相很好的解决。在设计时，冲洗出的过程，不仅介质认为是重要的被用来做冲洗掉，而且还正在被冲出。例如，冲洗掉清洗溶液与水具有从冲洗掉水洗净液不同的特性。这是最明显的，如果在同一时间被用于执行两个进程指定。油罐清洗当罐被清洗过，安装在他们的所有元素，如测量仪器，安全设备和搅拌器，也必须进行清洁。因此，为了避免后面的设备安装喷雾阴影，并考虑罐几何的各个方面是非常重要的。如果喷球用于水箱清洗，液体的流动推荐的3050升每每米槽周长分钟。所以，举例来说，一个严重污染的罐的直径为4.7米（周长大约15米）所需的大约每小时45000升清洗液的流速。流速为旋喷吸尘器较低，在约50？35这一数额。当设计一个系统清洗大罐排气管，需要记住的是供应和回流的流量泵仅在匹配少数情况下，那被困的空气和低流量的出水管可导致不可靠的清洁是很重要的。大出口管通常清洗以脉冲？暂停方式，通过漂洗脉冲从所述罐的底部，以确保贮罐出口区域的可靠和完全润湿。同样重要的是要确保有清洁在CIP缓冲罐溶液的足够体积。罐阶段为热清洗，尤其交替在罐热和冷喷涂工艺时，温度对气体体积的影响必须考虑。例如，从冷预漂洗热洗涤剂漂洗改变时，在罐中的气体体积强烈膨胀。通常，此扩展的结果是不使压力超过允许水平，但该清洗液剧烈暴出时的安全性和真空释放阀打开。当从热清洗到冷最后冲洗改变，在罐中的气体冷却下来迅速且其体积相应减小。这种下降在气体体积必须通过一个真空释放阀被补偿为，否则压力会落在允许真空水平低于与水箱将被破坏。清洗系统操作过程中的典型问题1. 喷头部分堵塞：导致形成沉积物在由于喷阴影某些点，随后压力积聚的清洗液和雾化。2. 供给泵缺陷（叶轮，马达，泄漏）：从沉积物的形成的结果是由于压力不足和流速。3. 返回泵缺陷或不足饲料：导致形成沉积物在罐的底部，因为过多的液体收集在底部，也没有足够的湍流防止存款积聚。4. 湍流在罐出口，返回泵抽吸空气：类似的问题上面。与非自吸回泵，再循环被中断。5. 泄漏在管道连接：泵排出崩塌，泡沫形式和流速降低。腐蚀材料的生产和CIP系统必须仔细选择，以允许对产品的腐蚀作用，清洁剂和消毒剂。工业用水与操作条件下对于腐蚀的化学行为必须检查。清洁剂和消毒剂的腐蚀作用应该由厂家指定。27.4提高CIP系统27.4.1冷箱和热管道清洗图27.7是一个优化的CIP系统用于清洗罐和生产系统的示意图。一次性使用的清洗槽被推荐为冷箱和热管清洗酿酒和饮料工业，在与管道和生产系统恢复清洗（卫星清洗）的组合。可收回清洗已被证明有明显的优势单次使用的清洗对于化学品消耗和流出速率。但是，单次使用的清洁更适合冷罐清洗，因为它避免了与使用回收的清洁溶液的相关联的微生物污染的风险。一次性使用系统该单次使用的CIP系统应位于靠近罐组被清洗，以最大限度地减少清洗液的消耗，降低流出速率。定位的清洁系统附近的罐降低循环卷，因为用于清洁介质的入口和出口路径是短，并且从中间的漂洗步骤和冲洗奏损失减小。CIP循环泵和CIP回流泵必须通过控制它们的速度（频率调整）被调谐以彼此在供给泵。如果流速没有协调，泵之间的缓冲罐将满溢和/或连续地排空。通过罐的内部的清洗产生的油槽的水平应保持尽可能低，并应脉动（波动）的清洁操作过程。罐内贮槽应至少覆盖所述箱的出口并防止旋流出口处。改变脉冲的高度防止层土壤的形成在贮槽的上缘。CIP循环罐的容积根据计算：总成交量，供应量，脉动量。图 27.7 优化的CIP系统清洗水箱和产品系统的示意图关键是要采取罐的形状待清洁考虑，由于脉动体积取决于罐的形状，特别是在罐的底部。否则，清洗液的损失会上升，因为循环罐是不断满溢，并且需要新的清洗溶液作为结果。在CIP回流管道应沿切线方向插入循环罐。这将导致在罐中的液体进行旋转，从而导致更快的疏散空气从槽中取出。从罐到待清洁的CIP回流应设计成使空气不能积累在返回系统和/或背面放气进入水箱不能发生。空气积聚在返回系统形成空气垫，这阻碍了管子的适当的清洁和减少流动。如果设计不允许自动回放气到罐，然后该气体必须通过的流动方向的反转被迫回油箱。该最佳的解决方案是一个垂直罐出口完全与管子矩阵系统，ECO-MATRIX.1回收系统用于清洗管道和生产线的恢复的CIP系统应该在中心并尽可能靠近位于物体进行清洁。管道供应和返回的CIP媒体应尽可能短，相应的直径的可能和。管道是长或过大增加漂洗，冲洗出操作过程中的损失。当计算适当的管径，需要记住的是更小的直径和更长的管道导致更大的压力下降，这必须通过使用较大的供给水泵和增压泵来补偿是很重要的。在系统清洗液的循环应该绕过CIP回收箱。如果CIP回收罐都包括在流通，存在回收罐和生产线能与微生物污染的风险。因此，一个可收回的CIP系统应设计成使得从初始清洗阶段高度污染的清洗溶液被直接排出和/或输送到中和植物，以防止污染和微生物被分布在整个系统中。流量测量（例如感应流量计）应该被用于优化清洁介质供应到生产系统的条件，以进行清洁。可收回CIP系统，一般用于清洁多种不同的生产系统，因此它必须是可以调节清洗系统，每个CIP电路的特定的清洁的条件下，这是由流量控制来实现的。要做到这一点，CIP供应泵必须有足够的容量以适应系统的总消费量。如果不是这种情况，则CIP电路必须通过多个泵供给，或增压泵必须在管道系统中适当的位置进行安装。用于中间漂洗步骤的流体的量应保持在最低限度。中间漂洗，没有实际的清洗任务，而仅仅作为清洗步骤之间的隔板（例如，从苛性液酸），所以在发送通过管道系统一个适当大小的水屏障是足够的。该屏障可以产生如使用容量计限定的体积。中间漂洗，填补了整个管道系统显著提高清水的损失和出水率的阶段，而且这种影响是长期和/或宽管系统特别是极端的。用于冲洗奏媒体的相变区切换过程中的体积应使用合适的测量方法进行计算。在这种情况下，电导率和体积的测量是足够的。由定时控制是不推荐的，因为这种方法需要一个恒定的流速，因为从水管脉动压力不能被保证。清洗系统部件不应该被布置在平行于所述的生产系统，以进行清洗。平行管道系统划分流量并导致不确定的流动相关的部分系统，他们也是在冲洗出增加的过渡区，并最终有助于洗涤剂的损失。用于的清洗步骤下一步骤切换测量单元应在管道系统中的最佳点进行安装。定位测量点小心避免不必要的时间浪费。例如，温度测量，应采取在生产系统的出口处，以确保所需要的温度已经达到。下游的CIP返回不需要被加热之前下一步骤切换可以发生。CIP供应系统应配备梭阀该分配CIP媒体个别CIP电路。对于CIP回报，梭阀用于CIP媒体从各个CIP电路相结合。梭阀防止污染或介质的混合从系统的不同部分。27.4.2在CIP系统内的其他业务加清水回收箱这个过程发生时，只有与有关回收槽相关的CIP电路不工作，否则罐将溢出。回收罐洗涤剂，苛性碱和酸必须重新填充会自动用新鲜水时的体积下降到低于填充水平的HL，以降低主浓度。在随后的循环，所需要的浓度是由行给药重新建立在电路。后的电路中的内容被冲出到回收罐中，主浓度再次上升，并且可以达到最大浓度以供使用。回收罐的回水不需要额外再填充，因为更多的回报产生水比需要的，所以这种罐往往会溢出，而不是空的。在于，在回收罐的返回水的水位降得太低的异常事件，有可能切换到清水供应。当在返回水回收罐中的液位达到更高的水平，LH，它必须切换到漏，以防止过度填充。提供对紧急情况的过流槽不应使用。清洗水箱回收回收罐必须清洗偶尔以消除任何微生物。这是通过排空水箱和将其连接到清洁系统来完成。新鲜出炉的行动在清洗所需浓度的溶液中使用，在通过计量单位少量供应。清水供应清水应该足够环水管供应。该系统与电源之间的连接完成应该是防漏，使用防混阀（双座阀）或低容量缓冲罐。如果水管的容量不足时，CIP系统的漂洗操作应该被设计成从系统和电源之间的水收集容器供给。清水绝不能引入微生物污染的系统，以及环主要是在这方面更安全，因为连续的水交换。清水通常存储在很长一段时间在大容量的缓冲罐，及预防下这些circum-立场微生物污染的需要昂贵的措施，例如通过无菌过滤器通气或用二氧化氯给药。绝缘用于回收热清洁介质的容器必须充分绝缘，至少围绕底部和外壳。热清洁介质应每天一次清洗分发，并防止了CIP回收罐的过度冷却。使用合适的绝缘和循环热水清洗溶液的至少每天一次降低热能输入，因为只有植物元素需要被加热。从循环清洗剂的热损失可以通过绝缘管被最小化。回到水箱返回水箱必须对整个清洁系统的正确的容量。如果返回容器太小，它将不断溢出，增大流失率和自来水的使用。27.4.3 CIP工厂设计出于卫生的要求放置在清洁系统是相同的生产系统。污染微生物从设计不当炭浆厂将进入生产系统和污染产品。防止水锤当液体悬浮管道系统中，导致蒸发和蒸汽的冷凝发生水锤。这种现象通常发生的话入口被关闭，但在出口仍然是开放的，当下降的更大高度存在，并且介质已经达到一个较高的温度（20水4 C可以为大约10微米的悬浮液柱蒸发）。如果待清洁的清洁系统和植物部分被布置在不同的水平，必须采取适当的措施，以防止液体柱的悬浮液，例如通过使用溢流阀降序管道。在线计量在线计量系统必须配备有可调节的冲程体积和冲程频率，以确保清洁液在流最优分配计量泵。如果所需的容积分布在整个清洁循环中有大量的小剂量，而不是大剂量较少数量的清洁溶液流中的分布变得更均匀。大剂量可导致高和低浓度的波浪状的积累。双座阀期