СИП-мойка
СИП-мойка (CIP-мойка, Cleaning In Place, очистка на месте) - это метод санитарной обработки, который применяется для интенсивной очистки оборудования и оснастки предприятий пищевой и фармацевтической промышленности без разборки или демонтажа с целью удаления различных загрязнений с поверхности контакта с пищевыми продуктами и обеспечения необходимой санитарии производственного оборудования в целом. Этот метод очистки широко используется в производственных условиях с высокими санитарными требованиями, например, такими как
Историю безразборной мойки можно проследить с 1950-х годов, когда она использовалась исключительно в молочной промышленности. С развитием технологий в 1995 году система CIP была объединена с технологией автоматического управления, что позволило применять ее в других областях пищевой промышленности.
Структура процесса CIP-мойки выглядит следующим образом:
- предварительное полоскание горячей водой;
- шелочная мойка;
- промывание чистой холодной водой;
- кислотная мойка;
- промывание чистой холодной водой
Важность СИП-мойки, и когда проводить?
CIP является важным компонентом в обеспечении безопасности пищевых продуктов на предприятиях по их переработке. Успешная очистка между производственными циклами позволяет избежать потенциального загрязнения продуктов и возникновений несоответствий готовых продуктов стандартам качества. Правильное проведение CIP (от проектирования до контроля работы) обеспечивает надежные барьеры между потоками пищевых продуктов и потоками чистящих химикатов.
СИП-мойка (CIP) проводится в следующих случаях:
- перед запуском производства в работу для подготовки основного технологического оборудования к обработке пищевых продуктов;
- после цикла обработки пищевых продуктов в основном технологическом оборудовании, который привел к его нормальному загрязнению;
- при переключении технологической линии с одного рецепта на другой.
Виды загрязнений при CIP-мойке
Загрязнения можно изначально разделить на два основных типа:
- растворимые в воде;
- не растворимые в воде.
Водорастворимые загрязнения, такие как сахара и некоторые минералы, легко удаляются и редко связаны с проблемами очистки.
Водонерастворимые загрязнения удалить сложнее. Их можно разделить на 2 типа:
- органические, которые включают жиры, масла, жир, белок, крахмал и другие углеводы. Если эти компоненты нагревались во время обработки, тепло могло вызвать реакции в структуре, которые затрудняют их удаление. Белки могут денатурировать и вызывать дальнейшие реакции сшивания с другими белками, например в ультрапастеризаторе молока, или также могут реагировать с углеводами и вызывать реакции Майяра (карамелизацию). Органические загрязнения чаще всего растворяются щелочными моющими средствами.
- неорганические, которые включают минеральные и солевые отложения. Наиболее распространенное неорганическое загрязнение — это известковый налет, образующийся из-за высокой жесткости воды. Молочный камень также является распространенным неорганическим загрязнением. Неорганические загрязнения чаще всего растворяются кислотой.
Щелочные моющие средства удаляют органические загрязнения, такие как белки и жиры. Кислотные моющие средства удаляют неорганические загрязнения, такие как минеральные отложения.
Молочные загрязнения
На молочном заводе существует четкое различие между загрязнениями, образующимися на холодных поверхностях, т. е. при температуре ниже 60 °C, и загрязнениями, образующимися на горячих поверхностях, температура которых превышает 60 °C. Примерами холодных поверхностей являются резервуары, насосы и трубы. Нагретые поверхности — это все поверхности, которые подвергались воздействию температур выше 60 °C, например, пастеризаторы и оборудование для пастеризации молока. На нагретой поверхности происходят реакции между компонентами молока, такими как белок, жир и минералы. Происходит денатурация и агрегация белка, а минералы (в частности, фосфат кальция) выпадают в осадок. Также может происходить ряд других реакций. Из компонентов молока образуется сложные загрязнения, но их тоже можно удалить во время СИП-мойки.
Температура на горячих поверхностях влияет на то, как компоненты молока будут формировать
загрязнения при обработке молочных продуктов. При разных температурах происходят разные реакции. В диапазоне температур от 75 °C до 115 °C загрязнение или грязь от теплообменника, который нагревает молоко, будет состоять в среднем из 50-60% белка, 30-35% минералов и 4-8% жира. Оно мягкое и губчатое по своей текстуре и часто называется белковым загрязнением.
В диапазоне температур от 115 °C и выше загрязнение или осадок становится более твердым и хрупким. Содержание белка уменьшается до всего лишь 15-20%, жир более или менее сохраняется на уровне 4-8%, а минеральная часть увеличивается до 70-80%. Такое загрязнение часто называют минеральным.
Не существует четкой температуры, при которой загрязнение переходит из одного типа в другой. По мере повышения температуры происходит постепенное изменение в сторону все большего и большего количества минеральных загрязнений, и, наконец, при самой высокой температуре присутствуют только минеральные загрязнения. Этот тип загрязнения наблюдается при непрямом нагреве молока. Когда дело доходит до прямого нагрева молока с помощью паровой инъекции или инфузии, загрязнение становится другим, с большим содержанием белка в самых высоких температурных диапазонах и меньшим количеством минералов по сравнению с непрямым нагревом.
Состав станции CIP-мойки
Станции CIP-мойки обычно состоят из следующих частей:
- резервуар для щелочного раствора;
- резервуар для кислотного раствора;
- резервуар для горячей воды;
- резервуар для чистой холодной воды;
- насосы;
- пластинчатые теплообменники;
- автоматические клапаны и другая запорно-регулирующая арматура;
- система определения концентрации моющих растворов;
- шкаф управления, средства автоматизации, электрические компоненты и т.д.
Во время работы система автоматически регулирует параметры очистки, такие как время очистки, температура, давление и т. д., с помощью предустановленных программ очистки и мониторинга, чтобы обеспечить наилучший эффект безразборной мойки на месте.
Рисунок 1 - СИП-мойка
Подходы при СИП-мойке
Существует два основных подхода в выполнения CIP:
- без регенерации моющих растворов. При такой мойке моющие растворы сразу после использования сливаются в канализацию. Мойка без регенерации часто используется, когда объект очистки очень грязный, например, в установках ультрапастеризации молока;
- с регенерацией моющих растворов. Другой альтернативой является очистка менее грязных объектов, таких как емкости или трубы с холодными поверхностями. Чистящий раствор не такой грязный после одного цикла очистки, и его можно использовать повторно после грубой фильтрации от твердых взвешенных частиц.
Оба подхода имеют свои преимущества и недостатки. При первом варианте мойки использованный чистящий раствор всегда свежий, когда начинается очистка. С другой стороны, этот способ проведения CIP имеет высокие эксплуатационные расходы и высокую нагрузку на окружающую среду, поскольку чистящие растворы всегда сливаются и утилизируются.
Во втором варианте мойки при восстановлении чистящих растворов будет потребляться меньше моющего средства, а также меньше воды и энергии. Однако оборудование, необходимое для регенерации чистящих растворов, стоит дороже, чем оборудование, необходимое для СИП-мойки без регенерации.
Основные параметры СИП-мойки
Главным фактором эффективности СИП-мойки является качественное оборудование для безразборной мойки, которое поддерживает следующие основные параметры мойки:
- кинетическая энергия (скорость и объем потока моющего раствора);
- тепловая энергия (температура и объем потока моющего раствора);
- химические реакции чистящего раствора с загрязнениями (тип и концентрации химических чистящих средств);
- время СИП-мойки.
Механическая и тепловая энергии требуются в процессе очистки для удаления грязи и после растворения для удержания ее в растворе и уноса. Все виды требуемых энергий — это кинетическая, химическая и тепловая энергия. Эти три фактора вместе со временем контакта определяют эффективность очистки. Указанные четыре параметра мойки взаимосвязаны и зависят друг от друга, и это означает, что если какой-либо из параметров изменяется, остальные три, возможно, придется адаптировать, чтобы получить тот же конечный результат, что и раньше.
Средства для СИП-мойки (моющие растворы CIP)
Чтобы процесс СИП-мойки проходил эффективно, применяются специальные щелочные, кислотные и дезинфицирующие моющие средства, а точнее их водные растворы при определенных значениях температуры, давления и pH.
Моющие растворы и режимы, используемые при CIP-мойке оборудования, в основном включают в себя следующее:
- щелочная мойка. При щелочной очистке используется горячее щелочное моющее средство (например, водный раствор гидроксида натрия) при температуре 75–80 ℃, рекомендуемая концентрация раствора составляет 0,8–2%. Щелочная промывка удаляет жир, белок и другие остатки посредством реакции омыления;
- кислотная мойка. При кислотной мойке используется кислотное моющее средство (например, водный раствор азотной кислоты) при температуре 60–80 ℃, рекомендуемая концентрация 0,8-1,5%. Обработка кислотным раствором удаляет остаточные минералы, такие как соли кальция, посредством химических реакций;
- мойка с дезинфицирующим средством. При дезинфицирующей мойке, например, водным раствором гипохлорита натрия, достигается эффект стерилизации, эффективный против всех микроорганизмов, совершенно не токсичный после промывки чистой водой.
Характеристики станции CIP-мойки
Станции СИП-мойки можно охарактеризовать следующим образом:
- низкие экономичные эксплуатационные расходы. Автоматическая система очистки CIP отличается компактной конструкцией, небольшими габаритами и простотой установки и обслуживания. Весь процесс очистки осуществляется в закрытых производственных емкостях и трубопроводах, что снижает вероятность вторичного загрязнения.
- эффективная очистка. Система СИП-мойки может быть спроектирована из одного-четырех способов очистки в зависимости от производственных потребностей, что особенно подходит для одновременной обработки нескольких контуров или очистки в процессе производства, что сокращает время CIP-мойки.
- высокая степень автоматизации. Полностью автоматическая система очистки CIP может самостоятельно добавлять и сливать жидкость, отображать и регулировать количество, температуру и PH очищающей жидкости. Все операции очистки очень просты, а эффект очистки наилучший, что соответствует санитарным требованиям современных крупномасштабных предприятий пищевой и фармацевтической промышленности.
- защита окружающей среды и энергосбережение. Специальные насосы используются для перекачки концентрированных кислот и щелочей, что повышает степень надежности оборудования и снижает уровень технического обслуживания и эксплуатационные расходы.
Управление СИП-мойкой
Управление станцией СИП-мойки очень простое, и, как правило, с ним справляется один оператор СИП-мойки.
В числе основных обязанностей оператора CIP-мойки следующие:
Соблюдение рабочих процедур. Операторы должны строго соблюдать рабочие процедуры, не покидать своих постов во время процесса безразборной мойки оборудования, чтобы избежать повреждения оборудования, скрытых опасностей и перегрузки.
Управление концентрациями моющих растворов. Оператор несет ответственность за приготовление моющих растворов и обеспечение соответствия ее кислотно-щелочной концентрации требованиям технологического процесса.
Управление режимами СИП-мойки оборудования. Оператор должен работать в соответствии с рабочими процедурами и контролировать помимо концентрации моющеих растворов еще и такие важные показатели, как время мойки, давление и температура, чтобы обеспечить необходимый эффект мойки.
Безопасная эксплуатация. Оператору CIP-мойки необходимо предотвращать ожоги от кислот и щелочей, ожоги от горячей воды и пара, а также падения на скользком полу. Защита окружающей среды. Оператору СИП-мойки необходимо поддерживать чистоту окружающей среды, не допускать попадания мусора, молока, грязной воды, пара и агрессивных растворов в городскую канализацию в обход очистных сооружений.
Заполнение протокола. Оператору СИП-мойки необходимо тщательно и подробно заполнить бланк протокола безразборной мойки, чтобы у контролирующего персонала имелись необходимые данные для анализа работы производственного участка.
СИП-мойка на пищевых производствах
Схема СИП-мойки на пищевых и других производствах следующая:
Подготовительные работы. Оператору необходимо проверить наличие воды, пара и сжатого воздуха, проконтролировать состояние источника питания, подтвердить, соответствует ли концентрация в емкостях для кислоты и щелочи, и проверить, достаточно ли количества исходной жидкости для кислоты и щелочи на объекте. Кроме того, необходимо проверить, плотно ли закреплены трубные зажимы каждого соединения в контуре CIP, есть ли незакрытое место в контуре или оно перекрыто ручным клапаном для образования замкнутого контура, и открыт ли соответствующий выпускной клапан. Также оператору необходимо проверить рабочее состояние каждого подающего насоса, исправен ли каждый контур, нет ли утечки, плотно ли закрыты крышки резервуаров и т.д.
Процесс СИП-мойки. Оператору необходимо проверить правильность настроек параметров, переключить трубопровод конура СИП-мойки и выбрать зону и метод очистки. После приведения в действие переключателя необходимо проверить контур мойки на наличие утечек и проверить условия эксплуатации на месте, чтобы убедиться, что значения расхода, температуры, времени и концентрации соответствуют требованиям.
Заключительные работы. После завершения СИП-мойки оператору необходимо проверить эффект очистки (нейтральное значение PH, отсутствие запаха) и заполнить протокол.
Область применения станций СИП-мойки
Станции СИП-мойки широко используются на предприятиях по производству молочных продуктов, пива, безалкогольных напитков, фруктовых соков, джемов, крепкого алкоголя и других продуктов питания и напитков с высокой степенью механизации. Благодаря замкнутому циклу очистки трубопроводов и производственных линий оборудования нет необходимости разбирать оборудование. Эта технология эффективно удаляет грязь с трубопроводов, насосов, теплообменников, сепараторов, клапанов и другого оборудования
С развитием новых технологий системы CIP-очистки будут уделять больше внимания ресурсосбережению и защите окружающей среды. Можно прогнозировать, что технология СИП-мойки будет чаще использоваться в будущем производственном процессе для обеспечения безопасности и стабильности производственных процессов.
СИП-мойка для молочного оборудования
CIP-мойка для молочного оборудования - это эффективное и автоматизированное оборудование для очистки внутренних поверхностей резервуаров, трубопровод и запорно-регулирующей арматуры от белковых, жировых, минеральных и микробных загрязнений, которое широко используется в молочной промышленности с целью поддержания необходимого санитарного уровня производства молочных продуктов.
Из-за особенностей молочного производства к чистоте оборудования предъявляются чрезвычайно высокие требования. Станция СИП-мойки может удовлетворить эти требования и обеспечить санитарию и безопасность оборудования. В то же время станция CIP также позволяет экономить рабочее время и рабочую силу, повышать эффективность, рационализировать производственные планы и экономить чистящие средства, пар, воду и тем самым снижать производственные затраты.
Технологический процесс СИП-мойки молочного оборудования обычно включает в себя использование чистящих средств, оборудования для предварительного нагрева, этапы очистки, ополаскивания и дезинфекции. В процессе очистки необходимо выбрать соответствующее чистящее средство и параметры очистки в соответствии с такими факторами, как материал оборудования, тип и степень загрязнения и т.д., чтобы обеспечить необходимый эффект очистки.
В целом, СИП-мойка молочного оборудования - это эффективный, автоматизированный и экономичный метод очистки, который имеет большое значение для обеспечения безопасности и качества молочной продукции.
Как белковые загрязнения растворяются в молочных продуктах? Молочные белковые загрязнения в значительной степени состоят из сывороточных белков, которые денатурировали и агрегировали в результате различных реакций сшивания. Когда NaOH вступает в контакт с белковыми загрязнениями, щелочь разрушает поперечные связи, удерживающие белковые загрязнения вместе. Но если концентрация NaOH слишком высока, это может вызвать еще большее сшивание, что усложнит удаление загрязнений. Из-за такого поведения молочных белковых загрязнений существует оптимальная концентрация NaOH для растворения загрязнений.
Было проведено много исследований, чтобы показать это оптимальное значение для удаления
отложений молочного белка. Вот результаты одного из них. Оптимальная концентрация при очистке была самой быстрой при около 0,5% масс. NaOH.
СИП-мойка для пивного оборудования
Станция СИП-мойки играет жизненно важную роль в очистке пивного оборудования. Это эффективный и удобный метод очистки, который позволяет тщательно очистить оборудование для производства пива путем распыления моющих растворов под высоким давлением без разборки оборудования на части.
Станция CIP использует специальный инжектор для распыления моющего раствора непосредственно внутрь пивного трубопровода или резервуара под большим давлением для тщательной очистки.
Этот метод не только повышает эффективность очистки, но и существенно снижает трудозатраты в пивоваренной промышленности, решая задачи удаления загрязнений и дезинфекции.
Станция СИП-мойки используется для подачи, фильтрации, подогрева и хранения различных чистящих и дезинфицирующих средств. Система регулировки циркуляции включает транспортирующий насос высокого давления, транспортирующий трубопровод, обратный насос и т.д. для циркуляции и рекуперации моющего раствора. Моющие головки нужны для непосредственного впрыска моющего раствора и очистки внутри оборудования. Автоматическое управление осуществляется с помощью микрокомпьютерной вычислительной системы, включая компьютеры, шкафы управления, контрольные приборы, пневматические клапаны и т.д.
СИП-мойка трубопроводов
С помощью специального насосного оборудования создается поток очищающего раствора в трубопроводе, который подлежит СИП-мойке. При этом важна не только средняя скорость потока. Даже если средняя скорость в порядке, напряжения сдвига у стенки могут быть разными. Таким образом на внутренней поверхности трубопровода в зависимости от его конфигурации есть высокие напряжения и низкие напряжения. Вероятность проблем с очисткой могут возникнуть на тех участках трубопровода, где средняя скорость потока раствора СИП недостаточно высока или есть области с низким напряжением сдвига у стенки.С точки зрения потока есть несколько хороших и плохих конструкций. Тупики всегда нежелательны. Поток в точках расширения также заслуживает внимания. Когда труба расширяется, скорость потока снижается. Затем в этой области создается зона рециркуляции, где сдвигающие силы или скорость будут ниже среднего. Это может быть критической точкой с точки зрения очистки.
Насосы для СИП-мойки
СИП-мойка требует использования санитарных насосов, к которым в основном относятся центробежные насосы, кулачковые насосы, одновинтовые насосы и перистальтические насосы. Среди них центробежные насосы являются наиболее часто используемым типом, поскольку они хорошо справляются с санитарными требованиями и удовлетворяют эффективности очистки. В свою очередь, кулачковый насос подходит для работы с жидкостями с высокой вязкостью, а одновинтовой насос - для перекачки жидкостей с высоким содержанием твердых частиц. Перистальтический насос подходит для остальных случаев с чрезвычайно высокими санитарными требованиями.
По сравнению с обычными насосами, санитарный насос СИП обладает следующими характеристиками:
- конструкция без тупиков, чтобы не было застойных зон;
- особые требования к шероховатости поверхности, чтобы в неровности поверхности не засевались микроорганизмы и не залегали загрязнения;
- легко разбирается и промывается;
- имеет устойчивость к высоким температурам, чтобы выдерживать высокотемпературную дезинфекционную обработку.
Головки для СИП-мойки
СИП-головка для мойки - это простое устройство без движущихся частей, поэтому она очень надёжна и практически не требует обслуживания. Она также довольно дешева, что делает ее доступной и надёжной системой очистки резервуаров, которая обычно используется в технологических ёмкостях малого и среднего размера.
СИП-головка для мойки состоит из полого шара из нержавеющей стали 316 с калиброванными отверстиями. При прохождении воды под давлением через эти отверстия образуется направленная струя. Струи ударяются о стенки резервуара, расходятся и стекают вниз, обеспечивая эффективную очистку.
Моющая способность СИП головки ограничена. Даже при более высоком давлении микроструи, образуемые шариком, не отличаются особой мощностью и не оказывают значительного механического очищающего действия. Это означает, что сосуды диаметром намного больше 4 метров неэффективно очищаются статическими СИП-головками. В таком случае СИП-головка широко применяется для простого ополаскивания.
СИП-головки часто «требуют много воды», то есть для выполнения работы им требуется больше воды в минуту и больше воды за весь цикл очистки, чем роторным системам. Это связано с тем, что воздействие / механическая очистка, обеспечиваемая гловкой, минимальна, и вместо этого большая часть очистки достигается за счёт движения воды по стенке резервуара под действием силы тяжести. Со временем такое воздействие воды удаляет стойкие загрязнения, но для этого требуется значительный объём воды.
Несмотря на свои недостатки, СИП-головки по-прежнему являются важным инструментом в арсенале средств для безразборной мойки резервуаров. Они очень эффективны при удалении небольших загрязнений в резервуарах меньшего размера или при промывке резервуаров большего размера. Поскольку распыление является всенаправленным, полное смачивание резервуара достигается практически мгновенно, а это означает, что СИП-головки являются эффективными устройствами для быстрой промывки. Они по-прежнему могут быть эффективны в качестве основных систем очистки, если их оставить работать на некоторое время, и могут быть единственным вариантом в ситуациях, когда использование роторных очистителей невозможно по соображениям безопасности.
Рисунок 2 - СИП-головки для мойки
Мобильная СИП-мойка
Мобильная СИП-мойка – это полнофункциональная станция СИП-мойки, которая не имеет стационарного подключения к технологическим трубопроводам и резервуарам и может быть легко передвинута в любое место производственного участка для подключения, мойки и дезинфекции выбранного оборудования.
Мобильная СИП-мойка обычно включает в себя следующие элементы:
- изолированный резервуар объемом 100-1000 л для приготовления моющего раствора;
- резервуар чистой воды для ополаскивания;
- электрические нагревательные элементы с регулировкой температуры, встроенные в резервуары;
- средства автоматизации для контроля и поддержания необходимой температуры обработки;
- коллекторы с дроссельными клапанами с ручным управлением;
- опорная рама с колесами;
- электрическая панель из нержавеющей стали.
Мобильная СИП-мойка применяется в тех случаях, когда речь идёт о небольших предприятиях, не требующих высокого уровня автоматизации, для мойки мелкомасштабных трубопроводов и резервуаров.
Рисунок 3 - Мобильная СИП-мойка
Цена на станции СИП-мойки
Если вы хотите купить станцию СИП-мойки, то за нее придется заплатить от нескольких сотен до нескольких миллионов рублей в зависимости от производительности и комплектации. Стоимость СИП-моек сильно зависит от количества контуров для одновременной мойки, количества и емкости резервуаров для воды и моющих растворов, материала изготовления, степени автоматизации и других параметров.