CIP清洗系统在乳饮料行业的应用

姜建　林文棋

摘要：由于乳饮料生产设备很难清洗，清洗时不仅耗时费力，而且清洗不干净还会影响产品的质量。相关技术人员根据乳饮料行业设备难以清洗的现状，研究出了CIP清洗系统，CIP清洗是不需要拆除设备就可以就地清洗的系统。文章通过介绍CIP清洗系统的基本情况，阐述了CIP清洗系统在乳饮料行业中的应用，并分析了影响CIP系统清洗效果的因素。

关键词：CIP清洗系统；乳饮料行业；生产设备；就地清洗；清洗效果 文献标识码：A

中图分类号：TS203 文章编号：1009-2374（2016）22-0041-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.020

之前的乳饮料行业设备的清洗过程是先将设备拆除，再使用人工进行清洗，在清洗完成后再组装乳饮料行业设备。这种清洗方式不仅耗费人力，还消耗了大量的时间，这样就会减少乳饮料产品的生产量。然而CIP清洗系统就是在原地进行清洗，既不需要拆除设备，也不需要耗费人力资源就可以进行清洗的一种装置，同时CIP还可以对乳饮料行业的所有设备进行清洗。其实CIP清洗系统就是一种机械设备，它的主要结构就是几个罐子和几个泵而已，再加上一些控制罐子和泵运行的科技手段，CIP清洗系统的最终目的就是清洗整个生产设备，以便保证乳饮料的质量，同时提高乳饮料行业的生产效率。

1 CIP清洗系统概述

1.1 CIP清洗系统的基本概念

目前，在饮料、果汁、果浆、果酱、酒类等食品饮料生产企业中广泛应用于清洗机械设备的系统是CIP清洗系统，此系统又称为就地清洗系统。就地清洗就是在不拆开或者移动机械设备的情况下对设备进行清洗，因此又将之称为清洗定位或定位清洗。就地清洗采用的是通过把与食品相接触的机械设备面使用高温度、高浓度的清洗液进行清洗，就地清洗能够达到卫生级要求的清洗程度。

1.2 CIP清洗系统的特点

CIP清洗系统的特点是：CIP清洗系统能够保证绝对的清洗效果，从而提高生产产品的质量和安全性；CIP清洗系统能够节约操作时间、节约人们的劳动力、节约水蒸气等能源，从而保证设备操作的安全，提高工作人员的工作效率；CIP清洗系统还能够实现生产设备的大型化，从而提高生产设备的自动化水平，延长其使用寿命。CIP清洗效果的主要影响因素是加入的化学试剂产生的化学能。

1.3 CIP清洗系统的分类

根据清洗液的使用方法分为清洁剂单次使用的CIP系统、清洁剂重复使用的CIP系统、清洁剂多次使用的CIP系统。清洁剂单次使用的CIP系统是其清洗液只使用一次，且没有容量大的稀释液储桶，单次使用的CIP姿态是由CIP罐、CIP泵、回流泵、浓清洗剂泵、换热器和管路组成的清洗系统，此时被清洗的装置与CIP装置形成回路，单次使用的CIP系统是比较简单的设备，且此系统在清洗完成后直接将清洗液排放不再循环使用。清洁剂重复使用的CIP系统是国内使用较为普遍的清洗系统，此系统中酸碱洗液是可以重复再使用的，其水、碱、酸等各种清洗液是分别放在各自的储桶里的，且在清洗完毕将酸碱等洗液进行回收以便循环再使用，清洗液重复使用的CIP系统较为庞大是由于酸碱清洗剂都是在储液罐中稀释调配的。清洁剂多次使用的CIP系统是由局部性的，其清洗液是由储液罐集中提供，而且此系统在清洗完成后清洗液是可以回收以便重复使用的，清洗液多次使用的CIP系统结合了单次使用CIP系统和重复使用的CIP系统的特点。

1.4 CIP清洗机理

CIP系统是通过运动能、热能、化学能和时间四大要素实现清洁效果的。（1）运动能。运动能的大小是由雷诺数来衡量的，当雷诺数大于三千时清洁的效果最好；（2）热能。热能清洗是利用蒸汽、电通过介质对物体进行加热，使物体表面污垢分离而达到清洁效果；（3）化学能。化学清洗是利用清洁剂产生化学反应来清除设备表面的污垢，常见的清洁剂有水、酸、碱等；（4）时间。一般来说清洗时间越长，清洗的效果越好，但如果清洗的时间过长，会延长生产周期。

2 CIP清洗系统在乳饮料行业的应用

2.1 CIP清洗系统的总体结构

CIP清洗系统由人机界面、可编程控制器、工艺泵及阀组控制、液位开关、气动角座阀、气动调节阀、运行参数采集、用户管理等功能构成。主要控制硬件由触摸屏、可编程控制器、变频泵、流量计、电导率仪、温度变送器、液位开关、气动角座阀、气动调节阀等部分构成。系统人机界面由触摸屏作为上位机提供。

2.2 CIP清洗系统清洗过程

2.2.1 CIP清洗前的准备。在进行CIP清洗前的准备工作是：检查清洗参数是否已经设置好，如热水罐热水的温度、碱罐碱的温度、清水循环时间、热水循环时间、碱水循环时间、CIP泵至所选择罐顶的时间以及所选择罐底至CIP罐顶的时间等参数，为热水罐循环水加热和碱水罐配碱、加热，为CIP循环清洗消毒做好准备同时调整各罐的液位以及配好碱酸液浓度。

2.2.2 CIP循环清洗。一般的清洗流程是清水→碱水→清水→酸水→清水→热水→结束。在清洗之前，CIP系统会根据工作的情况判断环境是否符合清洗的条件，如果不符合清洗条件，系统就会自动报警。如果符合清洗条件，则系统会进入清洗程序进行清洗操作。（1）选择清洗步骤，清洗步骤确定后其相应的阀门会自动打开；（2）在清洗过程中根据清洗液出口温度，自动调节蒸汽阀；（3）在清洗完成后，立即停止清洗程序、停止运行清洗出液泵。在这个清洗的过程中，CIP系统会自动控制清洗条件，在清洗条件不达标的情况下，系统会发出警报，以提醒工作人员需要调整水、酸、碱的情况，与此同时，CIP系统还会对清洗中心回流液的温度和流量进行检测，以便保证清洗的质量。

2.3 CIP系统在清洗时应注意的问题

CIP系统是与生产系统独立分开且比较复杂的清洗系统。此系统在清洗的过程中主要是利用阀门来控制清洗液的流动情况和清洗液的流动速度，以便同时清洗与所有产品接触过的生产设备，并保证所有设备彻底清洗完全。这些设备都必须是使用抗腐蚀性的材料来制造的。CIP系统在清洗时采用同一个编程来控制独立的单元进行清洗程序，且清洗是循环的。为了实现CIP控制参数通常在清洗容器上安装电导测量系统，这样既可以控制清洗液的浓度，又能够保证清洗液的质量，同时还能回收清洗液。

2.4 CIP清洗的评价

评价CIP清洗的效果是通过检测溶液中含有的离子的含量以及酸碱度。酸碱物质在进入CIP清洗系统之前先测定它们的酸碱度，在CIP清洗系统工作后，再检测清洗后的溶液的酸碱度，如果酸碱度不一致，就表示清洗效果不好，这时需要根据酸碱物质酸碱度的来调节清洗效果。如果酸碱度高就可以调节其他硬件设施来改善清洗效果，如果酸碱物质的酸碱度低，就需要研究是否还要重新配置清洗液，以便改善清洗效果。CIP清洗效果最重要的评价标准是CIP清洗系统在清洗设备时是否会排放对生态环境造成污染的废水，如果会排放对环境造成污染的废水，那么废水对环境污染的程度是多少，因此环境卫生状况是评价CIP系统很重要的一个标准。

3 影响清洗效果的因素

CIP的影响因素主要有清洗液的流速、温度、洗剂浓度、清洗时间、浸透力、水的硬度、污物的数量、种类、状态、厚度和设备的材质、平面结构等。（1）流速。清洗液的流速越大，清洗效果越好，但流速在增大的同时清洗液的用量也在增加，这就意味着成本在增加，所以流速应控制在每米2秒左右；（2）温度。温度上升可以改变污物和清洗液的物理特性进而提高清洗速率，但温度过高可能导致污物性质的改变，使污物与设备表面间的结合力提高阻碍清洗的进行，因此应把温度控制在70℃左右；（3）浓度。每一种清洁剂都有一个最佳浓度，提高洗液的浓度可以促进洗液与污物间的化学作用力，增加清洗效果，但洗液浓度过高会造成资源浪费并导致反效果或副作用，如腐蚀等，因此需要控制好清洁剂的浓度；（4）清洗时间。一般情况下，清洗时间越长，清洗效果越好，但如果时间过长，会延长生产周期，因此为了提高设备的利用率，为了提高清洗效果，需要控制好清洗的时间；（5）水的硬度。水的硬度越高，清洗效果越差，因此需要加入保护剂，以消除化学反应带来的影响；（6）清洗液压力。清洗液的压力越大，其冲击力就大，清洗作用就越强。常用喷射清洗，是通过喷嘴把加压的清洗液喷射出去，在冲击力和化学作用下，冲击被清洗表面。

4 结语

随着人们对生活质量品质的要求越来越高，使得对各个产品的质量要求也在不断提高，这就需要各生产厂家严格控制生产过程的清洗情况。由于传统的清洗方式既费时又费力，而且还不能保证设备的清洗程度，所有相关人员研究出CIP清洗系统，CIP清洗系统在清洗时不仅可以保证完全将设备清洗干净，还不用耗费人力资源。目前CIP清洗系统在实际生产中已得到广泛应用，由于CIP清洗系统的应用使得产品质量得到了很大的提升，同时还提高了劳动生产效率和企业的竞争力。

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作者简介：姜建林（1982-），男，杭州娃哈哈集团有限公司工程师，硕士。

（责任编辑：蒋建华）