全新節能，高效CIP解決方案

希悅爾食品保護業務工程經理 王雨明

全新節能，高效CIP解決方案

希悅爾食品保護業務工程經理 王雨明

CIP作為液體食品工廠，清洗消毒的技術已經在全世界范圍內得到廣泛認可超過幾十年，在過去幾十年中，從原始的手動清洗、半自動清洗到現在全自動清洗，不僅是全自動清洗消毒，還能做到全程記錄和監控。CIP站作為CIP系統里面核心的部件，也經歷了很多代的發展。有一開始使用半自動、手動的，也有后期大家看到的單機式的兩段式的，和目前使用比較廣泛使用的集中式的。今天想給大家介紹的是希悅爾公司研發并在歐洲得到廣泛使用的衛星清洗站系統。相信各位嘉賓對CIP系統不僅非常熟悉，而且每個人都有自己的見解。

但是每個人的要求不一樣，有些人說想要什么品牌的泵，有些人說需要什么品牌的控制器，給大家歸納了三類是目前食品企業所希望得到的CIP類型：第一類是可以通過CIP站進行控制和輸出的，需要得到正確的或者能夠達到清洗效果的機械力，需要清洗劑和溫度，時間是需要經過認證的。但僅僅這些是不夠的，還需要被清洗的目標是不是做了正確選擇，管道是不是衛生設計，有沒有死角，罐體和清洗目標是不是和清洗機互鎖。第二類是完整性，食品企業不希望清洗站在清洗的時候突然會漏出來。第三類還需要控制，所有人都不希望每一個閥門需要人去開動，也不希望每一個記錄需要人工去記錄，所以清洗要有完整的清洗記錄和監控系統。隨著通信技術發展，衛星清洗站系統不僅可以做到無線的遠程控制，甚至可以做到在線的監控記錄。

希悅爾的目標是希望用水最少、蒸汽更少、時間更短，希悅爾作為CIP的全套供應商，清洗是公司業務的一部分。但對這部分的節約不是來自于正常的清洗流程，也不是去節約酸堿溶液，更不是用縮短沖洗時間來節省水，而靠的是整體方案的重組和調整。

圖1 可回收CIP系統運行費用

圖1是可回收式CIP系統的運轉費用示意圖。可回收式是指非一次性排放的CIP系統，水、電、氣包括熱冷和清洗劑的費用占到80%，其他20%是指需要人員去操作、固定資產投資需要折舊費。如果要得到很好的控制和節約，就可以幫助工廠節約很多時間，如果時間上節約了，那么人員工作時間和用電量就會節約下來；如果做到了清洗劑使用、熱能使用和水使用的節約，就會對工廠的排放產生積極的影響。

圖2 傳統清洗時間與希悅爾清洗時間比較圖

如何節約時間？請看圖2。橫坐標是時間，縱坐標是溫度和濃度，可以看到紅顏色的線是工廠在做清洗的每一步，通常在做清洗的時候會用水沖，會有溫度和濃度上升的階段，上升到一定程度，然后會持續一段時間，到了時間以后，需要進行水沖，最后才是沖進水。最后一步做完后，產品才可以進入到管道。三角區域黃色的部分，表示如果這部分上升的角度像下面這樣來的比較快，全部的時間會縮得比較短。黃色的三角區被定義為無效清洗時間，也就是等待時間，通常在設定一個CIP系統的時候，會做到不管是三步堿洗還是五步酸堿洗，往往時間會大于設定的50分鐘或40分鐘，這來自于這個無效清洗時間。

當在很短時間內達到使用的溫度和濃度的時候，時間會變得很短，同樣的酸洗或者堿洗的時間，所有用的時間能夠從60分鐘縮減到40分鐘。CIP站在運轉的時候，它不會因為有等待時間泵就會停下來，CIP站的泵是連續作業，所以工廠的用電量會持續增長。在節約下來的20分鐘里能夠節約的除了用電量、化學劑和水以外，還有人員的工時、設備的折舊，設備折舊通常是用運轉小時來計算的。對于這部分的優化，CIP是以解決無效清洗時間為主。

CIP站作為整個生產的核心部件，工程人員在做新工廠的設計或者老工廠的改造的時候，正確的選擇是對食品廠生產的效率和清洗的效果能夠得到保證，如果設計者不根據被清洗目標的實際情況，不是很了解被清洗的罐體或者管道或者灌裝機，需要什么樣的流量、溫度、濃度，那就很難進行選型。

CIP系統優化，不管是啤酒飲料還是油品的工廠，目前所能夠看到的CIP站，有些是具備條件可以做優化，有些是不具備條件，但是對于這一部分，希悅爾會對CIP站本身和被清洗的目標會有一個非常清晰的定義，換句話說，用戶需要洗什么，工程設計者才去選什么樣的CIP站。這有別于設備供應商，希悅爾的優勢在于不僅有做工程設備的CIP站的設計人員，生產制造人員，同時還具備對于清洗的運用包括化學品運用，以及認證工作的人員，大家組成了一個有機的團隊來做。

圖3 希悅爾衛星清洗站

圖3為希悅爾衛星清洗站。有常規的回收水罐、雙罐（這時候叫儲罐是因為是做儲存用的，還作為一個循環的緩沖用，但對希悅爾的產品，它只做儲存用），當堿洗時，閥門打開，通過CIP站的泵后，左邊是被模擬的清洗管道，和傳統的方式有些不一樣，傳統的是頂部加酸和堿，希悅爾的設計是在線進行酸堿添加。通過大罐循環，在清洗時就不會受到罐體液位、濃度的影響。大多數時候并不需要整個罐體那么多溶液去進行清洗，通常在工廠清洗的CIP罐的設計會按照1.5到2倍來算，但是當食品廠的罐不是在一個CIP站，體積就非常大。傳統做法是不管是兩個還是三個，這些線路都會通過罐體進行循環。這個會受到什么影響？如圖虛線所示，當溫度和濃度達不到的時候，就會停下來等待，造成無效的CIP等待時間。

希悅爾做循環時通過管道進行旁路循環，而不會通過罐體進行循環，也就不會受到罐體的溫度和濃度的影響。希悅爾的研究人員認為有三部分，緊湊的啟動閥組的設計、旁路循環、功能塊的衛生程序（不僅包括程序的設計，同時包括在洗罐時，在沒有生產或者沒有使用之前，食品廠根本不知道要把這個罐洗干凈需要多少濃度的酸和堿，需要多少溫度的酸和堿，這也是希悅爾可以提供的所謂衛生清單的部分）。

圖4 常規CIP站與希悅爾CIP站對比圖

圖4是常規CIP站與希悅爾的衛星CIP站，常規CIP站是CIP泵輸出，然后一路回來，會經過罐體循環。

水的節約，設計人員在做CIP的時候，水是分兩部分，一部分是直排的，一部分可以回收重新用的，但是不管直排還是回收用的，必須通過管道從泵里面出水。常規的做法是，通過管道排水，堿罐、酸罐、回收水罐，后面可能還有熱水罐，每一次清洗經過這個管道。但是希悅爾清洗是閥正式的，每次沖洗時沒有這個管道，每一次循環不管是你沖酸、沖堿，每次大概50升水，除了多用這50升水每個循環之外，水不會蒸發掉，會到污水處理廠，會增加污水處理量。

圖5 實物對比照

圖6 實物對比照

圖5和圖6為實物照片，左邊是大家比較熟悉的傳統式的，右邊是希悅爾的設計，是做成閥正式的，基本上沒有因為不同媒介之間進行切換的時候水的浪費。

對于希悅爾的衛星CIP站，不是工廠里見到的泵熱站，是作為一種設備，一個模塊化的設備。這個圖比較簡單，也比較直接，為什么可以走到旁路循環，右邊這個方塊是被清洗目標，無所謂灌裝機還是管道，做清洗的時候從CIP泵出去，經過不清洗目標再回到堿罐，回到底端再抽出去。每次用的不是同樣一個液體，濃度和溫度是波動的。當食品企業有多套設備的時候，同時用會對它有影響的，根據在生產工廠看過的經驗，對這部分內容，最大的影響是什么？最大的影響就是當需要用堿去清洗罐或者管道時，使用者根本不知道液位或者濃度、溫度在什么狀態。希悅爾的做法是，只要滿足清洗的量叫做循環量，從這個罐體抽出來，經過CIP泵，經過熱交換器，到清洗目標，不會回罐，好處是它只需要把這一段的液體加熱，濃度配到適用的濃度。所有的CIP站只要是用這個罐的都要暫停下來， CIP站還在運轉，被清洗目標可能是灌裝機可能是罐，也在運轉，但是卻是在做無效功。

這個罐希悅爾有兩種做法，一種是清洗罐，另外一種是排氣罐。還有一種好處是，當需要不同濃度或不同溫度時，可以進行單獨的用電子計量泵在線添加酸堿，而不是用傳統的方法，也就是在用CIP站做清洗時，希悅爾可以做到針對不同的被清洗目標用不同的濃度不同的溫度，并不受CIP站的影響。現在很多工廠的做法是，不管是洗灌裝機還是管道、罐，只要從CIP站出來的，所有的酸堿濃度和溫度都是一樣的，其實在針對不同污垢甚至不同設備表面時，清洗所需要的溫度和濃度不一樣的，這部分的節約是來自于旁路循環系統。

圖7 CIP旁路循環系統對比圖

圖7藍顏色部分是傳統的，所顯示的是CIP站出來以后回到罐，再從罐里出來。紫色是希悅爾衛星站的供應流程。當在用這個旁路循環系統時，它不僅在時間上做到節約，在濃度溫度上可以得到很好的控制，同時可以節約時間。這個道理很簡單，因為只需要用1000升的水或者液體去清洗，根本不需要把整個罐里的10噸水進行加熱、濃度配比，這會在時間上會做到很大的節約。

添加系統左邊這個圖是電子計量泵（脈沖信號可以用做模擬量進行反饋），而不是用通常所見到的空氣隔膜泵進行添加。圖8是CIP泵的入口，當需要不同的添加化學劑的時候，可以通過這種方式進行添加。這樣做有兩個好處，一個好處是使用泵添加，可以做到精準添加。第二個好處是，對于這部分可以進行分濃度添加，在清洗不同濃度的時候，用到的清洗劑是不一樣的。當然對于混合來說也是很均勻的，如果在線添加酸和堿，濃度混合非常迅速。對罐體來說也有做得很好的，但是避免不了會有所謂的沉降、沉淀。

圖8 CIP泵入口

兩套CIP站，后面是CIP罐，當然CIP罐如果足夠大，都可以加。

最后是程序的設計，希悅爾不僅有非常完善和非常專業的清洗程序的設計，同時對CIP泵的程序也能做到針對性的編成，針對不同的清洗目標做到針對性菜單設計。有一點跟傳統CIP不一樣，計時、流量、電導、溫度，這是通常用的，同時也會設定容量，當設備固定、管道固定、CIP站固定、被清洗目標固定的時候，清洗每一個不同的目標循環量是固定的，當這個循環量和設定不同步的時候，在大多數工廠所安裝的流量計只是起一個水表的作用。

界面，通常會有這樣簡單版的，可以和清洗目標進行互通版的，還有在線監控，也是可以進行監控和通信的。圖9顯示針對不同的目標有不同的菜單，菜單里面不僅有濃度的不一樣、溫度的不一樣、時間的不一樣，同時還對不同的清洗目標循環量是不一樣的。結果有兩種，一種是圖表式的，還有一種是Excel表式的。

圖9 CIP界面菜單

有一個安裝案例是老工廠CIP站改造項目。改造完成以后，做了為期一個月的對比，它的用水量用電量時間量能夠得到30%到35%的節約，圖片顯示的是一個超過15年的牛奶加工廠。

另一個在中國的案例——上海的可口可樂。該公司做了兩套CIP站。相對比之前的數據，也是得到了30%的節約，不管是用水還是時間上。

希悅爾泰華是作為清洗和消毒行業的領先者，能夠給客戶提供的CIP系統不僅僅是酸、堿，也不僅僅是CIP設備，提供的是一個量身定做的系統，希悅爾會對現場的每一個被清洗目標、每一個設備做到專業、細致的審核和記錄，會針對性的幫助食品企業做CIP方案。同時也有關注于客戶的微生物專家團隊，還有專門計算成本的核心團隊。同時能夠提供的是CIP的交鑰匙工程，是從一開始的問題發現到制定方案，到工程實施，再到最后的驗證。

很多食品廠有過這樣的經歷：建了一個CIP站，使用后根本達不到效果，又不知道該找誰，如果找CIP站的供應商，有可能得到的答案是設備沒有問題，因為清洗流程有問題；當找到清洗劑的供應商，得到的答案是CIP站有問題，設備的流速根本達到要求，或者溫度達不到要求。希悅爾可以做到不僅能夠提供有效的工藝設備，還可以提供專業的審核團隊，做到對酸堿清洗的濃度審核，同時對清洗效果也能夠得到驗證和保證。