CIP清洗系統在乳飲料行業的應用

姜建　林文棋

摘要：由于乳飲料生產設備很難清洗，清洗時不僅耗時費力，而且清洗不干凈還會影響產品的質量。相關技術人員根據乳飲料行業設備難以清洗的現狀，研究出了CIP清洗系統，CIP清洗是不需要拆除設備就可以就地清洗的系統。文章通過介紹CIP清洗系統的基本情況，闡述了CIP清洗系統在乳飲料行業中的應用，并分析了影響CIP系統清洗效果的因素。

關鍵詞：CIP清洗系統；乳飲料行業；生產設備；就地清洗；清洗效果 文獻標識碼：A

中圖分類號：TS203 文章編號：1009-2374（2016）22-0041-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.020

之前的乳飲料行業設備的清洗過程是先將設備拆除，再使用人工進行清洗，在清洗完成后再組裝乳飲料行業設備。這種清洗方式不僅耗費人力，還消耗了大量的時間，這樣就會減少乳飲料產品的生產量。然而CIP清洗系統就是在原地進行清洗，既不需要拆除設備，也不需要耗費人力資源就可以進行清洗的一種裝置，同時CIP還可以對乳飲料行業的所有設備進行清洗。其實CIP清洗系統就是一種機械設備，它的主要結構就是幾個罐子和幾個泵而已，再加上一些控制罐子和泵運行的科技手段，CIP清洗系統的最終目的就是清洗整個生產設備，以便保證乳飲料的質量，同時提高乳飲料行業的生產效率。

1 CIP清洗系統概述

1.1 CIP清洗系統的基本概念

目前，在飲料、果汁、果漿、果醬、酒類等食品飲料生產企業中廣泛應用于清洗機械設備的系統是CIP清洗系統，此系統又稱為就地清洗系統。就地清洗就是在不拆開或者移動機械設備的情況下對設備進行清洗，因此又將之稱為清洗定位或定位清洗。就地清洗采用的是通過把與食品相接觸的機械設備面使用高溫度、高濃度的清洗液進行清洗，就地清洗能夠達到衛生級要求的清洗程度。

1.2 CIP清洗系統的特點

CIP清洗系統的特點是：CIP清洗系統能夠保證絕對的清洗效果，從而提高生產產品的質量和安全性；CIP清洗系統能夠節約操作時間、節約人們的勞動力、節約水蒸氣等能源，從而保證設備操作的安全，提高工作人員的工作效率；CIP清洗系統還能夠實現生產設備的大型化，從而提高生產設備的自動化水平，延長其使用壽命。CIP清洗效果的主要影響因素是加入的化學試劑產生的化學能。

1.3 CIP清洗系統的分類

根據清洗液的使用方法分為清潔劑單次使用的CIP系統、清潔劑重復使用的CIP系統、清潔劑多次使用的CIP系統。清潔劑單次使用的CIP系統是其清洗液只使用一次，且沒有容量大的稀釋液儲桶，單次使用的CIP姿態是由CIP罐、CIP泵、回流泵、濃清洗劑泵、換熱器和管路組成的清洗系統，此時被清洗的裝置與CIP裝置形成回路，單次使用的CIP系統是比較簡單的設備，且此系統在清洗完成后直接將清洗液排放不再循環使用。清潔劑重復使用的CIP系統是國內使用較為普遍的清洗系統，此系統中酸堿洗液是可以重復再使用的，其水、堿、酸等各種清洗液是分別放在各自的儲桶里的，且在清洗完畢將酸堿等洗液進行回收以便循環再使用，清洗液重復使用的CIP系統較為龐大是由于酸堿清洗劑都是在儲液罐中稀釋調配的。清潔劑多次使用的CIP系統是由局部性的，其清洗液是由儲液罐集中提供，而且此系統在清洗完成后清洗液是可以回收以便重復使用的，清洗液多次使用的CIP系統結合了單次使用CIP系統和重復使用的CIP系統的特點。

1.4 CIP清洗機理

CIP系統是通過運動能、熱能、化學能和時間四大要素實現清潔效果的。（1）運動能。運動能的大小是由雷諾數來衡量的，當雷諾數大于三千時清潔的效果最好；（2）熱能。熱能清洗是利用蒸汽、電通過介質對物體進行加熱，使物體表面污垢分離而達到清潔效果；（3）化學能。化學清洗是利用清潔劑產生化學反應來清除設備表面的污垢，常見的清潔劑有水、酸、堿等；（4）時間。一般來說清洗時間越長，清洗的效果越好，但如果清洗的時間過長，會延長生產周期。

2 CIP清洗系統在乳飲料行業的應用

2.1 CIP清洗系統的總體結構

CIP清洗系統由人機界面、可編程控制器、工藝泵及閥組控制、液位開關、氣動角座閥、氣動調節閥、運行參數采集、用戶管理等功能構成。主要控制硬件由觸摸屏、可編程控制器、變頻泵、流量計、電導率儀、溫度變送器、液位開關、氣動角座閥、氣動調節閥等部分構成。系統人機界面由觸摸屏作為上位機提供。

2.2 CIP清洗系統清洗過程

2.2.1 CIP清洗前的準備。在進行CIP清洗前的準備工作是：檢查清洗參數是否已經設置好，如熱水罐熱水的溫度、堿罐堿的溫度、清水循環時間、熱水循環時間、堿水循環時間、CIP泵至所選擇罐頂的時間以及所選擇罐底至CIP罐頂的時間等參數，為熱水罐循環水加熱和堿水罐配堿、加熱，為CIP循環清洗消毒做好準備同時調整各罐的液位以及配好堿酸液濃度。

2.2.2 CIP循環清洗。一般的清洗流程是清水→堿水→清水→酸水→清水→熱水→結束。在清洗之前，CIP系統會根據工作的情況判斷環境是否符合清洗的條件，如果不符合清洗條件，系統就會自動報警。如果符合清洗條件，則系統會進入清洗程序進行清洗操作。（1）選擇清洗步驟，清洗步驟確定后其相應的閥門會自動打開；（2）在清洗過程中根據清洗液出口溫度，自動調節蒸汽閥；（3）在清洗完成后，立即停止清洗程序、停止運行清洗出液泵。在這個清洗的過程中，CIP系統會自動控制清洗條件，在清洗條件不達標的情況下，系統會發出警報，以提醒工作人員需要調整水、酸、堿的情況，與此同時，CIP系統還會對清洗中心回流液的溫度和流量進行檢測，以便保證清洗的質量。

2.3 CIP系統在清洗時應注意的問題

CIP系統是與生產系統獨立分開且比較復雜的清洗系統。此系統在清洗的過程中主要是利用閥門來控制清洗液的流動情況和清洗液的流動速度，以便同時清洗與所有產品接觸過的生產設備，并保證所有設備徹底清洗完全。這些設備都必須是使用抗腐蝕性的材料來制造的。CIP系統在清洗時采用同一個編程來控制獨立的單元進行清洗程序，且清洗是循環的。為了實現CIP控制參數通常在清洗容器上安裝電導測量系統，這樣既可以控制清洗液的濃度，又能夠保證清洗液的質量，同時還能回收清洗液。

2.4 CIP清洗的評價

評價CIP清洗的效果是通過檢測溶液中含有的離子的含量以及酸堿度。酸堿物質在進入CIP清洗系統之前先測定它們的酸堿度，在CIP清洗系統工作后，再檢測清洗后的溶液的酸堿度，如果酸堿度不一致，就表示清洗效果不好，這時需要根據酸堿物質酸堿度的來調節清洗效果。如果酸堿度高就可以調節其他硬件設施來改善清洗效果，如果酸堿物質的酸堿度低，就需要研究是否還要重新配置清洗液，以便改善清洗效果。CIP清洗效果最重要的評價標準是CIP清洗系統在清洗設備時是否會排放對生態環境造成污染的廢水，如果會排放對環境造成污染的廢水，那么廢水對環境污染的程度是多少，因此環境衛生狀況是評價CIP系統很重要的一個標準。

3 影響清洗效果的因素

CIP的影響因素主要有清洗液的流速、溫度、洗劑濃度、清洗時間、浸透力、水的硬度、污物的數量、種類、狀態、厚度和設備的材質、平面結構等。（1）流速。清洗液的流速越大，清洗效果越好，但流速在增大的同時清洗液的用量也在增加，這就意味著成本在增加，所以流速應控制在每米2秒左右；（2）溫度。溫度上升可以改變污物和清洗液的物理特性進而提高清洗速率，但溫度過高可能導致污物性質的改變，使污物與設備表面間的結合力提高阻礙清洗的進行，因此應把溫度控制在70℃左右；（3）濃度。每一種清潔劑都有一個最佳濃度，提高洗液的濃度可以促進洗液與污物間的化學作用力，增加清洗效果，但洗液濃度過高會造成資源浪費并導致反效果或副作用，如腐蝕等，因此需要控制好清潔劑的濃度；（4）清洗時間。一般情況下，清洗時間越長，清洗效果越好，但如果時間過長，會延長生產周期，因此為了提高設備的利用率，為了提高清洗效果，需要控制好清洗的時間；（5）水的硬度。水的硬度越高，清洗效果越差，因此需要加入保護劑，以消除化學反應帶來的影響；（6）清洗液壓力。清洗液的壓力越大，其沖擊力就大，清洗作用就越強。常用噴射清洗，是通過噴嘴把加壓的清洗液噴射出去，在沖擊力和化學作用下，沖擊被清洗表面。

4 結語

隨著人們對生活質量品質的要求越來越高，使得對各個產品的質量要求也在不斷提高，這就需要各生產廠家嚴格控制生產過程的清洗情況。由于傳統的清洗方式既費時又費力，而且還不能保證設備的清洗程度，所有相關人員研究出CIP清洗系統，CIP清洗系統在清洗時不僅可以保證完全將設備清洗干凈，還不用耗費人力資源。目前CIP清洗系統在實際生產中已得到廣泛應用，由于CIP清洗系統的應用使得產品質量得到了很大的提升，同時還提高了勞動生產效率和企業的競爭力。

參考文獻

[1]唐文軍，樊石，李磊.乳品廠CIP系統的自動控制改

造[J].自動化技術與應用，2011，（4）.

[2]周彩明.CIP清洗系統簡介[J].啤酒科技，2010，

（5）.

[3]呂守軍.CIP清洗系統的分析及優化[J].啤酒科技，

2011，（9）.

[4]劉月蘭，楊小雨，陳禹，劉玉喜.CIP清洗系統在

乳品行業的應用[J].哈爾濱師范大學自然科學學報，

2012，（3）.

[5]陳愛清.全自動CIP清洗系統在飲料、啤酒包裝生產

線的應用[J].飲料工業，2010，（11）.

[6]宣云靜.CIP系統在啤酒行業中的運用[J].中國新技

術新產品，2015，（6）.

作者簡介：姜建林（1982-），男，杭州娃哈哈集團有限公司工程師，碩士。

（責任編輯：蔣建華）