食品飲料行業的CIP工藝及儀表應用

上海恩德斯豪斯自動化設備有限公司　陳帥

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食品飲料行業的CIP工藝及儀表應用

上海恩德斯豪斯自動化設備有限公司陳帥

編者按：Endress+Hauser（以下簡稱E+H）創建于1953年，其測量及自動化儀表廣泛應用于世界各地的各種工業領域。近年來，E+H在食品飲料行業也頻頻發力。E+H能夠為食品飲料行業提供全方位的測量解決方案，五大產品（流量、壓力、物位、分析、溫度）系列完美解決現代食品飲料工廠中遇到的測量問題。在食品飲料行業，E+H的優勢明顯：由于耕耘食品飲料行業多年，對生產工藝有著全面深刻的理解，現場測量方案成熟可靠；其產品線齊全豐富，尤其是衛生型產品，認證齊全。

目前在食品加工廠中，與產品直接接觸的設備的清洗是食品生產過程中必不可少的部分。CIP英文描述為Clean In Place，在國內經常翻譯為原位清洗或就地清洗，在食品飲料行業通常通過分配盤自動程序完成清洗過程。與CIP對應的COP英文描述為Clean Out of Place，通常手工完成，需要把設備進行拆解然后使用刷子和軟管等工具進行清洗。主要應用在機械連接比較復雜的系統。CIP清洗系統作為一種理想的設備及管道清洗方法，食品加工企業特別在食品飲料企業中的應用越來越廣泛。

CIP清洗的目的是去除設備或管道內的食品殘留物或污物，防止食品污染和交叉污染。食品殘留物或污物多以蛋白質、碳水化合物、脂肪、無機鹽（磷酸鹽、碳酸鹽）、微生物等形態存在?，F代食品廠的CIP清洗過程多針對食品殘留物或污物的物理、化學性質，綜合使用清洗劑的熱能、機械能、化學能，在一定的時間內進行清洗，以達到食品廠安全生產的要求。對于清洗狀態的描述，通常有以下術語來進行表示：

物理清潔度——除去表面上所有可見污物；

化學清潔度——不僅除去全部可見污物，而且還除去了肉眼不可見的，但通過嘗味或嗅覺能探測出的殘留物；

細菌清潔度——通過消毒獲得；

無菌清潔度——殺滅所有的微生物。

這里必須指出，設備不需經過物理或化學清洗就能達到細菌清洗度。然而，需要清洗的表面如果首先經過最起碼的物理清洗后，就更容易達到細菌清潔度。而乳品廠清洗工作的要求是要經常達到化學和細菌清潔度。因此，設備表面首先用化學洗滌劑進行徹底清洗，然后再進行消毒。

在現代化的食品飲料廠，CIP的清洗過程多在自動程序的控制下完成，清洗過程也分為很多不同的步驟，但通常清洗過程按照以下流程進行：

（1）溫/熱水沖洗：利用脂肪在溫/熱水中的融解特性，使用60℃左右的溫/熱水沖洗設備或管道，以達到預沖洗的作用；

（2）堿洗會使蛋白質更容易膨脹和去除；

（3）酸洗可以溶解礦物雜質，并且酸可以中和堿，并能夠通過破壞細胞膜來殺死微生物；

（4）減酸洗后顆粒處于懸浮狀態，最后使用清水沖洗掉懸浮狀態的污染物。

CIP站通常有兩罐式、三罐式、四罐式和五罐式，目前四罐式（酸罐、堿罐、水管和回收罐）和五罐（酸罐、堿罐、藥劑消毒罐、水罐和回收罐）式CIP站居多。CIP中央控制站是CIP清洗的核心執行機構，是負責酸堿（稀酸稀堿）調配和自動清洗的硬件基礎。CIP站作為食品飲料廠最復雜的執行機構之一，其運行的精確性、可靠性以及穩定性都至關重要。由于CIP站有大量的工藝參數需要測量，故現場在線儀表的使用較為普遍，接下來將結合CIP清洗的工藝介紹一下Endress+Hauser的儀表在CIP清洗中的應用情況。

（1）CIP罐的液位測量

CIP罐的高中低液位測量為數字量檢測，測量方式簡單易行，在調配酸堿以及在線清洗時作用巨大。酸堿調配時，配合自動程序及電導率控制外部加入的濃酸濃堿及稀釋水的用量；在線清洗時，罐內清洗液的液位狀況對于操作人員的操作至關重要，通常會使用高、中、低液位的方式進行液位控制。Endress+Hauser的衛生型音叉開關FTL20H/50H/51H堅固耐用，使用方便且無需標定，適合在CIP罐區有腐蝕的情況下使用。

（2）CIP管道流量及壓力測量

手工清洗時，通常使用硬毛刷來增加機械刷洗效果，在CIP自動清洗程序中，為了達到清洗所需的機械能，通常通過清洗程序中的流量控制和壓力控制來實現。由于CIP的清洗液都含有一定的導電性，Endress+Hauser的衛生型電磁流量計Promag 50H/53H測量精度高，穩定性好是CIP流量控制的最佳選擇，通常電磁流量計安裝在CIP壓力線的出口位置進行流量控制。壓力控制模式下可以通過安裝在CIP壓力出口處的壓力變送器來完成對壓力的控制，以保證清洗液具有足夠的機械沖刷力。

（3）CIP清洗液的濃度控制

CIP清洗時的化學能主要通過CIP清洗液中的酸和堿來實現，但CIP清洗液中的酸堿濃度需要嚴格進行控制，濃度過高會造成對現場設備的腐蝕，造成不必要的經濟損失；濃度過低則清洗的化學能不足，清洗達不到要求。此外，CIP管道經常會受到現場水錘等現象造成的震動影響，故對在線濃度測量儀表要求較高。Endress+Hauser的在線濃度計CLD 134及CLD 18是該工況下的最佳選擇。CLD 134有一體式和分體式兩種方式，其分體式儀表可以更好地避開管道震動保護儀表的變送器部分，使現場濃度計的使用更加穩定，壽命更長。如果CIP清洗管道布局較好，現場管道震動較少，也可以使用一體式的CLD 134或經濟型的CLD 18。

（4）CIP清洗液的溫度控制

一般而言，純清洗劑的清洗效力隨著溫度的上升而增加，但現代工業中使用的多數是混合洗滌劑，實際使用都有一個最佳使用溫度；根據經驗，堿性清洗劑的溫度至少70℃，酸性清洗劑的溫度一般為68℃到70℃。CIP清洗中的溫度控制非常重要，要在確保足夠的清洗溫度下不浪費過多的能源。Endress+Hauser的溫度變送器TM401/TM411的QuickSens技術能夠快速響應溫度變化，響應時間比常規溫度產品快9倍，同時QuickNeck技術能夠方便維護，減少停車時間。

（5）CIP站的蒸汽流量測量

CIP站在現代化的食品飲料廠中使用頻率高，耗能較大，是生產廠商進行節能減排的重點控制對象。CIP站的熱能消耗巨大，其熱能的體現形式主要通過蒸汽加熱來實現。通過對蒸汽的精確測量可以實現對蒸汽用量的合理把控以及合理地進行CIP清洗計劃排期。但蒸汽測量現場環境較為惡劣，常伴有水錘管振等現場，此外蒸汽的質量參差不齊，不飽和蒸汽、過熱蒸汽經常存在，造成了蒸汽測量難度較大。Endress+Hauser新型的的蒸汽流量計Prowirl 200具有方便的變徑功能，方便安裝，儀表堅固可靠，可以應對各種惡劣工況，此外還有濕蒸汽檢測功能，幫助用戶改善現場蒸汽質量。

CIP清洗現場檢測點多，程序控制復雜，但現代化的CIP清洗程序運行靈活方便，幫助食品飲料行業的客戶解決了清洗的問題，保證了食品安全生產的環境。Endress+Hauser專注于食品行業，致力于打造滿足食品行業衛生型要求的儀表，衛生型過程連接豐富，是食品飲料行業的測量好伙伴。

精彩提煉

食品飲料行業新建項目減少，改造項目將有所增加

基于中國經濟的長線增長態勢以及居民生活水平的提高，食品飲料行業未來仍有良好的發展勢頭；受制于近年來中國經濟增速趨緩，未來食品飲料行業的投資也將受到一定影響，新建項目數量將有所減少，改造、技術升級項目將有所增加。

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