1、CIP 装置 南轻集团- 1 -在线清洗装置-CIP In Place Clean Unit - CIP 南京轻工业机械集团设计院 南京 210016Design Inst. of Light Industry Machine Group in Nanjing, Nanjing 210016, China摘要: 针对啤酒、饮料等行业在 CIP 装置和清洗工艺上认识不足，作者收集了有关资料，并结合清洗技术方面的实践经验，撰文对 CIP 装置有关的内容给予了叙述并举例计算。尤其对流动洗涤剂清洗管道和缸阐明了所需要的流速、流量。还强调了罐内自清洗的意义。提出 CIP 要按照制定的清洗工艺来进行。另外
2、也涉及到了 CIP 装置在其它领域中的应用以及与其它清洗技术相结合的介绍。Abstract: Aiming at the inadequate knowledge of CIP unit and cleaning process in beer and beverage industry, the author collected relatire literature and by referring to his own experience with cleaning technology, wrote this essay to give a more comprehensive de
3、scription of CIP device and illustrate its calculation with an example. The emphasis has been put on flow speed and flow rate required by recirculation detergent to clean pipes and filler bowl. Importance of tank interior self cleaning is also stressed. The author also suggested CIP cleaning be done
4、 as per preset process. In addition, this essay also covered application of CIP device in other field.关键词: 就地清洗; 四种因素; 流动清洗; 清洗工艺; 洗罐装置。Key Words: cleaning in place； four factors；recirculation cleaning；cleaning process；tank cleaning device.1.概述CIP 装置已普遍地在啤酒、饮料、乳制品生产厂家灌装机械等设备中得到应用，成为企业在生产过程中不可缺少的一部分。
5、但即便如此，仍有相当多的企业管理人员和人士存在着理解和管理上的问题，这表现在以下方面:不能正确地确定清洗工艺，造成软化水、清洗液的大量浪费；清洗或回流泵选取不合理，要么清洗液到不了被清洗的设备，要么被清洗的密闭容器或管道得不到有效地清洗；所配备的自清洗系统不能彻底、干净地对自身容器进行 CIP。至于这些种种现象，作者综合了所收集到的有关资料以及从事多年清洗设计工作的实践，谈谈对 CIP 装置的认识。CIP 的英文是 clean-in-place。字面意是就地清洗，含义为对密闭的、固定不动的、容器一类的物体，依靠热能、物理能、化学能及时间，来完成清洗、杀菌的工作。它具有以下的特点:a.不需拆卸设
6、备和管道,即可对其清洗；b.清洗程序可实现自动化；c.可以最少的劳动量、时间、清洗量来获取最佳效果和最大利润。2.影响清洗效果的四种因素研究用液体清洗一般从四个方面去进行。2.1 热能CIP 装置 南轻集团- 2 -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。蒸汽成本低，使之成为常用的热能源。介质一般指液体，包括水和清洗剂。提高温度能提高水对污垢的溶解度；促进清洗剂的化学反应。众所周知，对绝大多数的化学反应，如果升高温度都能加速反应； 升高温度还能减少清洗液的粘度，提高雷诺数 Re。但温度太高，会加速清洗液对设备的腐蚀，也会造成污物中的蛋白质变性，致使污物与设备间的
7、结合力提高；如果水的软化程度不够，还会结垢。故对介质的加热常在 4580之间。用热水起消毒作用的温度要大于 82。现在也有用蒸汽直接做介质，这应用于机械行业的脱脂清洗工艺中。对于固体介质有指干冰，其主要用在清除食品机械设备的积碳结焦一类的难去除的污垢，这不在讨论之列。2.2 物理能2.2.1 机械力清洗提高压力是清洗中应用最广的强化手段之一。常用的是喷射清洗。它是通过喷嘴把加压的清洗液喷射出去，冲击被清洗表面的清洗方法。在啤酒、饮料、乳制品生产企业的CIP 装置中，自清洗就是应用这种方法。喷射压力可分为高压(1.0Mpa 以上)，中压(0.51.0Mpa),低压(0.5Mpa 以下)。CIP
8、装置自清洗工作压力是 0.150.3 MPa，属于低压范围。喷射清洗的清洗作用主要是清洗液的冲击力和化学作用的综合结果。随着喷射压力的变化，这两种作用的主辅地位也随之改变。在低压喷射清洗中，化学清洗起主要作用，喷射清洗为辅助作用; 在高压喷射清洗中,化学清洗起辅助作用,喷射清洗为主要作用,故高压用水,低压用化学清洗液来进行清洗。在啤酒、饮料、乳制品生产行业中的 CIP 罐中，内壁均是经过抛光的，大大的减少污垢的附着力，仅用水就可以进行清洗了，节约成本；而在涂装行业中，被清洗物体表面未抛光，是用化学清洗液借机械力喷淋清洗，来达到表面的清洁度。喷射的冲击力 F 与喷射压力 p，它们之间存在以下关系
9、:式中 F喷雾水理论冲击力，kg/cm 2；Q在喷射压力下的喷嘴流量 (m2/h)的数值；p液体的喷射压力, kg/cm 2.可见，喷射压力越大，其冲击力就大，清洗作用就越强。根据该式可以来推算喷嘴在某压力下所喷出的液流在 30 厘米处冲击力是多少.Spraying Systems Co.公司产品样本介绍,冲击力 F 取决于喷雾形状和喷射角度,它是理论值,实际值还要乘以某百分率.见表 14.0CIP 装置 南轻集团- 3 -表 1喷射形状 喷射角度冲击力(kg/cm 2)占理论冲击力的百分数35 1340 1250 1065 7平面扇形80 5注:在距离喷嘴 30 厘米处表 2喷头型号 在 X
10、X 压力下(MPa)喷射角度(0.3MPa) 0.1 0.15 0.2 0.365 80 流量(m 3/h)CT6540-PP CT8040-PP 0.55 0.67 0.77 0.95CT6550-PP CT8050-PP 0.68 0.84 0.97 1.18根据该表 1 可知,随着喷射角度增大,实际冲击力将减小.查该公司喷嘴性能参数表 2,选择CT8040-PP 喷嘴,当压力为 0.15MPa,流量为 0.67m3/h,按式 F=0.4Qp 计算:F=0.4x0.67x1.5=0.33kg/cm 2此时的喷射角度为 40,其实际冲击力F 实 =12%F=12%x0.33=0.04kg/c
11、m2从对附着浮油的物体表面清洗经验可知,先用 3 分钟热碱喷洗,再用 2 分钟冷水喷洗,即能将浮油去除干净。那么可以推论下面仅供参考的数据。无论罐体直径是多少,喷嘴是什么类型,只要喷射流体以实际 0.04kg/cm2冲击力对其表面冲洗 5 分钟,一般均可清洗干净。2.2.2 流动清洗对于管道内壁和密闭的容器设备,如罐装机、混合机，我们不可能对其内表面直接进行有压力的喷洗。只有利用流体速度大于某一临界值，使运动状态的流体质点做无规则的运动，其横向脉动和切向运动的质点对内壁污垢的作用，使其去除，该紊流状态用雷诺数 Re表示:Re=ud/=ud/式中 u流体的平均线速度，m/s；流体的运动粘度，m
12、2/s；流体的密度，kg/m 3；d管道的直径，m；CIP 装置 南轻集团- 4 -流体的动力粘度，Pas；雷诺数与清洗效率的关系，见图 1:对于有压圆管流，临界雷诺数为Re(L)=2000；而有压非圆管流，临界雷诺数为 Re(L)=500。从图 1 可知，要获得良好的清洗效果，不仅流体在管道中要形成紊流，而且雷诺数要远远高于临界雷诺数。因此可以根据雷诺关系式求出在不同直径的管(缸)道中，要取得好的去污效果时，需要保持清洗剂的流速和流量。实验证明，对管道而言，Re 必须30000；对矩形缸体而言，沿壁面流动的清洗液， Re 则要7500。根据获得良好的清洗效果，雷诺数值 Re=30000，按照
13、 Re=ud/ 公式，温度在 10时，取 =1000kg/m 3, =1.307x10 -3Pas,可知不同的 DIN 标准管径中液体流速和流量见下表 3:表 3公称通径 DN25 DN32 DN40 DN50 DN65 DN80内径(mm) 25 31 37 49 66 81V(m/s) 1.6 1.3 1.1 0.8 0.6 0.5Q(m3/h) 2.8 3.5 4.2 5.4 7.4 9.3从表 3 中数据可知， 温度在 10时，对清水而言，管中流速在 1.60.5m/s，上述管径DN25DN80 即能达到良好的清洗效果。在实际管路中要考虑如下状况来选取液体流速:a. 水平管内物料残留污
14、垢少的场合，取 0.6m/s；b. 装有温度计或压力表的场合，或管道有凹处的场合，取 1.5m/s；c. 垂直管道取 11.5m/s。对类似于水的低粘度液体，如啤酒、饮料则清洗管道的流速要相应提高，在 1.53m/s 范围内(泵吸入管 1.52; 泵排出管 2.53)。对于截面积较大的缸，也可按上述的方法来计算。此时 Re=uR/，若雷诺数值 Re=7500， 缸其内腔流体清洗的流速和流量见下表 4:CIP 装置 南轻集团- 5 -表 4名称 缸截面尺寸(mm) 250x180 300x160水力半径 R(m) 0.0523V(m/s) 0.187Q(m3/h) 30.3考虑安全系数 1.15
15、，选择流量 Q=35m3/h 的泵，就能满足该系统既要清洗管路，又要清洗缸的功能。2.3 化学能这是一种应用清洗剂(水或溶液)来清除设备表面污垢的方法。常用的清洗剂有水、碱、酸，除这之外，还有针对不同的清洗对象相应的品牌。例如北京燕京啤酒集团在啤酒生产中采用 Sopura 品牌作为去除酒石的清洗剂。选用何种清洗剂应由污垢的组成成分来决定.表 5 给出了食品加工中污物层的典型组分及使用清洗剂的效果。表 5 食品加工中污物层的典型组分组分 溶解性 去除效果 受热变化糖 水:可溶 容易 结焦脂肪 水:可溶 困难 聚合作用碱:差 有表面活性剂酸:差 存在则好蛋白质 水:差 困难 变性碱:好 好酸:中等
16、 困难矿物盐单价 水:可溶 容易酸:可溶多价 水:不溶 困难 沉淀酸:可溶值得一提的是作为常用清洗剂的水。这里指的水应是软水。所谓软水就是不含或少含钙、镁离子的水。而把含有 Ca(HCO3)2和 Mg(HCO3)2的硬水叫做暂时硬水，因为它们对热不稳定，CIP 装置 南轻集团- 6 -受热分解生成难溶的碳酸盐:Ca(HCO3)2CaCO 3+CO 2+H 2OMg(HCO3)2CaCO 3+CO 2+H 2O水中的 Ca(HCO3)2和添加的碱又发生反应:Ca(HCO3)2+NaOHCaCO 3+ Na 2CO3 +H2O从以上可知 CaCO3将吸附在设备的表面形成水垢，尤其是吸附在加热器表面
17、，水垢可直接导致热效率降低；又致表面粗糙，易积污，为细菌提供生存的场所；而 Ca(HCO3)2使得添加的碱液减弱。这些都会影响 CIP 的效果。所以在 CIP 过程中必须使用软水。实际应用中一般采用符合我国饮用水的水质标准GB5749生活饮用水卫生标准的水或符合表6 的优质饮用水GB4789.3食品卫生微生物学检验大肠菌群测定 。表 6 对食品生产设备推荐的水的化学和微生物标准化学成分 细菌标准总硬度(以 CaCO3计) 50mg/kg 任何年份抽检的每 100ml氯化物(以 NaCl 计) 50mg/kg 水样中,95%的样品不得检出游离氯(以 Cl 计) 1mg/kg 大肠杆菌或埃式大肠杆
18、菌.Ph 6.57.5 每 100ml 水样中大肠杆菌铁(以 Fe 计) 1mg/kg 不大于 10 个.锰(以 Mn 计) 0.5mg/kg 每 100ml 水样中埃式大肠悬浮物 无 杆菌不大于 2 个.每 100ml 水样中大肠杆菌总量为 3 个或更多时,其中埃氏大肠杆不得超过 12 个.任何两个连续的 100ml 试样中,大肠杆菌不得检出.2.4 时间洗净效果与清洗时间有密不可分的关系:一般说时间越长，效果越好，见图 2。但损耗的能源、水、清洗液越多，成本越大，利润越小。不同种类、不同浓度清洗液，对相同效果所需的时间也不同。清洗时间还取决于设备污垢的程度。对于工件表面新鲜CIP 装置 南
19、轻集团- 7 -的浮油，用出口压力为 0.120.15MPa 的清洗液，在相距 300mm 远处喷射清洗，3 分钟即能去除油脂；而用流动清洗液来清洗容器内壁的饮料、啤酒、乳制品污垢，需要至少多长时间，尚需专门人员做出大量的实践得出数据，制定出工艺方案。这是寻求实现最大利润的一个方法。3.经济管径及泵扬程的确定管道投资费用与克服管道阻力所消耗的动力费用有关。管径越大，管道投资越大，但动力消耗可以降低；管径小，管道的投资降低，但动力消耗增加。因此，选择管径时，应将管道投资费用与动力消耗同时考虑，并使两者费用之和最低，即为最经济的管径。CIP 系统一般布置在灌装机械周围，管路系统的费用开支不明显，一
20、旦要建立清洗中心站对整个罐装生产线工作时，为避免管路系统费用大，管径的确定尤为必要，对于碳钢管，其计算式为：D 经济 =282G0.52 -0.37 3-1对于不锈钢管;其计算式为:D 经济 =226G0.50 -0.35 3-2式中:D最经济管径,mm；G流量，kg/s；密度，kg/m 3。【例 3-1】试求水在 10、流量为 30 m3/h 时的不锈钢管的最佳管径。在温度是 10时，水的密度约为 1000kg/m3。根据式 3-2D 经济 =226G0.50 -0.35 =226（30000/3600） 0.501000-0.35=58mm若按卫生管 IDF/ISO 标准,选取规格 2.5
21、(D=63.5 =2)；按 DIN 标准，选取规格DN65（70/66） ，这两种规格管径为最佳经济管径。管径确定之后，管壁厚度也应该校核一下。管壁厚度不仅与介质的工作压力有关，而且还要考虑温度影响、重力载荷等所造成的应力作用，以及对管壁腐蚀和制造管子时的壁厚负公差等等。S=PD/（2）+C 3-3式中：S管壁厚度，mm；P管内介质压力，MPa；D管子外径，mm；工作温度下的管材许用应力，MPa；管子纵向焊逢系数；对无逢钢管 =1，对焊接钢管 =0.8；CIP 装置 南轻集团- 8 -C管壁厚度附加值，mm。【例 3-2】试校核 3（D=76.3 =2）管径壁厚,输送流体的工作压力为 0.33
22、MPa,温度为 95的热水。已知：D=76.3mm，P=0.33MPa，=0.8，查表得=140MPa，管壁厚度附加值 C 由两部分组成。一是钢管的腐蚀裕度，二是壁厚负公差。不锈钢管的年腐蚀裕度取 11.5，壁厚负公差为-10，所以：S=PD/（2）+C=0.33x76.3/（2x140x0.8）+（1.5-0.2）=1.41 2mm故实际钢管的厚度能满足使用要求。【例 3-3】有一管路循环系统，管路总长约 100 米，内管径试确定 D=66mm，管路中的阀门、测试元件、弯头、变径接头、三通、卡箍等的局部阻力损失可视为 0.01kg/cm2，统计管道全程约有 30 只 90弯头，总局部压力损失
23、 p r1=0.3kg/cm2，有三处垂直上升管路，分别为 3m、3m、2m， p r2=0.3kg/cm2。罐装机内腔清洗需保证有p r3=2kg/cm2。板式热交换器流阻可视为p r4=0.1kg/cm2。试确定流量 Q=35m3 /h 的泵,扬程为多少较合适。泵的扬程即为克服总管路系统的压力损失p，而压力损失分为总沿程压力损失p f总 和 总局部压力损失p r 总 。所以 首先是计算出总沿程压力损失p f 总 。假如泵的实际流量仅为 85%的额定值，则：按式 Re=vd/ 计算：雷诺数如在范围 105Re10 8内,则选择公式 =0.308/(0.842-lgRe) 2计算:=0.308
24、/(0.842-lgRe) 2=0.308/(0.842-lg122038)2=0.0170962那么总沿程压力损失:总局部压力损失:总压力损失:泵的扬程考虑 10%的安全系数,则:最终确定内管径 D=76.3mm,泵的流量 Q=40m3/h,扬程 H=40m,功率 11kw。现场实际使用效果很好。管路设计中还涉及很多方面，这里不再赘述，需要时可参考机械工业出版社出版的smV/42.360.4%85218037.16 MPavdlpf 076.58.104.06.179.0622 总24321 /7.3.cmkgpprrrrr 总 2/6.7.0cmkgprf 总总 OHH2240/98.4.
25、315. CIP 装置 南轻集团- 9 -机械设计手册第四卷。4.CIP 装置4.1 CIP 装置的分类和组成CIP 装置可按类别划分。比如:按是否移动分可移式清洗车，固定式清洗机，见图 3；按罐体安置形式分卧式和立式清洗设备，见图 4；按罐体是否分隔分为分隔式和分罐式清洗设备，见图 4 和图 5；按清洗液使用方式，分单次、重复、多次使用，见图 6；按罐体数多少分单罐、双罐、多罐，见图 4 和图 5。CIP 装置 南轻集团- 10 -CIP 装置 南轻集团- 11 -CIP 装置根据不同的分类，有不同的组成，但一般来说，它由罐(桶)、管路、加热器、泵、控制柜及附带设备所组成。整个装置一般常用不
26、锈钢 1Cr18Ni9(SUS302)、 0Cr19Ni9(SUS304)、0Cr17Ni12Mo2(SUS316)和 1Cr18Ni9Ti 来制作。罐是用来存储清洗液的，内壁必须经抛光处理，内表面 Ra1.0m;外表面 Ra2.5m 可根据需要来做处理；上下封头采用碟形和椭圆形，底封也可用锥形，锥角可参考安息角设计,便于清洗；管路按作用可分为进水管路、排液管路、加热循环清洗管路、自清洗管路等，管路中的控制阀门、在线检测仪、过滤器、清洗头等配置按设计要求配备；加热器常采用板式热交换器、蛇形盘CIP 装置 南轻集团- 12 -管形式间接加热，也可用无声蒸汽直接加热。板式热交换器的优点是众所周知的
27、传热系数高、占地空间较小，但相对价格高、易堵塞；盘管式热交换器的优点是结构简单，价格低，但要放置罐内，易结垢，表面要进行人工清洗；无声加热器结构简单，价格低，热效率高，但易改变槽液浓度，且易结垢；泵常采用离心冲压式，该种泵的最大特点是过流部位均被抛光，没有死角，易清洗干净，故俗称卫生泵。4.2 自动控制和清洗工艺CIP 系统控制有两种方式:手动控制和自动控制。手动控制完全由手工操作阀门，如加液、清洗、排放、控温等功能。自动控制是由设计人员按要求来设置能够调节的流量、温度、浓度、压力、时间等参数仪器和仪表对 CIP系统进行自动控制，并且按设定的清洗工艺，以最少的时间、工作量、耗量，完成清洗的目的
28、，实现最大的利润。由于考虑酸、碱等清洗液对人体的伤害及清洗质量是无菌生产的重要因素，因此 CIP 的自动控制显得十分必要。 可能很多人都认为 CIP 装置就是用水和碱水对着清洗设备内腔进行冲洗。如果仅停留在这样的认识，那是最低层的。CIP 装置应该根据它的清洗工艺来设计。首先该明确它的清洗对象是什么，需要用什么样的清洗剂对它清洗，清洗剂的种数决定洗罐的数量。其次是搞清清洗剂的浓度(包括水)、温度、压力、速度、时间、距离(距清洗罐)和雷诺数。第三是清洗的顺序，先洗什么，后洗什么，哪些一次性洗，哪些定期洗。这些就是制定清洗工艺的依据，也是选择配置的依据。CIP 系统中关键的是其清洗工艺。设备是硬件
29、，工艺是软件。不同的清洗对象(啤酒、饮料、果汁、乳制品、药液、矿泉水、食品、化妆品等等)，本质上应有不同的清洗工艺。研究 CIP，应该是研究清洗工艺。到目前为止还没有制定出针对啤酒、饮料、乳制品等等行业一个完整的、科学的、系统的、规范的清洗工艺。由于提供设备的厂家往往不具备这种研究的条件。为了克服设计上的盲目性，只有设备设计者、清洗剂供货商和客户紧密联系，共同分析、研究,才能制做出较为理想的、满足客户要求的CIP 设备。现仅提供一种四罐 CIP 清洗工艺方案，仅作参考:清洗剂 说明 温度( ) 浓度 时间(min)(班前)无菌水 ClO 2压洗 RT 2ppm 5碱水 NaOH 50 0.53
30、 20热水 80 5热水 消毒 85 30 热水 50 20(班后)无菌水 ClO 2消毒洗 RT 2ppm 5碱水 NaOH 50 0.53 20CIP 装置 南轻集团- 13 -热水 80 5热水 消毒 85 30 热水 50 20无菌水 ClO 2封洗 RT 2ppm 510(定期)酸洗 HNO 3去垢 RT 13 1015无菌水 ClO 2消毒洗 RT 2ppm 1520该工艺清洗剂在管路中的压力 P=0.2MPa,对于清洗时间是否为最理想尚可商酌。CIP 装置在整个罐装线中仅扮演着一个辅助角色，尽管它是必不可少的。所以很容易被人们忽视。一旦新的标准在食品饮料生产中颁布和强制实行，也必
31、将提高对 CIP 设备的设计和功能的要求，如果从现在起就建立设备的基础配置，将能尽快适应今后立法者提出的更加严格的法律要求。5.洗罐装置CIP 装置是针对罐装线中的密闭容器进行清洗，而洗罐装置则是针对 CIP 装置中的罐体内壁进行清洗。它清洗的洁净度直接影响 CIP 装置对清洗对象的清洗效果，故应该引起重视，当不久的将来 HACCP 或 GMP 的标准在食品、饮料、乳制品生产行业执行之际，必将要对 CIP 设备的清洗功效进行技术测定。CIP 装置的罐内清洗已普遍认同有三种结构:a.固定式洗球，见图 7b.旋转式洗球，见图 8c.旋转式喷射洗罐器，见图 9CIP 装置 南轻集团- 14 -5.1
32、 固定式洗球固定式洗球是一种球形壳体，表面上有规律地分布着大小不同的小孔。带有一定压力的流体通过小孔喷射到罐内壁的各个点对其冲洗。由于它简单，成本低，也具有一定的清洗效果，故目前是大多数企业中 CIP 装置采用的结构。但当对清洗效果要求高时，则显出了这种结构的缺陷。球面上的孔较小，增大了阻力，削弱了喷射流体的机械冲力；各孔距即使再小，喷射到罐壁上，流体仍是有间隙的，保证不了流体连续冲洗；洗球往往装在罐体上方，对罐下方壁面冲洗只能形成淋浴；清洗管路中若未设置过滤器，洗球往往易被堵塞，以上的原因会导致清洗效果大大减弱。5.2 旋转式洗球该洗球的内部结构类似于水轮机的叶轮，当有一定流量、压力的液体流
33、经它时，利用喷射力的反作用力，会使其旋转，通过其上的缝隙和喷嘴，以较大的冲击力、某个角度喷CIP 装置 南轻集团- 15 -向四周。这种洗球从根本上克服了固定式洗球不连续、好堵塞、阻力大的缺点，是清洗直径在 4.5m 以下罐的理想配置。不过在使用时要注意流体的压力不宜过高，避免洗球转得太快，流体产生雾化而影响效果。压力应该控制在 0.150.3MPa 范围。5.3 旋转式喷射洗罐器如果罐体直径大于 4.5m，罐壁又附着较难清洗的污垢，此时则宜选用旋转式喷射洗罐器。这时的清洗压力可大于 0.30.5MPa。清洗直径范围达 10m。洗罐器通常配备 24 个喷嘴，随着水平和垂直运动，在大罐内壁形成网
34、状轨迹，清洗效果十分理想。洗罐器的旋转运动可以用专门的传感器进行探测，并用计算机程序进行评定。这样可以在任何时间检验清洗的情况。6. CIP 装置用途的扩展CIP 装置最初于五十年代应用于美国的乳品工业，到目前已在啤酒、饮料、果汁、药液、矿泉水等等食品、卫生工业普遍认可采用。其实它还可以引进到表面工程涂装行业中。涂装行业前处理设备往往制做得比较长，占地面积大，投资高。这都是它固有的清洗工艺和传统的设计所造成的。例如，一般前处理设备标准的清洗工艺为:预脱脂脱脂水洗水洗表调磷化水洗水洗，按常规就需要 8 套喷淋管、泵和槽体，而槽液仅有四种:脱脂、水洗、表调、磷化。如采用 CIP 原理就只需配四只罐
35、、一台泵、一套喷淋管，可以省去至少一半的配置。罐体与罐体几乎可以并排摆放，而不象前处理设备，为了防止窜液，在槽体与槽体之间还要增设过渡段，且长短不一。一条前处理设备约 100300 万，而一套完美的 CIP 设备仅 3070 万。无论是造价或占地面积，都具有先天的优势。笔者曾在电镀与涂饰2003.3 月期刊中发表过 “CIP 在涂装前处理中的作用” ，该文做了较详细地叙述。如果再引进超声波清洗、空气爆破清洗、高压电磁脉冲、气脉冲以及PIG 清管技术，清洗范畴则更加广泛和完美。现对这几种技术分别作一简介。人的耳朵只能感觉震荡频率在 20-20000Hz 范围内的声波，把超过人耳能感觉到的声波频率
36、以上的声波称为超声波。超声波清洗装置由超声波发生器电声换能器及清洗箱组成。超声波清洗作用主要由三部分组成：超声波本身能量空穴爆破释放的能量以及超声波对媒液的搅拌作用。超声波本身具有很强的能量，当它至媒液中传播时，能把能量通过传媒质点传到清洗对象表面释放，造成污垢分散剥离。同时超声波在媒液的传播过程中是以正压和负压重复交替变化的方式向前传播，负压时在媒液中造成微小的真空洞穴，促使媒液中溶解的气体很快释放进入真空洞穴， ，形成空穴；正压时空穴被绝热压缩以至爆炸，释放巨大的能量，再气泡周围产生 101210 13Pa 压力和局部高温，是以把对象表面的污垢击落，达到清洗效果。超声波对媒液的搅拌作用同时
37、能促进以上两种作用更均匀进行，加速污垢的剥离，提高清洗效率。空气爆破清洗技术是利用气动弹的特殊气室结构,将压缩空气所储存的能量瞬间释放出CIP 装置 南轻集团- 16 -来,形成空气波,使周围介质松动、破碎，从而达到清洗除垢和清淤的目的。空气爆破除垢技术对于清洗管道、储罐、沟槽等等有非常显著的效果，它不仅能在运行过程中高质量地完成清洗工作，并且不污染环境，节省能源。高压电磁脉冲技术是把脉冲高压强电流瞬间释放能量所产生的物理、化学、生物等效应直接应用于水管除垢、常温液体灭菌等生产、科研各领域的一项高新技术。气脉冲清洗工艺是以压缩空气为动力源，以水为清洗介质，由空压机送出的高压气流，通过脉冲震荡发
38、生器，与水一起形成脉冲和高速水气流。脉冲随水气流向下继续传播，是管内形成高速水气揣流，伴随管道内硬性杂物，使管道内壁产生冲刷和喷砂效应，促使附者在管壁上的软垢脱离，并随着水气流从末端排污口排出。PIG 清管技术是把 PIG 放进发射器后,发射介质在 PIG 前进方向产生压力差,形成前进推力,使 PIG 沿管线前进,在运行过程中,PIG 稍有变形。其本身或附件在管内不断与管壁的积垢接触，对积垢进行挤压、刮削、冲刷、振动、破碎、清除管道内的结垢、沉积物和异物。同时，介质在通过 PIG 柱面与管内壁所形成的间隙时会形成高速环隙射流，在它的作用下，前面会形成类似真空的区域，有利于 PIG 的运行，并对
39、所刮削下来的垢渣进行冲击、搅拌并及时排出管外，有效地防止了垢渣在管内的堆积，避免了堵塞现象的出现。可以推想，CIP 装置肯定还会在更广泛的领域得到应用，只要我们不断去探索、创新，CIP 装置的应用前景一定会更宽广。小资料: HACCP=hazard analysis critical control point 危害分析关键控制点 ,是由食品的危害分析(HA)和关键控制点(CCP)监控两部分组成 ,应用食品加工、微生物学、质量控制和危害评价等有关原理和方法,对食品原料、加工以至最终产品等过程实际存在和潜在性的危害进行分析判定,找出与最终产品质量有影响的关键控制环节,并采取相应控制措施 ,使食品
40、的危害性减少到最低限度 ,从而达到最终产品有较高安全性的目的. 安全性、健全性和质量是一个消除危害、保证食品安全的预防性管理系统。这一系统不仅为食品卫生监督人员提供进行监督的指南,同时也是食品生产企业用以保证产品质量, 进行商品竞争的自身管理手段。目前有加拿大、欧盟、法国、美国、澳大利亚、新西兰等国家的食品行业部分领域各自对 HACCP 不同部分内容进行了实施。参考文献1.工业清洗剂及清洗技术陈旭俊主编 化学工业出版社 2002.32. “2001 年北京国际饮料科学与技术报告会”论文集 20023.啤酒和饮料工业 杂志 Olaf Mller 1/20034.轻工业技术装备手册中国轻工总会编 机械工业出版社 第 3 卷 1997.85.软饮料工业手册扬桂馥主编 中国轻工业出版社 2002.36.Spraying Systems Co.工业喷雾产品7 工业清洗及应用实例秦国治 田志明 编著 化学工业出版社 2003.78 工业清洗技术李德福 张学发 主编 化学工业出版社 2003.1CIP 装置 南轻集团- 17 -作者联系电话: 025-13655182365通讯地址:中山东路 520 号 邮编:210002单位:南京轻工集团设计院设计一所
