CIP Limpieza en el lugar: Proceso y beneficios

Sistema CIP es la abreviatura de Limpieza en el lugar, limpieza in situ (limpieza en línea, limpieza en el lugar).

Introducción al sistema

La limpieza CIP es CLEAN IN PLACE (limpieza in situ).

La limpieza CIP es un sistema de limpieza seguro y automático que puede ser operado de forma sencilla y no desmonta el equipo de producción.

La tecnología de limpieza CIP se ha utilizado ampliamente en la industria alimentaria avanzada; por ejemplo, la empresa líder de la industria de la levadura, Angie's yeast, utiliza un conjunto completo de procedimientos de limpieza CIP para la limpieza de tuberías y tanques.

El dispositivo de limpieza CIP tiene las siguientes ventajas.

1. Puede racionalizar la planificación de la producción y aumentar la capacidad de producción.

2. en comparación con el lavado a mano, el efecto de limpieza no sólo se ve afectado por la diferencia de los operadores, sino que también se puede mejorar la calidad del producto.

3. Puede prevenir el peligro en las operaciones de limpieza y ahorrar mano de obra;

4. Puede ahorrar agentes de limpieza, vapor, agua y coste de producción. 

5. Puede aumentar la vida útil de las piezas de la máquina.

Mecanismo de acción

La energía química es generada principalmente por los reactivos químicos añadidos, que es el factor más crítico para determinar el efecto de lavado. Los fabricantes generales pueden elegir los detergentes según la naturaleza y el grado de contaminación del objeto de limpieza, la composición del material, la calidad del agua, el método de limpieza seleccionado, el coste y la seguridad. Los detergentes más utilizados son el ácido, el detergente alcalino y el detergente de esterilización.

Las ventajas de los detergentes ácidos y alcalinos son que: pueden matar todos los microorganismos; eliminan mejor la materia orgánica. Las desventajas son: irritación intensa de la piel; poca capacidad de lavado.

Las ventajas de los agentes esterilizantes son: el efecto de esterilización es rápido, práctico para todos los microorganismos; generalmente no es tóxico después de la dilución; no se ve afectado por la dureza del agua; forma una película en la superficie del equipo; la concentración es fácil de determinar; fácil de medir; puede eliminar el mal olor. Las desventajas son un olor único; requiere ciertas condiciones de almacenamiento; diferentes concentraciones de efecto de esterilización son muy diferentes; las bajas temperaturas son fáciles de congelar; el uso inadecuado producirá efectos secundarios; mezclado con suciedad el efecto de esterilización se reduce significativamente; derramado fácilmente contaminar el medio ambiente y dejar rastros.

Los detergentes ácidos y alcalinos en el ácido se refieren a la solución de ácido nítrico de 1%-2%, y el álcali se refiere a 1%-3% de hidróxido de sodio a 65 ℃ -80 ℃ uso. Agente esterilizante para los bactericidas de cloro de uso frecuente, como el hipoclorito de sodio, etc.

La energía térmica en un flujo específico, cuanto mayor sea la temperatura, menor será el coeficiente de viscosidad, y mayor será el número de Reynolds (Re). El aumento de la temperatura generalmente puede cambiar el estado físico de la suciedad, y acelerar la velocidad de las reacciones químicas al tiempo que aumenta la solubilidad de la tierra, para facilitar la limpieza de la solución de impurezas, mejorando así el efecto de limpieza y acortando el tiempo de limpieza.

Re mide el tamaño de la energía de movimiento. El estándar general de Re es el líquido fino que fluye hacia abajo desde la pared, el tipo de tanque Re>200, el tipo de tubo Re>3000, mientras que el efecto Re>30000 es el mejor.

La solubilidad del agua: el agua es un compuesto polar; casi no hay solubilidad de la suciedad grasa, los carbohidratos, las proteínas o los ácidos grasos bajos tienen una solubilidad específica, y la disolución de electrolitos y sales orgánicas o inorgánicas es más sustancial.

Acción mecánica por la acción del movimiento, como la agitación, el líquido de limpieza en spray generado por la presión y la fricción, etc.

Factores que influyen

El grado de contaminación del equipo, la naturaleza de los contaminantes y el proceso de producción del producto, etc. Es una razón importante para determinar el efecto de limpieza; si la limpieza no se basa en sus características para evaluar las condiciones de CIP, es difícil lograr el propósito deseado y conduce a altos costos de limpieza y otros defectos.

Tipos de detergentes Actualmente, en la industria alimentaria se utilizan muchos tipos de detergentes, principalmente ácidos y alcalinos, etc., de los cuales el hidróxido de sodio y el ácido nítrico son los más utilizados. Los detergentes alcalinos tienen un buen efecto de eliminación de la suciedad con alto contenido de proteínas, pero tienen un impacto corrosivo específico sobre los alimentos, las juntas de goma, etc.

Los detergentes ácidos tienen un excelente efecto sobre la suciedad persistente que los detergentes alcalinos no pueden eliminar. Aun así, si hay un cierto grado de corrosión en el metal, se deben añadir algunos agentes anticorrosivos o aclarar con agua. Detergentes y tensioactivos, agentes quelantes, etc., pero sólo en necesidades especiales, como la limpieza de la dureza del agua es alta cuando se puede utilizar agentes quelantes para eliminar los iones metálicos.

Concentración del agente de limpieza: cuando se aumenta la concentración del agente de limpieza, el tiempo de limpieza se puede acortar adecuadamente para compensar la falta de temperatura de limpieza. El aumento de la concentración de agente limpiador provocará un aumento del coste de limpieza, y el aumento de la concentración no es necesariamente eficaz para mejorar el efecto de limpieza, por lo que los fabricantes deben determinar la concentración adecuada según la situación real.

Temperatura del líquido de lavado: En general, la velocidad de reacción química se incrementará entre 1,5 y 2,0 veces por cada 10℃ de aumento de la temperatura, y la velocidad de limpieza se incrementará en consecuencia, y el efecto de limpieza será mejor. La temperatura de limpieza es generalmente no menos de 60℃.

El tiempo de limpieza se ve afectado por muchos factores, como el tipo de agente de limpieza, la concentración, la temperatura de lavado, las características del producto, la disposición de la tubería de producción, el diseño del equipo, etc. El tiempo de limpieza debe ser apropiado; demasiado corto no puede eliminar eficazmente la suciedad, y demasiado largo es un desperdicio de recursos.

Tomemos como ejemplo la industria de las bebidas; su procedimiento de limpieza es el siguiente.

1. lavado 3-5 minutos, agua caliente a temperatura ambiente o superior a 60℃; lavado con álcali 10-20 minutos, solución 1%-2%, 60℃-80℃; lavado intermedio 5-10 minutos, agua clara por debajo de 60℃; lavado final 3-5 minutos, agua clara.

2. lavado 3-5 minutos, temperatura ambiente o agua caliente por encima de 60℃; lavado con álcali 5-10 minutos, solución 1%-2%, 60℃-80℃, lavado intermedio 5-10 minutos, agua clara por debajo de 60℃, esterilización 10-20 minutos, agua caliente por encima de 90℃.

El flujo de lavado para asegurar el caudal es en realidad para asegurar el caudal de fluido de limpieza cuando se limpia para producir un efecto mecánico específico, es decir, mediante la mejora de la turbulencia del fluido para mejorar el impacto y lograr un producto particular de limpieza.

Criterios de evaluación

El efecto de limpieza debe cumplir los siguientes criterios como CIP ideal para la industria alimentaria.

Sensorial

●Olor: Fresco, sin olores extraños, por un proceso de tratamiento único o etapa particular permite un ligero olor pero no afecta a la seguridad del producto final y su calidad.

●Visual: Superficie de limpieza brillante, sin acumulación de agua, sin película, sin suciedad u otros. Al mismo tiempo, después del tratamiento CIP, se modifica la capacidad de procesamiento de producción del equipo.

Índice de higiene: El índice microbiológico alcanza los requisitos pertinentes; no puede causar la mejora de otro índice de higiene del producto.

Economía: Considerando que la limpieza puede ser satisfecha simultáneamente, el coste es un factor esencial para medir el efecto de la limpieza.

Operación La operación CIP debe ser relativamente segura, conveniente, etc.

Según las diferentes clasificaciones, el dispositivo CIP tiene otros componentes, pero en general, consta de tanques (barriles), tuberías, calentadores, bombas, armarios de control y equipos de acompañamiento. Todo el dispositivo suele estar hecho de acero inoxidable 1Cr18Ni9 (SUS302), 0Cr19Ni9 (SUS304), 0Cr17Ni12Mo2 (SUS316) y 1Cr18Ni9Ti. El tanque se utiliza para almacenar el líquido de limpieza; la pared interior debe ser pulida, la superficie interior Ra ≤ 1,0μm; la superficie exterior Ra ≤ 2,5μm se puede procesar de acuerdo con la necesidad; los cabezales superior e inferior tienen forma de disco y oval, y el sello inferior también se puede utilizar cónico, el ángulo del cono puede referirse al diseño del ángulo de descanso para facilitar la limpieza; la tubería se puede dividir en tubería de entrada, tubería de descarga, tubería de limpieza del ciclo de calentamiento, tubería de autolimpieza, etc, las válvulas de control de la tubería, los detectores en línea, los filtros, los cabezales de limpieza y otras configuraciones están equipados de acuerdo con los requisitos de diseño.

El calentador suele utilizar un intercambiador de calor de placas, una forma de calentamiento indirecto de serpentín y un calentamiento directo silencioso de vapor. Las ventajas del intercambiador de calor de placas son conocidas por su alto coeficiente de transferencia de calor, ocupando un pequeño espacio, pero el precio relativamente alto, y fácil de bloquear; intercambiador de calor de bobina tiene la ventaja de la estructura simple, bajo precio, pero para ser colocado en el tanque, fácil de escala, la superficie a limpiar manualmente; la estructura del calentador silencioso es simple, de bajo costo, alta eficiencia térmica, pero fácil de cambiar la concentración del líquido del tanque, y fácil de escalar; la bomba se utiliza a menudo centrífuga tipo ram, la bomba gigante de este tipo característica es que las partes de desbordamiento son pulidos, sin callejones sin salida, fácil de limpiar, por lo que comúnmente se conoce como una bomba sanitaria.

Control automático y proceso de limpieza

El control del sistema CIP tiene dos formas: el control manual y el control automático.

El control manual es completamente a mano para operar la válvula, como la adición de líquido, la limpieza, la descarga, el control de la temperatura y otras funciones. El diseñador requiere el control automático para establecer el flujo, la temperatura, la concentración, la presión, el tiempo, y otros parámetros que pueden ser ajustados instrumentos y medidores para el control automático del sistema CIP, y de acuerdo con el proceso de limpieza establecido, con la menor cantidad de tiempo, la carga de trabajo, el consumo, para completar el propósito de la limpieza y lograr el máximo beneficio. Dado que la consideración de ácido, álcali y otras soluciones de limpieza a las lesiones humanas y la calidad de la limpieza es un factor esencial en la producción aséptica, el control automático de CIP es necesario.

Mucha gente puede pensar que el dispositivo CIP es utilizar agua y agua alcalina para enjuagar contra la cavidad interior del equipo de limpieza. El dispositivo CIP debe ser diseñado de acuerdo con su proceso de limpieza.

En primer lugar, debe estar claro cuál es el objeto de la limpieza, qué agente de limpieza se necesita para limpiarlo, y el número de especies de agentes de limpieza para determinar el número de lavado del tanque.

Lo segundo es determinar la concentración del agente de limpieza (incluyendo el agua), la temperatura, la presión, la velocidad, el tiempo, la distancia (desde el tanque de limpieza) y el número de Reynolds.

El tercero es el orden de la limpieza, lo que hay que lavar primero, lo que hay que limpiar después y lo que se lava regularmente. Estas son las bases para el desarrollo del proceso de limpieza y la base para seleccionar la configuración. La clave del sistema CIP es su proceso de limpieza. El equipo es el hardware; el proceso es el software. Los diferentes objetos de limpieza (cerveza, bebidas, zumos, productos lácteos, soluciones farmacéuticas, agua mineral, alimentos, cosméticos, etc.), en esencia, deben ser diferentes procesos de limpieza. La investigación CIP debería ser el estudio del proceso de limpieza.

Hasta ahora no se ha desarrollado un proceso de limpieza completo, científico, sistemático y estandarizado para la cerveza, las bebidas, los productos lácteos y otras industrias. Los fabricantes que suministran los equipos a menudo no tienen las condiciones para tal investigación. Para superar la ceguera del diseño, sólo el diseñador del equipo, los proveedores de agentes de limpieza, y los clientes están en estrecho contacto, el análisis conjunto, y la investigación para hacer más ideal para satisfacer los requisitos del cliente de los equipos CIP. Ahora sólo proporcionar un programa de proceso de limpieza CIP de cuatro tanques sólo para referencia.

Agente de limpieza Descripción Temperatura (℃) Concentración Tiempo (min)

(antes del turno)

Agua aséptica ClO2 lavado a presión RT 2ppm 5

Agua alcalina NaOH 50 0,5-3% 20

Agua caliente 80 5

Agua caliente Desinfección 85 30

Agua caliente 50 20

(Después del turno)

Lavado de desinfección con agua estéril ClO2 RT 2ppm 5

Agua alcalina NaOH 50 0,5-3% 20

Agua caliente 80 5

Agua caliente Desinfección 85 30

Agua caliente 50 20

Agua estéril ClO2 seal wash RT 2ppm 5-10

(Periódicamente)

Lavado con ácido HNO3 desincrustación RT 1-3% 10-15

Lavado de desinfección con agua limpia ClO2 RT 2ppm 15-20

El agente de limpieza del proceso en la presión de la tubería P = 0,2MPa para el tiempo de limpieza es el más ideal y todavía está abierto a la discusión.

El dispositivo CIP juega sólo un papel de apoyo en toda la línea de enlatado, aunque es esencial. Por lo tanto, es fácil que se pase por alto. Una vez que se promulguen y apliquen nuevas normas en la producción de alimentos y bebidas, también mejorarán sin duda los requisitos de diseño y funcionamiento del equipo CIP. Supongamos que la configuración básica del equipo se establece a partir de ahora. En ese caso, podrá adaptarse lo antes posible a los requisitos legales más estrictos que propongan los futuros legisladores.

Dispositivo de lavado de tanques

El dispositivo CIP está diseñado para limpiar los contenedores cerrados en la línea de enlatado, mientras que el dispositivo de lavado de latas está diseñado para limpiar el interior de las latas en la unidad CIP. Tiende la limpieza del dispositivo CIP afecta directamente el efecto de limpieza del objeto de limpieza, por lo que se debe prestar atención a cuando el futuro cercano HACCP o normas GMP en la industria de producción de alimentos, bebidas y productos lácteos, la aplicación el tiempo, tendrá que el equipo CIP para la determinación técnica de la eficacia de la limpieza.