1、l为什么要对设备清洗?l为什么用CIP清洗?一、基本概念二、CIP系统构成三、CIP系统的控制CIP在线清洗食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备l为什么要对设备清洗?食品加工生产设备，在使用前后甚至在使用中应进行清洗。一是因为在使用过程中其表面可能会结垢，从而直接影响操作的效能和产品的质量；二是因为设备中的食品残留物会成为微生物的繁衍场所和产生不良化学反应，这种受到微生物或不良化学作用过的食品残留物，如进入下批食品中，会带来安全卫生质量问题。因此，食品加工设备必须得到及时或定期的清洗。食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备l为什么用CIP清洗?食品加工生产设备可有不同的清洗方式。显然，小
2、型简单的生产设备可以采用人工清洗的方式。但对于大型或复杂的生产设备系统进行人工清洗则既费时又费力，而且往往难以取得必要的清洗效果。因此，现代食品加工生产设备，多采用CIP清洗技术。食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备一、基本概念lCIP概念lCIP清洗的特点lCIP清洗效果的相关因素lCIP清洗对象lCIP概念n CIP为英文cleaning in place的缩写,是就地清洗或现场清洗的意思。它是指在不拆卸、不挪动机械设备的情况下，利用清洗液在封闭的清洗管线中流动冲刷及喷头喷洗作用，对输送食品的管线及与食品接触的机械表面进行清洗。n CIP往往与SIP（Sterilizing in pl
3、ace，就地消毒）配合操作，有的CIP系统本身就可用作SIP操作。食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备lCIP清洗的特点（l）清洗效率高；（2）卫生水平稳定；（3）操作安全，节省劳动力；（4）节约清洗剂、水、蒸汽等的用量；（5）自动化程度高。食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备n CIP清洗效果与CIP清洗能及清洗时间有关。n 在清洗能相同时，清洗时间越长则清洗效果越好。n CIP洗净能有三种，即动能、热能、化学能。一般CIP系统均需围绕以上三种洗净能及清洗时间的有机结合进行设计。lCIP清洗效果相关因素及洗净能n动能u来自洗液的循环流动。流体动能否达到要求可以用雷诺数（Re=ReLu
4、p/式中u为流体流动速度；L为流场的几何特征尺寸（如管道的直径）；p为流体的密度；为流体的粘度。）来衡量（依据雷诺数的大小可以判别流动特征），增大雷诺数可缩短洗净时间。u雷诺数对 CIP 洗涤效果的影响如图3.16所示。u一般认为罐内壁面下淌薄液的Re应大于200；管道内液流的Re应大于3000（Re 30000为效果最好）雷诺数10-2污物残留率%图图3.16 雷诺数对雷诺数对CIP洗涤效果的影响洗涤效果的影响 热能来自洗液的温度。洗液流量一定时，温度升高其黏度会下降，而其Re数、与污物的化学反应速度以及污物中可溶物质的溶解量均会增大。n热能化学能来自洗液的化学剂。化学能是三种清洗能中对洗净
5、效果影响最大的一种。所以，应针对污物的性质和量、水质、设备材污物的性质和量、水质、设备材料和清洗方法料和清洗方法等选用合适的洗涤剂。n化学能Detergents（1）Alkalies:sodium hydroxide,Na-carbonate,Na-hydrogen carbonate,and trisodium phosphate are the main components to detach organic soil such as protein,carbohydrates,and fat.（2）Acid:nitric,phosphoric,sulfamic,hydroxyaceti
6、c,glucomic,citric,lactic are used to clean surfaces from inorganic soil.（3）Complexing and sequestering agents:orthophosphates polyphosphates,and its salts,and glucomic acid and its salts will bind calcium and magnesium ions in the solution,avoiding deposits on the surfaces,and will loose and dispers
7、e the soil.(4)Surface-active agents:anionic surfactants,and nonionic surfactants are used to eliminate fatty soils which are not soluble in water.(5)Other components:suspending agents,corrosion inhibitors,antifoaming agents,and enzymes are other parts of modern tailormade cleaner.lCIP清洗对象一般说来，输送食品的管
8、路管路、贮存或加工食品用的罐器、槽器、塔器、运输工具以及各种加工设罐器、槽器、塔器、运输工具以及各种加工设备备都可应用CIP方式进行清洗。CIP特别适用于乳品、饮料、啤酒及制药等生产设备的班前、班后清洗消毒，以确保严格的卫生要求。二、CIP系统构成l 典型CIP系统l 系统构成元素l 系统分类（一）洗液贮罐（二）加热器（三）喷头（四）供液系统食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备清洗液进罐产品出罐产品图图3.17 CIP清洗系统清洗系统 图中三个容器为CIP清洗的对象设备，它们与管路、阀门、泵以及清洗液贮罐等构成了CIP循环回路。同时，借助管阀组的配合，可以允许部分设备或管路在清洗的同时，另
9、一些设备正常运行。图中的容器1正在进行就地清洗；容器2正在泵入生产过程中的用料；容器3正在出料。管路上的阀门均为自动截止阀，根据控制系统的讯号执行开闭动作。l必要构成部件:清洗液（包括净水）贮罐、加热器、送液泵、管路、管件、阀门等。l可选构成部件:过滤器、清洗头、回液泵、待清洗的设备以及程序控制系统等组成。l系统构成元素l系统分类n固定式:指洗液罐是为固定不动的，与之配套的系统部件也保持相对固定，多数生产设备可采用固定式CIP系统。n移动式:通常指只有一个洗液罐，并且与泵等构成一个可移动单元的CIP装置，多用于独立存在的小型设备清洗。（图图3.18）食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备食品
10、工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备至奶油制造设备图3.18 摔油机就地清洗组合l.排放软管；2.承受槽小车；3.蒸汽软管；4.吸入管；5.泵；6.水汽混合器；7.三通阀；8.软管；9.喷洗头；10.蒸汽阀；11.水阀（一）洗液贮罐l 用途:洗液和热水的贮存。l 单罐式与多罐式CIP系统:单罐式一般为移动CIP清洗装置采用。多罐式CIP系统供多台设备清洗用。l 贮罐数量:一般由（包括热水在内的）清洗液种类和系统对贮罐洗液进出操作控制方案决定。l 贮罐型式:立式立式和卧式。食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备1234567图3.19 三罐式CIP系统1.控制柜；2.酸液罐；3.碱液罐；4.热
11、水罐；5.片式热交换器；6.过滤器；7.供液泵卧式贮液槽通常是由隔板隔成若干区的卧放圆筒。有时一个CIP系统的贮液容器既有卧式，也有立式。图图3.20卧式食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备12345 图3.20 卧式贮液槽CIP系统1.配管板；2.控制柜；3.酸液槽；4.碱液槽；5.清水罐 l卧罐分为两间，可分别贮存酸性洗液（如 1 3%HNO3 溶液）、碱性洗液（如 13%NaOH溶液），l立式罐为热水罐。内设加热器（二）加热器l 可独立于贮液罐而串联在输液管路上(形式可用片式也可用套管式热交换器)。l 也可以装在贮液罐（槽）内。l 与蒸汽冷水直接混合加热器(单机清洗用的单罐式CIP系
12、统的常采用这种加热器)。（三）喷头l使用场合与安装方式l清洗用喷头形式l讨论l讨论n 同一个喷头，在同样条件下，射得越远，其对污物的清洗力就越弱。因此，有些喷头，较远的喷射只能对设备作淋洗用。如果设备直径较小，则同样的喷头可以作（利用冲击力的）清洗用。具体要求应视被清洗场合的清洗难易程度而定。n 喷头的式样和结构关系到清洗质量的好坏喷头的式样和结构关系到清洗质量的好坏，应根据容器的形状和结构进行选择。l清洗用喷头形式n按洗涤时状态，喷头可分为固定式和旋转式两种。n无论是哪种形式的喷头，最需要关心的是它的射程和喷头覆盖的角度射程和喷头覆盖的角度两个方面。n固定式喷头u 清洗时喷头相对于接管静止不
13、动。u 一般为球形喷头:在球面上按一定方式开有许多小孔。清洗时，具有一定压力（13atm）的清洗液从球面小孔向四周外射，对设备器壁进行冲洗。喷头水流的方向由喷头上的小孔位置与取向决定，常见的喷洗角度有120、240 、180和360等。由于开孔较多，这种喷头喷出的水射程有限（一般为13m），所以一般用于较小的设备清洗。u 也可根据设备的具体情况进行专门设计，例如，图图3.21(3)所示为一种用于清洗布袋过滤器的喷头。(1)(2)(3)图图3.21 固定式固定式CIP喷头喷头 (1)喷射角=120/240 (2)喷射角=180/360 (3)用于布袋过滤器的喷头 l使用场合与安装方式n 贮罐、贮
14、槽和塔器等的清洗，均需要清洗喷头。n 可以固定安装在需要清洗的容器内，也可以做成活动形式，需要清洗时再装到容器内。u对于体积较大的容器，往往需要采用旋转式喷头。旋转式喷头的喷孔数较少，因此，在一定的压力（一般为310atm）作用下，可以获得射程较远（最远可达10m以上）和覆盖面较大（270360）的喷射。u除了射程和覆盖面以外，旋转式喷头的旋转速度也对清洗效果有较大影响。一般说来，旋转速度低能获得的冲击清旋转速度低能获得的冲击清洗效果较好。洗效果较好。u旋转式喷头可进一步分为单轴式单轴式和双轴旋转式双轴旋转式两种类型。n旋转式喷头u单轴旋转式喷头p 单轴旋转式一般为单个球形或柱形喷头。p 在球
15、面上适当位置开孔（孔的形状多为偏形），可以得到270360覆盖面不等的喷射。p 单轴旋转喷头的喷射距离一般不大（一般淋洗距离约为5m，清洗距离约为3m）。p 单轴旋转喷头在容器内喷洗情形。图图3.22 单轴旋转式不锈钢单轴旋转式不锈钢CIP喷头喷头 图图3.23 单轴旋转式工程塑料单轴旋转式工程塑料CIP喷头喷头 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备。图图3.24 单轴旋转单轴旋转CIP喷头的喷清情形喷头的喷清情形 u双轴旋转式喷头p 喷嘴可作水平和垂直两个方向的圆周运动。p 可对设备内壁进行360的全方位喷洗。p 喷嘴数不多，一般只有2、3、4和6等。p 所以喷射距离较远（淋洗淋洗12m
16、12m，清洗清洗7.5m7.5m）。p 三喷嘴双轴旋转喷头的喷射运动情形。图图3.25 双轴旋转式双轴旋转式CIP喷头喷头 食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备1个喷嘴水平旋转2个喷嘴垂直+水平旋转图图3.26 三喷嘴双轴旋转喷头的喷射情形三喷嘴双轴旋转喷头的喷射情形（四）供液系统CIP的供液系统由管道、泵、管件与阀等构成。1管道 2泵 3阀和管件1管道l CIP系统的管道由两部分构成，一是被清洗的物料管道，二是将清洗液引入被清洗系统的管道。l 这些管道对产品应有安全性，内表面光滑，接缝处不应有龟裂和凹陷。CIP清洗系统的水平管路有一定的倾斜度要求。2泵l CIP系统中的泵分供液泵和回液泵
17、供液泵和回液泵两类。l 供液泵用于将清洗液送到需要清洗的位置，为清洗液提供动能，以便以一定速度在管内流动和提供喷头所需的压头。一般系统均带有独立的供液泵。l 回液泵用于将清洗过的液体回收到贮液罐，供洗液回收使用，一些简单的系统可以不设回液泵。l CIP系统一般采用不锈钢或耐腐蚀材料制造的离心泵。泵的规格由 CIP 清洗系统所需要液体循环流量、管路长度和喷头所需压力决定。3阀和管件l 起控制各种液流（清洗液、料液等）流向作用。l 阀的形式:不锈钢蝶阀、球阀、座阀和组合座阀等。l CIP系统可以采用手动阀或自动阀。简单系统采用手动阀，复杂清洗系统往往采用自动阀。l CIP系统供液管路上还需要有弯头
18、、活接头。这些管件均应满足卫生要求。l 手动控制的CIP系统中，为了将不同清洗液分配到各个需要清洗的设备，常采用管路分配板。l控制方式与成本自动控制除了控制器本身成本以外，其它要求的硬件配置（如传感器、自动阀等）相对于人工控制而言，成本也将成倍地增加。这是需要投资者与设计人员加以注意的。l 控制因素任务l 控制方式n 手动:对于简单系统，可以用人工方式进行调控。人工调控的系统，对于系统的阀门配置要求较简单。n 自动方式:用于程序复杂、清洗设备较多场合的清洗系统。CIP 系统可用继电器、PLC 和工控机等3种方式进行自动控制。n 手动与自动结合。l 控制方式与成本三、CIP系统的控制nPLC控制
19、uPLC由于其运行可靠性高、利于顺序控制运行可靠性高、利于顺序控制等特点,在CIP系统中应用较多。u但是该方式也有它的缺陷，即模拟量控制成本较高，在线参数设定困难等。n工控机u随着计算机技术的飞速发展，国外采用工业控制计算机的CIP 控制系统越来越多。u工控机可以通过各种工业I/O 模板，将各个模拟量(如罐温、液位等)进行A/D 转换后，在屏幕上直接显示，也可以用动态图线非常直观地显示各罐的液位、各阀门的状态和液体的流动方向及流动路线等。u工控机系统的另一个优点是在线修改参数非常方便，针对不同的生产过程，工控机系统可以同时提供几种不同的清洗程序，并且提供具体参数在线修改对话框，且每次配置参数均
20、可以保存下来，供下次启机时使用。n继电器控制方式继电器控制由于其分立元件多，接线复杂，易出故障且不易查找等原因，将逐渐淘汰。l控制因素任务CIP操作总体上需要控制的因素或完成的控制任务有：CIP贮液罐的液位、浓度和温度贮液罐的液位、浓度和温度等。各洗涤工序（如酸洗工序、碱洗工序、中间清洗工序、各洗涤工序（如酸洗工序、碱洗工序、中间清洗工序、杀菌工序、最后洗涤工序等）的时间杀菌工序、最后洗涤工序等）的时间（见表3-1）。不同被清洗设备的清洗操作时段切换不同被清洗设备的清洗操作时段切换。食品工厂机械与设备第三章 清洗机械与设备型号CIP-ACIP-BCIP-C控制方式PLC控制电器控制温度控制及加
21、热方式自动控制双重加热自动控制双重加热人工控制浓度控制及添加方式自动控制自动添加自动控制自动添加人工控制清洗程序自动控制人工控制人工控制结构形式(M3)分体式分体式连体式规格说明0.56 温度、浓度自动高精度控制0.56 温度、浓度自动高精度控制0.52 温度自动控制清洗时间等触摸屏PLC自动控制清洗时间人工控制浓度、清洗时间 人工控制n 多数加工设备采用固定式CIP清洗。对于特殊的设备可采用移动式进行CIP清洗。CIP清洗过程可采用人工或自动方式控制，两者在系统设备投资方面有很大差异。简单和小规模生产线的清洗可采用人工控制方式；设备规模大、流程复杂和设备数量多的生产线CIP清洗宜采用自动控制
22、。l本节小结l本章小结n 对各种与食品加工过程相关的对象进行清洗是保证食品质量安全性的重要操作。大规模生产需要机械方式进行清洗的对象有原料、包装容器和食品加工设备三大类。n 各种清洗机械一般运用化学与物理原理结合的方式对清洗对象进行清洗。n 常见的原料清洗机械设备有滚筒清洗机、鼓风式清洗机和刷洗机等。它们分别运用滚筒的转动、空气鼓泡作用和刷子的洗刷作用，使食物表面污染物剥离，但多需要与浸洗和喷洗结合。l本节小结n CIP是对食品加工设备进行现场清洗的意思。CIP系统通常由清洗液（包括净水）贮罐、加热器、送液泵、管路、管件、阀门、过滤器、清洗头、回液泵、待清洗的设备以及程序控制系统等组成。l思考
23、题1.分析讨论水果加工过程中，哪些对象宜用机械方式进行清洗。2.结构上，可从哪些方面对自动洗瓶机进行分类。3.举例分析讨论不同类型果蔬宜采用的清洗机的型式。4.试对一条食品加工线CIP清洗进行分析，哪些需要用喷头，哪些不需要？l自测题一、判断题二、填空题二、选择题四、对应题一、判断题一、判断题1.CIP 是对设备进行就地拆洗的意思。2.CIP 清洗专用装置只能固定在同一个位置。3.喷头是所有 CIP 系统的必备部件。4.所用 CIP 清洗系统的管路中物料流向必须采用自动切换阀。5.SIP 是对设备进行就地杀菌的意思。6.食品物料只能采用水为清洗介质进行清洗。7.双端式自动洗瓶机卫生条件和空间利
24、用率优于单端式。8.单端式自动洗瓶机主要用于新瓶的清洗。9.目前滚筒清洗机的滚筒多采用大齿轮驱动。10.鼓风式清洗机须与空气压缩机配合才能运行。二、二、填空题填空题1食品工厂中需要清洗的对象有 、和 三大类。用于清洗这些对象的设备常采用 洗、洗和 洗等方法清洗。一般一台设备可同时结合一种以上的清洗方法。2全自动洗瓶机的清洗过程一般要经过 、等清洗步骤。为了去除瓶内黏附性物，可以采用 或 清洗方式。3CIP系统一般包括 、和 等部分。4影响CIP清洗效果的因素有：（1）能（以Re来衡量,从壁面淌下薄液的Re ；管道线的Re ；但管道线Re 为效果最好）；（2）能（在一定的流量下，上升，可提高Re
25、，污物与洗涤溶液的化学反应速度 ；增大污物中 物质的 量）；（3）能，主要来自 剂。1.利用CIP对 进行清洗不需要用喷头。A.片式杀菌机 B.贮奶罐 C.干燥室 D.布袋过滤器 2.CIP清洗效率与 关系最小。A.洗液有效浓度 B.洗液流速 C.洗液温度 D.洗液贮罐形状 3.双端式自动洗瓶机卫生条件 于单端式,空间利用率 于单端式。A.优,次 B.优,优 C,次,次 D.次,优 4.为了对不同规格的空罐进行清洗，可采用 洗罐机。A.GT7D3型 B.LB4Bl型 C.A和B D.旋转圆盘式二、选择题二、选择题5.自动洗瓶机，可同时采用 。A.喷洗和刷洗 B.浸洗和刷洗 C.浸洗和喷洗6.为
26、了贮罐内壁进行全方位清洗，可采用 喷头。A.固定式 B.单轴旋转式 C.双轴旋转式 D.A、B和C7.为了清洗菠菜，可采用 清洗机。A.鼓风式 B.刷洗式 C.滚筒式 D.淋洗式8.下列设备中，可考虑采用移动式CIP装置。A.喷雾干燥塔 B.真空浓缩系统 C.容器回转式混合器 D.碟式离心机 二、选择题二、选择题1找出以下有关清洗机的对应关系，并将第二列的字母填入第一列对应的括号中。（）1.翻浪式清洗机 A.洗果机（）2.XG-型 B.鼓风机（）3.LB4B1型 C.双端式自动洗瓶机（）4.直通式自动洗瓶机 D.空罐清洗机（）5.来回式自动洗瓶机 E.单端式自动洗瓶机 四、对应题四、对应题2找出以下有关CIP清洗的对应关系，并将第二列的字母填入第一列对应的括号中。（）1.喷头 A.对料液管与CIP清洗管切换与隔离（）2.供液泵 B.提高洗液热能和动能（）3.防混阀 C.提供CIP清洗所需动能与压头（）4.加热器 D.用以加热水及洗涤液（）5.洗液罐 E.清洗罐器和塔器四、对应题四、对应题
