希悅爾食品保護(hù)業(yè)務(wù)工程經(jīng)理 王雨明

全新節(jié)能，高效CIP解決方案

希悅爾食品保護(hù)業(yè)務(wù)工程經(jīng)理 王雨明

CIP作為液體食品工廠，清洗消毒的技術(shù)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可超過幾十年，在過去幾十年中，從原始的手動(dòng)清洗、半自動(dòng)清洗到現(xiàn)在全自動(dòng)清洗，不僅是全自動(dòng)清洗消毒，還能做到全程記錄和監(jiān)控。CIP站作為CIP系統(tǒng)里面核心的部件，也經(jīng)歷了很多代的發(fā)展。有一開始使用半自動(dòng)、手動(dòng)的，也有后期大家看到的單機(jī)式的兩段式的，和目前使用比較廣泛使用的集中式的。今天想給大家介紹的是希悅爾公司研發(fā)并在歐洲得到廣泛使用的衛(wèi)星清洗站系統(tǒng)。相信各位嘉賓對(duì)CIP系統(tǒng)不僅非常熟悉，而且每個(gè)人都有自己的見解。

但是每個(gè)人的要求不一樣，有些人說想要什么品牌的泵，有些人說需要什么品牌的控制器，給大家歸納了三類是目前食品企業(yè)所希望得到的CIP類型：第一類是可以通過CIP站進(jìn)行控制和輸出的，需要得到正確的或者能夠達(dá)到清洗效果的機(jī)械力，需要清洗劑和溫度，時(shí)間是需要經(jīng)過認(rèn)證的。但僅僅這些是不夠的，還需要被清洗的目標(biāo)是不是做了正確選擇，管道是不是衛(wèi)生設(shè)計(jì)，有沒有死角，罐體和清洗目標(biāo)是不是和清洗機(jī)互鎖。第二類是完整性，食品企業(yè)不希望清洗站在清洗的時(shí)候突然會(huì)漏出來。第三類還需要控制，所有人都不希望每一個(gè)閥門需要人去開動(dòng)，也不希望每一個(gè)記錄需要人工去記錄，所以清洗要有完整的清洗記錄和監(jiān)控系統(tǒng)。隨著通信技術(shù)發(fā)展，衛(wèi)星清洗站系統(tǒng)不僅可以做到無線的遠(yuǎn)程控制，甚至可以做到在線的監(jiān)控記錄。

希悅爾的目標(biāo)是希望用水最少、蒸汽更少、時(shí)間更短，希悅爾作為CIP的全套供應(yīng)商，清洗是公司業(yè)務(wù)的一部分。但對(duì)這部分的節(jié)約不是來自于正常的清洗流程，也不是去節(jié)約酸堿溶液，更不是用縮短沖洗時(shí)間來節(jié)省水，而靠的是整體方案的重組和調(diào)整。

圖1 可回收CIP系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

圖1是可回收式CIP系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用示意圖。可回收式是指非一次性排放的CIP系統(tǒng)，水、電、氣包括熱冷和清洗劑的費(fèi)用占到80%，其他20%是指需要人員去操作、固定資產(chǎn)投資需要折舊費(fèi)。如果要得到很好的控制和節(jié)約，就可以幫助工廠節(jié)約很多時(shí)間，如果時(shí)間上節(jié)約了，那么人員工作時(shí)間和用電量就會(huì)節(jié)約下來；如果做到了清洗劑使用、熱能使用和水使用的節(jié)約，就會(huì)對(duì)工廠的排放產(chǎn)生積極的影響。

圖2 傳統(tǒng)清洗時(shí)間與希悅爾清洗時(shí)間比較圖

如何節(jié)約時(shí)間？請看圖2。橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是溫度和濃度，可以看到紅顏色的線是工廠在做清洗的每一步，通常在做清洗的時(shí)候會(huì)用水沖，會(huì)有溫度和濃度上升的階段，上升到一定程度，然后會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，到了時(shí)間以后，需要進(jìn)行水沖，最后才是沖進(jìn)水。最后一步做完后，產(chǎn)品才可以進(jìn)入到管道。三角區(qū)域黃色的部分，表示如果這部分上升的角度像下面這樣來的比較快，全部的時(shí)間會(huì)縮得比較短。黃色的三角區(qū)被定義為無效清洗時(shí)間，也就是等待時(shí)間，通常在設(shè)定一個(gè)CIP系統(tǒng)的時(shí)候，會(huì)做到不管是三步堿洗還是五步酸堿洗，往往時(shí)間會(huì)大于設(shè)定的50分鐘或40分鐘，這來自于這個(gè)無效清洗時(shí)間。

當(dāng)在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到使用的溫度和濃度的時(shí)候，時(shí)間會(huì)變得很短，同樣的酸洗或者堿洗的時(shí)間，所有用的時(shí)間能夠從60分鐘縮減到40分鐘。CIP站在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，它不會(huì)因?yàn)橛械却龝r(shí)間泵就會(huì)停下來，CIP站的泵是連續(xù)作業(yè)，所以工廠的用電量會(huì)持續(xù)增長。在節(jié)約下來的20分鐘里能夠節(jié)約的除了用電量、化學(xué)劑和水以外，還有人員的工時(shí)、設(shè)備的折舊，設(shè)備折舊通常是用運(yùn)轉(zhuǎn)小時(shí)來計(jì)算的。對(duì)于這部分的優(yōu)化，CIP是以解決無效清洗時(shí)間為主。

CIP站作為整個(gè)生產(chǎn)的核心部件，工程人員在做新工廠的設(shè)計(jì)或者老工廠的改造的時(shí)候，正確的選擇是對(duì)食品廠生產(chǎn)的效率和清洗的效果能夠得到保證，如果設(shè)計(jì)者不根據(jù)被清洗目標(biāo)的實(shí)際情況，不是很了解被清洗的罐體或者管道或者灌裝機(jī)，需要什么樣的流量、溫度、濃度，那就很難進(jìn)行選型。

CIP系統(tǒng)優(yōu)化，不管是啤酒飲料還是油品的工廠，目前所能夠看到的CIP站，有些是具備條件可以做優(yōu)化，有些是不具備條件，但是對(duì)于這一部分，希悅爾會(huì)對(duì)CIP站本身和被清洗的目標(biāo)會(huì)有一個(gè)非常清晰的定義，換句話說，用戶需要洗什么，工程設(shè)計(jì)者才去選什么樣的CIP站。這有別于設(shè)備供應(yīng)商，希悅爾的優(yōu)勢在于不僅有做工程設(shè)備的CIP站的設(shè)計(jì)人員，生產(chǎn)制造人員，同時(shí)還具備對(duì)于清洗的運(yùn)用包括化學(xué)品運(yùn)用，以及認(rèn)證工作的人員，大家組成了一個(gè)有機(jī)的團(tuán)隊(duì)來做。

圖3 希悅爾衛(wèi)星清洗站

圖3為希悅爾衛(wèi)星清洗站。有常規(guī)的回收水罐、雙罐（這時(shí)候叫儲(chǔ)罐是因?yàn)槭亲鰞?chǔ)存用的，還作為一個(gè)循環(huán)的緩沖用，但對(duì)希悅爾的產(chǎn)品，它只做儲(chǔ)存用），當(dāng)堿洗時(shí)，閥門打開，通過CIP站的泵后，左邊是被模擬的清洗管道，和傳統(tǒng)的方式有些不一樣，傳統(tǒng)的是頂部加酸和堿，希悅爾的設(shè)計(jì)是在線進(jìn)行酸堿添加。通過大罐循環(huán)，在清洗時(shí)就不會(huì)受到罐體液位、濃度的影響。大多數(shù)時(shí)候并不需要整個(gè)罐體那么多溶液去進(jìn)行清洗，通常在工廠清洗的CIP罐的設(shè)計(jì)會(huì)按照1.5到2倍來算，但是當(dāng)食品廠的罐不是在一個(gè)CIP站，體積就非常大。傳統(tǒng)做法是不管是兩個(gè)還是三個(gè)，這些線路都會(huì)通過罐體進(jìn)行循環(huán)。這個(gè)會(huì)受到什么影響？如圖虛線所示，當(dāng)溫度和濃度達(dá)不到的時(shí)候，就會(huì)停下來等待，造成無效的CIP等待時(shí)間。

希悅爾做循環(huán)時(shí)通過管道進(jìn)行旁路循環(huán)，而不會(huì)通過罐體進(jìn)行循環(huán)，也就不會(huì)受到罐體的溫度和濃度的影響。希悅爾的研究人員認(rèn)為有三部分，緊湊的啟動(dòng)閥組的設(shè)計(jì)、旁路循環(huán)、功能塊的衛(wèi)生程序（不僅包括程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)包括在洗罐時(shí)，在沒有生產(chǎn)或者沒有使用之前，食品廠根本不知道要把這個(gè)罐洗干凈需要多少濃度的酸和堿，需要多少溫度的酸和堿，這也是希悅爾可以提供的所謂衛(wèi)生清單的部分）。

圖4 常規(guī)CIP站與希悅爾CIP站對(duì)比圖

圖4是常規(guī)CIP站與希悅爾的衛(wèi)星CIP站，常規(guī)CIP站是CIP泵輸出，然后一路回來，會(huì)經(jīng)過罐體循環(huán)。

水的節(jié)約，設(shè)計(jì)人員在做CIP的時(shí)候，水是分兩部分，一部分是直排的，一部分可以回收重新用的，但是不管直排還是回收用的，必須通過管道從泵里面出水。常規(guī)的做法是，通過管道排水，堿罐、酸罐、回收水罐，后面可能還有熱水罐，每一次清洗經(jīng)過這個(gè)管道。但是希悅爾清洗是閥正式的，每次沖洗時(shí)沒有這個(gè)管道，每一次循環(huán)不管是你沖酸、沖堿，每次大概50升水，除了多用這50升水每個(gè)循環(huán)之外，水不會(huì)蒸發(fā)掉，會(huì)到污水處理廠，會(huì)增加污水處理量。

圖5 實(shí)物對(duì)比照

圖6 實(shí)物對(duì)比照

圖5和圖6為實(shí)物照片，左邊是大家比較熟悉的傳統(tǒng)式的，右邊是希悅爾的設(shè)計(jì)，是做成閥正式的，基本上沒有因?yàn)椴煌浇橹g進(jìn)行切換的時(shí)候水的浪費(fèi)。

對(duì)于希悅爾的衛(wèi)星CIP站，不是工廠里見到的泵熱站，是作為一種設(shè)備，一個(gè)模塊化的設(shè)備。這個(gè)圖比較簡單，也比較直接，為什么可以走到旁路循環(huán)，右邊這個(gè)方塊是被清洗目標(biāo)，無所謂灌裝機(jī)還是管道，做清洗的時(shí)候從CIP泵出去，經(jīng)過不清洗目標(biāo)再回到堿罐，回到底端再抽出去。每次用的不是同樣一個(gè)液體，濃度和溫度是波動(dòng)的。當(dāng)食品企業(yè)有多套設(shè)備的時(shí)候，同時(shí)用會(huì)對(duì)它有影響的，根據(jù)在生產(chǎn)工廠看過的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這部分內(nèi)容，最大的影響是什么？最大的影響就是當(dāng)需要用堿去清洗罐或者管道時(shí)，使用者根本不知道液位或者濃度、溫度在什么狀態(tài)。希悅爾的做法是，只要滿足清洗的量叫做循環(huán)量，從這個(gè)罐體抽出來，經(jīng)過CIP泵，經(jīng)過熱交換器，到清洗目標(biāo)，不會(huì)回罐，好處是它只需要把這一段的液體加熱，濃度配到適用的濃度。所有的CIP站只要是用這個(gè)罐的都要暫停下來， CIP站還在運(yùn)轉(zhuǎn)，被清洗目標(biāo)可能是灌裝機(jī)可能是罐，也在運(yùn)轉(zhuǎn)，但是卻是在做無效功。

這個(gè)罐希悅爾有兩種做法，一種是清洗罐，另外一種是排氣罐。還有一種好處是，當(dāng)需要不同濃度或不同溫度時(shí)，可以進(jìn)行單獨(dú)的用電子計(jì)量泵在線添加酸堿，而不是用傳統(tǒng)的方法，也就是在用CIP站做清洗時(shí)，希悅爾可以做到針對(duì)不同的被清洗目標(biāo)用不同的濃度不同的溫度，并不受CIP站的影響?，F(xiàn)在很多工廠的做法是，不管是洗灌裝機(jī)還是管道、罐，只要從CIP站出來的，所有的酸堿濃度和溫度都是一樣的，其實(shí)在針對(duì)不同污垢甚至不同設(shè)備表面時(shí)，清洗所需要的溫度和濃度不一樣的，這部分的節(jié)約是來自于旁路循環(huán)系統(tǒng)。

圖7 CIP旁路循環(huán)系統(tǒng)對(duì)比圖

圖7藍(lán)顏色部分是傳統(tǒng)的，所顯示的是CIP站出來以后回到罐，再從罐里出來。紫色是希悅爾衛(wèi)星站的供應(yīng)流程。當(dāng)在用這個(gè)旁路循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，它不僅在時(shí)間上做到節(jié)約，在濃度溫度上可以得到很好的控制，同時(shí)可以節(jié)約時(shí)間。這個(gè)道理很簡單，因?yàn)橹恍枰?000升的水或者液體去清洗，根本不需要把整個(gè)罐里的10噸水進(jìn)行加熱、濃度配比，這會(huì)在時(shí)間上會(huì)做到很大的節(jié)約。

添加系統(tǒng)左邊這個(gè)圖是電子計(jì)量泵（脈沖信號(hào)可以用做模擬量進(jìn)行反饋），而不是用通常所見到的空氣隔膜泵進(jìn)行添加。圖8是CIP泵的入口，當(dāng)需要不同的添加化學(xué)劑的時(shí)候，可以通過這種方式進(jìn)行添加。這樣做有兩個(gè)好處，一個(gè)好處是使用泵添加，可以做到精準(zhǔn)添加。第二個(gè)好處是，對(duì)于這部分可以進(jìn)行分濃度添加，在清洗不同濃度的時(shí)候，用到的清洗劑是不一樣的。當(dāng)然對(duì)于混合來說也是很均勻的，如果在線添加酸和堿，濃度混合非常迅速。對(duì)罐體來說也有做得很好的，但是避免不了會(huì)有所謂的沉降、沉淀。

圖8 CIP泵入口

兩套CIP站，后面是CIP罐，當(dāng)然CIP罐如果足夠大，都可以加。

最后是程序的設(shè)計(jì)，希悅爾不僅有非常完善和非常專業(yè)的清洗程序的設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)CIP泵的程序也能做到針對(duì)性的編成，針對(duì)不同的清洗目標(biāo)做到針對(duì)性菜單設(shè)計(jì)。有一點(diǎn)跟傳統(tǒng)CIP不一樣，計(jì)時(shí)、流量、電導(dǎo)、溫度，這是通常用的，同時(shí)也會(huì)設(shè)定容量，當(dāng)設(shè)備固定、管道固定、CIP站固定、被清洗目標(biāo)固定的時(shí)候，清洗每一個(gè)不同的目標(biāo)循環(huán)量是固定的，當(dāng)這個(gè)循環(huán)量和設(shè)定不同步的時(shí)候，在大多數(shù)工廠所安裝的流量計(jì)只是起一個(gè)水表的作用。

界面，通常會(huì)有這樣簡單版的，可以和清洗目標(biāo)進(jìn)行互通版的，還有在線監(jiān)控，也是可以進(jìn)行監(jiān)控和通信的。圖9顯示針對(duì)不同的目標(biāo)有不同的菜單，菜單里面不僅有濃度的不一樣、溫度的不一樣、時(shí)間的不一樣，同時(shí)還對(duì)不同的清洗目標(biāo)循環(huán)量是不一樣的。結(jié)果有兩種，一種是圖表式的，還有一種是Excel表式的。

圖9 CIP界面菜單

有一個(gè)安裝案例是老工廠CIP站改造項(xiàng)目。改造完成以后，做了為期一個(gè)月的對(duì)比，它的用水量用電量時(shí)間量能夠得到30%到35%的節(jié)約，圖片顯示的是一個(gè)超過15年的牛奶加工廠。

另一個(gè)在中國的案例——上海的可口可樂。該公司做了兩套CIP站。相對(duì)比之前的數(shù)據(jù)，也是得到了30%的節(jié)約，不管是用水還是時(shí)間上。

希悅爾泰華是作為清洗和消毒行業(yè)的領(lǐng)先者，能夠給客戶提供的CIP系統(tǒng)不僅僅是酸、堿，也不僅僅是CIP設(shè)備，提供的是一個(gè)量身定做的系統(tǒng)，希悅爾會(huì)對(duì)現(xiàn)場的每一個(gè)被清洗目標(biāo)、每一個(gè)設(shè)備做到專業(yè)、細(xì)致的審核和記錄，會(huì)針對(duì)性的幫助食品企業(yè)做CIP方案。同時(shí)也有關(guān)注于客戶的微生物專家團(tuán)隊(duì)，還有專門計(jì)算成本的核心團(tuán)隊(duì)。同時(shí)能夠提供的是CIP的交鑰匙工程，是從一開始的問題發(fā)現(xiàn)到制定方案，到工程實(shí)施，再到最后的驗(yàn)證。

很多食品廠有過這樣的經(jīng)歷：建了一個(gè)CIP站，使用后根本達(dá)不到效果，又不知道該找誰，如果找CIP站的供應(yīng)商，有可能得到的答案是設(shè)備沒有問題，因?yàn)榍逑戳鞒逃袉栴}；當(dāng)找到清洗劑的供應(yīng)商，得到的答案是CIP站有問題，設(shè)備的流速根本達(dá)到要求，或者溫度達(dá)不到要求。希悅爾可以做到不僅能夠提供有效的工藝設(shè)備，還可以提供專業(yè)的審核團(tuán)隊(duì)，做到對(duì)酸堿清洗的濃度審核，同時(shí)對(duì)清洗效果也能夠得到驗(yàn)證和保證。