Системи за почистване на място

Начало > Инструменти, материали > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 9/2022 > 04.01.2023

  • Технологията за почистване на място (clean in place, CIP) съществува от 1950-те години, но дори днес тя често е с нисък приоритет при изграждането на един завод

  • В идеалния случай в системите за почистване на място не се използват никакви химикали, а се разчита единствено на свойствата на водата като разтворител

  • Съществуват различни видове CIP системи, които могат да предоставят най-доброто решение за всеки един режим на почистване

Ефективното почистване на технологичните линии и оборудване е от критично значение за постигането на добри производствени показатели, съкращаването на престоите и осигуряване на качеството на партидите. Твърде често обаче то не е сред основните фактори при първоначалното проектиране на процесите.
Почистването на място (clean in place, CIP) е метод за почистване на оборудването с минимална степен на разглобяване и намеса на оператор. Технологията разчита на прилагането на подходящ детергент или разтворител с подходящ дебит и/или кинетична енергия, налягане и температура за определен период от време, с цел осигуряване на ефективно почистване на системата. Важно е да се спомене, че технологията се характеризира с повторяеми, възпроизводими и контролируеми резултати, които могат да бъдат валидирани.

Методът не трябва да се бърка със стерилизацията на място (sterilise in place, SIP), при която оборудването се почиства, дезинфекцира и стерилизира (понякога след CIP), за да се отстрани остатъчното микробиологично замърсяване. Технологията е различна и от промиването на място (wash in place, WIP), което често се счита за метод, изискващ повече ръчна намеса и подходящ за случаи с по-малко строги изисквания за валидация. Почистването извън място (clean out of place, COP) пък включва извеждане на оборудването извън работната му зона.

Сред предимствата на CIP са редуциране на времето за почистване, автоматични цикли, гарантиращи, че всеки компонент се почиства всеки път, повишена производителност благодарение на ограничаване на престоите, намалена работа с химикали и опростени работни параметри.
Всяка технологична инсталация се конструира по поръчка, затова и необходимият режим на почистване на място варира в зависимост от приложението. Като правило, променливите, върху които пада фокусът, са температура, време, дебити, метод на прилагане и използван химичен разтвор или детергент.

Като цяло, колкото по-висока е температурата, толкова по-ефективно е почистването. Ефектът от оптимизацията на температурата върху мазнини, захари и соли е добър, а върху протеини – задоволителен. Кинетичната енергия се отнася до това дали изискваният поток от разтвор в тръбопроводите е ламинарен или турбулентен, или между тези два режима. В един технологичен съд, почистващият ефект обикновено се подсигурява чрез фиксирани или въртящи се разпръсквателни глави.
Продължителността на всеки етап от цикъла на почистване на място може да бъде оптимизирана в зависимост от следните параметри: вид на технологичното оборудване; тип на осъществявания процес, времетраене на протичащия процес; температура на почистващия разтвор; концентрация на химикалите.

 

Режим на почистване

В идеалния случай в системите за почистване на място не се използват никакви химикали, а се разчита единствено на свойствата на водата като разтворител. За да се постигнат необходимите резултати, се регулират кинетичната енергия, температурата и продължителността на почистване. Много от системите за почистване на място обаче изискват използването на химикали и/или детергенти, за да бъдат ефективни.
Натриевата основа е един от най-често използваните химикали в процедурите по почистване на място, основно заради своята икономичност. Прилагат се и други детергенти с алкален характер, които са ефективни за почистване на водоразтворими продукти, мазнини, белтъчини и др. Могат да се използват и различни киселини (обикновено при по-ниски температури) за допълнителна ефективност на почистване и често за декалцификация на оборудването.

 

Процесна валидация

По време на разработката му, режимът на почистване трябва да бъде променлив и да бъде отчетен в целостта си – химикали, концентрация на химикалите, продължителност на прилагане, кинетична енергия, температура и брой етапи. От отстранявания продукт зависи определянето на режима на почистване, дали са необходими химикали и ако да – какъв вид. В етапа на промиване трябва да се отчете и твърдостта на водата, тъй като този параметър може да повлияе върху ефективността на почистване на повърхностно активните вещества на водна основа.

Съществуват различни видове CIP системи, които могат да предоставят най-доброто решение за всеки един режим на почистване. Предлагат се системи с пълна загуба на използваните вода и химикали, с еднократна рециркулация, с повторна употреба, многоканални, стационарни и мобилни, като всеки вид се характеризира със специфични предимства и недостатъци.

Системите с еднократна рециркулация предлагат намален риск от кръстосано замърсяване, докато решенията с повторна употреба драстично редуцират потреблението на вода и химикали в сравнение със системите с пълна загуба. Всеки от видовете системи обаче има своето място в йерархията на изискванията за почистване. Добър практикуващ специалист в областта може да обясни кои варианти биха били подходящи за определен процес, както и да предложи най-ефективното и рентабилно решение за конкретния случай.

Важен аспект на всяка система за почистване на място е възможността за измерване и валидиране на ефективността й. Не само че всяка процедура може да бъде валидирана и възпроизведена при всеки един цикъл, но е възможно да се регистрират данни за проследимост. Това гарантира постигането на съответствие с изискванията за проследимост и други законодателни условия. Осигуряването на това ниво на прозрачност при другите процеси на почистване е по-голямо предизвикателство. След като CIP инсталацията вече е валидирана в конкретния завод, замяната й с нова такава може да е скъпоструващ и времеемък процес.

 

Предизвикателства

Една съвременна система за почистване на място трябва да отчита не само необходимото почистване, но и въздействието на целия CIP процес върху околната среда. Консумацията на енергия, количествата използвани вода и химикали трябва да бъдат сведени до минимум. В допълнение, в случай че се отделят отпадъчни води, трябва да се помисли за отвеждането и обезвреждането им. За щастие, повечето от системите за почистване на място изначално са по-ефективни в повечето от изброените области.

Сред основните предизвикателства е това да се промени нагласата на производителите. Те, разбира се, се фокусират главно върху производствения процес, като понякога подценяват значимостта на почистването на място. Ако внедряването на CIP система не бъде отчетено още на етапите на проектиране и поръчка, то оборудването може да не бъде изцяло съвместимо с технологията за почистване на място.

Друго предизвикателство е потреблението на вода, енергия и химикали. По-старите или неефективно проектираните CIP системи често се характеризират с прекомерно висока консумация на тези ресурси, докато при съвременните, добре проектирани системи консумацията на всички от тях е сведена ди минимум.

Производителите често се притесняват от продължителността на почистването на място. В много случаи тя се дължи основно на недобро проектиране и може лесно да се оптимизира. Осъзнаването на това колко е важно почистването на място често се случва, когато системата не работи правилно. Ако се стигне до там, това може да спре или поне да забави производството, което може да се отрази сериозно върху продукцията и разходите.

Други фактори, които трябва да се осмислят в етапа на проектиране, са възможността за почистване на използваните компоненти и фитинги, разделянето на контурите, повърхностният финиш на резервоарите и тръбопроводите. Например някои по-грапави заварки са трудни за почистване, докато при гладките съединения процесът е много по-лесен. Същото важи и за повърхностния финиш.

Системите за почистване на място трябва да бъдат проектирани така, че да предоставят безпроблемна работа в продължение на десетилетия, докато трае експлоатационният живот на оборудването, в което са интегрирани. Както бе споменато, модифицирането и подмяната на една вече валидирана CIP система е сложна и скъпоструваща процедура. Изграждането на каквато и да било структура изисква участието на екипи от експерти в различни дисциплини, които да координират усилията си, за да се постигне най-добрият резултат. Затова още в началните етапи на проектиране на сложни производствени инсталации трябва да участват CIP експерти, които да гарантират реализирането на подходящата инсталация и постигането на висока ефективност за цялата линия.

 

Пазарни тенденции

Според проучване на Markets and Markets пазарът на системи за почистване на място ще достигне стойност от 15,4 млрд. щатски долара до 2023 г. от 7,5 млрд. щатски долара през 2018 г. Движеща сила за този ръст е увеличаващото се използване на CIP системи във фармацевтичната индустрия и производството на храни и напитки.

В рамките на прогнозния период се очаква пазарът за хранително-вкусовата промишленост да отбележи най-голям ръст. CIP системите играят важна роля в сектора, тъй като производството изисква гарантиране на високо ниво на хигиена и поддържане на бактериологична чистота на оборудването. Технологичните тръбопроводи и съдовете, използвани при производството на храни и напитки, се нуждаят от често почистване, за да се отстранят остатъците от предходни партиди. Стандартите в тази област са особено строги на територията на Америка и Европа, което допринася за ръста на пазара на системи за почистване на място в тези региони.


Вижте още от Инструменти, материали


Ключови думи: почистване на място, CIP системи, CIP, SIP, WIP, ХВП



Редактор на статията:

Диляна Йорданова

Диляна Йорданова

Отговорен редактор

  • Завършва специалност "Инженерна екология" в Химикотехнологичен и металургичен университет;

  • Заема длъжността "Отговорен редактор" в издателство TLL Media от 2020 г.;

  • Разполага с над 10 години опит в създаването на съдържание и писането на научни статии.

    Диляна Йорданова в LinkedIn
Top