Мойка CIP при производстве жидких пищевых продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Мойка CIP при производстве жидких пищевых продуктов

Автоматизированная система трубопроводов через коллекторы

На рис. изображена простая система из трех резервуаров, небольшого числа трубопроводов и станции CIPS/R, разработанная для полной мойки СIP, осуществляемой от соответствующего стационарной станции. Такая технология обеспечивает прйемку растительного масла и жидкого сахара (или кукурузного сиропа) цистернами с автономными насосами, способными подать все содержимое цистерны или его часть по шлангу на панель с калачами PHS1, расположенную вдоль внешней стены. Подача масла осуществляется через отдельную магистраль, ведущую к резервуару OIL 1, через коленчатое сочленение к форсунке. В резервуары SUG1 и SUG 2 посредством обычной магистрали, ведущей на пневматический клапан, управляющий сливом в выбранный резервуар, могут быть поданы два различных вида сахара. Станция СIP связана с системой трубопроводов и резервуарами посредством подво¬дящего С/P-трубопровода, ведущего к четырем распределительным клапанам над моечной станцией.

Один из клапанов осуществляет подачу на моечную станцию, после чего установка соответствующего U-образного калача в определенное положение обеспечивает продолжение передачи потока на форсунку в нужном резервуаре. Подключение выхода из резервуара также осуществляется посредством U-образного калача, идущего либо на питающий насос, либо на коллектор CIPR.

Второй клапан CIPS подсоединен к концу CIPR на резервуаре SUG 1 и представляет собой промывочную магистраль CIPR. Для предотвращения тупикового от¬ветвления внутри коллектора CIPR при промывке резервуаров SUG 2 или OIL 1, а также контура передающей магистрали АВ на протяжении всей программы мойки CIP этот клапан открывается в течение каждой минуты на 3-5 с. Это позволяет осуществить предварительное ополаскивание, мойку и окончательное ополаскивание этой части коллектора CIPR, в котором в противном случае по окончании программы содержалась бы смесь первого подлежащего промывке продукта и различных растворов, посредством которых осуществляется мойка CIP. Небольшой схематически изображенный контур резервуара TF отображает непрерывный поток T через моечную станцию на форсунку OIL 1 и рециркуляционный поток от резервуара к коллектору CIPR. Прерывистый поток F управляется промывочным клапаном, который в открытом состоянии обеспечивает уменьшение распыления, поддерживая таким образом постоянную скорость рециркуляции, контролируемой при помощи измерителя вихревого потока VM и клапана управления потоком FCV. Подобным способом может быть вымыт каждый из трех резервуаров после их опорожнения.

Процесс осуществляется за счет насоса подачи масла РР1 и насоса подачи любого из двух видов сахара РР2 с их доставкой по двум параллельным магистралям к нужной точке осуществления последующего этапа технологического процесса. По окончании подачи, когда в резервуарах продолжают находиться компоненты, передающие трубопроводы и насосы могут быть промыты за счет отсоединения каждого из резервуаров от соответствующей дренажной линии и перемещения U-образного калача для соединения подающего канала передающего коллектора с коллектором CIPR. Два переносных калача на клапанах управления сливом перемещаются на сочленение CIPS (для обеспечения противотока по передающим магистралям и насосам к коллектору CIPR в целях использования общей линии CIPR). При мойке получающегося контура магистралей ABF поток CIPS будет направляться от распределительного клапана технологической линии в качестве потока АВ, последовательно проходя затем по магистралям передачи сахара А и передачи масла В. Промывочный клапан рециркуляционного потока CIPR, как уже было показано выше, будет открываться в определенных промежутках, позволяя таким образом потоку F осуществлять промывку конца коллектора CIPR и неразъемное сочленение промывочной магистрали.

Приемная магистраль промывается независимо после каждого использования за счетлодачи на РHS1 с последующим промыванием магистралей и подачей на сочленения заполнения резервуаров, где съемные калачи размещены на рабочих линиях CIP в целях продолжения потока на коллектор CIPR.

Несложные приемы, приведенные на рис., могут быть использованы в любой комбинации систем трубопроводов и резервуаров для:

1) изоляции продуктов в резервуарах и трубопроводах от промывочных, моющих и ополаскивающих растворов, используемых в процессе мойки СIР;

2) обеспечения абсолютной свободы тупиковых ответвлений системы трубопроводов CIPS/R;

3) струйной мойки резервуаров с обрабатывающим раствором;

4) мойки продуктовых трубопроводов под давлением.

Конструирование систем трубопроводов с группами клапанов для автоматизированных технологических процессов

Традиционное применение в молочной, пивоваренной и многих других подотраслях пищевой промышленности пневматических клапанов в системе трубопроводов, поддающихся мойке СIP, изображено на рис. Показанные на нем системы трубопроводов обеспечивают возможность заполнения, опорожнения и мойки трех резервуаров при помощи группы клапанов и насоса передачи продукта РР1. Приведенная на рис. система типа «заполнение снизу-опорожнение снизу» работает следующим образом:

1) В ходе производственного цикла съемный калач на выпускном клапане каждого из резервуаров подключается к наливной или опорожняющей магистрали (от резервуара к группе клапанов). Резервуар может заполняться или опорожняться при автоматическом управлении (при условии правильного использования технологических клапанов и насосов).

2) Для очистки резервуара: а) технологический поток прерывается; b) съемный калач устанавливается между выпускным клапаном резервуара и рециркуляционной линией CIP и в) концевая заглушка, снятая с рециркуляционной магистрали, используется для того, чтобы временно перекрыть магистраль заполнения/опорожнения. При смене сочленений эти фитинги необходимо промыть и почистить. В этой конфигурации резервуар изолирован от системы технологических трубопроводов посредством перекидного калача. U-образный калач на моечной станции размещается так, чтобы моющий раствор подавался на соответствующий распылитель.

3) В конце производственного цикла, когда имеется вероятность наличия остатков продукта в резервуаре, съемный калач вновь моют вручную, а затем размещают таким образом, чтобы подсоединить магистраль заполнения/опорожнения к рециркуляционной линии СIР, которая теперь используется в качестве рабочей соединительной линии системы СIР. Концевая заглушка размещается на выпускном клапане резервуара, что предотвращает загрязнение или потерю продукта (причиной чему может служить неправильное срабатывание этого клапана в момент, когда резервуар не подсоединен к системе технологических трубопроводов).

4) При мойке резервуаров выпускной клапан резервуаров должен «пульсировать», чтобы обеспечить промывку кольцевого уплотнения штока клапана. Это, как правило, выполняется в процессе дренажа, следующего за предварительной промывкой, мойкой раствором и заключительным ополаскиванием.

5) При промывке магистралей наполнительные и выпускные клапаны в группе клапанов должны быть расположены так, чтобы обеспечить управление потоком на каждом участке системы соединительных трубопроводов, а также мойку кольцевого уплотнения штока клапана.

Опыт показал, что в ходе предварительной промывки необходима манипуляция клапаном от трех до четырех раз, в процессе мойки раствором -- от четырех до шести раз, и в ходе последующего и окончательного подкисленного ополаскивания -- также от четырех до шести раз.

Система для отделения магистралей заполнения от магистралей опорожнения может быть расширена за счет монтажа отдельной группы клапана заполнения. Дополнительный трубопровод заполнения может быть подсоединен к коллектору СIРR для мойки с использованием соединительных линий системы CIP, как уже было показано на рис. Несмотря на то что дополнительные клапаны заполнения увеличивают капитальные затраты, объем работы оператора и вероятность повторного загрязнения после мойки, такие конструкции необходимы в том случае, если большое значение имеет мойка трубопроводов, управляющих заполнением и опорожнением резервуаров, отдельно от системы трубопроводов, опорожняющих резервуары.

Конструирование и монтаж систем трубопроводов CIPS/R (подача/возврат)

При монтаже систем трубопроводов, соответствующих вариантам применения, изображенным на рисунках, следует учитывать следующие правила конструирования:

* распределительные клапаны CIPS (подачи) следует размещать в наивысшей точке так, чтобы дренаж трубопровода происходил в обратном направлении на станцию CIP и вперед к нижней точке контура, а затем к полу через CHS1;

* участок, идущий от CIPS к CHS1, должен быть наклонен вниз или же, если моечная станция находится на более высоком уровне, возможно его непрерывное продолжение вверх;

* от точки над распылителем все соответствующие питающие линии должны находиться под наклоном в обратном направлении так, чтобы проходил дренаж каналов CHS, которые открываются по завершении мойки СIР;

* все коллекторы CIPR (возврата) должны находиться под постоянным наклоном по отношению к насосам и, как правило, подъемы от насосов становятся наивысшими точками системы. Трубопроводы рециркуляции (CIPR) будут находится под постоянным наклоном от этой точки по отношению к станции CIP;

* первичные и вторичные магистрали подачи системы CIP в своем большинстве имеют диаметр в 2 дюйма, рассчитанный на расход от 40 до 80 гал/мин.

Определение размеров насосов и управляющих клапанов системы CIP

Регулятор потока (FCV) должен представлять собой дросселирующий распределитель с CV, на долю которого приходится от 20 до 25% потери напора всей системы CIP. Результатом этого является хорошая восприимчивость, быстрая реакция на регулировку расхода и предотвращение «дросселирования» за счет срабатывания на слишком незначительном расстоянии от седла клапана. Использование в системе CIPS измерительных приборов вихревого потока и регуляторов потока позволяет осуществлять программное управление всем потоком CIP и, кроме того, это является заметным усовершенствованием по сравнению с ограничителями, применявшимися для балансировки потока с того момента, когда была внедрена мойка CIP и вплоть до середины 1970-х гг.

Мойка CIP как неотъемлемая часть технологического прогресса

Для осуществления высокоэффективной мойки CIP не всегда требуется закупать и монтировать агрегаты CIP и соответствующие подводящие и возвратные трубопроводы. На рис. представлена схема используемого в молочной промышленности высокотемпературного быстродействующего пастеризатора (HTST), представляющего собой сочетание трехсекционного пластинчатого теплообменника, резервуара с постоянным уровнем, удерживающей трубы, клапана отвода потока и соединительного трубопровода (он может быть спроектирован с учетом конкретных производственных условий и должен быть способен обеспечить высокоэффективную мойку под автоматическим управлением). Такая система физически изолирована от подводящего и выпускного трубопроводов, а сочленения выполнены таким образом, чтобы обеспечивалось автоматическое добавление кислоты и щелочи в резервуар с постоянным уровнем (CLT). Упомянутый резервуар в этом случае выступает в качестве танка для раствора, а нагнетающий двухскоростной центробежный насос (SP) обеспечивает движущую силу, необходимую для достижения нужной скорости рециркуляционного потока. В этом случае возвратный клапан пастеризатора HTST становится дренажным клапаном, управляющим сливом (либо в резервуар с постоянным уровнем для дальнейшей рециркуляции, либо в дренаж для смывной и ополаскивающей воды). Байпасный клапан регенератора, клапаны отвода потока (FDV) и дренажные клапаны HTST при автоматическом управлении «пульсируют», что позво¬ляет добиться должной промывки связанных с ними трубопроводов, а также ` кольцевых уплотнений штоков клапанов. На рис. 15.20 приведена фотография схожей по конструкции системы, которая включает в себя моечную станцию (CHS) рядом с резервуарами постоянного уровня, служащую для подключения нужных для производственного цикла трубопроводов, мойки СШЗ, пастеризатора и мойки CIP питающего трубопровода от расходных резервуаров и системы восстановления молока.

Критерии для проектирования оборудования для мойки CIP

в настоящее время в отраслях, имеющих дело с жидкими и полужидкими продуктами, мойка СIP в сущности является химическим процессом. Технологическое оборудование и все соединительные трубопроводы спроектированы таким образом, чтобы позволить моющему раствору войти в тесный контакт со всеми загрязненными поверхностями с его последующим постоянным обновлением. Поскольку относительно большие объемы моющих растворов подаются на загрязненные поверхности на периоды от 5 мин до 1 ч (или более), то для достижения экономической целесообразности очень важное значение имеет рециркуляция моющего раствора. Промывная и ополаскивающая вода, а также моющий раствор могут прокачиваться по системе трубопроводов со скоростью от 1,5 до 5 футов/с и выше. Давление нагнетания, подаваемое на форсунки, может варьироваться от минимального (12- 15 psi) до максимального (60 psi).

Эффективная мойка при использовании этого, по сути своей, химического процесса требует поддержания необходимой температуры и концентрации моющего раствора на протяжении всего рециркуляционного периода. Это легко осуществимо в технологических установках, разработанных и предусмотренных для работы с жидкими и полужидкими продуктами, но способно создать некоторые проблемы при мойке технологического оборудования для изготовления сухих крупяных блюд.

В молочной промышленности США технологическое оборудование на протяжении многих лет конструировалось и устанавливалось в соответствии с Гигиеническими стандартами 3-А или Правилами Международной Ассоциации санитарии и гигиены по молочным и другим пищевым продуктам и охране окружающей среды, Службы здравоохранения и Комитета молочной промышленности. Некоторым производителям других пищевых продуктов и напитков эти стандарты представлялись излишне жесткими. Вероятно, что осуществление механической или химической мойки делает некоторые требования, например, относительно чистоты поверхностей или возможности проведения проверок уже не такими важными, как прежде, когда оборудование приходилось мыть вручную.

Большая часть способов проектирования основана на длительном практическом опыте, и в этой главе мы дадим их обзор прежде всего для тех, кто связан со спецификациями, закупкой и проектированием оборудования для будущих технологических процессов по обработке немолочных пищевых продуктов, причем особое внимание при этом мы обратим на технологические процессы обработки нежидких продуктов.

Танковые резервуары

Критерии, применимые для проектирования горизонтальных резервуаров (как цилиндрической, так и прямоугольной конструкции), во многом в равной степени применимы к проектированию и конструированию мешалок, накопителей, циклонов, а также любых других «резервуаров», используемых в технологическом процессе. Предлагаемые критерии включают:

* наклон дна плоских резервуаров от задней к передней стороне (или более точно -- от высшей точки к низшей) должен составлять не менее j дюйма/фут, а наклон от боковины к середине -- S дюйма/фут, что позволяет обеспечивать приемлемое прохождение потока по поверхностям для удаления взвешенных твердых частиц;

* плоские верхние поверхности должны находиться под наклоном примерно в 5 дюйма/фут от центра к боковым стенкам, что дает возможность обеспечивать непрерывный отток воды, распыляемой на эти поверхности, к боковым стенкам;

* на всех поворотах (как горизонтальных, так и вертикальных) желательно обеспечить минимальный радиус закругления в 1 дюйм;

* резервуар должен быть оборудован постоянным воздушным клапаном для защиты от любых изменений давления или разрежения, являющихся результатом нагревания или охлаждения, связанного с процессом мойки;

* для мешалок (миксеров) следует применять механические уплотнения и в случае необходимости использования опорных подшипников последние должны обеспечивать лишь точечный или линейный контакт и служить скорее направляющими, а не опорами;

* термопары или RTD устанавливаются для определения температуры только поверхности резервуара, представляя собой с точки зрения возможности мойки наиболее предпочтительный вариант.

Сушилки и печи

При модификации и совершенствовании конструкций сушилок и печей возможности осуществления мойки CIP, кроме названных выше пунктов, следует учитывать следующее:

* по возможности следует исключить из конструкции дверцы и соответствующие уплотнения;

* узлы (секции) с болтовыми соединениями допускаются в том случае, если конструкция сочленения или уплотнения обеспечивает наличие достаточно гладкопроходной внутренней поверхности, на которой отсутствуют щели или выпуклости;

* нижние и верхние поверхности должны находиться под упоминавшимся ранее уклоном с минимально возможным радиусом закругления;

* на всех местах слива необходимо предусмотреть возможность для установки клапанов и осуществления сочленений, предусмотренных для рециркуляционной магистрали CIP;

* соединительная система каналов, направленная к вентиляторам, нагревателям, циклонам и от них, должна быть по возможности короткой и включена в систему CIP причем к этой части машины следует применять критерии, описанные ниже в разделе «Система трубопроводов».

Система трубопроводов

Что касается конструкции и монтажа трубопроводов системы CIP и в некоторой степени -- конструкции трубопроводов, используемых для перемещения продукта под действием воздуха или силы тяжести, можно отметить следующее:

* для неразъемных соединений в системах передачи, изготовленных из нержавеющей стали, наиболее подходят сваренные в среде инертного газа сочленения;

* сочленения зажимного типа внутри конструкции системы CIP допустимы для практически неразъемных соединений. В широком смысле слова, проектирование системы СIР должно обеспечивать: а) совокупность сочленений и уплотнений, способствующих выравниванию соединительных фитингов; б) конструкцию, при которой уплотнение формирует наличие гладкопроходной внутренней поверхности; в) конструкцию, которая создает давление на каждую из сторон уплотнения на внутренней поверхности, что помогает избегать скопления продукта в трещинах тех сочленений, «водонепроницаемость» которых достигается иным способом;

* все элементы системы трубопроводов должны находиться под наклоном по отношению к местам слива (от 1/16 до 1/8 дюйма/фут);

* опорная система трубопроводов и каналов должна представлять собой жесткую конструкцию, способную обеспечить их наклонное положение и выравненность в любом эксплуатационном режиме и при любом режиме мойки;

* нежелательно наличие ответвлений и тупиковых концов, а все обязательные тройниковые и прочие ответвления следует размещать в горизонтальном положении и ограничивать по длине таким образом, чтобы она составляла не более 1,5 диаметра трубы. Наличие вертикальных тупиковых концов при работе с жидким продуктом нежелательно по той причине, что захваченный воздух будет служить помехой моющему раствору на его пути к верхнему фитингу;

* конструкция трубопроводов должна обеспечивать возможность максимального включения ее компонентов в контуры системы CIP. Рекомендуется установка пяти или шести небольших перемычек, которые избавляют от необходимости снятия и мойки вручную коротких участков труб. Механическая или химическая мойка гораздо более тщательна и проще в управлении, чем ручная.

Конвейеры

В технологических процессах пищевой промышленности, где используется оборудование, подлежащее мойке CIP, применяется большое количество конвейеров, в число которых входят ленточные, винтовые и ковшовые пневматические конвейерные системы. Ленточные, а также большие винтовые и ковшовые конвейеры оборудуются защитными кожухами или же монтируются в корпусах, что позволяет эффективно использовать различные распылительные устройства. В свою очередь, корпуса должны быть сконструированы в соответствии с изложенными выше критериями для танковых резервуаров. Примеры удачного использования конвейеров приводятся в следующем разделе.

Примеры конструкции и монтажа, использование которых обеспечило удачное применение мойки CIP, приведены на рис. Следует учитывать: 1) наклон от центра к кромке -- j дюйма/фут; 2) наклон от центра к сторонам -- 5 дюйма/фут (верх и низ); 3) радиус угловых изгибов; 4) тип выходного отверстия для увеличения эффективности работы рециркуляционного насоса СIР, 5) сочленение рециркуляционного трубопровода мойки CIP поглощающего типа, при помощи которого устраняются застойные воды (лужи) на дне резервуара; 6) установку пузырьковых форсунок в присоединенной сети трубопроводов. На отдельных частях рисунка (А) и (В) показаны методы монтажа форсунок в эмалированных резервуарах или облицованных тефлоном трубопроводах. На части рисунка (С) изображено трехзажимное сочленение, которое может быть использовано с форсунками, обозначенными цифрой (6).

Материалы и отделка поверхности

Наиболее подходящим материалом в настоящее время остается нержавеющая сталь, несмотря на то что в пищевой промышленности в конечном счете все более широкое распространение получает применение других материалов. Технологическое оборудование и трубопроводы, используемые в молочной и пивоваренной промышленности, как правило, изготовляются из стали 304 (18-8). Технологическое оборудование, связанное с обработкой продукции с высоким содержанием солей хлора, в большинстве случаев изготавливается из нержавеющей стали типов 316 или (реже) 316. На настоящий момент «стандартным» для изготовления многих насадок насосов и корпусов клапанов является материал типа 316. Значительный накопленный опыт доказывает, что высокие требования, предъявляемые стандартами 3-А к отделке (чистоте) поверхностей, в других отраслях пищевой промышленности не нужны, однако основные принципы конструирования благотворно сказываются на возможности достижения высокой степени чистоты оборудования. В 1981 г. был опубликован отчет о возможностях мойки поверхностей из нержавеющей стали с разной отделкой (чистотой). трубопровод насос коллектор мойка

Мойка CIP с успехом применяется для различного оборудования, изготовленного не из нержавеющей стали. Особенно это касается оборудования пивоваренной промышленности. Бродильные чаны и резервуары хранения, изготовленные из малоуглеродистой стали с эпоксидным покрытием, доказали свою надежность в эксплуатации при условии, что их конструкция и применение исключают частый доступ к ним персонала, предотвращая таким образом их физическое повреждение. В Англии мойка СIP с успехом применялась для мойки медных бродильных чанов и резервуарон хранения, а также бетонных резервуаров с эбеновым покрытием и эмалированных конструкций.

Все технологическое оборудование должно быть сконструировано таким образом, чтобы моющий раствор входил в соприкосновение со всеми поверхностями, контактирующими с продуктом. Желательно, чтобы оборудование могло удерживать эти растворы, что помогает избегать потерь, предотвращать повреждение другого оборудования и нанесение вреда здоровью обслуживающего персонала, работающего в непосредственной близости. Причинами нанесения ущерба оборудованию и здоровью персонала могут стать разбрызгивание, лужи или утечка. В процессе конструирования системы требованиям, предъявляемым к мойке оборудования, следует уделять столько же внимания, сколько и требованиям, касающимся собственно технологического процесса.

Размещено на Allbest.ru