Controllo CIP

La tecnologia di processo Cleaning In Place (CIP) consente una pulizia rapida ed efficiente delle attrezzature di produzione senza smontare i componenti. Di conseguenza, questa tecnica richiede una manodopera notevolmente inferiore, riduce i tempi di fermo della produzione e protegge i dipendenti dal contatto diretto con prodotti chimici aggressivi per la pulizia. Il CIP è un’applicazione standard in molti impianti di produzione nell’industria alimentare e delle bevande. Se necessario, può essere integrato dalla sterilizzazione a vapore (Sterilization In Place – SIP).

Condizioni per un controllo CIP efficiente e riproducibile

Nella pulizia CIP tutte le parti dell’impianto di produzione quali serbatoi, tubazioni e linee di processo, tutti i componenti integrati quali pompe, valvole o sensori, sono ripuliti dai residui di prodotto, dalle tracce di prodotti chimici detergenti, dai microbi, dai batteri o da altre sostanze mediante un processo in più fasi con diversi liquidi di risciacquo e pulizia. Un nuovo processo di produzione può iniziare immediatamente dopo il processo CIP.

La qualità della pulizia CIP può essere controllata tramite analisi di processo in linea o campionamento dopo ogni fase intermedia e al termine dell’intero processo.

I costi del processo CIP sono influenzati da diversi fattori, quali:

• Perdita di prodotto dovuta a transizioni di fase inaccurate
• Consumo idrico dovuto a cicli di scarico troppo lunghi
• Tempi di fermo della produzione durante la pulizia
• Consumo di sostanze chimiche dovuto a un recupero inadeguato e a un uso multiplo
• Costi delle acque reflue dovuti a quantità evitabili di prodotti o sostanze chimiche nelle fognature

Il sensore sanitario può contribuire ad aumentare il grado di automazione e quindi

• garantire la riproducibilità della qualità del risultato di pulizia
• supervisionare la sicurezza dei prodotti (purezza dei prodotti finali)
• ottimizzare la durata delle singole fasi di pulizia
• ridurre la perdita di risorse grazie a cambi di programma in tempo reale
• monitorare l’uso multiplo di detergenti e acqua
• controllare e gestire la corretta concentrazione dei detergentig agents

La massima efficienza di pulizia CIP si ottiene in genere utilizzando i seguenti tipi di sensori:

• Conduttimetro, ad esempio ILM-4
• Sensore di torbidità, ad esempio ITM-51
• Sensori di portata, ad esempio FMQ
• Sensori di portata, ad esempio FTS
• Sensori di pressione, ad esempio P41
• Sensori di temperatura, ad esempio TSM
• Sensori di livello, ad esempio L3 (idrostatico) o NSL-F (potentiometrico)

Il processo CIP

Un processo di pulizia CIP consiste in diverse fasi coordinate. In generale, queste sono

• Spinta (acqua o pig)
• Pre-risciacquo (acqua)
• Pulizia (caustico)
• Risciacquo intermedio (acqua)
• Pulizia (acido)
• Risciacquo finale (acqua dolce)
• Sterilizzazione a vapore (solo per pulizia CIP/SIP)

In primo luogo, il prodotto rimasto nell’impianto è espulso con acqua o con pistoni e i depositi sonoo rimossi durante il prelavaggio. Nelle fasi successive, gli elementi organici in traccesono eliminati con sostanze caustiche e i depositi minerali vengono rimossi con acidi. Le fasi intermedie e finali consistono nel risciacquo con acqua.

La durata, l’intensità e la temperatura delle singole fasi di pulizia dipendono da molti fattori, quali le proprietà chimiche e la viscosità dei prodotti, se in un sistema vengono utilizzati solo uno o più prodotti alternati, le proprietà tecniche del sistema (ad es. dimensioni del serbatoio, diametro dei tubi, lunghezza delle tubazioni, ecc.) e i dispositivi specifici di produzione nel processo (ad es. riscaldatore, filtro, ugelli di spruzzatura, ecc.).

Spesso il processo è controllato tramite parametri prestabiliti e precalcolati. La pressione e quindi la portata, la temperatura e la durata di ogni fase del processo, nonché il relativo controllo delle valvole e delle pompe, sono programmati nel PLC e poi eseguiti automaticamente. Un controllo passivo di questo tipo per il processo CIP deve tenere conto dei fattori sopra indicati singolarmente. Per evitare risultati difettosi e ottenere con certezza la qualità di pulizia richiesta, è necessario prevedere margini di tempo e margini di sicurezza tra ogni singola fase. Ciò prolunga la durata complessiva e comporta anche perdite di risorse dovute a cambi troppo precoci o troppo tardivi, ovvero una quantità eccessiva di prodotto o sostanze chimiche può finire nelle acque reflue.

I sensori analitici, come i misuratori di torbidità o conducibilità, il vostro “occhio nel tubo”, misurano la qualità dei liquidi in linea e in modo continuo, consentendo così un controllo attivo in tempo reale, basato sulle circostanze momentanee.

È possibile controllare con precisione in qualsiasi momento

• quale prodotto è presente nella linea
• quale concentrazione ha il prodotto (prodotto puro / fase mista / impurità)
• il livello di contaminazione del liquido

Sensori analitici nel processo CIP

Ciò consente

• un controllo della purezza dei prodotti finali, poiché qualsiasi deviazione dalle specifiche viene immediatamente segnalata al PLC. Ciò impedisce, ad esempio, che tracce di detergente o acqua entrino nei prodotti.
• una transizione di fase in tempo reale, poiché il tempo di risposta del sensore è dell’ordine di un secondo e le valvole possono essere controllate senza perdite di tempo.
• un instradamento preciso di tutte le risorse, quali prodotto, detergente e acqua, con la minima perdita possibile.
• un uso multiplo dell’acqua di risciacquo e dei prodotti chimici per la pulizia, poiché questi possono essere temporaneamente conservati in serbatoi speciali per il pre-risciacquo o la pre-pulizia se il grado di contaminazione/torbidità è inferiore a un valore specificato. Anche in questo caso è possibile ottenere risparmi significativi in termini di agenti, costi e inquinamento delle acque reflue.
• una riduzione al minimo della durata del processo di pulizia, poiché la fase successiva del processo può sempre essere avviata con precisione al secondo quando viene raggiunto un setpoint.

Controllo di processo CIP

Ogni singola fase del processo CIP-SIP deve essere controllata con precisione per garantire una pulizia riproducibile e documentabile. Le condizioni di processo devono essere monitorate con precisione e in modo continuo. Anderson-Negele offre un’ampia gamma di sensori sanitari per la misurazione di temperatura, pressione e portata, nonché monitor di flusso, per installazioni individuali e per sistemi di comunicazione analogici e digitali come IO-Link.

Monitoraggio della concentrazione del detergente

Per ottenere risultati di pulizia ottimali e riproducibili, ogni acido e ogni sostanza caustica devono essere concentrati al valore specificato mediante dosaggio con concentrato e acqua fresca. A seconda dell’applicazione, tale valore è compreso tra lo 0,5 e l’1,5 % circa per le soluzioni caustiche e tra lo 0,5 e l’1,0 % per le soluzioni di acido nitrico e può essere monitorato con precisione tramite la misurazione della conducibilità. In questo caso, l’elevata precisione di misura e la risoluzione con compensazione efficiente della temperatura giocano un ruolo fondamentale per il sensore, poiché il valore specificato della concentrazione deve essere mantenuto con estrema precisione per ottenere un risultato di pulizia verificabile. Ciò è garantito dalla misurazione della conducibilità ad alta precisione con l’ILM-4 in una linea di processo separata.