Conotrollo de CIP

Le applicazioni CIP (Cleaning In Place) sono comuni in molti impianti di produzione dell’industria alimentare e delle bevande. In alcune applicazioni, queste sono integrate dalla sterilizzazione a vapore (Sterilisation In Place – SIP). La tecnologia di processo CIP consente una pulizia rapida ed efficiente delle linee di produzione senza smontare i componenti. Di conseguenza, questa tecnica offre una manodopera significativamente inferiore, riduce i tempi di inattività della produzione e protegge i lavoratori dal contatto diretto con sostanze chimiche aggressive per la pulizia.

Prerequisiti per una pulizia CIP efficiente e riproducibile

Durante la pulizia CIP, tutti gli elementi degli impianti di produzione, ovvero serbatoi, tubazioni e linee di processo, con tutti i componenti incorporati come valvole, pompe o sensori, vengono liberati da residui di prodotto, residui di prodotti chimici per la pulizia, microbi, batteri o altre sostanze grazie a un sistema di pulizia a 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 monitorata mediante analisi in linea o campionamenti dopo ogni fase intermedia e alla fine del processo complessivo.

L’impegno e quindi i costi del processo CIP sono influenzati da vari fattori, quali:

• Perdita di prodotto dovuta a cambi di fase imprecisi
• Consumo di acqua dovuto a processi di risciacquo troppo lunghi
• Tempo dovuto alla perdita di produzione durante la pulizia
• Consumo di sostanze chimiche dovuto a un recupero insufficiente e a un utilizzo multiplo
• Costi delle acque reflue dovuti a quantità evitabili di prodotti o sostanze chimiche nelle acque reflue

I sensori igienici possono contribuire ad aumentare il grado di automazione e quindi

• Garantire la qualità riproducibile del risultato della pulizia
• garantire la sicurezza dei prodotti (purezza dei prodotti finali)
• ottimizzare la durata delle singole fasi di pulizia
• Ridurre la perdita di risorse grazie a cambiamenti di fase puntuali
• Monitorare l’uso multiplo di detergenti e acqua
• monitorare e controllare la corretta concentrazione dei mezzi di pulizia

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

• Conduttimetro, ad es. ILM-4
• Turbidimetro, ad es. ITM-51
• Misuratore di portata, ad esempio FMQ
• Monitor di flusso, 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 (potenziometrico)

Il processo CIP

• Un processo di pulizia CIP si svolge in diverse fasi coordinate. In genere si tratta di
• Spingere fuori il prodotto (acqua o maiali)
• Pre-risciacquo (acqua)
• Pulizia (soda)
• Risciacquo intermedio (acqua)
• Pulizia (acido)
• Risciacquo (acqua dolce)
• Sterilizzazione a vapore (solo per la pulizia CIP/SIP)

In primo luogo, il prodotto rimasto nell’impianto viene spinto fuori con acqua o con maiali e le aderenze vengono rimosse nel corso del pre-sciacquo. Nelle fasi successive, gli oligoelementi organici vengono eliminati con la soda e i depositi minerali con l’acido. Come fase intermedia e infine, il sistema viene lavato con acqua dolce.

La durata, l’intensità e la temperatura delle singole fasi di lavaggio dipendono da molti fattori, come le proprietà chimiche e la viscosità dei prodotti, il fatto che in un sistema vengano utilizzati solo uno o più prodotti mutevoli, le caratteristiche tecniche del sistema (ad esempio, dimensioni del serbatoio, diametro del tubo, lunghezza del tubo, ecc.

Il controllo del processo avviene spesso attraverso parametri di processo predefiniti e precalcolati. La pressione e quindi la portata, la temperatura e la durata di ogni fase del processo e il corrispondente controllo delle valvole e delle pompe vengono programmati nel PLC e quindi eseguiti automaticamente. Un tale controllo passivo per il processo CIP deve prendere in considerazione singolarmente i fattori di cui sopra. Per evitare risultati errati e per ottenere con certezza la qualità di pulizia richiesta, è necessario prevedere buffer temporali e margini di sicurezza tra ogni singola fase. Questo allunga la durata complessiva e porta anche a perdite di risorse dovute a cambi di fase che avvengono troppo presto o troppo tardi, cioè una quantità eccessiva di prodotto o di sostanze chimiche può finire nelle acque reflue.

Sensori analitici nel processo CIP

I sensori di analisi, come i torbidimetri o i conduttivimetri, come “occhio nel tubo”, misurano la qualità dei liquidi in linea e in modo continuo e consentono quindi un controllo attivo, secondo per secondo, in base alla situazione reale e attuale in tempo reale.

Ciò consente un controllo preciso in qualsiasi momento

• quale prodotto è presente nel tubo
• quale concentrazione ha il prodotto (prodotto puro / fase mista / impurità)
• il grado di contaminazione del liquido

Ciò consente

• un controllo della purezza del prodotto finale, poiché qualsiasi deviazione dal setpoint viene immediatamente segnalata al PLC. In questo modo si evita, ad esempio, che tracce di detergente o di acqua penetrino nel prodotto.
• un preciso cambiamento di fase, poiché il tempo di reazione del sensore è dell’ordine dei secondi e le valvole possono essere controllate in tempo reale.
• instradamento preciso di tutte le risorse come il prodotto, il detergente e l’acqua, con la minor perdita possibile.
• uso multiplo dell’acqua di risciacquo e dei prodotti chimici per la pulizia, che possono essere temporaneamente stoccati in serbatoi speciali per il prelavaggio o la pre-pulizia se il grado di contaminazione/torbidità è basso. Anche in questo caso è possibile un notevole risparmio di mezzi, costi e inquinamento delle acque reflue.
• minimizzazione della durata del processo di pulizia, in quanto la fase successiva del processo può sempre essere avviata con precisione al raggiungimento di un setpoint.

Controllo del processo CIP

Ogni singola fase del processo CIP-SIP deve essere controllata con precisione, in modo che la pulizia sia anche riproducibile e documentabile. A tal fine, le condizioni del processo devono essere monitorate con precisione e in modo continuo. I sensori igienici corrispondenti per temperatura, pressione, flusso e monitor di flusso sono disponibili da Anderson-Negele in un’ampia gamma per installazioni individuali e per sistemi di comunicazione analogici e digitali come IO-Link.

Monitoraggio della concentrazione di detergente

Per un risultato di pulizia ottimale e riproducibile, ogni acido e ogni alcali deve essere affinato al valore specificato mediante un successivo dosaggio con concentrato e acqua fresca. A seconda dell’applicazione, questo valore è compreso tra lo 0,5 e l’1,5% per gli alcali e tra lo 0,5 e l’1,0% per le soluzioni di acido nitrico, e può essere monitorato con precisione attraverso la misurazione della conducibilità. In questo caso, l’elevata precisione e risoluzione di misura con compensazione simultanea della temperatura giocano il ruolo più importante per il sensore, poiché il valore specificato della concentrazione deve essere mantenuto con estrema precisione per un risultato di pulizia verificabile. Ciò è garantito dalla misurazione altamente precisa della conduttività con l’ILM-4 in una linea di processo separata.