Control de CIP

Las aplicaciones de limpieza in situ (CIP) son habituales en muchas instalaciones de producción de la industria alimentaria y de bebidas. En algunas aplicaciones, se complementan con la esterilización por vapor (esterilización in situ – SIP). La tecnología del proceso CIP permite una limpieza rápida y eficaz de las líneas de producción sin necesidad de desmontar los componentes. Como resultado, esta técnica ofrece un trabajo considerablemente menor, reduce el tiempo de inactividad de la producción y protege a los trabajadores del contacto directo con productos químicos de limpieza agresivos.

Requisitos previos para una limpieza CIP eficaz y reproducible

Durante la limpieza CIP, todos los elementos de las plantas de producción, es decir, los depósitos, las tuberías y las líneas de proceso, con todos los componentes incorporados como válvulas, bombas o sensores, se liberan de los restos de producto, de los residuos de los productos químicos de limpieza, de los microbios, de las bacterias o de otras sustancias mediante un sistema de limpieza de varias etapas con diferentes líquidos de enjuague y limpieza. Un nuevo proceso de producción puede comenzar inmediatamente después del proceso CIP.

La calidad de la limpieza CIP puede controlarse mediante un análisis en línea o un muestreo después de cada paso intermedio y al final de todo el proceso.

El esfuerzo y, por tanto, los costes del proceso de PIC están influidos por diferentes factores, como:

• Pérdida de producto debido a cambios de fase inexactos
• Consumo de agua debido a procesos de aclarado excesivamente largos
• Pérdida de tiempo por paradas de producción durante la limpieza
• Consumo de productos químicos por recuperación inadecuada y uso múltiple
• Costes de las aguas residuales debidos a cantidades evitables de productos o sustancias químicas en las aguas residuales

Los sensores higiénicos pueden ayudar a aumentar el grado de automatización y, por tanto, a

• para garantizar la calidad reproducible del resultado de la limpieza
• garantizar la seguridad del producto (pureza de los productos finales)
• optimizar la duración de las distintas etapas de limpieza
• reducir la pérdida de recursos mediante cambios de fase precisos
• controlar el uso múltiple de los productos de limpieza y del agua
• supervisar y controlar la concentración correcta de los medios de limpieza

La máxima eficacia de la limpieza CIP se consigue normalmente utilizando los siguientes tipos de sensores:

• Conductivímetro, por ejemplo, ILM-4
• Turbidímetro, por ejemplo, ITM-51
• Caudalímetro, por ejemplo, FMQ
• Monitores de flujo, por ejemplo, FTS
• Sensores de presión, por ejemplo, P41
• Sensores de temperatura, por ejemplo, TSM
• Sensores de nivel, por ejemplo, L3 (hidrostático) o NSL-F (potenciométrico)

El proceso de CIP

Un proceso de limpieza CIP tiene lugar en varios pasos coordinados. En general, se trata de

• Expulsar el producto (agua o cerdos)
• Enjuague previo (agua)
• Limpieza (cáustica)
• Aclarado intermedio (agua)
• Limpieza (ácido)
• Aclarado (agua dulce)
• Esterilización por vapor (sólo para la limpieza CIP/SIP)

En primer lugar, el producto que queda en la planta se expulsa con agua o con cerdos y se eliminan las adherencias en el curso del prelavado. En los siguientes pasos, se eliminan los oligoelementos orgánicos mediante la lejía y los depósitos minerales mediante el uso de ácido. Como paso intermedio y por último, el sistema se enjuaga con agua dulce.

La duración, la intensidad y la temperatura de cada una de las etapas de limpieza dependen de muchos factores, como las propiedades químicas y la viscosidad de los productos, el hecho de que en una planta sólo se utilice uno o varios productos alternativos, las propiedades técnicas de la planta (por ejemplo, el tamaño del tanque, el diámetro de la tubería, la longitud de la misma, etc.) y los componentes de la planta que influyen especialmente en el proceso (por ejemplo, el calentador, el filtro, las boquillas de pulverización, etc.).

El control del proceso suele realizarse a través de parámetros de proceso predeterminados y precalculados. La presión y, por tanto, el caudal, la temperatura y la duración de cada paso del proceso, así como el control correspondiente de las válvulas y bombas, se programan en el PLC y se ejecutan automáticamente. Un control pasivo de este tipo para el proceso de PIC debe tener en cuenta los factores anteriores de forma individual. Para evitar resultados defectuosos y lograr también con seguridad la calidad de limpieza requerida, deben preverse topes de tiempo y márgenes de seguridad entre cada paso individual. Esto prolonga la duración total y también provoca pérdidas de recursos debido a los cambios de fase que se producen demasiado pronto o demasiado tarde, es decir, que demasiado producto o productos químicos pueden acabar en las aguas residuales.

Sensores analíticos en el proceso CIP

Los sensores analíticos, como los turbidímetros o los conductivímetros, miden como un “ojo en la tubería” la calidad de los líquidos en línea y de forma continua, lo que permite un control activo, segundo a segundo, según la situación real y actual en tiempo real.

De este modo, es posible controlar con precisión en cualquier momento

• qué producto está en la tubería
• qué concentración tiene el producto (producto puro / fase mixta / impurezas)
• el grado de contaminación del líquido

Esto permite

• control de la pureza del producto final, ya que cualquier desviación de la consigna se comunica inmediatamente al PLC. Así se evita, por ejemplo, que entren restos de limpiador o agua en el producto.
• Un cambio de fase preciso, ya que el tiempo de reacción del sensor es del orden de segundos y las válvulas pueden controlarse en tiempo real.
• una transferencia precisa de todos los recursos, como el producto, el agente de limpieza y el agua, con la menor pérdida posible.
• uso múltiple del agua de enjuague y de los productos químicos de limpieza, ya que éstos pueden almacenarse temporalmente en depósitos especiales para el prelavado o la limpieza previa si el grado de contaminación/turbidez es bajo. En este caso también es posible un ahorro significativo de medios, costes y contaminación de las aguas residuales.
• Minimización de la duración del proceso de limpieza, ya que el siguiente paso del proceso puede iniciarse siempre con una segunda precisión cuando se alcanza un punto de ajuste.

Control del proceso CIP

Cada paso individual del proceso CIP-SIP debe controlarse con precisión para que la limpieza sea también reproducible y documentable. Para ello, las condiciones del proceso deben controlarse de forma precisa y continua. Anderson-Negele dispone de los correspondientes sensores higiénicos de temperatura, presión, caudal y monitores de flujo en una amplia gama para instalaciones individuales y para sistemas de comunicación analógicos y digitales como IO-Link.

Control de la concentración de detergente

Para obtener un resultado de limpieza óptimo y reproducible, cada ácido y cada álcali deben afinarse hasta el valor especificado mediante la dosificación posterior con concentrado y agua fresca. Dependiendo de la aplicación, es de aproximadamente 0,5 a 1,5 % para álcalis y de 0,5 a 1,0 % para, por ejemplo, una solución de ácido nítrico, y puede controlarse con precisión mediante la medición de la conductividad. En este caso, la alta precisión y resolución de la medición con compensación simultánea de la temperatura desempeñan el papel más importante para el sensor, ya que el valor especificado de la concentración debe mantenerse con extrema precisión para un resultado de limpieza verificable. Esto está garantizado por la medición de conductividad de alta precisión con el ILM-4 en una línea de proceso separada.