原位清洗工藝和原位清洗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于含乳飲料生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗工藝和用于含乳飲料的生產(chǎn) 設(shè)備的原位清洗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 牛奶因其富含營養(yǎng)成分而倍受人們的喜愛。牛奶的主要成分是水，其余為固體成 分，包括蛋白質(zhì)、乳糖、礦物質(zhì)和脂肪。但也正因此，牛奶易腐敗難儲存。為了牛奶飲用新鮮 安全，必須對牛奶滅菌并安全包裝。
[0003] 市場上銷售的液態(tài)奶包括巴氏殺菌奶和超高溫瞬時滅菌（UHT，Ultra High-Temperature Treatment)奶兩種。巴氏奶由于不適合長途運輸，只能在一定地域范圍 內(nèi)銷售。而超高溫瞬時滅菌則由于處理屬于物理變化，對牛奶的營養(yǎng)價值沒有影響，所以超 高溫瞬時滅菌處理是目前市場上銷售的液體奶的一種重要的滅菌工藝。
[0004] 在超高溫瞬時滅菌處理之后，需要對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行清洗。而對于含乳產(chǎn)品的生產(chǎn) 設(shè)備，蛋白類污垢是最難去除的。目前針對超高溫瞬時滅菌生產(chǎn)設(shè)備，優(yōu)選使用原位清洗工 藝（Cleaning-in-Place, CIP)，對該設(shè)備進(jìn)行原位(就地）清洗。本領(lǐng)域中，通常對含乳飲料 的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行水洗、酸洗、堿洗沖洗等。也可根據(jù)需要編制特定的清洗程序進(jìn)行全自動或 半自動控制的清洗。雖然全自動或半自動控制系統(tǒng)，與手動清洗相比，提高了工作效率，但 是對于需清洗的管路，由于無法直接觀察到管路中污垢的去除狀況，所以在現(xiàn)有清洗過程 中，經(jīng)常會導(dǎo)致清洗結(jié)束后，仍沒有清洗干凈，或者清洗干凈后，仍在進(jìn)行清洗的狀況發(fā)生。
[0005] 工業(yè)上一般的實踐是采用驗證方法來建立清洗工藝：即按正常的生產(chǎn)計劃進(jìn)行生 產(chǎn)后，然后按所計劃的清洗工藝進(jìn)行清洗。即，在清洗結(jié)束后，將管道拆開來，通過目測的方 法及一些輔助手段來確認(rèn)是否達(dá)到清洗要求。如果未達(dá)到要求，則通過延長清洗時間、提高 化學(xué)品濃度或提高清洗溫度來提高清洗效果；如果已達(dá)到清洗要求，則將清洗工藝固定為 設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)流程（SOP )，后續(xù)清洗按此操作執(zhí)行。
[0006] 但是，在日常生產(chǎn)中，因為污垢的量會因牛奶的奶源變化、季節(jié)轉(zhuǎn)換等原因而不 同，所以在實際生產(chǎn)中，有時會因為某些批次生產(chǎn)后的污垢量大于工藝驗證時的量，按正常 的SOP清洗工藝，不能將污垢完全去除；而有時污垢的量少于工藝驗證時的量，SOP清洗工 藝的清洗時間長于實際需要，從而在清洗上白白浪費了時間和能源。如果在清洗過程中，污 垢水平異常的高，此時一般經(jīng)過一個正常的步驟不能將污垢完全除去，如果不及時采取措 施，可能會導(dǎo)致設(shè)備非計劃停機(jī)，從而降低生產(chǎn)效率。
[0007] 為了監(jiān)控清洗進(jìn)行的程度(進(jìn)程)，目前本領(lǐng)域中使用溫度、壓力、電導(dǎo)率等探頭， 對清洗時使用的化學(xué)品濃度、溫度和壓力變化等進(jìn)行監(jiān)控。但是這些方法，都不是直接針對 清洗設(shè)備中的污物進(jìn)行的監(jiān)控，所以不能直觀地反映清洗進(jìn)行的程度。因而，不能根據(jù)目前 的監(jiān)控結(jié)果，及時控制清洗進(jìn)程，由此可能導(dǎo)致在某些情況下延長了清洗時間，而在某些情 況下導(dǎo)致清洗不足，不能有效提高清洗效率。
[0008] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，希望提供一種原位清洗工藝和系統(tǒng)，不用添加任 何外源物質(zhì)，直接跟蹤清洗過程中污物(污垢)的量，從而能夠及時對清洗過程進(jìn)行控制。通 過該方法和系統(tǒng)，能夠及時跟蹤、了解、控制清洗進(jìn)程，有效地提高了清洗效率。
[0009] 發(fā)明概述
[0010] 本文提供了一種用于含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗工藝；以及用于含乳飲料的 生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗系統(tǒng)。
[0011] 本文提供了一種用于含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗工藝，包括下列步驟：
[0012] (a)引入水作為第一清洗液在所述設(shè)備中清洗，然后排出；
[0013] (b)引入堿性清洗液作為第二清洗液在所述設(shè)備中循環(huán)清洗，然后排出；
[0014] 其中，在所述清洗中，以連續(xù)或間歇的方式，測量堿性清洗液的熒光(密度）讀數(shù)； 并且當(dāng)所述熒光讀數(shù)滿足選自下列的至少一項條件時，結(jié)束當(dāng)前清洗步驟，排出清洗液：
[0015] (i)在堿性溶液清洗步驟中，一個清洗循環(huán)與前一個清洗循環(huán)中熒光讀數(shù)的平均 值的變化率小于5%且該清洗循環(huán)中熒光讀數(shù)的最小值與最大值的比值大于90% ;或
[0016] (ii)在堿性溶液清洗步驟中，連續(xù)兩個清洗循環(huán)的熒光密度讀數(shù)平均值為設(shè)定值 的兩倍或以上時。
[0017] 在本文所述的原位清洗工藝中，在完成堿性清洗液的清洗后，優(yōu)選重復(fù)引入第一 清洗液，即水，進(jìn)行清洗。水作為清洗液，優(yōu)選在設(shè)備中進(jìn)行沖洗，不在設(shè)備中循環(huán)。結(jié)束水 清洗步驟排出水，并不需要特別地排出水的步驟，只需關(guān)閉水供應(yīng)體系即可。在水清洗步驟 中，以連續(xù)或間歇的方式，測量該水清洗液的熒光讀數(shù)，并且當(dāng)所述熒光讀數(shù)滿足選自下列 條件（iii)時，結(jié)束當(dāng)前清洗步驟，排出清洗液 ：
[0018] (iii)熒光讀數(shù)持續(xù)下降，水清洗液的熒光讀數(shù)的平均值與水的熒光讀數(shù)的比值 小于等于1.2。
[0019] 在本文的一個優(yōu)選實施方案中，還包括引入酸性清洗液作為第三清洗液循環(huán)清 洗，然后排出所述第三清洗液的步驟。在引入該酸性清洗液之后，可以按照下列順序進(jìn)行清 洗：（a)水清洗、堿性清洗液清洗、水清洗、酸性清洗液清洗、水清洗；或者（b)水清洗、酸性 清洗液清洗、水清洗、堿性清洗液清洗、水清洗。
[0020] 在一個優(yōu)選實施方案中，在引入酸性清洗液之后，以連續(xù)或間歇的方式，測量酸性 清洗液的熒光讀數(shù)，并且當(dāng)所述熒光讀數(shù)滿足選自下列條件（iv)時，結(jié)束當(dāng)前清洗步驟，排 出清洗液；
[0021] (iv)酸性清洗液的熒光讀數(shù)的平均值與水的熒光讀數(shù)的比值大于等于2時。
[0022] 在本文的另一個優(yōu)選實施方案中，當(dāng)熒光讀數(shù)滿足條件（ii)或（iv)而結(jié)束當(dāng)前 清洗步驟后，需要進(jìn)行額外的堿性清洗液清洗。
[0023] 本文還提供了一種用于含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗系統(tǒng)，該清洗系統(tǒng)接入生 產(chǎn)設(shè)備后，構(gòu)成清洗回路，所述系統(tǒng)包括
[0024] 測量站，包括
[0025] 檢測設(shè)備，包括熒光檢測儀，用于測量和輸出所述清洗液的熒光讀數(shù)；
[0026] 數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于處理來自于檢測設(shè)備的讀數(shù)；
[0027] 切換設(shè)備，用于根據(jù)來自測量站的結(jié)果，結(jié)束清洗，排出清洗液。
[0028] 在該原位清洗工藝的清洗系統(tǒng)中，該測量站可以是在線或者是離線的。
【附圖說明】
[0029] 圖1 :在線檢測測量站布局示意圖 [0030] 圖2 :CIP清洗進(jìn)程的熒光和濁度檢測結(jié)果
[0031] 圖3 :實驗室UHT設(shè)備的檢測結(jié)果一
[0032] 圖4 :實驗室UHT設(shè)備的檢測結(jié)果二
[0033] 圖5 :生產(chǎn)結(jié)束后水洗熒光讀數(shù)
[0034] 圖6:3. 5%重量的堿性清洗液的熒光讀數(shù)和1. 0%重量的堿性清洗液的熒光讀數(shù)
[0035] 圖7:3. 5%重量的堿性清洗液后水洗步驟的熒光讀數(shù)
[0036] 圖8 :3. 5%重量的堿性清洗液清洗后酸性清洗液的熒光讀數(shù)和1. 0%重量的堿性清 洗液清洗后酸性清洗液的熒光讀數(shù)
[0037] 圖9:3. 5%重量的堿性清洗液清洗后酸性清洗液的濁度和1. 0%重量的堿性清洗液 清洗后酸性清洗液的濁度
[0038] 圖10 :工業(yè)CIP溶液的熒光檢測結(jié)果
【具體實施方式】
[0039] 申請人發(fā)現(xiàn)：能夠通過觀測清洗液的熒光讀數(shù)的變化，能夠在不添加外源物質(zhì)的 條件下，跟蹤含乳飲料生產(chǎn)設(shè)備中的蛋白質(zhì)類物質(zhì)（污垢）的清洗進(jìn)程，及時停止已完成清 洗功能的步驟或者完全不能起到有效清洗作用的步驟，由此靈活控制該原位清洗工藝?；?于此，發(fā)明人提出了一種用于含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗工藝，通過該方法，有效提高 用于含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗工藝的清洗效率，節(jié)約能源，改善清洗效果。
[0040] 一般而言，當(dāng)含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備使用一段時間后，則需要對其進(jìn)行清洗，以去除 設(shè)備中殘存的污垢。此時，先停止設(shè)備，向設(shè)備中引入水，通過水將管道中殘余的含乳飲料 頂出。
[0041] 之后，如圖1所示，先建立包括含乳飲料生產(chǎn)設(shè)備的原位清洗循環(huán)回路。向該原位 清洗回路中的設(shè)備中引入清洗液，在設(shè)備中循環(huán)該清洗液，然后排出該清洗液，此過程稱為 一個清洗液的清洗步驟。將清洗液引入設(shè)備中，直至將清洗液排出設(shè)備的時間為一個清洗 步驟時間。在原位清洗工藝中，一個清洗過程通常包括多個清洗步驟。一個清洗循環(huán)是指 清洗液在待清洗設(shè)備中循環(huán)一周。一個清洗循環(huán)的時間是對應(yīng)于所述清洗液在待清洗設(shè)備 中循環(huán)一周所用的時間。對于含乳飲料的生產(chǎn)設(shè)備，一旦建立其清洗循環(huán)回路，則一個清洗 循環(huán)的時間、清洗液在設(shè)備中循環(huán)的流速等，能夠通過設(shè)備參數(shù)，例如驅(qū)動清洗液的泵和清 洗循環(huán)體積，直接確定。"清洗循環(huán)中熒光讀數(shù)的平均值"指的是在一個清洗循環(huán)時間段內(nèi) 所讀取的熒光讀數(shù)的平均值。
[0042] 在一個實施方案中，在清洗回路中先引入水，用水沖洗設(shè)備，持續(xù)一段時間后，