Optimaliseer uw CIP-proces dankzij meettoestellen

Bespaar tijd, water, chemicaliën en energie

Zowel om economische als om ecologische redenen is het aangeraden om op grond- en hulpstoffen te besparen. En dit niet alleen in de eigenlijke productie, maar ook voor de tussentijdse reiniging van de productie-installaties. Diverse sensoren kunnen u helpen om het CIP-proces effectief én efficiënt te laten verlopen. Zo wordt er niet alleen minder water en energie verbruikt, maar zijn er ook minder productverliezen. Bovendien betekent de uitgewonnen reinigingstijd extra productietijd.

Clean-in-place

Het tussentijds reinigen en ontsmetten van installaties kunnen we beschouwen als een belangrijk onderdeel van het productieproces. Zo verzekert u als levensmiddelenproducent namelijk de voedselveiligheid en kwaliteit van uw producten. Dit gebeurt typisch na het afwerken van een batch of na een productwissel, waarbij de frequentie afhangt van de specifieke toepassing. Dit kan variëren van dagelijks tot wekelijks.

Stappen

Bij clean-in-place (CIP) gebeurt de reiniging geautomatiseerd, zonder dat de installatie en het leidingwerk hiervoor moeten worden gedemonteerd. Daarbij worden typisch een aantal stappen doorlopen, waarbij de vloeistoffen vanuit opslagtanks worden vermengd, via een warmtewisselaar worden verwarmd en in de leidingen worden gepompt, om daarna te worden afgevoerd of gerecupereerd.

Deze stappen zijn:

• voorspoelen met water;
• een basische fase om vetten en biofilms op te lossen;
• tussentijds spoelen met water;
• een zure fase om mineralen op te lossen;
• naspoelen met water.  

Optimale balans

Hierbij moet worden gezocht naar een optimale balans tussen de contacttijd en thermische, mechanische en chemische actie, zodat de reiniging weliswaar effectief verloopt, maar aan zo laag mogelijke kosten. Er moet bijvoorbeeld voldoende lang worden gereinigd, maar niet langer dan nodig. 

verscheidene Sensoren 

Diverse sensoren voor inlinemetingen kunnen helpen om die balans in de verschillende stappen te bereiken. Hun meetwaarden worden doorgestuurd naar een PLC, die op zijn beurt het hele CIP-proces aanstuurt. 

Om extreem zure en basische omstandigheden te kunnen trotseren, is het aangeraden om sensoren te gebruiken waarop een polymeercoating is aangebracht. Wel is het heel belangrijk om het temperatuurgebied waarin deze sensoren gebruikt kunnen worden goed te respecteren. Deze zijn immers goed bestendig tegen hoge concentraties van zuren en basen, maar net iets minder tegen te hoge temperaturen.

Minder productverliezen en lagere energiekosten door inlinemetingen

Conductiviteit

De concentratie van zowel de basische als de zure fase is van groot belang voor de chemische actie: die mag niet te laag zijn voor het beoogde reinigingseffect, maar ook niet te hoog. Anders kan er immers een chemische reactie optreden die juist een ongewenst effect heeft. Zo kunnen er namelijk crosslinks in de eiwitketens ontstaan in het geval van basische oplossingen, of kunnen leidingen corroderen in het geval van zuren. Daarmee komen dan dus de voedsel- en procesveiligheid in het gedrang.

Deze chemicaliën vallen bij het verdunnen met water uiteen in ionen, waardoor de geleidbaarheid – en hiermee ook de concentratie – kan worden bepaald door een conductiviteitssensor. Met dezelfde meting kunt u ook nagaan wanneer de basische of zure oplossing bij de daaropvolgende stap voldoende is weggespoeld, in plaats van gedurende een zeker – te lang – tijdsinterval te spoelen. Er is namelijk een groot verschil in de geleidbaarheid van chemicaliën en spoelwater, zodat die fasewissel nauwkeurig kan worden bepaald.

Zo kunt u zowel op chemicaliën als op water besparen, en verlaagt u ook de druk op de waterzuiveringsinstallatie voor de eventuele recuperatie van spoelwater. Bovendien wordt de reinigingstijd bij elke CIP-cyclus tot het vereiste minimum verkort en de productietijd dus verlengd. Dit leidt dan ook tot een aanzienlijke, meervoudige winst.

TROEBELHEID

Op dezelfde manier kunt u eventueel bijkomstig nog een optische meting uitvoeren om de troebelheid van de vloeistoffen te bepalen, wat sneller verloopt dan een geleidbaarheidsmeting. Dit wordt vooral gebruikt om een maximum aan water te kunnen recupereren na de laatste spoelstap, of dus de productverliezen bij die recuperatie te beperken.

Debiet

Om de vereiste mechanische impact te bereiken, vloeien het spoelwater en de reinigingsproducten doorgaans in tegenrichting met de productstroom in de leidingen, en dit aan een hogere snelheid. De turbulente flow die zo ontstaat, zorgt voor extra wervelingen om productresten los te krijgen. Hierom is het dus ook belangrijk om de snelheid te meten. Die heeft eveneens een onder- en bovengrens voor een goeie reiniging, waarbij ook het maximaal bereik van alle hoeken en kantjes in het leidingwerk afhangt van die snelheid.

Hiertoe kan ook een debietmeter in de leiding worden ingeschakeld. Kies voor deze toepassing bij voorkeur voor een elektromagnetische flowmeter, zonder obstakels die een drukval en zo een minder goeie reiniging kunnen veroorzaken.

Het is zoeken naar een optimale balans tussen de contacttijd en thermische, mechanische en chemische actie

Temperatuur

Tot slot is ook de thermische impact van belang. Bij een hogere watertemperatuur is er een betere reiniging, al kost dit opwarmen natuurlijk energie en wilt u vermijden dat voedingsresten door de hitte gaan aankoeken.

Doorgaans wordt er één temperatuursensor aan het begin en één aan het einde van de installatie geplaatst, om zo na te gaan of de vereiste temperatuur gedurende het hele CIP-proces bewaard wordt.  

Niveau en druk

Voor de volledigheid kunt u de opslagtanks nog uitrusten met niveausensoren en de leidingen met druksensoren. Dit gebeurt in de eerste plaats uit veiligheidsoverwegingen, maar evenzeer om de efficiëntie van de installatie op te krikken.

De modernste niveaumeettoestellen zorgen er immers voor dat een tank zo goed als volledig gevuld kan worden en zijn CIP-bestendig, waardoor ze tijdens het reinigingsproces niet dienen verwijderd of beschermd te worden. Zo gaat er dus geen kostbare productietijd verloren.

Hetzelfde geldt voor druksensoren: die zijn op betrouwbare wijze bestand tegen de deels zeer agressieve chemicaliën die hier worden gebruikt, zelfs wanneer bij een draaiende installatie gedurende twee uur bij een temperatuur van 150 °C CIP-reiniging plaatsvindt.

Conclusie

Door de installatie van de gepaste procesinstrumenten op de juiste plaatsen, kunt u als voedingsproducent de reinigingstijd inperken tot wat strikt noodzakelijk is en zo uw productietijd verhogen. Zo beperkt u bovendien het gebruik van chemicaliën en water, en vermindert u het energieverbruik. Tot slot dalen hiermee ook de operationele kosten voor bijvoorbeeld de waterzuiveringsinstallatie.

Dit is een aanzienlijke, meervoudige winst, waardoor de investering in deze meettoestellen snel teruggewonnen is. Alsmaar meer voedingsbedrijven zien het belang hiervan in, in tijden van hoge energiekosten en een groeiend milieubewustzijn.

Met medewerking van Endress+Hauser, ifm electronic, SICK, VEGA en Yokogawa