Haal het maximale uit uw CIP-installatie

Meervoudige winst te boeken: kosten, voedselveiligheid en milieu

CIP-installatie Agidens — Een CIP-installatie vergt een aanzienlijke initiële investering, maar laat toe om op veel vlakken te besparen (foto: Agidens)

In de voedingsindustrie is de reiniging van de productieapparatuur cruciaal. Een geautomatiseerde CIP-installatie verzekert een effectieve reiniging, zodat aan de kwaliteits- en voedselveiligheidseisen wordt voldaan. Bovendien verloopt dit op een efficiënte manier, met een besparing van tijd, kosten en energie. Wie de nodige metingen integreert en zijn CIP-proces optimaal afstemt op het productieproces, kan zelfs nog aanvullende winsten boeken, resulterend in een concurrentiële voordeelpositie.

Wat is CIP?

Mobiele CIP Fluidz engineering — Mobiele CIP-units kunnen worden ingezet voor flexibele applicaties en testdoeleinden (foto: Fluidz engineering)

Bij CIP – cleaning in place – verloopt de inwendige reiniging van de procesinstallatie geautomatiseerd en zonder dat die hiervoor gedemonteerd hoeft te worden, door reinigingsmiddelen doorheen de apparatuur en de leidingen rond te sturen. Dit in tegenstelling tot COP – cleaning out of place – waarbij de tussentijdse reiniging van de aparte onderdelen manueel gebeurt.

Vergelijk het maar met afwassen met de hand of met een vaatwasser; in dit laatste geval volgens een vooringesteld wasprogramma, na een druk op de knop.

Veel vormen en gedaanten

CIP wordt veelvuldig toegepast in de voedingsindustrie. Zeker bij middelgrote of grote ondernemingen en dito installaties is dit de standaard, al kan dit niet bij alle toepassingen. Chocolade is hier het klassieke voorbeeld, omdat deze productresten stollen in contact met (koud) water.

In andere gevallen kan dan weer een apart CIP-systeem in de verwerkingsmachine zelf zijn ingebouwd. Er worden ook mobiele CIP-skids verhuurd, bijvoorbeeld voor testdoeleinden. Zo is er een brede range aan mogelijkheden, waarbij er in meer of mindere mate sprake is van automatisering.

Waarom kiezen voor CIP?

Kosten

CIP vergt natuurlijk een initiële investering voor alle apparatuur en de programmatie (zie verder). Door het uitblijven van de demontage verloopt deze reiniging evenwel sneller dan bij COP. Door die kortere reinigingstijd en de automatisering lopen niet alleen de arbeidskosten terug, maar bespaart men tegelijk ook energiekosten. Er worden minder water en detergenten verbruikt, en daarmee dalen ook de kosten voor de waterbehandeling. Bovendien verkort ook de downtime tussen twee batches of bij een productwissel. Hiermee vergroot dus de productietijd en de winstgevendheid van het bedrijf.

Voedselveiligheid

De automatisering impliceert ook dat de reiniging altijd op dezelfde manier en zonder fouten gebeurt, eenmaal deze op punt staat. Daarbij worden alle factoren van de Sinner's Circle dus afgecheckt: er is voldoende mechanische actie, een juiste dosering van chemicaliën, het water en de reinigingsmiddelen hebben de juiste temperatuur en het reinigingsproces duurt voldoende lang opdat de installatie volledig schoon zou zijn.

Met het verdwijnen van de menselijke afhankelijkheid, verdwijnen ook de variabele reinigingsresultaten

Dit houdt in dat de kwaliteit en voedselveiligheid van de geproduceerde levensmiddelen gewaarborgd zijn, wat opnieuw de winstgevendheid en de concurrentiepositie van het bedrijf ten goede komt. Bovendien kan de reiniging hierdoor gevalideerd worden en worden opgenomen in kwaliteitsprogramma's. Zo kan het bedrijf bij een audit dus aantonen dat de reiniging op de correcte manier verlopen is. Dikwijls krijgt een voedingsbedrijf een CIP-reiniging opgelegd, om zo een bepaalde certificering te kunnen behalen.

Milieu

De energie-efficiëntie is natuurlijk niet alleen een economisch, maar in de eerste plaats een ecologisch voordeel. Door minder elektriciteit, water en ook chemicaliën te verbruiken, verkleint de voetafdruk van de voedingsfabriek. Dit wordt nog versterkt door te kiezen voor energie-efficiënte componenten, of door hergebruik van water, detergenten en warmte. Ook een aanvullend piggingsysteem voor de recuperatie van voedingsresten, voorafgaand aan de CIP-reiniging, biedt ecologische voordelen. Zo zijn er minder productverliezen en valt er ook minder te reinigen. Lees: nóg minder verbruik van water, reinigingsmiddelen en energie.

Wat is er hiervoor nodig?

De opbouw van een CIP-installatie hangt natuurlijk sterk af van het beschouwde productieproces en de verwachte contaminaties. Toch kunnen we een aantal vaste onderdelen onderscheiden in de reinigingscyclus, elk met hun specifieke functies.

Tanks en randapparatuur

Sproeisystemen CIP — Sproeisystemen verhogen de mechanische actie (foto: AWH)

Zo is er vooreerst een voorspoeltank met water om de productresten in de productie-apparatuur weg te spoelen. Afhankelijk van de specifieke levensmiddelen is er daarnaast een loog- en/of een zuurtank, van waaruit de betreffende reinigingsmiddelen circuleren en eventueel worden vermengd volgens een bepaalde concentratie, temperatuur en tijd. Hiertussen wordt een tussenspoelfase ingebouwd en daarna volgt een naspoelstap. Na de eventuele desinfectie wordt het opgevangen naspoelwater vaak gerecupereerd voor het voorspoelen van hetzelfde of een ander te reinigen object.

Dit kan bijvoorbeeld een procestank of een afvulinstallatie zijn, maar ook een warmtewisselaar, een filtersysteem of leidingwerk. Van en naar deze objecten is er telkens een aanvoer- en een retourleiding richting de CIP-set. Pompen, kleppen, sensoren, verwarmings- en sproeisystemen vervolledigen de installatie. Het spreekt voor zich dat die allemaal de juiste dimensionering, materiaalsoort en een hygiënisch ontwerp moeten hebben.

Sturing

Naast deze hardware is er natuurlijk ook software nodig, in de vorm van een controlesysteem. Na elke productierun kan daarop een aparte, vooringestelde CIP-procedure worden geselecteerd, in het geval van batch- of productwissels.

Sensor CIP Sick — Deze sensor meet zowel het debiet als de temperatuur (foto: Sick)

De kleppen en sensoren voeren continu metingen uit om te verzekeren dat het reinigingsproces goed verloopt, of om dit op een dynamische manier bij te sturen. Zo worden op meerdere punten het debiet, de temperatuur en de druk van de rondgestuurde vloeistoffen gecontroleerd.

Deze meetinstrumenten kunnen bovendien het drooglopen van een pomp vermijden of signaleren wanneer het niveau van een tank een bepaalde boven- of ondergrens bereikt. Zo vermijden ze stilstanden en verzekeren ze de bedrijfscontinuïteit.

De meetgegevens worden naar een plc verzonden, die instaat voor het aan- of bijsturen van het CIP-proces. Daarbij hangt de complexiteit van de programmering uiteraard af van de productieomvang en het aantal productwissels.

Sensoren voeren continu metingen uit om te verzekeren dat het reinigingsproces goed verloopt

Door de data te analyseren, krijgt men inzicht in eventuele probleemsituaties en kan men die verhelpen. Met behulp van AI kan deze analyse zelfs worden geautomatiseerd. Bovendien kunnen deze meetgegevens worden bewaard, als bewijsmateriaal bij een kwaliteitscontrole (zie eerder).

Inlinemetingen tijdens CIP
In een eerder artikel bespraken we reeds de verschillende sensoren en hun functies in het CIP-proces.

Hoe bekom je een succesvolle integratie?

Om het maximale uit de CIP-installatie te halen, is er een goede samenwerking vereist tussen de verschillende leveranciers of integratoren, de constructeur en de eindgebruiker. En dit al van bij het opmaken van P&ID-schema's, in het geval van een nieuwe installatie. Zo kan elke partij volgens zijn eigen specialisme de beste routes, onderdelen en reinigingsmiddelen aanbevelen, en kunnen alle aandachtspunten of klantspecifieke eisen in rekening worden gebracht.

Finetunen

Sensor geleidbaarheid CIP ifm — Deze sensor meet nauwkeurig de geleidbaarheid van reinigingsmiddelen in leidingen, waardoor gebruikers precies weten wanneer er voldoende gespoeld is (foto: ifm)

De mogelijke winsten stoppen niet bij het aansluiten van de gebouwde constructie. Door het productieproces en het CIP-proces perfect op elkaar af te stemmen, zijn er nog meer besparingen te realiseren.

Hiertoe vertrekt men doorgaans van ruim genomen basisinstellingen. Na een aantal testruns kan men de acties vanuit de plc vervolgens scherpstellen, waarbij de grens wordt opgezocht tussen efficiëntie en voedselveiligheid.

Dit weliswaar met een zekere veiligheidsmarge. De kost van een recall is immers vele malen hoger dan de potentiële energiebesparing. Toch loont het op de lange termijn zeker de moeite om de mogelijke besparingen te onderzoeken.

Het is zoeken naar de grens tussen efficiëntie en voedselveiligheid

Dit gebeurt met de realtimemeetgegevens van de sensoren. Door bijvoorbeeld de geleidbaarheid te meten, kan men bepalen of de chemieconcentratie tijdens de reiniging voldoende hoog is en of die na het naspoelen voldoende laag is. Van zodra dit het geval is, kan een volgende stap plaatsvinden. Die fasescheiding wil men dus zo scherp mogelijk hebben, voor een correcte dosering. Zo worden de tijd, energiekosten en de hoeveelheid reinigingsmiddelen geminimaliseerd, maar zijn de kwaliteit en voedselveiligheid van de geproduceerde levensmiddelen wel gegarandeerd.

debiet, geleidbaarheid, niveau en temperatuursmetingen — Door continu het debiet, de geleidbaarheid, het niveau en de temperatuur te meten, wordt het CIP-proces gemonitord en bijgestuurd (foto: Endress+Hauser)

Dit wordt ook toegepast bij de bepaling of het spoelwater en de detergenten nog herbruikbaar zijn, dan wel of die moeten worden afgevoerd voor lozing of behandeling. Zo gebeurt dit niet te vroeg of te laat.

Upgraden

In bestaande installaties kunnen aanpassingen nodig zijn, om zo de mate van automatisering op te voeren of om aan de huidige normen te kunnen voldoen. Zo blijken de vroegere, statische sproeibollen in veel gevallen niet afdoende en worden er tegenwoordig roterende sproeibollen aangeraden voor een efficiënte en effectieve reiniging. Idem voor het controlesysteem, waarvoor er continu nieuwe functionaliteiten worden ontwikkeld. Is er sprake van een uitbreiding, dan is er natuurlijk een correcte configuratie nodig van het complete leidingwerk en alle randapparatuur.

Onderhoud

Wanneer de volledige programmering op punt staat, werkt de CIP-installatie onder optimale condities. Om dit zo te houden, zijn er periodieke inspecties en onderhoudsbeurten nodig van alle relevante componenten. Zo is er een regelmatige controle en kalibratie nodig van de sensoren. Pakkingen en afdichtingen slijten onder invloed van temperatuur en chemicaliën, en moeten dus tijdig vervangen worden.

Met medewerking van Agidens, AWH – Neumo Ehrenberg Group, Endress+Hauser, Fluidz engineering, ifm en Sick