در صنایع لبنی، رعایت بهداشت تجهیزات یکی از مهم‌ترین عوامل در حفظ کیفیت و ایمنی محصولات است. شیر و سایر محصولات لبنی در طول فرآیند تولید با مخازن، لوله‌ها، پمپ‌ها، مبدل‌های حرارتی و دستگاه‌های فرآوری در تماس هستند. اگر این تجهیزات به‌درستی تمیز نشوند، باقی‌مانده شیر و رسوبات می‌توانند به محل مناسبی برای رشد و تکثیر میکروارگانیسم‌ها تبدیل شوند.

یکی از مهم‌ترین فناوری‌هایی که برای شست‌وشوی تجهیزات صنایع غذایی و لبنی مورد استفاده قرار می‌گیرد، سیستم CIP است.

CIP مخفف Cleaning in Place به معنی «شست‌وشو در محل» است. این سیستم امکان تمیز کردن بخش‌های مختلف خط تولید را بدون نیاز به باز کردن و جدا کردن تجهیزات فراهم می‌کند.

در این مقاله بررسی می‌کنیم سیستم CIP چیست، چگونه کار می‌کند و چه نقشی در شست‌وشوی دستگاه پاستوریزاسیون شیر دارد.

سیستم CIP چیست؟

سیستم CIP یک مجموعه تجهیزات و مدار شست‌وشوی خودکار یا نیمه‌خودکار است که برای تمیز کردن سطوح داخلی تجهیزات و خطوط فرآیند استفاده می‌شود.

در یک کارخانه لبنی، قسمت‌هایی مانند مخزن شیر، لوله‌های انتقال، پمپ‌ها، مبدل‌های حرارتی و دستگاه پاستوریزاسیون با شیر در تماس مستقیم هستند. پس از پایان تولید، این بخش‌ها باید به‌صورت کامل تمیز شوند.

در روش سنتی، ممکن است برای شست‌وشوی تجهیزات نیاز به باز کردن بخش‌های مختلف خط باشد. اما در سیستم CIP، محلول‌های شست‌وشو در یک مدار مشخص درون تجهیزات گردش داده می‌شوند و سطوح داخلی را تمیز می‌کنند.

به همین دلیل CIP باعث کاهش زمان شست‌وشو، کاهش نیاز به نیروی انسانی و افزایش قابلیت کنترل فرآیند نظافت می‌شود.

چرا شست‌وشوی دستگاه پاستور اهمیت دارد؟

شیر حاوی پروتئین، چربی، قند و سایر ترکیبات آلی است. بخشی از این مواد می‌تواند در هنگام فرآوری روی سطوح داخلی تجهیزات باقی بماند.

به‌خصوص در بخش‌های حرارتی دستگاه پاستوریزاسیون، احتمال تشکیل رسوبات شیر و ترکیبات ناشی از حرارت وجود دارد.

اگر این رسوبات به‌طور کامل حذف نشوند، می‌توانند:

• باعث افزایش بار میکروبی شوند.
• کیفیت محصول را کاهش دهند.
• باعث ایجاد بو و طعم نامطلوب شوند.
• راندمان انتقال حرارت را کاهش دهند.
• مصرف انرژی دستگاه را افزایش دهند.
• باعث کاهش عمر برخی تجهیزات شوند.
• احتمال آلودگی محصول بعدی را افزایش دهند.

بنابراین شست‌وشوی منظم و اصولی دستگاه پاستور بخش جدایی‌ناپذیر فرآیند تولید شیر است.

اجزای اصلی سیستم CIP

یک سیستم CIP صنعتی می‌تواند بر اساس ظرفیت و طراحی کارخانه از تجهیزات مختلفی تشکیل شود. مهم‌ترین اجزای آن عبارت‌اند از:

۱. مخزن آب

آب مورد استفاده در مراحل مختلف شست‌وشو در مخازن مناسب ذخیره می‌شود.

۲. مخزن محلول قلیایی

محلول‌های شوینده قلیایی برای حذف بسیاری از ترکیبات آلی مانند چربی و پروتئین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳. مخزن محلول اسیدی

محلول اسیدی برای کمک به حذف رسوبات معدنی و ترکیباتی که با شست‌وشوی قلیایی به‌طور کامل حذف نمی‌شوند، استفاده می‌شود.

۴. پمپ CIP

پمپ، محلول‌های شست‌وشو را با دبی و فشار مناسب در مدار گردش می‌دهد.

۵. مبدل حرارتی

در برخی سیستم‌ها برای رساندن محلول‌های شست‌وشو به دمای موردنظر از مبدل حرارتی استفاده می‌شود.

۶. تابلو برق و سیستم کنترل

سیستم کنترل وظیفه مدیریت مراحل مختلف شست‌وشو، زمان، دما، جریان و سایر پارامترهای فرآیند را بر عهده دارد.

۷. شیرآلات و لوله‌کشی

شبکه شیرآلات و لوله‌کشی باعث می‌شود محلول‌های مختلف به مسیر موردنظر هدایت شوند.

مراحل شست‌وشوی CIP دستگاه پاستور

برنامه دقیق CIP به نوع دستگاه، محصول، طراحی خط و مواد شوینده مورد استفاده بستگی دارد؛ اما یک چرخه معمول می‌تواند شامل مراحل زیر باشد.

مرحله اول: تخلیه باقی‌مانده محصول

پس از پایان تولید، ابتدا باقی‌مانده شیر از مسیر تولید خارج می‌شود.

این کار اهمیت زیادی دارد، زیرا هرچه مقدار شیر باقی‌مانده در سیستم کمتر باشد، فرآیند شست‌وشو مؤثرتر و مصرف مواد شوینده نیز کنترل‌شده‌تر خواهد بود.

مرحله دوم: پیش‌شست‌وشو با آب

در مرحله بعد، آب از مدار عبور داده می‌شود تا بخش قابل‌توجهی از باقی‌مانده محصول و آلودگی‌های قابل شست‌وشو از سطوح جدا شود.

این مرحله معمولاً قبل از استفاده از مواد شوینده انجام می‌شود.

هدف این است که مواد آلی باقی‌مانده تا حد امکان از سیستم خارج شوند.

مرحله سوم: شست‌وشوی قلیایی

پس از پیش‌شست‌وشو، محلول شوینده قلیایی در مدار گردش داده می‌شود.

محلول قلیایی برای حذف ترکیباتی مانند چربی‌ها و پروتئین‌های باقی‌مانده روی سطوح تجهیزات کاربرد دارد.

دمای محلول، غلظت، سرعت جریان و مدت زمان گردش باید متناسب با طراحی سیستم و دستورالعمل سازنده کنترل شود.

درصورت استفاده از سود به عنوان قلیا استفاده از دمای 70 تا 75 درجه با غلظت حداکثر 2 درصد یشنهاد میشود.

مرحله چهارم: آبکشی

پس از پایان شست‌وشوی قلیایی، تجهیزات با آب مناسب آبکشی می‌شوند تا باقی‌مانده محلول شوینده از مدار خارج شود.

آبکشی مناسب اهمیت زیادی دارد؛ زیرا باقی‌ماندن مواد شوینده در خط می‌تواند روی محصول بعدی تأثیر بگذارد.

مرحله پنجم: شست‌وشوی اسیدی

در صورت نیاز، محلول اسیدی در مدار گردش داده می‌شود.

هدف اصلی این مرحله کمک به حذف رسوبات معدنی و ترکیباتی است که ممکن است در اثر فرآیند حرارتی روی سطوح داخلی ایجاد شده باشند.

این مرحله به‌خصوص در تجهیزات حرارتی مانند مبدل‌های حرارتی و دستگاه‌های پاستور اهمیت دارد.

درصورت استفاده از اسید نتیریک دمای 60 تا 65 درجه سانتیگراد و غلظت حداکثر 1 درصد پیشنهاد میشود.

مرحله ششم: آبکشی نهایی

پس از پایان شست‌وشوی اسیدی، تجهیزات مجدداً آبکشی می‌شوند تا باقی‌مانده مواد شوینده و محلول اسیدی از سیستم خارج شود.

در برخی خطوط، کیفیت آب مورد استفاده در آبکشی نهایی نیز تحت کنترل قرار می‌گیرد.

توصیه میگردد استفاده از آب نهایی حتما TDS کمتر از 250 PPM  باشد .

مرحله هفتم: ضدعفونی

بسته به طراحی کارخانه و برنامه بهداشتی، ممکن است پیش از شروع تولید، مرحله ضدعفونی نیز انجام شود.

روش ضدعفونی می‌تواند بر اساس طراحی خط، نوع محصول و الزامات بهداشتی کارخانه انتخاب شود.

هدف این مرحله کاهش آلودگی میکروبی باقی‌مانده و آماده‌سازی تجهیزات برای تولید بعدی است.

استفاده از ضده عفونی کننده های رایج شامل آب اکسیژنه / ازون / پراستیک اسید و غیره … مرحله ی بهداشتی سازی را تضمین می نماید.

توجه : مقدار دوز استاندار و خوردگی شیمایی و همچنین باقی مانده کنترل و پایش گردد.

چهار عامل مهم در عملکرد CIP

اثربخشی سیستم CIP تنها به نوع ماده شوینده وابسته نیست. چهار عامل اصلی در عملکرد فرآیند شست‌وشو اهمیت زیادی دارند:

دما

افزایش دما در محدوده مناسب می‌تواند به افزایش اثربخشی برخی مراحل شست‌وشو کمک کند.

زمان

محلول شوینده باید برای مدت کافی در تماس با سطح قرار داشته باشد.

غلظت مواد شوینده

غلظت محلول‌های قلیایی و اسیدی باید در محدوده مناسب فرآیند کنترل شود.

جریان و اثر مکانیکی

سرعت و شرایط جریان محلول در لوله‌ها می‌تواند به جدا شدن آلودگی از سطح داخلی کمک کند.

این چهار عامل باید متناسب با نوع آلودگی و طراحی تجهیزات تنظیم شوند.

توجه شود که سرعت سیال به دو متر بر ثانیه برسد .

CIP در دستگاه پاستور چه قسمت‌هایی را شست‌وشو می‌دهد؟

یکی از مزیت‌های مهم CIP این است که می‌توان بخش‌های مختلف خط تولید را در یک مدار شست‌وشو قرار داد.

بسته به طراحی دستگاه، قسمت‌هایی مانند:

• مخزن شیر
• لوله‌های انتقال
• مبدل حرارتی
• پمپ‌های بهداشتی
• شیرآلات
• مسیرهای رفت و برگشت محصول
• مخزن شیر پاستوریزه

می‌توانند تحت فرآیند CIP قرار بگیرند.

البته طراحی مدار باید به‌گونه‌ای باشد که محلول شست‌وشو به تمام سطوحی که نیاز به تمیزکاری دارند دسترسی داشته باشد.

مزایای استفاده از سیستم CIP

استفاده از CIP در خطوط تولید لبنی مزایای مختلفی دارد.

کاهش زمان شست‌وشو

از آنجا که برای بسیاری از تجهیزات نیازی به باز کردن دستی وجود ندارد، زمان موردنیاز برای نظافت می‌تواند کاهش پیدا کند.

کاهش نیروی انسانی

بخش قابل‌توجهی از فرآیند می‌تواند به‌صورت خودکار انجام شود و نیاز به دخالت مستقیم اپراتور کاهش یابد.

افزایش یکنواختی شست‌وشو

در سیستم‌های کنترل‌شده، پارامترهایی مانند زمان، دما و گردش محلول قابل تنظیم و ثبت هستند. این موضوع باعث می‌شود چرخه‌های شست‌وشو تکرارپذیرتر باشند.

افزایش بهداشت خط تولید

شست‌وشوی صحیح تجهیزات می‌تواند به کاهش باقی‌مانده محصول و کنترل آلودگی کمک کند.

کاهش توقف خط تولید

با طراحی مناسب CIP، زمان موردنیاز برای آماده‌سازی تجهیزات بین دو نوبت تولید می‌تواند کاهش پیدا کند.

افزایش عمر تجهیزات

حذف منظم رسوبات و آلودگی‌ها می‌تواند به حفظ عملکرد مناسب تجهیزات و کاهش برخی مشکلات ناشی از تجمع رسوب کمک کند.

آیا CIP فقط برای دستگاه پاستور استفاده می‌شود؟

خیر. سیستم CIP در بسیاری از صنایع غذایی و نوشیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در صنایع لبنی می‌توان از CIP برای شست‌وشوی:

• مخازن شیر
• خطوط انتقال
• دستگاه پاستوریزاسیون
• هموژنایزر
• تجهیزات تولید ماست
• خطوط تولید دوغ
• تجهیزات تولید خامه
• مخازن فرآوری

استفاده کرد.

در واقع هر خط تولیدی که دارای مسیرهای بسته و تجهیزات قابل شست‌وشوی داخلی باشد، بسته به طراحی آن می‌تواند از فناوری CIP بهره ببرد.

تفاوت CIP دستی و اتوماتیک

سیستم‌های CIP می‌توانند از نظر میزان اتوماسیون متفاوت باشند.

در سیستم‌های ساده‌تر، اپراتور ممکن است برخی مراحل مانند آماده‌سازی محلول‌ها، انتخاب مدار و شروع فرآیند را به‌صورت دستی انجام دهد.

در سیستم‌های اتوماتیک، کنترلر می‌تواند مراحل شست‌وشو را بر اساس برنامه تعریف‌شده اجرا کند و پارامترهایی مانند زمان، دما، جریان و غلظت را تحت کنترل داشته باشد.

برای خطوط صنعتی بزرگ، اتوماسیون CIP می‌تواند باعث افزایش تکرارپذیری و کاهش خطای انسانی شود.

هنگام خرید سیستم CIP به چه نکاتی توجه کنیم؟

اگر قصد راه‌اندازی خط تولید لبنی دارید، سیستم CIP باید متناسب با ظرفیت و طراحی خط انتخاب شود.

مهم‌ترین مواردی که باید بررسی شوند عبارت‌اند از:

• تعداد مدارهای شست‌وشو
• حجم مخازن CIP
• جنس مخازن و لوله‌ها
• ظرفیت پمپ‌ها
• سیستم گرمایش
• میزان اتوماسیون
• امکان کنترل دما
• امکان کنترل غلظت مواد شوینده
• قابلیت ثبت اطلاعات فرآیند
• سازگاری با دستگاه پاستور و سایر تجهیزات
• امکان توسعه سیستم در آینده
• دسترسی به قطعات و خدمات فنی

انتخاب ظرفیت بیش از نیاز می‌تواند هزینه سرمایه‌گذاری و مصرف مواد و انرژی را افزایش دهد؛ بنابراین طراحی CIP باید بر اساس تجهیزات واقعی خط انجام شود.

جمع‌بندی

سیستم CIP یا Cleaning in Place یکی از تجهیزات مهم در خطوط تولید صنایع لبنی است که امکان شست‌وشوی بخش‌های داخلی دستگاه‌ها و خطوط انتقال را بدون نیاز به باز کردن کامل تجهیزات فراهم می‌کند.

در دستگاه پاستوریزاسیون، CIP می‌تواند برای شست‌وشوی مخازن، لوله‌ها، پمپ‌ها، شیرآلات و مبدل‌های حرارتی مورد استفاده قرار گیرد.

یک چرخه شست‌وشوی مناسب معمولاً شامل تخلیه محصول، پیش‌شست‌وشو، شست‌وشوی قلیایی، آبکشی، شست‌وشوی اسیدی، آبکشی نهایی و در صورت نیاز ضدعفونی است. پارامترهایی مانند دما، زمان، غلظت مواد شوینده و جریان محلول باید متناسب با طراحی تجهیزات و دستورالعمل بهداشتی کنترل شوند.

در نهایت، سیستم CIP تنها یک تجهیز جانبی نیست؛ بلکه بخش مهمی از مدیریت بهداشت خط تولید است و طراحی صحیح آن می‌تواند به حفظ کیفیت محصول، کاهش آلودگی، افزایش راندمان تولید و کاهش زمان توقف خط کمک کند.