范志新1 赵艳2
1.杭州娃哈哈集团有限公司，杭州 310018； 2. 浙江聚美环境科技有限公司，杭州，310030
摘要 本文旨在介绍一种简易奶线灌装设备的改造技术，通过在贮料桶内加装喷淋球，底部加装环管及专用的清洗假杯以及气动蝶阀、回流泵等组成一套CIP清洗工艺管道，在PLC程序的控制下，实现贮料桶的自动清洗和灌装阀的自动反冲洗功能，可自动完成各种CIP清洗方式，使清洗更彻底，同时起到了清洗液的回收利用。此项技术改造有利于奶线类产品在生产加工环节中微生物的有效控制，并降低了后道工序灭菌船的杀菌压力，是一种提高生产效率、节能降耗、经济实用的创新技术应用。
关键词 喷淋，环管，假杯，反冲洗
Technical Transformation of CIP Cleaning for Milk Line Filling Machine
FANG Zi Xing
(Hangzhou Wahaha Group Co., Ltd.，Hangzhou 310018)
Abstract: The purpose of this paper is to introduce the transformation technology of a simple milk line filling equipment. A CIP cleaning process pipeline is composed of a spray ball in the storage tank, a ring pipe at the bottom, a special cleaning cup, a pneumatic butterfly valve and a reflux pump. Under the control of PLC program, the automatic cleaning of the storage tank and the automatic backwashing function of the filling valve can be realized, and various CIP cleaning methods can be completed automatically It makes the cleaning more thorough and recycles the cleaning solution. This technical transformation is conducive to the effective control of microorganisms in the production and processing of milk line products, and reduces the sterilization pressure of the sterilization ship in the later process. It is an innovative technology application that improves production efficiency, saves energy and reduces consumption, and is economical and practical.
Key Words: Spray,Loop, False Cup, Backwash
1引言
目前在乳饮品生产流水线中还配备很多中低档的一代、二代国产灌装机，其清洗技术无法满足精益化生产控制要求，以及政府提倡的严管严抓的环保标准技术要求。如何提高传统乳饮品灌装机的整体清洗技术水平，使之适应该行业技术发展趋势的要求，已成为日趋迫切解决的一个研究课题。本文针对乳饮品灌装机灌装阀的全CIP清洗技术改造加以探讨。
2现状分析
一、二代国产中亚灌装机灌装是采用重力真空法灌装，让贮液料桶和待灌装HDPE瓶都处于接近相等的真空状态，料液靠自重流入HDPE瓶中。工艺过程：瓶抽真空、进液排气、停气进液、余液回流（即排气管中的残液经真空回流至贮料桶内）。
因无CIP清洗的回流管道配备，灌装机的CIP清洗采用的是浸泡然后直接进行排放的方式进行，由此造成了诸多不良后果：热气外泄、水汽污染车间环境，清洗液不能回收，消耗浪费大，且增加了污水的处理成本，为后续乳饮品的生产过程中微生物控制增加了一定的风险。清洗的效果取决于清洗液的浸泡时间与操作者的职业素质，灌装阀的阀杆内孔及下阀体及硅胶垫外部无法得到清洗，只能将阀拆卸下来用200ppm的次氯酸钠进行浸泡清洗，其浸泡时间需2h以上（也即COP清洗），清洗频次为：每周一次（灌装机CIP及灌装阀COP清洗）。
3技改装置
针对现有设备在CIP清洗过程中存在的问题，从密封性、安全性、可行性三个方面进行分析，采用加装喷淋球、视窗、环管、专用的清洗假杯与气动蝶阀、回流泵等构成CIP清洗工艺管道，通过PLC控制程序来实现贮料桶的自动清洗和灌装阀的自动反冲洗功能，具体过程见如下5点所述。设备改造参见图一所示。
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1、在贮料桶侧壁开孔加装SMS63.5圆螺纹活接、在生产时用活接闷头闷牢，清洗时用活接螺母连接CIP清洗回流管道。另开一孔加装视镜便于观察桶内的清洗液位情况。
2、顶盖穿孔加装桶内安装两喷淋球，用于 CIP清洗时冲洗桶内壁及盖顶部位，增加了冲洗的清洗液压力，保证清洗无死角。
3、贮料桶下部安装一环管，通过原灌装阀的固定螺丝位加垫圈密封，与密封圈压环及定位圈组合固定在贮料桶的下部，该环管圆周方向上安装有2~3只SMS51圆螺纹活接作为回流口与反洗进口。
4、灌装阀压板通过上阀体压环压牢灌装阀，上阀体压环与环管通过O型圈进行密封，清洗时加装专用的清洗假杯通过其内置的压簧弹力施加于硅胶垫来顶开下阀体与阀杆，清洗假 杯通过卡口固定于上阀体压环上，假杯内的密封垫保证假杯清洗时不漏液，由此产生两路反洗的通道，一路清洗液通过环管、假杯、阀杆与下阀体顶开的间歇进入，主要清洗阀杆与上下阀体所围空间，另一路清洗液则通过环管、假杯、阀杆内腔进入贮料桶内，主要清洗阀杆的内孔壁。详见图二。
5、盖顶通过碳化硅滑环（相当于机械密封的动静环）、Y型密封圈、导条、压簧的组合作用来到达贮存桶的密封作用。灌装机旋转时由于贮料桶与主轴的同轴度误差大，“Y型”密封圈的圆周受力必然不均匀，通过导条预留的间隙使“Y型”密封圈的单侧受力控制在一定范围内，而通过弹簧定位柱及弹簧的作用力，将旋转磨擦面转移到两只碳化硅机械密封圈的密封面上，目前碳化硅机械密封的加工技术比较成熟，其密封面的光洁度可达到镜面的水平，灌装机旋转过程中在弹簧的柔性作用力下，可以有效抵消上、下同轴度及垂直度的误差，确保上下密封封圈的紧密接触，详见图三。
4灌装机CIP清洗的技术特点
经过技术改造后的灌装机具有如下特点：
首先，通过增加设置喷淋球、环管、专用的清洗假杯、气动蝶阀、回流泵等组成的一套CIP清洗工艺管道，在PLC程序的控制下，实现贮料桶的自动清洗和灌装阀的自动反冲洗功能，可满足各类清洗方式，比如酸碱全洗、单独消毒热水洗等。
其次，由于盖顶改进了密封装置，无明显的热气外泄，避免水汽污染车间环境，清洗液回流至CIP站后通过电导仪给定参考值来检测判断清洗液是否可以回收，做到合理的回收利用，降低了生产成本。
最后，抽真空管道与真空泵在走热水方式下进行间歇性冲刷清洗，冲刷掉泵内积存的粘稠奶液，使真空泵不超负载运行，避免烧毁电机。
CIP清洗管道工艺流程图如下图四所示。
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程序植入灌装机配套理瓶机的OMRON控制系统内，当三档选择开关选择走热水或CIP清洗前阀7与阀8均须手动打开。（此处因为利用配套设备的PLC控制系统，I/O点位不够故碟阀7与8采用手动）
在正常生产模式下气动蝶阀1由液位感应器LT来控制，当选择开关选择走热水或CIP清洗后液位感应器LT对气动蝶阀1的控制切断。
CIP清洗时在遵循清洗工艺流程（酸碱全洗清洗方式）的前提下各段管道的清洗气动碟阀与泵动作逻辑如下表1（＋表示该蝶阀或泵通电动作）。各步骤的循环时间按实际的清洗效果来设定，步骤热水指的是每天的热水消毒。
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5CIP清洗效果测评
灌装机全CIP清洗技术改造后的应对清洗效果进行评估，设置的条件为生产结束后放置一天再清洗，清洗后做2方面的检查。
4.1设备贮料桶内表面目视检查
拆卸管道的活接，打开贮料桶上盖，检查贮料桶内侧壁、喷淋头、吸真空管近进料管底部有无未清洗掉的奶垢，使用PH试纸检查是否中性。
5.2微生物涂抹检查
首先选取取样点位：
a)灌装阀的硅胶垫表面；
b)阀杆的内孔；
c)贮料桶的顶盖里侧；
d)贮料桶的内侧壁；
e)喷淋球；
f)清洗假杯的灌装阀的清洗残留水。
然后用灭菌棉签涂抹检查表面无菌采样，涂抹完成后, 迅速将棉签插入盛有灭菌生理盐水的采样试管中，折去手接触部分，盖好试管盖，送检进行细菌总数/霉菌和酵母菌的测定。检测结果符合企标HDPE乳饮料线过程微生物检测项目控制要求，具体控制要求为：菌落总数<1000cfu/ml、霉菌酵母控制值<500cfu/ml。
6结束语
奶线灌装机CIP清洗装置技术改造的完成，实现了奶线灌装机CIP清洗的PLC自动控制，并提升了传统奶线灌装机的性能，有效降低了后道工序灭菌船的杀菌压力，同时通过回收部分酸碱，降低了物料的消耗，缓解了污水处理的压力。此项技术改造的应用与推广，将极大地提高企业的经济效益与社会效益。
参考文献
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