药品、食品工业的在线清洗技术

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　　1超声波清洗技术

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　　超声波清洗技术在制药工业中应用较广。其主要原理是利用超声波传播速度随着介质的变化而产生速度差，从而在界面上形成剪切应力，导致分子与分子之间、分子与管壁间结合力的减弱，阻止垢晶体附着在管壁或器壁上。超声波在流体介质中的空化作用所产生的强大压力可以加速Ca2+、Mg2+的析出，并能够将已析出的碳酸盐垢及颗粒杂质击碎成细小的颗粒而悬浮于介质中。超声波在流体中空化所造就的高温高压特殊物理环境会加速化学反应，以改变垢物的结垢条件。因此，超声CIP防垢技术迅速崛起，清洗效果广受好评。

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　　2干冰清洗技术

　　干冰清洗技术最早起源于美国，其将干冰颗粒作为喷射介质用于清理各种顽固的油脂及混合附着物，取得了良好的效果，是一种新型的清洗技术。20世纪80年代，随着干冰生产设备的日趋小型化、低成本化，干冰清洗技术不断地被工业用户认可，越来越广泛地应用于各个领域。

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　　干冰喷射清洗机经过改进，喷射压力由原来的1.14MPa下降到现在的0.15MPa，由原来的双管喷射改为单管喷射，新的喷嘴技术使设备迅速小型化，设备的易用性和经济性以及清洗效果明显提高，带给用户实际的利益。

　　ColdJet公司为该领域的领先者，现在干冰清洗已经被美国各行业所普遍采用。欧洲、日本等发达国家的应用也很普遍，德国、瑞士、丹麦、英国、意大利等国家均有实力较强的干冰清洗企业。我国的干冰清洗技术始于20世纪90年代。

　　干冰清洗技术除在工业、化工、服务行业有广泛应用外，还可应用于食品及医药领域。在食品及饮料行业中，干冰CIP技术在清除粘附在传送带、炉膛、烤盘、滚轴和运送设备上的积碳等污垢进口泵 卡斯特红酒，具有无可比拟的优越性。AnheuserBusch.Inc.，BlueBellCreamery，FritoLay等酒类及食品公司都先后采用干冰清洗技术。丹麦知名啤酒生产商嘉士伯和Tuborg、意大利Nutella都在把干冰清洗技术引进了生产流程，实现了在线自动清洗；在医药领域，干冰清洗技术有安全环保的优点(如干式、无毒、低温杀菌等)，NovoNordisk(诺和诺德)制药的整个生产过程都采用干冰清洗技术。

　　干冰清洗设备主要分为两个组成部分。第一是干冰生产设备，第二是干冰喷射清洗机。

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　　干冰生产设备通常是以液态二氧化碳为原料，在低温液体泵的驱动下通过节流喷嘴，喷射入收集腔体，一部分液态二氧化碳瞬间气化，另一部分变成雪花状固体微粒，经过成型模具的挤压形成各种不同的块状或颗粒状干冰成品。在干冰清洗中，使用的通常是直径3mm，长度5～10mm的圆柱状干冰颗粒。

　　干冰喷射清洗机以0.15MPa，流量为2m3/min以上的洁净压缩空气作为动力气源，通过机械供料系统，将干冰颗粒均匀地输送到空气喷射管道中，通过在管道中与空气混合加速，最终以2～3马赫的速度，冲击工作面以达到清洗的目的，如图4所示。当其以高速喷射到物体表面时，冲击动能瞬间使干冰颗粒气化，并且吸收大量的热，在清洗表面产生剧烈的热交换，迫使附着物骤冷收缩、脆化，而且通常附着物和基底材料具有不同的膨胀系数，表层与内部的温度差将破坏两种材料间的结合，瞬间的快速收缩能够撕开非结构性连接，同时干冰在千分之几秒的气化过程中体积骤增800倍，这样就在冲击点造成“微型爆炸”，有效击落附着物，气化后干冰变为二氧化碳气体，没有残留，不产生废物。由此可见，干冰清洗具有独特的热学效应和力学效应，特别是当被清洗物体处于在线状态具有较高的温度，或附着物具有明显的冷脆性时效果更佳。

　　因干冰有消毒功效，故清洗后的物体表面即成为“清洁表面”。因此，作为一种消毒性清洗，还可以作为产品包装前的最后一道清洗，其在食品及医药产品生产领域的应用有巨大的潜在市场，应给以重视及开发。

　　由于干冰清洗后只留下清洗下来的污垢，干冰颗粒已经气化成二氧化碳气体，没有其它的化学残留，对环境不造成污染，而传统的洗涤剂清洗对水体和环境会造成二次污染。在国外，干冰清洗技术得到一系列的安全认可，符合美国农业部(USDA)，食品与药物管理局(FDA)、环境保护局(EPA)的安全要求。可以用于食品、卫生行业，而且不会对从业人员造成化学侵害，它是化学清洗剂的理想替代品。

　　3化学清洗技术

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　　化学清洗技术既指利用化学清洗剂溶解污垢的作用、水的溶解及冲刷作用、温度作用，对容器设备和管道内表面进行清洗，达到工艺要求，从而实现CIP的方法。通过清洗，可除去残余产品、蛋白质、树脂、油等沉淀，除去有机和无机盐类以及容器表面的微生物，达到一定清洁度。可以说，化学CIP技术是目前医药工程的主流清洗技术。

　　化学CIP系统主要包括清洗剂站(洗涤杀菌液配制、贮存)、循环调节系统(输送泵、回收泵、管道和阀门)、控制系统和执行系统(洗罐器)等。

　　4高压水射流清洗技术

　　水射流清洗技术在食品及制药工业过程仍是不可替代的，因此，改进现有的水射流清洗工艺和设备具有现实的经济意义。

　　改进的主攻方向包括：(1)水射流清洗喷嘴的改进。水射流清洗主要依靠它的高速度冲击，喷嘴把泵的(静)压力转化为速度，是水射流清洗工艺中最为关键的元件。目前，国内外喷嘴质量的差距主要表现在喷嘴的制造材质及加工工艺。为了改善喷嘴性能，降低能耗，可将流体力学理论与加工工艺性相结合，提高喷嘴性能；(2)开发节水、节能型水射流技术。由于水射流的水耗和能耗都太大，因此开发节水、节能型水射流技术是发展的必然趋势。