Sterilisation von Prozessanlagen und CIP
Verkürzen Sie Ihr CIP-Verfahren und senken Sie die Wartungskosten
Im gesamten Industriesektor, in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in Molkereien, in der Prozessindustrie und in pharmazeutischen Anlagen werden große Mengen an Wasser, Energie und Chemikalien verbraucht, um saubere und desinfizierte Prozessanlagen zu erhalten.
Geräte wie Tanks, Rohre, Ventile, Wärmetauscher und Füllmaschinen müssen von unerwünschten Mikroorganismen, Biofilmen, Kesselstein und chemischen Rückständen frei gehalten werden. Die Nichteinhaltung einer sauberen Prozessausrüstung kann zu folgendem führen:
- Verunreinigtes Endprodukt
- Ineffiziente Wärmetauscher
- Umfangreiche Wartung
- Erhöhter Bedarf an Chemikalien, Wasser & Energie
Clean-In-Place
CIP-Grundlagen
Clean-in-Place (CIP) ist eine der am weitesten verbreiteten Grundverfahren in der Industrie und ist entscheidend für die Reinigung von Prozessanlagen zwischen verschiedenen Chargen. Heute laufen diese Prozesse vollautomatisch ab, wobei zentrale CIP-Stationen installiert sind, die die Reinigung und Desinfektion der gesamten Anlage übernehmen. Sie ermöglichen Reinigungszyklen in Rohrleitungen und Tanks, die sonst für das Anlagenpersonal unzugänglich sind. Typischerweise beinhaltet es die folgenden Schritte:
| CIP-Zyklusschritt | Zweck | Reinigungsmittel | Herausforderungen |
|---|---|---|---|
| 1. Vorspülen | Entfernen der meisten Partikel, organischen Materialien vor der Reinigung. | Wasser. | Hoher Wasserbedarf, Abwasserbelastung. |
| 2. Ätzende oder saure Reinigung | Reinigen von organischem Material und Partikeln, die an inneren Oberflächen haften geblieben sind. Die saure Reinigung kann auch anorganische Partikel entfernen, um Ablagerungen zu vermeiden. Entfernen von Oberflächen, die das Wachstum von Mikroorganismen fördern. | Natrium- oder Kaliumhydroxid, verschiedene Säuren. | Chemische Behandlung, kostspielig. |
| 3. Spülen | Lauge oder Säure abspülen, um Produktkontaminationen zu vermeiden. | Wasser. | Hoher Wasserbedarf, Abwasserbelastung. |
| 4. Sterilisation & Desinfektion | Stellt Mikroben (Bakterien, Viren, Algen) freie Prozessanlagen sicher. Schon wenige Mikroben können Infektionen des Endproduktes verursachen. | Chlorhaltige Mittel, Peressigsäure (PAA), Heißwasser, Dampf, Iodophore. | Sicherstellung der vollständigen Entfernung von Bakterien. Hohe Kosten. |
| 5. Nachspülen | Desinfektionsmittel abspülen, um eine Kontamination des Gebräues zu vermeiden. | Wasser. | Fügt dem CIP-Kreislauf Zeit und Wasserverbrauch hinzu. |
Typische CIP-Phasen bei der Reinigung und Desinfektion von Prozessanlagen.
Ozon CIP
Die Ozon-Technologie stellt einen neuartigen Ansatz zur Desinfektion von Prozessanlagen mit deutlich geringerem Wasser-, Chemikalien- und Energiebedarf dar. Ozon ersetzt vollständig die Kosten und den Umgang mit herkömmlichen Desinfektionsmethoden mit Chemikalien oder heißem Wasser. Ozon hinterlässt nach Gebrauch keine Rückstände von Chemikalien, so dass keine Nachspülung erforderlich ist. Es ist auch möglich, Ozon direkt nach der Reinigung aufzutragen – Ozonspülung. Dies ermöglicht eine 3-stufige CIP anstelle von 5 Zyklen. Die folgende Abbildung zeigt CIP-Verbesserungen, die durch den Austausch von Chemikalien und die Nutzung der einzigartigen Eigenschaften von Ozon erzielt werden können. Sie zeigt, wie ein 5-stufiger CIP-Zyklus auf einen 4-stufigen reduziert werden kann.
Ozonetech RENA Vivo Systeme sind perfekt geeignet für CIP-Anwendungen, die eine schlüsselfertige Komplettlösung bieten, die einfach in bestehende Anlagen integriert oder beim Bau neuer Anlagen angeschlossen werden kann.
Die Heißwasserdesinfektion wird häufig dort eingesetzt, wo der Einsatz von Chemikalien vermieden werden soll. Es ist jedoch zeitaufwendig und belastet die mechanische Ausrüstung während der Expansion und Kontraktion während des Aufheizens und Abkühlens, was zu Leckagen und kostspieliger Wartung führt. Da Ozon keine Rückstände hinterlässt, ist es eine geeignete Methode zur Kaltentkeimung anstelle des Warmwassereinsatzes, die große Mengen an Energie und damit verbundene Kosten einspart. Dieses Konzept wird im Folgenden dargestellt.
Ozon wird in-situ und bei Bedarf produziert, d.h. es wird erzeugt und eingesetzt, wenn es benötigt wird. Dies ist das Hauptmerkmal von Ozon im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Stoffen. Die folgende Abbildung zeigt die Ozonkonzentration über die Zeit für eine Anlage. Der grüne Bereich zeigt beispielhaft den Bereich der Ozonkonzentration, der auf die Prozesseinrichtung angewendet wird. Wie man unten sehen kann, nimmt der Ozongehalt im Laufe der Zeit zu und erreicht in wenigen Minuten ein für die Desinfektion ausreichendes Niveau.
Der Sterilisationszyklus ist in 5-15 Minuten abgeschlossen, je nach Menge und Art der Mikroorganismen. Da Ozon ca. 10-1000 mal effektiver ist als andere Chemikalien gegen Bakterien, Schimmel und Viren, kann die Desinfektion in nur wenigen Minuten beendet werden, was Betriebsunterbrechungen für jede Art von Anlage minimiert. Typische Ozonkonzentration ist 1 ppm für 3 log Reduzierung aller Arten von unerwünschten Mikroorganismen in 15 Minuten. Bitte lesen Sie mehr über Ozon-Desinfektionsmechanismen in unserem Anwendungsbereich Desinfektion. Die typische Zielkonzentration des Ozons beträgt 1 ppm für eine 3 log Reduzierung aller Arten von unerwünschten Mikroorganismen innerhalb von 15 Minuten. Bitte lesen Sie mehr über Ozon-Desinfektionsmechanismen in unserem Anwendungsbereich Desinfektion.
Das folgende Video zeigt unsere RENA Vivo A-Serie als integrierten Bestandteil eines CIP-Prozesses, im folgenden Beispiel eine Brauerei:
Clean-Out-Of-Place (COP)
Während sich CIP auf die Reinigung und Desinfektion des Innenraums von Prozessanlagen bezieht, bezieht sich COP auf die Oberflächendesinfektion von Tanks, Rohren oder Böden. Typischerweise werden Schäumungsmittel verwendet, um die visuelle Kontrolle von gereinigten und nicht gereinigten Bereichen zu erleichtern. Ozon bietet die Möglichkeit, die Verwendung von Chemikalien während des COP-Betriebs zu vermeiden, indem ein Ozonsystem zur Erzeugung von Ozon nach Bedarf und vor Ort eingesetzt wird. Die Verwendung von Ozon ist deutlich erkennbar, da es nach dem Gebrauch einen sanften Geruch hinterlässt, der ein Indikator für eine erfolgreiche Desinfektion ist.
Biofilmentfernung
Aufgrund der starken Desinfektionswirkung von Ozon können vorhandene Biofilme durch Ozonierung über einen längeren Zeitraum entfernt werden, dabei kann Ozon Zellwände und organisches Material abbauen. Die Entstehung von Biofilmen kann in Systemen auftreten, in denen eine unzureichende Desinfektion oder Reinigung das biologische Wachstum von Bakterien auf organischem Material, das aus der Produktion übrig geblieben ist, ermöglicht. In solchen Fällen ist Ozon eine ausgezeichnete Möglichkeit, Biofilm zu entfernen und künftiges Wachstum zu verhindern.
Kühltürme und geschlossene Wassersysteme
Diese Arten von Anwendungen unterscheiden sich in einigen Punkten von CIP-Anwendungen. In geschlossenen Kühlsystemen oder Kühltürmen zirkulieren große Wassermengen mit sehr langer hydraulischer Rückhaltung. In diesen Fällen reichen Ozonkonzentrationen unter 0,2 ppm aus, um mikrobielles Wachstum zu verhindern. Bei großen hydraulischen Verweilzeiten kann der vorhandene Biofilm effektiv abgebaut werden.
Anwendungsbereiche
Die Ozonsterilisierung von Prozessanlagen ist besonders wertvoll für Brauereien, Molkereien, Offshore- und Lebensmittelproduktion. Die Lebensmittelproduktion hat auch eine erweiterte Verwendung in Bezug auf das Spülen von Frischeprodukten.