第2章清洗機械與設備

1、第 2 章 清洗機械與設備2.1 原料清洗機械原料清洗機械n清洗分類、清洗原理與清洗方法清洗分類、清洗原理與清洗方法n濕洗方式與機械設備濕洗方式與機械設備n滾筒式清洗機滾筒式清洗機n鼓風式清洗機鼓風式清洗機n刷洗機刷洗機 食品加工過程中，需要對包括原料、加工設備、包裝容器、加工場所和生產(chǎn)人員等在內(nèi)的各種對象進行清洗。清洗是從源頭上保證和提高食品質(zhì)量安全性的重要措施。一、清洗分類、清洗原理與清洗方法一、清洗分類、清洗原理與清洗方法1. 清洗分類清洗分類 清洗可分為濕洗濕洗與干洗干洗。 濕洗濕洗是利用水作清洗介質(zhì)的清洗過程，就清洗的質(zhì)量來說，以濕洗的效果最好； 干洗干洗相對于濕洗而言，諸如利用空氣

2、流、篩分、磁選等方法原理去泥塵、異質(zhì)物和鐵質(zhì)等污染物的操作都屬干洗范疇，干洗效果有局限性，只能作為濕洗的輔助手段。 至今為止，食品工廠中可以利用機械設備完成清洗操作的對象主要有原料原料、包裝容器包裝容器和加工設備加工設備三大類。 2. 清洗原理清洗原理 利用清洗介質(zhì)將污染物與清洗對象分離的過程利用清洗介質(zhì)將污染物與清洗對象分離的過程。各種清洗機械與設備一般用化學與物理原理結(jié)合的方式進行清洗。 物理學原理主要利用機械力（如刷洗、用水沖等）將污染物與被清洗對象分開； 化學原理是利用水及清洗劑（如表面活性劑、酸、堿等）使污染物從被清洗物表面溶解下來。3. 清洗方法清洗方法 多數(shù)食品原料表面附著的雜質(zhì)

3、和污物，可以采用干洗的方法除去，但難于完全除盡，最終還得用濕法清洗去除，即利用清水或洗滌液進行浸泡和滲透、使污染物溶解和分離。 由于食品原料的性質(zhì)、形狀、大小等多種多樣，洗滌方法和機械設備的型式也很繁多，但所采用的手段主要包括刷洗、刷洗、浸洗、噴洗浸洗、噴洗和和淋洗淋洗等。二、濕洗機械設備 有代表性的果蔬原料清洗設備：滾筒式清洗機滾筒式清洗機、鼓風式清鼓風式清洗機洗機、刷洗機和刷果機刷洗機和刷果機。（一）滾筒式清洗機（一）滾筒式清洗機 適合于質(zhì)地較硬、塊狀原料的清洗機, 常用于甘薯、馬鈴薯、生姜、馬蹄等的清洗。1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 主要包括：滾筒滾筒、傳動裝置及清洗裝置。圖2.1 噴淋式轉(zhuǎn)筒清洗機

4、2. 分類分類滾筒式清洗機（按操作方式）（按滾筒驅(qū)動方式）間歇式滾筒式清洗機連續(xù)式滾筒式清洗機齒輪驅(qū)動式（）中軸驅(qū)動式 （）托輥-滾圈驅(qū)動式（*）（1）間歇式滾筒式清洗機 間歇操作的滾筒式清洗機兩端加有擋板，周向開有帶蓋板的進出料口。料口向上時，可打開料口蓋板向里加料；洗凈后，筒體轉(zhuǎn)至料口朝下，打開蓋板便可卸料。為便于物料在筒內(nèi)翻滾，加料不可太滿。一般這種清洗機采用噴水管連續(xù)或間歇地向筒內(nèi)噴水以便使污物浸潤而迅速剝離和排走。 特點：清洗時間可以視清洗效果加以控制，但生產(chǎn)效率不高。 （2）連續(xù)式滾筒清洗機 連續(xù)式滾筒清洗機的滾筒兩端為開口式，原料從一端進入，另一端排出。物料在筒內(nèi)的軸向運動，可以

5、通過使筒傾斜安裝，也可通過在筒體內(nèi)壁設置螺線導板或抄板的方式實現(xiàn)。為提高清洗效果，有的滾筒式清洗機內(nèi)安裝了可上下、左右調(diào)節(jié)的毛刷。 噴淋式滾筒清洗機特點： 結(jié)構(gòu)較簡單，適用于表面污染物易被浸潤沖除的物料。 圖2.2 噴淋式轉(zhuǎn)筒清洗機 結(jié)構(gòu)如圖圖2.1所示。它主要由柵狀滾筒、噴淋管、機架和驅(qū)動裝置等構(gòu)成。滾筒是清洗機的主體，可由角鋼、扁鋼、條鋼焊接成，必要時可襯以不銹鋼絲網(wǎng)或多孔薄鋼板。 浸泡式滾筒清洗機圖2.3 浸泡式轉(zhuǎn)筒清洗機 圖2.3 所示為一種浸泡式滾筒清洗機的剖面示意圖。這是一種通過驅(qū)動中軸使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)的清洗機。工作原理工作原理: 轉(zhuǎn)動的滾筒2的下半部浸在水槽1內(nèi)。電動機10通過V帶傳動

6、蝸輪減速器9及偏心機構(gòu)11，滾筒的主軸6由蝸輪減速器9通過齒輪8驅(qū)動。水槽l內(nèi)安裝有振動盤12，通過偏心機構(gòu)11產(chǎn)生前后往復振動，使水槽內(nèi)的水受到?jīng)_擊攪動，加強清洗效果。滾筒2的內(nèi)壁固定有按螺旋線排列的抄板5。清洗過程清洗過程: 物料從進料斗7進入清洗機后落入水槽內(nèi)，由抄板5將物料不斷撈起再拋入水中，最后落到出料口3的斜槽上。在斜槽上方安裝的噴水裝置，將經(jīng)過浸洗的物料進一步噴洗后卸出。n滾筒式清洗機，由于物料在其中翻滾碰撞激烈，除了能使表面污物剝離外，有時還會損傷皮肉。故它只適合于只適合于塊狀硬質(zhì)果蔬的清洗，對于葉菜和醬果類物料的清洗不塊狀硬質(zhì)果蔬的清洗，對于葉菜和醬果類物料的清洗不適用適用。

7、n有時該設備可以作為硬質(zhì)塊狀物料的清洗和去皮兩用有時該設備可以作為硬質(zhì)塊狀物料的清洗和去皮兩用，但經(jīng)這樣去皮后的物料，其表面已不光滑，只能用在去皮后進行切片和制醬的罐頭生產(chǎn)中，不適用于整只果蔬罐頭的制造。討論（二）鼓風式清洗機 鼓風式清洗機，也稱氣泡式、翻浪式和沖浪式清洗機等。 鼓風式清洗機主要由洗槽、輸送機、噴水裝置、鼓風機、空氣吹泡管、傳動系統(tǒng)等構(gòu)成。圖2.4 鼓風式清洗機1. 結(jié)構(gòu)圖2.5 鼓風式清洗機實物圖 2. 清洗原理 用鼓風機把具有一定壓頭的空氣送進洗槽中，使清洗原料的水產(chǎn)生劇烈地翻動，物料在空氣對水的劇烈攪拌下進行清洗。利用空氣進行攪拌，可使原料在較強烈翻動而不損傷的條件下，加

8、速去除表面污物，保持原料的完整性和美觀，因而最適合于果蔬原料的清洗。3. 輸送機 鼓風機式清洗機一般采用鏈帶式裝置輸送清洗的物料。鏈帶可采用輥筒式（承載番茄等）、金屬絲網(wǎng)帶（載送塊莖、葉菜類原料）或裝有刮板的網(wǎng)孔帶（用于水果類原料等）作為物料的載體。 輸送機的主動鏈輪由電動機經(jīng)多級皮帶帶動。主動鏈輪和從動鏈輪之間鏈條運動方向通過壓輪改變，分為水平、傾斜和水平三個輸送段。下面的水平段，處于洗槽水面之下，原料在此首先得到鼓風浸洗；中間的傾斜段是噴水沖洗段；上面的水平段則可用于對原料進行揀選和修整。4. 吹泡管 鼓風機吹出的空氣由管道送入吹泡管中。吹泡管安裝于輸送機的工作軌道之下。被浸洗的原料在輸送

9、帶上沿軌道移動，移動過程中在吹泡管吹出的空氣攪動下翻滾。由洗槽溢出的水順著兩條斜槽排入下水道，因此需要新水補充。5. 生產(chǎn)能力（2-1）（三）刷洗機（三）刷洗機對于某些果蔬的清洗則需要增加機械力以提高洗滌效果。1. XG-2型洗果機型洗果機 這是一種具有浸泡、刷洗和噴淋作用的果蔬清洗機，主要由清洗槽、刷輥、噴水裝置、出料翻斗、機架等構(gòu)成。（1）結(jié)構(gòu)圖2.6 XG-2型洗果機（2）工作原理 如圖圖2.6所示。由進料口進入清洗槽內(nèi)的原料，首先在兩個轉(zhuǎn)動刷輥產(chǎn)生的渦流中得以清洗，同時，由于兩個刷輥間隙較窄，故其間的水流有較高流速從而該壓力降低，被清洗物料在壓力差和刷輥摩擦作用下通過刷輥，進一步得到刷

10、洗。而后，被清洗物料在出料翻斗中又經(jīng)高壓水得到進一步噴淋清洗。圖2.6 XG-2型洗果機 該機生產(chǎn)能力可達2 t/h，破碎率小于2% ，洗凈率達99%。該機效率高，清洗質(zhì)量好，破損率低，結(jié)構(gòu)緊湊，造價低，使用方便，是目前國內(nèi)一種較為理想的果品清洗機。2. GT5A9型柑橘刷果機型柑橘刷果機（1）結(jié)構(gòu) 主要由進出料斗、縱橫毛刷輥、傳動系統(tǒng)、機架等部分組成。 該機原主要用于對柑橘類水果蔬進行表面泥砂污物的刷洗。根據(jù)需要，可在毛刷輥上方安裝清水噴淋管，增加刷洗效果，從而可適合于多種水果及塊根類物料的清洗。圖2.7 GT5A9型柑橘刷果機n毛刷輥表面的毛束分組長短相間，呈螺旋線排列。相鄰毛刷輥的轉(zhuǎn)向相

11、反。n毛刷輥組的軸線與水平方向有 35的傾角，物料入口端高、出口端低，這樣物料從高端落入輥面后，不但被毛刷帶動翻滾，而且作輕微的上下跳動，同時順著螺旋線和傾斜方向從高端滾向低端。n在低端的上方，還有一組直徑較大、橫向布置的毛刷輥。它除了對物料擦洗外，還可控制出料速度（即物料在機內(nèi)停留時間）。2.2 包裝容器清洗機械包裝容器清洗機械n洗瓶機n洗罐機 目前，可用機械方式進行清洗的空包裝容器主要有：玻玻璃瓶璃瓶、塑料瓶塑料瓶和制造罐頭用的金屬空罐金屬空罐等，包裝后需要清洗的主要是實罐 。一、洗瓶機一、洗瓶機為何需要洗瓶為何需要洗瓶? 瓶子種類：回收使用瓶和一次性使用。 回收瓶常有食品殘留物和各種其它

12、污染物，食物殘液、污垢和瓶外的舊商標等； 一次性容器在制造、存放和運輸過程中，亦不可避免地會在其內(nèi)壁和外表面帶上污染物（如塵埃、金屬或非金屬雜物及微生物等）。（一）基本洗瓶方法：浸泡、噴射、刷洗。1. 浸泡 為洗瓶機流程的前道工序 將容器浸沒于一定濃度和溫度的洗滌液中（一般為堿性溶液）軟化、乳化或溶解黏附于瓶上的不清潔物，并加以殺菌、浸泡后，再將瓶中污水倒去。2. 噴射 利用噴嘴將清水或洗滌液以一定壓力（0.20.5MPa）對瓶內(nèi)（或瓶外）進行噴射，清除瓶內(nèi)（外）污物的清洗方法。噴射多用于小口徑瓶子的清洗機。3. 刷洗刷洗利用旋轉(zhuǎn)刷子將瓶內(nèi)污物刷洗掉。優(yōu)點：由于是直接接觸污物洗刷，故去除效果好

13、。缺點： 較難實現(xiàn)連續(xù)洗瓶；轉(zhuǎn)刷遇到油污瓶，會污染刷子；若遇到破瓶，會切斷轉(zhuǎn)刷的刷毛，使毛刷失效并污染其它凈瓶；須經(jīng)常更換毛刷。（二）洗瓶機類型按操作的機械化程度：半機械、機械化和全自動洗瓶機。按瓶子在設備中的行進方式：回轉(zhuǎn)式和鏈帶載運式兩種。1. 回轉(zhuǎn)式洗瓶機回轉(zhuǎn)式洗瓶機 回轉(zhuǎn)式洗瓶機是一類利用一個垂直（或水平）轉(zhuǎn)盤（輪）完成洗瓶過程的機器。特點：特點： 結(jié)構(gòu)簡單，清洗功能單一，生產(chǎn)效率低，且多為半機械方式，適用于小規(guī)模生產(chǎn)。2. 鏈帶載運式洗瓶機（鏈帶載運式洗瓶機（*） 相對于回轉(zhuǎn)式洗瓶機，這是一種瓶由輸瓶鏈帶運送的洗瓶機，按被清洗瓶子在機內(nèi)的走向可分為單端式和雙端式。 （1）單端式全自動

14、洗瓶機 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.8 單端浸泡與噴射式洗瓶機圖2.9 單端式全自動洗瓶機 洗瓶過程n待洗瓶從進瓶處進入到達預泡槽1，預泡槽中洗液的溫度為3040，在此處對瓶子進行初步清洗與消毒。n預泡后的瓶子到達第一洗滌劑浸泡槽7，此處洗滌液溫度可達 70 75。通過充分浸泡，使瓶子上的雜質(zhì)溶解，脂肪乳化。n當瓶子運動到改向滾筒10的地方升起并倒過來時，瓶內(nèi)洗液倒出，流在下面未倒轉(zhuǎn)的瓶子外表，對其有淋洗作用。n在洗滌劑噴射區(qū) 9 處設有噴頭，對瓶子進行大面積噴洗，噴洗后的瓶子達到第二洗滌劑浸泡槽 8，在此瓶上未被去除的少量污物得到充分軟化溶解。n從第二洗滌劑浸泡槽出來的瓶子，依次經(jīng)過第一、第二次熱水噴射區(qū)

15、、溫水噴射區(qū)、冷水噴射區(qū)和新鮮水噴射區(qū)的噴射清洗。最后，洗凈并得到降溫的瓶子由出瓶處出瓶。 這種洗瓶機無刷瓶機構(gòu)，對瓶子的清洗主要靠洗滌液浸泡和噴射實現(xiàn)，噴射時間約占工作循環(huán)的2/3，其余的1/3為浸泡。 單端式洗瓶機僅需一人操作，輸送帶在機內(nèi)無空行程，所以空間利用率較高。但由于凈瓶與臟瓶相距較近，從衛(wèi)生角度來看，凈瓶有可能為臟瓶污染。所以，現(xiàn)在一般不采用。 特點（2）雙端式全自動洗瓶機 雙端式洗瓶機亦稱直通式洗瓶機，因其進、出瓶分別在機器的前后兩端。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 上述洗瓶機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.10所示。它主要由箱式殼體、進出瓶機構(gòu)、輸瓶機構(gòu)、預泡槽、洗滌液浸泡槽、噴射機構(gòu)、加熱器以及具有熱量回收

16、作用的集水箱及其凈化機構(gòu)等構(gòu)成。圖 2.10 雙端式洗瓶機的結(jié)構(gòu)及其清洗流程示意圖 洗瓶過程 由給瓶端進入機器的瓶子，先后經(jīng)過預沖洗、預浸泡、洗滌劑浸泡、洗滌劑噴射、熱水預噴、熱水噴射、溫水噴射和冷水噴射等清洗作用，最后從出瓶端離開洗瓶機。 預沖洗是為了將瓶子外附著的污垢除去，以降低后面洗滌液消耗量。洗液噴洗區(qū)位于洗液浸泡槽上方，這樣從瓶中瀝下的洗液又回到液洗槽。 后面的幾個噴洗區(qū)域采用不同的水溫，主要是為了防止瓶子因溫度變化過大造成應力集中損壞。噴洗由靠高壓噴頭對瓶內(nèi)逐個進行多次噴射清洗實現(xiàn)的。 可見，這種洗瓶機主要利用了刷洗、浸泡和噴射三種方式對瓶子進行清洗。 特點 由于進瓶和出瓶分別在機

17、器的兩端進行，因此，雙端式洗瓶機生產(chǎn)衛(wèi)生條件較好，且便于生產(chǎn)線的流程安排。 但這種類型的洗瓶機，輸瓶帶的利用率較低（有的只有一半），因此設備的空間利用率也低，從而占地面積較大。二、洗罐機 洗罐機是用于對未裝料的空罐和對封口殺菌后的實罐進行清洗的機械設備。因此，洗罐機分空罐清洗機和實罐清洗機兩類。洗罐的目的: 用來直接盛裝食品的空罐應確保其衛(wèi)生。由于在加工、運輸和貯存過程中不可避免地會受到微生物、塵埃、污漬甚至殘留焊藥水等的污染。因此，所有的罐裝容器，在裝罐前必須得到有效地清洗和消毒。（一） 空罐清洗機 空罐清洗機有不同種類，但采用的清洗方法基本相同，多采用熱水進行沖洗，必要時再用蒸汽進行殺菌或

18、用干燥熱空氣吹干。 空罐清洗機之間的差異主要在于空罐的傳送方式以及對空罐類型適應性不同。各種洗罐機有一個共同的特點，即清洗過程中罐內(nèi)的積水可以自動流出。 1. 旋轉(zhuǎn)圓盤式清洗機 結(jié)構(gòu)圖 2.11 旋轉(zhuǎn)圓盤清洗機 原理n清洗圓盤由連接桿3固定在天花板上。空罐經(jīng)由進罐槽1進入逆時針方向轉(zhuǎn)動的星形輪10中。n洗罐用的熱水通過星形輪10的空心軸，再由分配管送入8個噴嘴9（噴嘴與星形輪是一體化的，即同步轉(zhuǎn)動），噴出的熱水對空罐內(nèi)部進行沖洗。n熱水清洗過的空罐離開星形輪10后，即進入第二個星形輪4中，在此空罐受到蒸汽噴射消毒。n消毒后的空罐最后由第三個星形輪5送到出罐軌道進入裝罐工序?？展拊谇逑礄C中回轉(zhuǎn)時

19、有一定的傾斜，因此可使罐內(nèi)的水流出。污水由排水管7排入下水道。 n洗罐機的生產(chǎn)能力與星形輪的齒數(shù)和每罐清洗時間有關(guān)，星形輪越大，需要的清洗時間越短，則生產(chǎn)能力越大，反之則越小。n特點u優(yōu)點：這類空罐清洗機結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率較高，耗水、耗汽量較少。u缺點：對多罐型生產(chǎn)的適應性差。 生產(chǎn)能力與特點2. 滾動式洗罐機 結(jié)構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 如圖圖2. 12所示，其外形是一個矩形截面、呈一定斜度安裝的長條形箱體。圖 2.12 滾動式洗灌機n它的輸罐機構(gòu)是箱內(nèi)由6根鋼條攔成的“矩形”滾道。滾道“截面”的軸線與箱體截面軸線又成一定角度，從而可使空罐在下滾時罐口以一定角度朝下，便于沖洗水的排出。n空罐在由上而下沿欄桿

20、圍成的滾道滾動過程中，罐內(nèi)、罐身和罐底同時受到三個方向的噴水沖洗。污水由箱體下部排出。n由圖可見，通過空罐滾道上下兩端的“截面”取向變化，可使空罐以直立狀態(tài)進出洗罐機，因而可與洗罐機前后的帶式輸送機平穩(wěn)銜接。 工作原理 特點優(yōu)點： 效率高（可達100罐/min），裝置簡單而體積小，并且在一定范圍內(nèi)可通過調(diào)整欄桿和噴嘴位置，適應不同的空罐清洗。缺點：空罐的進機有一定高度要求。3. LB4Bl型空罐清洗機用于鍍錫薄鋼板制成的三片罐清洗。 結(jié)構(gòu) 它的輸罐系統(tǒng)由一條鏈帶式輸送機、一對水平轉(zhuǎn)盤和一條磁性帶式輸送機以及導罐欄桿等構(gòu)成。清洗過程采用5580的熱水對內(nèi)壁進行沖洗，并以熱風吹干。圖 2.13 L

21、B-4B1型空罐洗灌機n需清洗的空罐置于進罐臺15上，由人工推至自右向左的輸送鏈16上。n空罐經(jīng)欄桿6及轉(zhuǎn)盤14的導引，轉(zhuǎn)向進至輸送帶8上，自左向右行進。由于磁性輪8及下磁架5的磁力作用，空罐受磁力吸引，罐底緊貼輸送帶8，罐口向下通過沖水管9，由噴出的高壓熱水對其內(nèi)壁進行沖洗；以后空罐又通過吹風管2，由熱風將空罐的水滴吹干。n吹風管2與風管1和鼓風機12聯(lián)接。空罐繼續(xù)倒立行進至磁性輪3轉(zhuǎn)向，罐口向上，由輸送帶8輸送經(jīng)轉(zhuǎn)盤13轉(zhuǎn)向進至平頂輸送鏈16送出。n冷水經(jīng)過蒸汽加熱器后進入。清洗速度可通過無級調(diào)速器11的手輪進行調(diào)節(jié)。通過對導罐欄桿的距離調(diào)整，可適應不同大小的清洗罐型。 工作原理4. GT

22、7D3型空罐清洗機這種清洗機用于成捆空罐的清洗。 結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)如圖2.13所示，全機由機架、傳動系統(tǒng)、不銹鋼絲網(wǎng)帶、水箱、水泵和管路系統(tǒng)等組成。 整臺設備沿長度方向分初洗和終洗兩個區(qū)。圖 2.13 LB-4B1型空罐洗灌機 工作過程 成捆罐口向下的空罐，由人工放置在設備右端進口處的網(wǎng)帶上。在網(wǎng)帶自右向左的輸送過程中，空罐先后通過初、終兩個洗區(qū)，先后受到高壓熱水的噴洗，最后由左端出口送出。 特點 由于輸送空罐的網(wǎng)帶式輸送裝置，因此這種洗罐機對罐型的適應性較強。但與其它洗罐機相比，它的體積較大。l為什么要對實罐清洗?l實罐清洗機的特點lGCM系列實罐表面清洗機組 l特點與技術(shù)性能（二）實罐清洗機為什

23、么要對實罐清洗? 實罐加工（排氣、封口和殺菌）過程中，由于內(nèi)容物的外溢或破裂外泄，會使實罐（尤其是肉類罐頭）外壁受到污染，所以需要在進行貼標或外包裝以前加以清洗。實罐清洗機的特點 實罐清洗機，又稱實罐表面清洗機或洗油污機。與空罐清洗機不同的是，實罐清洗機一般需要與擦干或烘干機相配成為機組。l特點與技術(shù)性能n此機具有去污能力強，機械性能好，罐型適應性好、結(jié)構(gòu)比較緊湊、清洗過程連續(xù)化、改變罐型時調(diào)整比較方便以及造價較低等優(yōu)點。n機組的技術(shù)性能如下：生產(chǎn)能力范圍為80100罐/min；適應罐徑范圍52108mm、罐高范圍54124mm的圓罐；總功率為3.7kW；外形尺寸為9.5m0.84m1.15m

24、。lGCM系列實罐表面清洗機組該機組如圖3. 15所示，由熱水洗罐機、三刷擦罐機、擦干機和實罐烘干機組成。工作過程如下：實罐以滾動方式連續(xù)經(jīng)過洗滌劑溶液浸洗、三刷擦洗、熱水沖淋去污、布輪擦干和蒸汽烘干等過程處理，以去除實罐表面的油污和黏附物。整個機組由一個電氣控制柜控制。三、 CIP系統(tǒng)l為什么要對設備清洗?l為什么用CIP清洗?n基本概念nCIP系統(tǒng)構(gòu)成nCIP系統(tǒng)的控制l為什么用CIP清洗?n食品加工生產(chǎn)設備可有不同的清洗方式。顯然，小型簡單的生產(chǎn)設備可以采用人工清洗的方式。但對于大型或復雜的生產(chǎn)設備系統(tǒng)進行人工清洗則既費時又費力，而且往往難以取得必要的清洗效果。因此，現(xiàn)代食品加工生產(chǎn)設備

25、，多采用CIP清洗技術(shù)。l為什么要對設備清洗?n食品加工生產(chǎn)設備，在使用前后甚至在使用中應進行清洗。一是因為在使用過程中其表面可能會結(jié)垢，從而直接影響操作的效能和產(chǎn)品的質(zhì)量；二是因為設備中的食品殘留物會成為微生物的繁衍場所和產(chǎn)生不良化學反應，這種受到微生物或不良化學作用過的食品殘留物，如進入下批食品中，會帶來安全衛(wèi)生質(zhì)量問題。因此，食品加工設備必須得到及時或定期的清洗。（一）基本概念lCIP概念lCIP清洗的特點lCIP清洗效果的相關(guān)因素lCIP清洗對象nCIP清洗效果與CIP清洗能及清洗時間有關(guān)。n在清洗相同時，清洗時間越長則清洗效果越好。nCIP洗凈能有三種，即動能、熱能、化學能。一般CI

26、P系統(tǒng)均需圍繞以上三種洗凈能及清洗時間的有機結(jié)合進行設計。lCIP清洗效果相關(guān)因素及洗凈能n動能u來自洗液的循環(huán)流動。流體動能否達到要求可以用雷諾數(shù)（Re）來衡量，增大雷諾數(shù)可縮短洗凈時間。u雷諾數(shù)對 CIP 洗滌效果的影響如圖3. 16所示。u一般認為罐內(nèi)壁面下淌薄液的Re應大于200；管道內(nèi)液流的Re應大于3000（Re 30000為效果最好）n熱能來自洗液的溫度。洗液流量一定時，溫度升高其黏度會下降，而其Re數(shù)、與污物的化學反應速度以及污物中可溶物質(zhì)的溶解量均會增大。n熱能化學能來自洗液的化學劑。化學能是三種清洗能中對洗凈效果影響最大的一種。所以，應針對污物的性質(zhì)和量、水質(zhì)、設備材料和清

27、洗方法等選用合適的洗滌劑。n化學能lCIP清洗對象一般說來，輸送食品的管路、貯存或加工食品用的罐器、槽器、塔器、運輸工具以及各種加工設備都可應用CIP方式進行清洗。CIP特別適用于乳品、飲料、啤酒及制藥等生產(chǎn)設備的班前、班后清洗消毒，以確保嚴格的衛(wèi)生要求。lCIP清洗的特點n （l）清洗效率高；n（2）衛(wèi)生水平穩(wěn)定；n（3）操作安全，節(jié)省勞動力；n（4）節(jié)約清洗劑、水、蒸汽等的用量； n（5）自動化程度高。lCIP概念nCIP為英文cleaning in place的縮寫,是就地清洗或現(xiàn)場清洗的意思。它是指在不拆卸、不挪動機械設備的情況下，利用清洗液在封閉的清洗管線中流動沖刷及噴頭噴洗作用，對

28、輸送食品的管線及與食品接觸的機械表面進行清洗。nCIP往往與SIP（Sterilizing in place，就地消毒）配合操作，有的CIP系統(tǒng)本身就可用作SIP操作。雷諾數(shù)10-2污物殘留率%圖圖3. 16 雷諾數(shù)對雷諾數(shù)對CIP洗滌效果的影響洗滌效果的影響 清洗液進罐產(chǎn)品出罐產(chǎn)品圖圖3. 17 CIP清洗系統(tǒng)清洗系統(tǒng) 圖中三個容器為CIP清洗的對象設備，它們與管路、閥門、泵以及清洗液貯罐等構(gòu)成了CIP循環(huán)回路。同時，借助管閥組的配合，可以允許部分設備或管路在清洗的同時，另一些設備正常運行。圖中的容器1正在進行就地清洗；容器2正在泵入生產(chǎn)過程中的用料；容器3正在出料。管路上的閥門均為自動截止

29、閥，根據(jù)控制系統(tǒng)的訊號執(zhí)行開閉動作。（二）CIP系統(tǒng)構(gòu)成l典型CIP系統(tǒng)l系統(tǒng)構(gòu)成元素l系統(tǒng)分類n1.洗液貯罐n2.加熱器 n3.噴頭n4.供液系統(tǒng)l必要構(gòu)成部件:清洗液（包括凈水）貯罐、加熱器、送液泵、管路、管件、閥門等。l可選構(gòu)成部件:過濾器、清洗頭、回液泵、待清洗的設備以及程序控制系統(tǒng)等組成。l系統(tǒng)構(gòu)成元素l系統(tǒng)分類n固定式:指洗液罐是為固定不動的，與之配套的系統(tǒng)部件也保持相對固定，多數(shù)生產(chǎn)設備可采用固定式CIP系統(tǒng)。n移動式:通常指只有一個洗液罐，并且與泵等構(gòu)成一個可移動單元的CIP裝置，多用于獨立存在的小型設備清洗。（圖圖3. 18）至奶油制造設備圖3. 18 摔油機就地清洗組合l.

30、排放軟管；2.承受槽小車；3.蒸汽軟管；4.吸入管；5.泵；6.水汽混合器；7.三通閥；8.軟管；9.噴洗頭；10.蒸汽閥；11.水閥 （一）洗液貯罐l用途:洗液和熱水的貯存。l單罐式與多罐式CIP系統(tǒng):單罐式一般為移動CIP清洗裝置采用。多罐式CIP系統(tǒng)供多臺設備清洗用。l貯罐數(shù)量:一般由（包括熱水在內(nèi)的）清洗液種類和系統(tǒng)對貯罐洗液進出操作控制方案決定。l貯罐型式:立式立式和臥式。臥式貯液槽通常是由隔板隔成若干區(qū)的臥放圓筒。有時一個CIP系統(tǒng)的貯液容器既有臥式，也有立式。圖圖3. 20臥式1234567圖3. 19 三罐式CIP系統(tǒng)1.控制柜；2.酸液罐；3.堿液罐；4.熱水罐；5.片式熱交

31、換器；6.過濾器；7.供液泵12345 圖3. 20 臥式貯液槽CIP系統(tǒng)1.配管板；2.控制柜；3.酸液槽；4.堿液槽；5.清水罐 l臥罐分為兩間，可分別貯存酸性洗液（如 1 3 %HNO3 溶液）、堿性洗液（如 13 % NaOH溶液），l立式罐為熱水罐。內(nèi)設加熱器12345 圖3. 20 臥式貯液槽CIP系統(tǒng)1.配管板；2.控制柜；3.酸液槽；4.堿液槽；5.清水罐 （二）加熱器l可獨立于貯液罐而串聯(lián)在輸液管路上(形式可用片式也可用套管式熱交換器)。l也可以裝在貯液罐（槽）內(nèi)。l與蒸汽冷水直接混合加熱器(單機清洗用的單罐式CIP系統(tǒng)的常采用這種加熱器)。（三）噴頭l使用場合與安裝方式l清

32、洗用噴頭形式l討論l討論n同一個噴頭，在同樣條件下，射得越遠，其對污物的清洗力就越弱。因此，有些噴頭，較遠的噴射只能對設備作淋洗用。如果設備直徑較小，則同樣的噴頭可以作（利用沖擊力的）清洗用。具體要求應視被清洗場合的清洗難易程度而定。n噴頭的式樣和結(jié)構(gòu)關(guān)系到清洗質(zhì)量的好壞，應根據(jù)容器的形狀和結(jié)構(gòu)進行選擇。l清洗用噴頭形式n按洗滌時狀態(tài)，噴頭可分為固定式和旋轉(zhuǎn)式兩種。n無論是哪種形式的噴頭，最需要關(guān)心的是它的射程和噴頭覆蓋的角度兩個方面。n固定式噴頭u清洗時噴頭相對于接管靜止不動。u一般為球形噴頭:在球面上按一定方式開有許多小孔。清洗時，具有一定壓力（13atm）的清洗液從球面小孔向四周外射，對

33、設備器壁進行沖洗。噴頭水流的方向由噴頭上的小孔位置與取向決定，常見的噴洗角度有120、240 、180和360等。由于開孔較多，這種噴頭噴出的水射程有限（一般為13m），所以一般用于較小的設備清洗。u也可根據(jù)設備的具體情況進行專門設計，例如，圖圖3. 21 (3)所示為一種用于清洗布袋過濾器的噴頭。(1) (2) (3) 圖圖3. 21 固定式固定式CIP噴頭噴頭 (1)噴射角=120/240 (2)噴射角=180/360 (3)用于布袋過濾器的噴頭 l使用場合與安裝方式n貯罐、貯槽和塔器等的清洗，均需要清洗噴頭。n可以固定安裝在需要清洗的容器內(nèi)，也可以做成活動形式，需要清洗時再裝到容器內(nèi)。u

34、對于體積較大的容器，往往需要采用旋轉(zhuǎn)式噴頭。旋轉(zhuǎn)式噴頭的噴孔數(shù)較少，因此，在一定的壓力（一般為310atm）作用下，可以獲得射程較遠（最遠可達10m以上）和覆蓋面較大（270360）的噴射。u除了射程和覆蓋面以外，旋轉(zhuǎn)式噴頭的旋轉(zhuǎn)速度也對清洗效果有較大影響。一般說來，旋轉(zhuǎn)速度低能獲得的沖擊清洗效果較好。u旋轉(zhuǎn)式噴頭可進一步分為單軸式和雙軸旋轉(zhuǎn)式兩種類型。n旋轉(zhuǎn)式噴頭u雙軸旋轉(zhuǎn)式噴頭p噴嘴可作水平和垂直兩個方向的圓周運動。p可對設備內(nèi)壁進行360的全方位噴洗。p噴嘴數(shù)不多，一般只有2、3、4和6等。p所以噴射距離較遠（淋洗12m，清洗7.5m）。p三噴嘴雙軸旋轉(zhuǎn)噴頭的噴射運動情形。 圖圖3. 2

35、5 雙軸旋轉(zhuǎn)式雙軸旋轉(zhuǎn)式CIP噴頭噴頭 u單軸旋轉(zhuǎn)式噴頭p單軸旋轉(zhuǎn)式一般為單個球形或柱形噴頭。p在球面上適當位置開孔（孔的形狀多為偏形），可以得到270360覆蓋面不等的噴射。p單軸旋轉(zhuǎn)噴頭的噴射距離一般不大（一般淋洗距離約為5m，清洗距離約為3m）。p單軸旋轉(zhuǎn)噴頭在容器內(nèi)噴洗情形。圖圖3. 22 單軸旋轉(zhuǎn)式不銹鋼單軸旋轉(zhuǎn)式不銹鋼CIP噴頭噴頭 圖圖3. 23 單軸旋轉(zhuǎn)式工程塑料單軸旋轉(zhuǎn)式工程塑料CIP噴頭噴頭 。圖圖3. 24 單軸旋轉(zhuǎn)單軸旋轉(zhuǎn)CIP噴頭的噴清噴頭的噴清情形情形 1個噴嘴水平旋轉(zhuǎn)2個噴嘴垂直+水平旋轉(zhuǎn)圖圖3. 26 三噴嘴雙軸旋轉(zhuǎn)噴頭的噴射情形三噴嘴雙軸旋轉(zhuǎn)噴頭的噴射情形 （

36、四）供液系統(tǒng)CIP的供液系統(tǒng)由管道、泵、管件與閥等構(gòu)成 。1管道 2泵 3閥和管件1管道lCIP系統(tǒng)的管道由兩部分構(gòu)成，一是被清洗的物料管道，二是將清洗液引入被清洗系統(tǒng)的管道。l這些管道對產(chǎn)品應有安全性，內(nèi)表面光滑，接縫處不應有龜裂和凹陷。CIP清洗系統(tǒng)的水平管路有一定的傾斜度要求。2泵lCIP系統(tǒng)中的泵分供液泵和回液泵兩類。l供液泵用于將清洗液送到需要清洗的位置，為清洗液提供動能，以便以一定速度在管內(nèi)流動和提供噴頭所需的壓頭。一般系統(tǒng)均帶有獨立的供液泵。l回液泵用于將清洗過的液體回收到貯液罐，供洗液回收使用，一些簡單的系統(tǒng)可以不設回液泵。lCIP系統(tǒng)一般采用不銹鋼或耐腐蝕材料制造的離心泵。泵

37、的規(guī)格由 CIP 清洗系統(tǒng)所需要液體循環(huán)流量、管路長度和噴頭所需壓力決定。3閥和管件l起控制各種液流（清洗液、料液等）流向作用。l閥的形式:不銹鋼蝶閥、球閥、座閥和組合座閥等。lCIP系統(tǒng)可以采用手動閥或自動閥。簡單系統(tǒng)采用手動閥，復雜清洗系統(tǒng)往往采用自動閥。lCIP系統(tǒng)供液管路上還需要有彎頭、活接頭。這些管件均應滿足衛(wèi)生要求。l手動控制的CIP系統(tǒng)中，為了將不同清洗液分配到各個需要清洗的設備，常采用管路分配板。l控制方式與成本n自動控制除了控制器本身成本以外，其它要求的硬件配置（如傳感器、自動閥等）相對于人工控制而言，成本也將成倍地增加。這是需要投資者與設計人員加以注意的。l控制因素任務l控

38、制方式n手動:對于簡單系統(tǒng)，可以用人工方式進行調(diào)控。人工調(diào)控的系統(tǒng)，對于系統(tǒng)的閥門配置要求較簡單。n自動方式:用于程序復雜、清洗設備較多場合的清洗系統(tǒng)。CIP 系統(tǒng)可用繼電器、PLC 和工控機等3種方式進行自動控制。n手動與自動結(jié)合。l控制方式與成本三、CIP系統(tǒng)的控制nPLC控制uPLC由于其運行可靠性高、利于順序控制等特點,在CIP系統(tǒng)中應用較多。u但是該方式也有它的缺陷，即模擬量控制成本較高，在線參數(shù)設定困難等。n工控機u隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，國外采用工業(yè)控制計算機的CIP 控制系統(tǒng)越來越多。u工控機可以通過各種工業(yè)I/ O 模板，將各個模擬量(如罐溫、液位等) 進行A/ D 轉(zhuǎn)換后

39、，在屏幕上直接顯示，也可以用動態(tài)圖線非常直觀地顯示各罐的液位、各閥門的狀態(tài)和液體的流動方向及流動路線等。u工控機系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是在線修改參數(shù)非常方便，針對不同的生產(chǎn)過程，工控機系統(tǒng)可以同時提供幾種不同的清洗程序，并且提供具體參數(shù)在線修改對話框，且每次配置參數(shù)均可以保存下來，供下次啟機時使用。n繼電器控制方式n繼電器控制由于其分立元件多，接線復雜，易出故障且不易查找等原因，將逐漸淘汰。l控制因素任務CIP操作總體上需要控制的因素或完成的控制任務有：n CIP貯液罐的液位、濃度和溫度等。n 各洗滌工序（如酸洗工序、堿洗工序、中間清洗工序、殺菌工序、最后洗滌工序等）的時間（見表3- 1）。n 不同

40、被清洗設備的清洗操作時段切換。l本章小結(jié)n對各種與食品加工過程相關(guān)的對象進行清洗是保證食品質(zhì)量安全性的重要操作。大規(guī)模生產(chǎn)需要機械方式進行清洗的對象有原料、包裝容器和食品加工設備三大類。n各種清洗機械一般運用化學與物理原理結(jié)合的方式對清洗對象進行清洗。n常見的原料清洗機械設備有滾筒清洗機、鼓風式清洗機和刷洗機等。它們分別運用滾筒的轉(zhuǎn)動、空氣鼓泡作用和刷子的洗刷作用，使食物表面污染物剝離，但多需要與浸洗和噴洗結(jié)合。 l本章小結(jié)n自動洗瓶機主要用于回收舊瓶清洗，可分為單端式和雙端式兩種。清洗流程由沖洗、浸泡等手段選擇性組合而成，并且均采用液體溫度逐漸升高和降低及能量回收利用的設計模式。從使用角度看

41、，單端式和雙端式特點各有長短。nCIP是對食品加工設備進行現(xiàn)場清洗的意思。CIP系統(tǒng)通常由清洗液（包括凈水）貯罐、加熱器、送液泵、管路、管件、閥門、過濾器、清洗頭、回液泵、待清洗的設備以及程序控制系統(tǒng)等組成。n多數(shù)加工設備采用固定式CIP清洗。對于特殊的設備可采用移動式進行CIP清洗。CIP清洗過程可采用人工或自動方式控制，兩者在系統(tǒng)設備投資方面有很大差異。簡單和小規(guī)模生產(chǎn)線的清洗可采用人工控制方式；設備規(guī)模大、流程復雜和設備數(shù)量多的生產(chǎn)線CIP清洗宜采用自動控制。l本章小結(jié)l思考題分析討論水果加工過程中，哪些對象宜用機械方式進行清洗。結(jié)構(gòu)上，可從哪些方面對自動洗瓶機進行分類。舉例分析討論不同類型果蔬宜采用的清洗機的型式。試對