Cách Vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP

Bộ trao đổi nhiệt được thiết kế để tối ưu hóa việc truyền nhiệt từ chất khí, chất lỏng này sang chất khí hoặc chất lỏng khác.  Trong quá trình sản xuất hiệu suất của bộ trao đổi nhiệt bị giảm dần theo thời gian do cáu cặn hoặc ăn mòn thiết bị. Việc này khiến chi phí vận hành tăng cao và gây hao tổn năng lượng.

1. Tại sao cần phải vệ sinh thiết bị định kỳ

Sản phẩm hoặc hóa chất bám trên bề mặt truyền nhiệt làm giảm khả năng truyền nhiệt của bộ trao đổi và phải được làm sạch thường xuyên để duy trì hiệu suất cao. Ngăn sự gián đoạn trong quá trình hoạt động. Việc bám bẩn của máy, hoặc sự tích tụ không mong muốn của cặn bám trên bề mặt truyền nhiệt, có thể dẫn đến một số vấn đề sau:

• Tình trạng cáu cặn tích tụ quá nhiều trong hệ thống sẽ gây trở ngại cho việc trao đổi nhiệt và dễ hình thành tắc nghẽn trong hệ thống, làm hư hỏng, trục trặc, tăng chi phí bảo trì và sửa chữa….
• Làm mất tác dụng giải nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt, giảm công xuất giải nhiệt.
• Tăng lượng nước sử dụng,tăng chi phí vận hành và bảo trì, tổn thất năng lượng.
• Tốn chi phí thay thế phụ tùng,giảm tuổi thọ của hệ thống và ngừng máy đột xuất do hỏng hóc
• Gây ra một số rủi ro trong quá trình vận hành như cháy nổ thiết bị
• Làm giảm hiệu quả trao đổi nhiệt, công suất, năng suất của thiết bị.
• Hao tốn nhiên liệu, năng lượng, gây hại về kinh tế.
• Gây tắc, thủng đường ống.
• Rủi ro này gây ảnh hưởng đến toàn bộ quá trình sản xuất và thiệt hại cho doanh nghiệp

2. Phương pháp vệ sinh CIP là gì?

CIP là viết tắt của Cleaning In Place, có nghĩa là vệ sinh tại chỗ. Đây là một phương pháp vệ sinh thiết bị công nghiệp mà không cần phải tháo rời hoặc di chuyển thiết bị ra khỏi hệ thống. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ sạch cao như thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, sinh học,…

Phương pháp vệ sinh CIP dựa trên việc sử dụng các dung dịch hoá chất để rửa sạch các bề mặt tiếp xúc với sản phẩm trong thiết bị. Các dung dịch hoá chất có thể là nước, nước nóng, nước cất, axit, kiềm, oxy hóa,… tùy thuộc vào loại thiết bị và loại bẩn cần loại bỏ. Các dung dịch hoá chất được bơm qua các ống dẫn và van điều khiển để lưu thông qua các khu vực cần vệ sinh trong thiết bị.

2.1. Ưu điểm của CIP

Phương pháp vệ sinh CIP có nhiều ưu điểm so với các phương pháp vệ sinh thủ công như:

• Tiết kiệm thời gian và nhân công: Không cần phải tháo rời hoặc di chuyển thiết bị ra khỏi hệ thống, giảm thiểu thời gian ngừng máy và số lượng nhân viên cần tham gia quá trình vệ sinh.
• Tăng hiệu quả vệ sinh: Có thể rửa sạch được các khu vực khó tiếp cận hoặc có hình dạng phức tạp trong thiết bị, đảm bảo độ sạch cao và đồng nhất cho toàn bộ thiết bị.
• Giảm rủi ro ô nhiễm: Không cần phải tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm hoặc hoá chất trong quá trình vệ sinh, giảm nguy cơ ô nhiễm chéo giữa sản phẩm và hoá chất hoặc giữa các lô sản phẩm khác nhau.
• Tiết kiệm năng lượng và tài nguyên: Có thể tái sử dụng hoặc tái chế lại các dung dịch hoá chất sau khi sử dụng, giảm lượng nước và hoá chất tiêu hao và giảm lượng chất thải sinh ra.

2.2. Cấu tạo của hệ thống CIP

Để áp dụng phương pháp vệ sinh CIP hiệu quả, cần phải có một hệ thống CIP riêng biệt cho mỗi loại thiết bị. Hệ thống CIP gồm có các thành phần sau:

• Bình chứa dung dịch hoá chất: Dùng để chứa các dung dịch hoá chất cần thiết cho quá trình vệ sinh, có thể có nhiều bình khác nhau cho các loại dung dịch khác nhau.
• Máy bơm: Dùng để bơm dung dịch hoá chất qua các ống dẫn và van điều khiển để lưu thông qua thiết bị cần vệ sinh.
• Ống dẫn và van điều khiển: Dùng để kết nối giữa bình chứa dung dịch hoá chất, máy bơm và thiết bị cần vệ sinh. Các van điều khiển giúp điều chỉnh lưu lượng, áp suất, hướng và thời gian của dung dịch hoá chất.
• Bộ điều khiển tự động: Dùng để lập trình và điều khiển quá trình vệ sinh CIP theo các thông số đã được thiết lập trước. Bộ điều khiển tự động có thể kết nối với các cảm biến để giám sát và điều chỉnh quá trình vệ sinh theo các tiêu chuẩn mong muốn.

2.3. Quy trình vệ sinh CIP

Quá trình vệ sinh CIP gồm có các bước sau:

• Bước 1: Xả sản phẩm ra khỏi thiết bị.
• Bước 2: Rửa sơ bộ bằng nước để loại bỏ các tạp chất lớn và làm ẩm các bề mặt tiếp xúc.
• Bước 3: Rửa sâu bằng dung dịch hoá chất để loại bỏ các tạp chất nhỏ và khó rửa như protein, tinh bột, mỡ,… Dung dịch hoá chất có thể là axit, kiềm, oxy hóa,… tùy thuộc vào loại sản phẩm và loại thiết bị.
• Bước 4: Rửa cuối cùng bằng nước để loại bỏ các dư lượng hoá chất và tạp chất còn sót lại trên các bề mặt tiếp xúc. Nước rửa cuối cùng có thể là nước cấp, nước nóng, nước cất,… tùy thuộc vào yêu cầu độ sạch của sản phẩm.
• Bước 5: Sấy khô hoặc giữ ẩm cho các bề mặt tiếp xúc để chuẩn bị cho quá trình sản xuất tiếp theo. Sấy khô có thể sử dụng không khí nén hay hơi nước,… Giữ ẩm có thể sử dụng dung dịch kiềm hay axit yếu,… tùy thuộc vào loại sản phẩm và loại thiết bị.

3. Ba yếu tố chính dẫn đến mức độ và tần suất xuất hiện cáu cặn

3.1. Nhiệt độ chất lỏng

Nước có thể tạo ra cặn từ các khoáng chất như canxi cacbonat (CaCO3). Như chúng ta đã biết, trong nước luôn chứa các ion Ca2+, Mg2+, CO32-, HCO3- …Các ion Ca2+,Mg2+ quyết định độ cứng của nước và có đặt tính là độ tan giảm khi nhiệt độ tăng. Ngoài ra trong nước còn chứa rất nhiều khí hòa tan như Oxy và CO2 , gây oxít hóa kim loại, vừa làm giảm tính bền chắc của kim loại vừa làm hư hỏng kim loại và tạo ăn mòn. Tương tự với sự gia tăng nhiệt độ trong quá trình chế biến thực phẩm, các vi sinh vật có thể sinh sôi và phát triển trong quá trình máy hoạt động.

3.2. Do bản chất tự nhiên của chất lỏng

Một ví dụ đơn giản, trong quá trình chế biến sữa việc đóng cặn dẫn đến sự gia tăng áp suất trên bộ trao đổi nhiệt khiến tốc độ dòng chảy giảm.

Trong ngành công nghiệp sữa, protein, chất béo, đường, khoáng chất từ ​​sữa và các thành phần từ sữa có thể thoát ra khỏi dung dịch và lắng đọng trên bề mặt bộ trao đổi nhiệt và trong đường rãnh của thiết bị.

3.3. Tốc độ dòng chảy

Trong hầu hết các trường hợp, Ở những nơi tốc độ dòng chảy thấp, các chất rắn lơ lửng bị sa lắng xuống bề mặt kim loại và trở thành nơi lưu trú của các tác nhân gây ăn mòn.

Khi tốc độ dòng chảy đủ lớn, sự di chuyển của chất rắn lơ lửng sẽ gây bào mòn bề mặt kim loại.

4. Các loại đóng cặn

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày những quy trình làm sạch đối với các loại bám bẩn phổ biến nhất trong quá trình sản xuất:

Đóng cặn dạng vảy	Là sự tích tụ của lớp vỏ hoặc lớp phủ của chất lỏng, khoáng chất hoặc chất làm sạch đã qua xử lý trên bề mặt của các bộ phận trao đổi nhiệt	Cặn bám vô cơ	Là một loại đá vôi gây ra bởi canxi cacbonat, canxi sunphat và silicat
Bám cặn do vi sinh vật	Các nguồn gây ô nhiễm sinh học bao gồm vi khuẩn, giun tròn và động vật nguyên sinh.	Chất lắng đọng dạng trầm tích	Đến từ các sản phẩm ăn mòn, oxit kim loại, phù sa, alumin và các sinh vật tảo cát (vi tảo) và phân của chúng.

4. Làm thế sao để biết khi nào nên vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP?

Bạn hoàn toàn có thể biết khi nào cần vệ sinh máy bằng cách kiểm tra nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sản xuất. Nếu sản phẩm không đạt nhiệt độ làm mát hoặc nóng như bình thường, nhiệt độ không chính xác do bám bẩn trên bề mặt tấm làm giảm hiệu suất truyền nhiệt.

Ngoài ra bạn cũng có thể thấy áp suất giảm nhiều hơn so với quy định thông thường vì tắc nghẽn đang làm co hẹp đường dẫn và tăng vận tốc chất lỏng. Do đó bạn nên bảo trì và làm sạch bộ trao đổi nhiệt của mình ngay để tránh những tổn thất không đáng có.

5. Các cách vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP hiệu quả

5.1. Vệ sinh tại chỗ (CIP)

CIP là quá trình vệ sinh , tẩy rửa, sát trùng tại chỗ mà thiết bị không cần phải tháo lắp. Quá trình này bao gồm việc xịt hoặc phun lên bề mặt thiết bị hoặc cho dung dịch chất tẩy rửa lưu thông trong máy trong điều kiện mà sự chảy rối và tốc độ dòng chảy tăng lên.

Mục đích của quá trình CIP là làm sạch thiết bị, loại bỏ vi sinh vật tạp nhiễm, bảo đảm chất lượng sản phẩm và an toàn vệ sinh thực phẩm.

Ưu điểm của CIP:

• Không phải tháo lắp thiết bị
• Có thể tẩy rửa ở những vị trí khó rửa
• Giảm nguy cơ lây nhiễm hoá học
• Tính tự động hoá cao
• Thời gian thực hiện ngắn

Vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP thường bao gồm một số tiêu chí sau:

• Làm sạch cặn vôi
• Làm sạch bề mặt thụ động để giảm khả năng ăn mòn
• Trung hoà chất tẩy rửa trước khi làm ráo nước

6. Quy trình làm sạch hoá học trong vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP

Làm sạch bằng hóa chất trong CIP mang lại một số ưu điểm:

• Quy trình làm sạch nhanh hơn
• Cường độ làm việc ít hơn
• Làm sạch các thành phần mà vệ sinh cơ học không làm được

Bốn bước trong quy trình làm sạch bằng hóa chất trong CIP:

• Chất tẩy rửa kiềm (Alkaline cleaning): Là một phương pháp thường được sử dụng để loại bỏ nhiều loại đất bám trên bề mặt kim loại. Các loại đất được loại bỏ bằng cách tẩy rửa bằng kiềm bao gồm dầu, mỡ, sáp, kim loại mịn và bụi bẩn. Chất tẩy rửa kiềm được sử dụng bằng cách phun hoặc ngâm và thường được rửa bằng nước ấm.
• Rửa sạch: Thường được hoàn thành với bộ xả nước tạo dòng chảy mạnh để loại bỏ các mảnh vụn rời và cặn còn lại từ bước tẩy rửa kiềm.
• Làm sạch bằng axit: Giúp hòa tan và làm mềm các chất bám bẩn tốt hơn
• Rửa sạch và làm ráo nước

7. Một số lưu ý khác trong vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP

7.1. Điều chỉnh tốc độ dòng chảy phù hợp

Tốc độ dòng chảy thích hợp đảm bảo hoạt động cơ học hiệu quả của chất lỏng trong quá trình làm sạch. Một số nhà sản xuất khuyến nghị vận tốc xấp xỉ 1 ft / giây trên các tấm trao đổi nhiệt.

Tốc độ dòng chảy trong quá trình làm sạch. Ít nhất phải bằng tốc độ dòng chảy của quá trình sản xuất. Có thể tăng tốc độ dòng chảy trong một số trường hợp như. Trong quá trình tiệt trùng sữa và xử lý chất lỏng nhớt hoặc chất lỏng có chứa hạt.

7.2. Lựa chọn đúng chất tẩy rửa cho việc vệ sinh bộ trao đổi nhiệt bằng CIP

Lựa chọn hóa chất phù hợp để làm sạch bộ trao đổi nhiệt là điều quan trọng. Để đảm bảo vệ sinh đúng cách và tránh làm hỏng các bộ phận trao đổi nhiệt. Ví dụ, các dung môi và một số chất tẩy rửa sau đây có thể làm hỏng các tấm và miếng đệm của bộ trao đổi nhiệt:

• Xeton như:  Acetone, Methyletylketone, Methylisobutylketone
• Este như: Ethylacetate, Butylacetate
• Các hydrocacbon halogen hóa như: Chlorothene, Carbon tetrachloride, Freons
• Chất thơm như: Benzen, Toluene

Làm sạch lớp vỏ hoặc đóng cặn là một quá trình loại bỏ canxi cacbonat. Canxi sunphat hoặc silicat ra khỏi bề mặt tấm. Vậy nên chất làm sạch phải tương thích với cả tấm kim loại và thành phần của miếng đệm.

7.3. Những lưu ý khi vệ sinh bằng hóa chất

Trong trường hợp tấm được làm từ titan và thép không gỉ, không được sử dụng axit clohydric. Ngoài ra, không sử dụng nước có hàm lượng clo trên 300 ppm. Trong quá trình chuẩn bị dung dịch tẩy rửa. Clo, thường được sử dụng làm chất ức chế sinh trưởng trong hệ thống nước làm mát. Làm giảm khả năng chống ăn mòn của thép không gỉ, bao gồm Hastelloy, Incoloy, Inconel và SMO.

Qua bài viết trên ta có thể thấy việc vệ sinh thiết bị và bão dưỡng chúng. Là vô cùng quan trọng đối với hoạt động sản xuất của doanh nghiệp. Mỗi phương pháp làm sạch đều có ưu nhược điểm khác nhau tuỳ vào từng hệ thống làm việc. Vì vậy ta cần đến những nơi uy tín cung cấp các dịch vụ vệ sinh, bảo trì thiết bị.

Việc lựa chọn phương pháp cũng như hoá chất phù hợp. Để làm sạch bộ trao đổi nhiệt là vô cùng cần thiết. Mỗi loại thiết bị trao đổi nhiệt đều có công suất hoạt động. Và vân tấm trên mỗi loại đều được thiết kế khác nhau. Tuỳ vào từng mục đích sử dụng nhằm tối ưu hoá hiệu suất truyền nhiệt. Trên mỗi thiết bị. lựa chọn hoá chất phù hợp. Để làm sạch bộ trao đổi nhiệt là điều quan trọng. Để đảm bảo vệ sinh đúng cách và tránh làm hỏng các bộ phận trao đổi nhiệt. các dung môi và một số chất tẩy rửa. Có thể là hỏng các tấm trao đổi nhiệt và miếng đệm của bộ trao đổi nhiệt

DTP nơi cung cấp dịch vụ vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt chuyên nghiệp

Công ty DTP chuyên cung cấp giải pháp xử lý cáu cặn. Tùy vào từng điều kiện của mỗi doanh nghiệp mà chúng ta dùng phương pháp nào cho hợp lý.

Khi đến với chúng tôi quý khách hàng sẽ được chúng tôi tư vấn. Đưa ra các phương pháp, giải pháp tốt nhất cho từng hệ thống của quý khách.

Ngoài cung cấp dịch vụ vệ sinh bảo trì thiết bị chúng tôi còn cung cấp máy trao đổi nhiệt và phụ kiện trao đổi nhiệt của các hãng trao đổi nhiệt như Afla Laval, Sondex, GEA, Brendt, Schmidt, Tranter,… với đa dạng mẫu mã cho quý khách lựa chọn.

Khách hàng có nhu cầu vui lòng liên hệ chúng tôi theo thông tin bên dưới. Để được tư vấn chi tiết và áp dụng mức giá tốt nhất, Thân ái!!

Nhân viên kinh doanh

Liên hệ: Mr. Huy

Mobile/Zalo: 0968803450

Email: sales02@dtptech.vn

Nguồn tham khảo: paulmueller.com