Om procesinstallaties automatisch te kunnen reinigen zonder ze uit elkaar te halen (Cleaning in Place; CIP) moeten installatie én reinigingsproces hygiënisch ontworpen zijn. De installatie mag geen schaduwgebieden en dode hoeken bevatten en de CIP-objecten moeten logisch worden ingedeeld. In het reinigingsproces tellen mee: chemie, mechanische impact, temperatuur en tijd.
Cleaning In Place is het automatisch reinigen van procesinstallaties in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie zonder dat ze uit elkaar hoeven te worden gehaald. Als dat niet mogelijk is en installatiedelen handmatig moeten worden gereinigd, spreekt men van Cleaning out of Place. Uiteraard heeft CIP de voorkeur, om stilstand van de installatie en invloed van de menselijke factor – kosten en wisselende kwaliteit – zoveel mogelijk te beperken.
CIP werd van oorsprong toegepast in de zuivelindustrie, weet Gerrit Jan Oosterhuis, die zelf ook in deze sector begon. Als CIP-adviseur heeft hij een verbreding zien optreden. “Het gaat niet alleen om vloeistoffen. De eiwittransitie en fermentatieprocessen zorgen voor nieuwe toepassingen van hygiënische procesapparatuur. Maar ook bij de reiniging van bestaande installaties zoals sproeidrogers kan veel productietijd worden gewonnen door optimalisatie van de reiniging.”
Reiniging vindt meestal plaats met loog, zuur en water. “Het is een proces waarvoor een bepaalde toevoerflow, temperatuur en concentratie nodig zijn. Die moet je allemaal beheersen om de reiniging goed te laten verlopen.” De exacte keuze van reinigingsmiddelen hangt af van het verwerkte product en de achterblijvende verontreinigingen. “Vaak wordt begonnen met water om productresten uit te spoelen; die worden soms nog teruggewonnen. Dit helpt ook om vervuiling van het loog in de vervolgstap te verminderen.”
De Sinner-cirkel, van de Duitse chemicus Herbert Sinner, bevat de factoren die de effectiviteit van reiniging bepalen. Dat zijn, vanaf rechtsboven met de klok mee:
Loog verwijdert eiwitten en vetten, terwijl zure middelen suikers en zoutaanslag kunnen opruimen. Dat laatste is altijd nodig bij processen waar verhitting plaatsvindt. Ook wordt er nog weleens een desinfectiestap uitgevoerd tegen bacteriële verontreiniging. “In het begin van de loogstap komt het meeste vuil los, als de eiwitten en vetten gaan oplossen. De eerste loog die terugkomt bij de CIP-set (reinigingsinstallatie, red.) is dus het zwaarst vervuild en wordt doorgaans meteen afgevoerd. Zodra de loog iets schoner wordt, start men met circuleren om de tijd-temperatuurcombinatie z’n werk te laten doen.” Oosterhuis verwijst hiermee naar de Sinner-cirkel met de factoren die de effectiviteit van reiniging bepalen.
Het basisprincipe van de Sinner-cirkel is al meer dan zestig jaar oud, maar geldt nog altijd, zegt Oosterhuis. “De effectiviteit van reiniging kun je niet eenvoudig rechtstreeks bepalen; daarvoor moet je bijvoorbeeld swabs nemen. Maar je kunt wel concentratie, flow en temperatuur meten en bewaken. Als die voor een bepaalde tijd binnen de vooraf ingestelde waarden zijn gebleven, weet je dat de reiniging effectief is geweest. Mits je ontwerp goed is, natuurlijk.”
Een bekend CIP-gereedschap zijn sproeibollen, die zorgen voor de toevoer van reinigingsmiddel en spoelwater. Soms worden ze voor reiniging handmatig geplaatst, maar meestal bevinden ze zich vast in de installatie, weet Oosterhuis. “Vaak boven in een tank, waar geen product komt. Ze moeten volledig leeglopen na reiniging, zodat er geen water of reinigingsmiddel achterblijft en er later uitlekt. Een goede sproeibol is zelfreinigend. Onder in een tank worden vaak retractables gebruikt, sproeibollen die je na gebruik pneumatisch kunt terugtrekken en met een dekseltje kunt afsluiten. Er zijn bedrijven die ze gewoon in het product laten hangen. Dat kan, maar ik vind het minder chic.”
In de praktijk komt Oosterhuis verschillende problemen tegen die het resultaat van CIP negatief beïnvloeden. “Veel voorkomend in tanks zijn schaduwgebieden, waar een sproeibol de tankwand niet bereikt. Een roerwerk of ander onderdeel kan de werking van een sproeibol verstoren. Tankbouwers onderschatten dit soms. Met name in oudere installaties kom je tegen dat er onvoldoende sproeibollen zijn geplaatst of op verkeerde plekken.”
Verder zijn dode hoeken in leidingen een probleem. “Voor volledige reiniging is een goede CIP-route nodig in een procesinstallatie, die meestal wordt opgedeeld in een aantal CIP-objecten die onafhankelijk van elkaar worden gereinigd. De som van die objecten moet 100% dekking geven, maar ze mogen elkaar niet overlappen. Elke route moet een eigen ingang en uitgang hebben en liefst geen zijwegen. Zijwegen en zeker dode hoeken hebben een negatieve invloed op het reinigingsresultaat. Je kunt aftakkingen wel spoelen door kortstondig af te voeren naar bijvoorbeeld een drain. Daarmee bereik je echter niet dezelfde contacttijd en temperatuur-tijdcombinatie als in de rest van de installatie.”
“Met al deze factoren moet je al rekening houden bij het procesontwerp”, zegt Oosterhuis tot slot. “Een goed hygiënisch ontwerp is geïntegreerd in de primaire functie van het proces.” In een volgend artikel duiken we in de validatie van hygiënisch ontwerp en gerealiseerde CIP-reiniging. En in het derde artikel gaat Oosterhuis in op de pompen die je nodig hebt voor effectieve CIP-reiniging.
