有意识地清洁 – 这对您意味着什么？

探索CIP优化在酿造过程中实现品质提升与可持续发展的关键作用。

作者：Andrew Klosinski，高级工艺工程师

酿酒行业正面临着来自多方面的重大变革。随着员工退休和人员流动加剧，专业知识的流失愈发严重，面对招聘难题和人员配置紧张的现状，使得酿酒人员在完成日常任务的时间愈发紧张。这不仅导致他们对原位清洗（CIP）系统的理解不够深入，也难以抽出时间去核查老化设备和过时的设施图纸。与此同时，企业还面临着更高的绩效指标审查以及对可持续发展的高度关注。尽管挑战重重，但优化机遇依然存在，而CIP系统正是开启诸多益处的关键所在。让我们深入探讨吧……

高效酿造是一场平衡的艺术

作为酿酒商，我们凭借创造力和精湛技艺，致力于为消费者酿造出最优质的产品。在外界眼中，我们的工作似乎仅仅是酿酒。然而，在现实运营中，我们大部分时间都在忙碌于确保企业高效运转的各项事务：从生产计划的制定、设备的维护保养，到物料的采购管理，以及人力资源相关的人员配备、安全培训等。有时，我们甚至忙得连将啤酒及时送到顾客手中的时间都所剩无几。

而在这诸多事务之后，我们才将有限的精力投入到清洁和消毒工作中。

酿造成功始于清洁消毒。

消费者可能未曾深思，但酿酒的成功，实则建立在卓越的清洁消毒能力与实践之上。清洁消毒是酿造的基石，理应与我们对配方和原料的专注投入同等重要。试想一下您的酿酒厂：在知识体系、理解深度和优先级排序中，CIP（原位清洗）处于何种位置？它是否：

• 做得出色，确保每一环节都达到最高标准？
• 可重复性强，每次操作都能稳定如一？
• 频率恰当，既不过度又不遗漏？
• 以可持续的方式进行，兼顾效率与环保？
• 还是仅仅被视为一项应付差事的任务？

将CIP从“走过场”转变为“有意识的清洁”

想象一下，CIP不再是一项敷衍了事的任务，而是被提升到更高层次时，会带来怎样的变化。这不仅能能通过降低水、化学品、污水或废水处理成本，大幅提升您的盈利能力。更重要的是，这将为您的员工带来深远意义：他们能够提升专业技能，深入了解酿造过程中的关键环节，并为之感到自豪，从而激发更高的工作积极性和归属感。将您的方法和理念提升至始终如一地执行高质量CIP（原位清洗）的层次，不仅触手可及，更将带来显著的回报。从现在开始，让我们“有意识地清洁”。就像任何旅程一样，我们从起点出发。Clean with Intent（有意识的清洁）要求我们全面掌握系统硬件、检测设备和控制组件的细节。它由Change Management（变革管理）指导、支持并奠定基础。每一步都遵循“Inquire（询问）、Observe（观察）、Document（记录）、Verify（验证）和Implement（实施）”的路径，如图1所示。

通过三个问题构建 CIP 知识

学习始于好奇心。 我们通过提出三个问题来构建我们对 CIP 的了解：

• CIP 的目的是什么？
• 该系统是否能够满足这些要求？
• 当前采用的技术是否适合该应用？

在很多情况下，第一个问题——CIP 的目的——可能是一次简单直接的交流。对大多数企业而言，CIP 的目的是提供一个清洁卫生的环境，用于酿造、发酵、运输、过滤、储存或包装产品。关于“清洁”和“卫生”的确切定义很可能是讨论的重点。花必要的时间，召集一个知识面广的团队，明确这些期望，并围绕“清洁”和“卫生”制定规范。能够量化、测量、比较和追踪 CIP 数据是成功的关键。

一旦围绕CIP（原位清洗）建立了明确的意图和结构，确定其当前状态的能力可能会引发多次讨论，并且很可能需要进行一些前期准备工作。对于许多人来说，我们接手的工厂系统可能已经经历了多次变更和扩展，其最初的系统设计和工艺流程可能早已不复存在。老化设备、不同的维护水平以及不断上涨的设备更新成本，都可能导致如今的CIP系统与最初投入使用时的状态大相径庭。例如，可能会出现以下一些问题：CIP供应泵的叶轮直径是多少？那台CSS泵之前是否一直以固定速度运行？变频器是什么时候加装的？您是否清楚每个容器中安装的是何种类型的清洗机构？每台清洗机的喷嘴直径是否一致？类似的问题还有很多。

我们的流程是否与不断发展的啤酒行业保持同步？

随着啤酒厂产品组合不断扩展至新型饮料，CIP（原位清洗）系统面临着新的挑战。例如，曾经专为啤酒生产设计的CIP系统，可能无法有效解决不同产品批次之间的风味残留问题。当前的储罐清洁机制是否能够彻底去除新型酵母菌株、非麦芽麦芽汁或不断变化的辅料中的固体和残留物，都值得深入考量。

通过工艺流程图（PFD）捕获CIP工艺细节

正如您所见，可能有众多未知因素需要解决。此时，工艺流程图（PFD）可作为起点，帮助开展工作，并在了解过程中逐步记录细节（见图 2 示例）。通常，CIP 是通过循环或回路进行，而非单程完成。因此，从清洗液罐开始，沿着回路逐步推进，识别并记录每个泵、电机、阀门、仪表、换热器、化学加药点、清洗机和容器的详细信息。部分工作可借助现有的工艺和仪表图（P&ID）、通过计算机化维护管理系统（CMMS）获取的信息以及设备手册来完成。这些宝贵的信息反映了 CIP 回路的当前状态，并引领我们进入下一步——验证。

到现场去验证！

在这个阶段，我们需要深入理解整个流程，并亲自去核实其细节——包括设备的制造商、型号、尺寸、功率、直径、测量范围等。这是一项实地工作，需要我们爬上爬下、钻进钻出、躲避障碍并弯腰低头，沿着整个流程进行检查。在这个过程中，我们会记录设备铭牌和其他重要信息，以便与最初的过程流程图（PFD）进行对比。在实地检查中发现的情况可能与过去的文档记录不一致。这是正常的，也是我们开展这项工作的目的：我们需要了解当前系统的真实构成。凭借完整且反映当前状态的流程信息，我们现在可以进一步解答这个问题——CIP系统是否能够满足对其提出的要求和期望？

清洁的四大基本原则

在审查了 PFD 中记录的详细信息后，我们现在能够根据清洁的四个基本原则——时间、作用、化学物质和温度（TACT – 图 3），来确定实现我们对清洁和卫生定义的能力。

浓度 – 温度与化学品

对于CIP（原位清洗）原则中的温度和化学品（类型及浓度），我们必须考虑在清洗过程中需要处理的对象，比如固体残留物、风味物质、薄膜以及泡沫等。在这个问题上，目前没有比与您的清洁化学品供应商代表合作更好的资源了。他们拥有丰富的资源和专业知识，能够为您推荐并提供适合您具体应用需求的清洁剂。如果自行处理，可能会浪费资源（化学品、水、劳动力），还可能不必要地使您的设备暴露在损坏风险中，甚至存在安全隐患。

在我酿酒生涯早期，有人问我：“对你来说，最强大的工具是什么？”我思索片刻，脑海中浮现出在学校积累的众多参考书籍，于是我把它们作为答案。对方回答：“想法不错。但你拥有的最强大的工具其实是这个。”他指着电话说，“有了它，你只需打个电话给专家，就能在任何问题上获得帮助和知识。”简单、有力，而且无比正确。

请充分利用你已经支付过的资源，通过联系你的化学品供应商代表，获取专业的支持和建议。

借助这种支持，您将获得有关温度和浓度目标的指导。然后我们可以回到工艺流程图的细节，检查我们的系统能力。它能否达到推荐的温度？化学品是如何计量、混合、循环和验证的？最重要的是，这些操作能否安全进行？

一旦能力得到证实，我们就会通过测量清洗液的温度和浓度来对其进行验证。理想情况下，这可以通过在线仪器来完成。如果不可用，手动测量同样有价值，只是需要更多的协调、人力以及对数据的后期处理。无论采用哪种方法，文件记录都是重要的交付成果。

“通过记录工艺条件和结果，您可以清楚地记录当前工艺，也为将来的人员提供了可借鉴的路线图。”

通过这些努力，我们已经实现了理想的温度和浓度。然而，如果其他方面没有做到位，CIP的效果仍可能不尽如人意。我们必须同等重视清洗的各个要素。为此，我们将关注点转向清洗作用——实现卓越CIP的关键机械原理。

时间–比你想象的更重要

实现理想的 CIP 还需要什么？ 时间。 时间是清洗的第四个方面，也可能是最不容易理解的一个方面。 准确了解清洗、冲洗和消毒储罐和管道所需的时间，可将 CIP 从过去的 “另一项工作 ”提升为可提高产品质量、改善可持续发展足迹并节省化学品和人工成本的工作。 好吧，听起来很神奇–我们该如何确定 CIP 各要素的流程时间呢？ 让我们一起来看看。

对于配备清洗机的容器，供应商会提供有关供应压力、转速以及完成一个完整清洗周期所需的转数的详细信息。 通常情况下，较高的清洁溶液供应压力会导致转速增加，并有可能在更短的时间内完成一次罐体清洗。

在图 5 中，您可以看到一个完整清洗周期是如何实现的。 请注意，即使只有一个清洗模式，整个油箱都已接触到清洗液。随后的每种模式都会继续填补最初未被清洗喷流影响的空间。 观察并了解循环和模式如何协同工作是节省时间和水的重要手段，尤其是在预冲洗、最后冲洗和卫生清洁期间。在这三种情况下，无需对容器的每一平方英寸进行直接喷射，因为只需分配、润湿容器表面和层叠清洗溶液即可。 只有在苛性碱清洗过程中才有必要进行全循环，以确保容器完全清洁。

计算周期时间

是时候（是的，我刚说过）做个快速练习了。 让我们计算一下发酵罐苛性碱循环的总时间。 根据清洗机手册，我们确定完成一个循环需要 45 转。 在 125 PSI 的供给压力下，清洗机的转速为 5 RPM。 下面是循环时间的公式：

在这个例子中，循环时间为 9 分钟。 如果提供的苛性碱少于这个时间，就有可能导致清洗不彻底。 在苛性碱中花费的时间超过我们计算的时间，将导致收益递减，并可能影响生产可用性。

根据我们刚才的讨论，用工艺水进行苛性碱后冲洗的合适循环时间是多少？ 冲洗需要多少次？ 考虑一下冲洗的目的。 在这些步骤中，我们希望去除所有的苛性碱痕迹，并将水箱恢复到中性 pH 值。 因此，如果您说只需要一种模式，那么您的想法是正确的。 清水冲洗 3 分钟是一个很好的起点，可以通过在线监测或对冲洗水 pH 值进行取样测试来验证，以确保冲洗完全。

除了时间上的影响，您还可以考虑节约用水。 了解您的 CIP 系统设备的细节，可以节省各种形式的用水。

对于喷淋球，我们将采取不同的方法。 在 CIP 时间方面，喷淋球和管道有很多共同点。 在这两种情况下，我们都需要以 “物有所值 ”的方式执行每个清洗步骤——在不超时的情况下，根据需要尽量延长时间。 幸运的是，有一些仪器和工具可以让我们在清洗过程中深入了解清洗效果。

CIP 的有效性

对容器或管道进行内部检查是确定 CIP 效果最有效、成本最低的方法之一。 只需一个好的手电筒，就能很容易地看到固体、干泡沫或残留薄膜等不良物质。 一定要检查所有侧面、容器顶部、清洗机本身和管道，看是否有未完全清洗的迹象。 建议在 CIP 的各个环节（预冲洗前、冲洗后、碱洗后和最终冲洗后）进行这些目视检查。 这样，您就可以了解每个步骤的前后情况，并根据需要调整清洗时间。

另一种量化 CIP 效果的方法是使用在线浊度传感器监测回流冲洗和苛性碱溶液。 当浊度下降并保持在零值时，可以认为回路是清洁的，CIP 步骤就可以进入到下一步。 尽管如此，目视检查作为 CIP 效果的最终确认，仍是不可替代的。 这种检查不必在每次运行 CIP 时都进行。 相反，应将其视为对系统的例行审查。

我们正处于最后冲刺阶段。每个CIP（原位清洗）的现状都已经被研究并记录在更新后的工艺流程图（PFD）中。温度、浓度、清洗作用以及循环时间都已经明确且经过验证。一切都很好，对吧？几乎如此。这项了不起的工作——调查、记录、测试和验证——带来了能够提供绝对清洁的工艺接触表面的CIP系统，并且这些系统能够在更短的时间内，使用更少的水和化学品完成清洗。做得很好！那么，如何确保这些成功在未来得以延续呢？欢迎来到变革管理（Change Management）。

管理变革，持续改进

变革管理可以有多种形式和几十种方法。对于我们的工作而言，其唯一目的就是持续保证我们所学到的知识和我们在 CIP 上取得的成功在未来保持成功。

你能想到自己或同事观察到流程偏差的实例吗？在团队会议上回顾所发生的事情时，是否有人提出过这样的建议：“只要让Tim稍微改变一下设定值，这样就可以解决了。”然后，当天晚些时候，在一次匆忙的走廊谈话中，你要求蒂姆改变流程，他也照做了。

在这个例子中，您如何看待解决方案的审核过程？在提出流程变更之前，对问题的理解程度如何？是否有进行文档记录的迹象？与生产、质量和其他利益相关者沟通的效果如何？

久经考验的变更管理系统

如果您认为这一流程变更值得改进，那您就错了。 这样的情况每天都在发生。 单个案例是可以容忍的。 然而，正是这些情况的叠加，慢慢侵蚀了我们的知识基础，让不确定性重新潜入我们的流程。 计划—实施—检查—行动（PDCA，见图 6）是变革管理最常见、最成功的形式之一。 这个久经考验的系统与我们刚刚用来改进 CIP 的步骤几乎相同：

与精益或六西格玛等其他解决问题的技术一样，在 “行动 ”阶段进行的最终标准化工作将确保这些改进现在已被锁定，流程不会回退或偏离其当前状态。

PDCA 是一个强大的过程，是强大的持续改进文化的核心。 如需更深入地了解 PDCA，请点击此处查看美国质量协会的文章。

结束语

您有什么想法？这是否激发了您将 CIP 超越日常工作的愿望？您能看到对底线和产品质量的潜在改进吗？您是否准备好卷起袖子将其变为现实？

我将为您提供所需的知识，帮助您开始并完成 CIP 改进过程。如果你希望在这一过程中得到支持或需要帮助，请知道 LSI 可以在这一过程中为你提供帮助和指导。LSI 倾听您的意见。

请联系LSI

关于作者：
Andrew Klosinski 在加入 LSI 之前，他将 14 年的职业生涯奉献给了啤酒厂。作为一名拥有酿造 IBD 文凭的高级工艺工程师，他帮助北美各地的啤酒厂改善运营。他对啤酒行业充满热情，看到了运营改进的巨大潜力。Andrew 关注的一个关键领域是优化原位清洗 （CIP） 系统，他认为这对公司的成功至关重要。通过改进 CIP 流程，啤酒厂直接影响产品质量、客户满意度、可持续性、安全性、员工敬业度和底线。