原位清洗(CIP)中非标准机械相互作用对蛋白脂肪污垢去除效率影响的评估

本文综述了通过引入气泡流(bubbling)、脉动(pulsation)和空化(cavitation)等机械强化方式对原位清洗(Clean-in-Place, CIP)过程的影响。研究表明，增强机械相互作用可显著提高蛋白脂肪沉积物的清洗效率（最高达96%），同时减少清洗时间和化学品用量，为食品工业节能节水提供新策略。

　　

HIGHLIGHTS

• •

  评估了三种非标准机械相互作用对CIP清洗效率的影响

• •

  气泡流辅助清洗表现出最高的沉积物去除率（约96%）

• •

  空化辅助清洗的去除率最低（约35%）

• •

  所有增强方法均比标准CIP程序更高效

INTRODUCTION

原位清洗(Clean-in-Place, CIP)系统是一种无需拆卸即可清洗输送管道、流经设备和罐体的流通式清洗系统。该过程通过循环清洗介质或罐内喷洒完成，已广泛应用于食品、制药、化工和化妆品行业。其优势包括自动化、可重复性、降低化学暴露风险以及减少水和能源消耗。然而，传统CIP过程仍存在清洗剂用量大、时间长和效率不足等问题，因此需要探索机械强化手段来优化这一过程。

MATERIALS AND METHODS

本研究包括实验数据和统计分枏。实验采用AISI 304不锈钢板片进行污垢沉积和清洗测试，该元件安装在? = 40 mm管道中，通过CIP系统清洗后拆卸进行清洁度评估。统计分枏旨在确定气泡、脉动和超声波等自变量与清洗效率之间的相互作用强度。

Analysis of the interactions of bubbling, pulsations, and ultrasound in the CIP procedure

各强化CIP过程的板片表面沉积物清洗效率平均值如图2所示。Fisher检验结果表明，零假设H₀: (μ=μ₀)被拒绝，即气泡、脉动和空化条件下的清洗效果并不相同；取而代之的是备择假设H₁: (μ≠μ₀)被接受。此外，所有测量的F值均超过临界值，表明各组之间存在显著差异。具体而言，气泡辅助清洗表现最优，沉积物去除率达到约96%，而超声波辅助清洗效果最差，仅去除约35%的沉积物。

SUMMARY

在CIP过程中增强机械相互作用既合理又可行。所有提出的解决方案（即气泡流、空化和脉动）在特定工艺参数范围内均实现了比基线测试更高的清洗效率。其中，气泡流辅助CIP清洗效果最佳，引入气泡使清洗效率提高74%，同时显著减少清洗时间和化学品用量。该研究为食品工业清洗工艺的节能优化提供了实验依据和工程启示。