DE3642611A1 - Verfahren zur reinigung von leitungssystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rohr- und/oder Schlauchleitungssystemen, bei welchem min­ destens eine Flüssigkeit, vorzugsweise Reinigungs-, Spül­ und/oder Sterilisationsflüssigkeit, durch das Leitungs­ system gefördert wird.

Die entsprechenden Reinigungsanlagen werden auch mit dem Kürzel CIP-Anlagen (Clean-In-Place-Anlagen) bezeichnet und häufig in der Getränke-, Milch-, Nahrungsmittel- und Phar­ maindustrie zur Reinigung von Rohrleitungen durch Rundpum­ pen von Reinigungs- und Sterilisationsflüssigkeiten ver­ wendet. Dabei werden auch eingeschaltete Apparate wie Wär­ meaustauscher und Füller von den Flüssigkeiten durchströmt, wobei nach einem bestimmten Reihenfolgen-Programm Kaltwas­ ser, Reinigungsflüssigkeit, Sterilisationsflüssigkeit, Heißwasser und wieder Kaltwasser umgepumpt werden.

Daneben gibt es in der Anlage Pumpen für die Förderung des üblicherweise in den Leitungen transportieren Produktes. Die für die Reinigung benutzten Pumpen sind demgegenüber für die doppelte Pumpleistung ausgelegt und pumpen die Flüssigkeit mit Geschwindigkeiten zwischen 3 und 5 m/sec. durch das Leitungssystem.

Durch die gleichbleibende Fließgeschwindigkeit während des Umpumpens entsteht im Grenzschichtbereich zwischen Rohrin­ nenwand und Flüssigkeit sehr schnell ein stationärer Zu­ stand. Verunreinigungen, welche sich auf den Rohr- bzw. Schlauchinnenseiten abgesetzt haben, werden durch eine solche stationäre Strömung nur sehr schlecht entfernt, insbesondere wenn es sich dabei um Verunreinigungen han­ delt, welche gut an den Rohrinnenwänden haften.

Auch Verunreinigungen, die sich mehr oder weniger in den Reinigungsflüssigkeiten lösen, bleiben teilweise noch an den Innenwänden des Leitungssystemes haften, indem sie durch Ablösen äußerer Schichten eine strömungsgünstige Form annehmen und so in der stationären Strömung nur einem sehr geringen Strömungsdruck ausgesetzt sind.

Vor allem an unzugänglichen Stellen, wie z.B. hinter Ven­ tildeckeln, im Innern von Förderpumpen oder anderen in das Leitungssystem integrierten, komplexeren Einheiten erfolgt häufig nur eine sehr unzulängliche Reinigung, welche zu einem erheblichen Teil mit den konstanten Strömungsbedin­ gungen zusammenhängt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren zu schaffen, bei welchem der Wirkungs­ grad hinsichtlich der Reinigung von derartigen Leitungs­ systemen verbessert wird, d.h., durch welches entweder die Reinigungswirkung verbessert wird oder die Reinigung in kürzerer Zeit erfolgt oder beides gleichzeitig erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß anstelle einer Flüssigkeit ein Fluid vorgesehen ist und daß die Fließge­ schwindigkeit des Fluids in Zeitabständen variiert wird, die kurz sind im Vergleich zur Gesamtdauer der Förderung des Fluids.

Da grundsätzlich auch Gase oder andere fließfähige Stoffe als Flüssigkeiten die Leitungen durchströmen können, wurde hier der Begriff Fluid gewählt, wobei man sich für das Verständnis der Erfindung und für eine konkrete Beschrei­ bung jedoch auf das Beispiel einer das Leitungssystem durchströmenden Flüssigkeit beschränken kann, andere Fließ­ mittel jedoch vorteilhafte Wirkungen entfalten können.

Dadurch, daß die Fließgeschwindigkeit des Fluids in Zeit­ abständen variiert, die kurz sind im Vergleich zur Gesamt­ dauer der Förderung des Fluids, ändern sich die Strömungs­ verhältnisse während eines Reinigungs- oder Spülvorganges andauernd. Diese andauernde Änderung der Strömungsverhält­ nisse bewirkt, daß die an den Rohrinnenwänden und an den sonstigen in das Leitungssystem integrierten Einheiten an­ haftenden Verunreinigungen durch die Strömung ständig wechselnden Kräften ausgesetzt sind, wobei die Kräfte nicht nur nach Größe sondern auch in ihrer Richtung wech­ seln und wobei durch Erzeugung von Wirbeln an immer wieder neuen Stellen eine effektive Reinigungswirkung erzielt wird.

Dabei ist es von Vorteil, wenn erfindungsgemäß das Fluid in einem Kreislauf durch das Leitungssystem gefördert wird.

Auf diese Weise wird der Gesamtverbrauch des Fluids redu­ ziert und man hat entsprechend geringe Abfallmengen zu be­ seitigen, bzw. geringe Mengen Fluid aufzubereiten.

Weiterhin wird eine Variante des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das Fluid in gepulster Intervallförderung das Lei­ tungssystem durchströmt.

Diese kann darin bestehen, daß die Fluidströmung in regel­ mäßigen Abständen zwischen dem Wert Null und der Maximal­ strömung variiert wird. Diese Variation kann dabei auch sehr kurzzeitig erfolgen, so daß Druckstöße das System durchlaufen.

Dabei hat es sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen, wenn die variable Strömungsgeschwindigkeit durch eine in Intervallen betriebene Pumpe bewirkt wird.

Die Pumpe kann beispielsweise häufig an- und abgeschaltet werden oder mit Hilfe einer entsprechenden Regelung die Förderleistung allmählich von Null auf den Maximalwert steigern und wieder absenken.

Darüberhinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gemäß der Erfindung die variable Strömungsgeschwindigkeit durch ein gesteuertes Ventil mit variablem Strömungsquer­ schnitt bewirkt wird.

Derartige Ventile gibt es in vielfältigen Ausführungsfor­ men, sie können beispielsweise durch die hindurchströmende Flüssigkeit direkt angetrieben werden und dabei den freien Strömungsquerschnitt ständig variieren, oder sie können auch von außen durch ein Regelsystem gesteuert werden. Insbesondere lassen sich mit einem derartigen Ventil leicht kurze Druckstöße bzw. Impulse erzeugen.

Ein solches Ventil kann auch zusammen mit einer in Inter­ vallen betriebenen Pumpe in dem erfindungsgemäßen Reini­ gungsverfahren Verwendung finden.

Zusätzlich kann man bei einem Verfahren, bei welchem Flüs­ sigkeit durch ein Leitungssystem gefördert wird, erfindungs­ gemäß die Wirkung der Reinigung noch dadurch steigern, daß der Flüssigkeit ein Gas beigemischt wird.

Das Leitungssystem wird so von einer mit Gasblasen durch­ setzten Flüssigkeit durchströmt, so daß Verunreinigungen gelegentlich von Gas umgeben sind und dann wieder mit Flüssigkeit bzw. mit einer Flüssigkeitsoberfläche beauf­ schlagt werden. Der Aufprall der Flüssigkeitsoberfläche auf Verunreinigungen verstärkt den Ablöseeffekt.

Erfindungsgemäß kann man die Wirkung des so in eine Flüs­ sigkeit eingebrachten Gases noch dadurch erhöhen, daß die Gaszugabe unter einem Druck erfolgt, welcher höher ist als der Pumpenförderdruck für die Flüssigkeit.

Der Einfachheit halber wird als zuzuführendes Gas Luft be­ vorzugt.

Schließlich wird gemäß der Erfindung ein Verfahren bevor­ zugt, bei welchem das durch das Leitungssystem geförderte Fluid steril ist.

Insbesondere in der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie kommt es fast immer auf weitgehend steriles Arbeiten an, so daß auch die durch das Leitungssystem beförderten Gase und Flüssigkeiten steril sein sollten und vorzugsweise noch selbst sterilisierende Wirkung haben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgen­ den Beschreibung eines bevorzugten Verfahrens anhand der zugehörigen Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 ein Leitungssystem, mit angeschlossenem Reinigungs­ system.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Reinigungssystem 1, welches im Prinzip beliebig verzweigt sein kann, hier jedoch nur eine Verzweigung in die Leitungen 2 und 3 aufweist, die beide in dieselbe Hauptleitung 4 münden. Eine Förderpumpe 5 transportiert das normalerweise in dem System 1 geför­ derte und/oder verarbeitete Gut von einem Zulauf mit dem Flansch 20 durch das Leitungssytem 1 zu einem Ablaufflansch 21.

In dem vorliegenden Schema steht die Förderpumpe 5 stell­ vertretend für alle komplizierteren und von Flüssigkeit durchströmten Einheiten außer den Rohrleitungen und den Ventilen selbst. Beim Betrieb des Reinigungssystems werden der Zulaufflansch 20 und der Ablaufflansch 21 über eine Leitung 22 miteinander verbunden, so daß Flüssigkeit im Kreislauf gepumpt werden kann. Wahlweises Öffnen der Ven­ tile 8 oder 9 läßt die Flüssigkeit im Leitungssystem ent­ weder durch die Leitung 2 oder die Leitung 3 oder durch beide fließen. Im Normalbetrieb sind dabei die Ventile 6 und 7 geöffnet.

Soll das Reinigungssystem in Betrieb genommen werden, so wird zunächst das Ventil 7 geschlossen und die Ventile 11 und 12 geöffnet. Die Pumpe 10 saugt aus einem Vorratsbe­ hälter 15 beispielsweise Reinigungsflüssigkeit über das Ventil 16 an und pumpt diese durch das Ventil 12 wahlweise in die Leitungen 2 oder 3 und 4. Sobald genügend Reini­ gungsflüssigkeit in dem Leitungssystem ist, wird das Ven­ til 16 geschlossen und die Reinigungsflüssigkeit über die Ventile 11, 12, 8 oder 9, und 6 im Kreis durch das Lei­ tungssystem 1 und die Förderpumpe 5 hindurchbefördert.

Vor der Inbetriebnahme des Reinigungssystems kann zunächst der Flansch 20 offen bleiben und das zunächst noch in dem Leitungssystem 1 vorhandene Produkt aus dem Abflußflansch 21 in einen Abfluß oder einen Auffangbehälter gedrückt werden, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Reinigungs­ flüssigkeit aus dem Behälter 15, welche durch die Pumpe 10 angesaugt und in das Leitungssystem 1 hineingedrückt wird.

Weiterhin kann beispielsweise vor dem Ventil 7 ein Entlüf­ tunsventil 23 vorgesehen sein, durch welches nach dem An­ flanschen der Leitung 22 an die Flansche 20 und 21 die noch im System vorhandene Luft entweichen kann.

Sobald das Leitungssystem jedoch vollständig mit Reini­ gungsflüssigkeit gefüllt ist, wird das Entlüftungsventil 23 geschlossen bzw. durch ein vorgeschaltetes, nicht dar­ gestelltes Ventil abgesperrt. Die Reinigungsflüssigkeit aus dem Behälter 15 wird nun im Kreis von der Pumpe 10 durch das Leitungssystem gepumpt, wobei die Pumpe 10 im Intervallbetrieb arbeitet. Dieser Intervallbetrieb wird angedeutet durch eine Schaltuhr 19, welche mit der Pumpe 10 verbunden ist. In analoger Weise kann auch das Regel­ ventil 12 mit einer Schaltuhr verbunden sein. Das Regel­ ventil 12 kann jedoch auch ein selbststeuerndes Regelven­ til sein, welches von der durchströmenden Flüssigkeit selbst angetrieben wird und dabei seinen Strömungsquer­ schnitt ständig verändert.

Je nach Ausführung der Förderpumpe 5 kann diese beim Be­ trieb des Reinigungssystems gleichzeitig mitlaufen und die Förderung des Reinigungsmittels unterstützen oder auch ab­ geschaltet bleiben.

Um auch das kurze Leitungsstück beiderseits des Ventils 7 reinigen zu können, wird dieses geöffnet, während die Ventile 6, 8 und 9 geschlossen werden, so daß die Flüssig­ keit von der Pumpe 10 durch das Regelventil 12, das Ventil 7 und zurück durch das Ventil 11 gepumpt wird, welcher mit einer Aufbereitungsanlage verbunden sein kann.

Ist der Reinigungsvorgang beendet, so wird das Regelventil 12 geschlossen und die Reinigungsflüssigkeit über das Ven­ til 17 zu einem Abfluß 18 gepumpt, welcher mit einer Auf­ bereitungsanlage verbunden sein kann.

Anschließend kann in analoger Weise das Leitungssystem mit einer Desinfektions- oder Spülflüssigkeit gefüllt werden, wobei für das Leerpumpen und Füllen des Leitungssystems wiederum das Ventil 23 zum Be- und Entlüften benutzt wird.

Der Reinigungsvorgang wird unterstützt durch Zugabe von einem unter Druck stehenden Gas aus dem Behälter 14, wel­ cher über das Ventil 13 mit dem Leitungssystem 1 verbunden ist.

Das Ventil 13 ist dabei vorzugsweise ein gegebenenfalls mehrstufiges Druckreduzierventil, mit welchem der Druck des in das Leitungssystem einströmenden Gases im Verhält­ nis zum Förderdruck der Pumpe 10 genau eingestellt werden kann.

Die bevorzugten Intervalle, in denen die Strömungsgeschwin­ digkeit der das Leitungssystem 1 durchströmenden Flüssig­ keiten variiert wird, liegen im Bereich zwischen einer und vier Minuten, sie können jedoch auch erheblich kürzer, in Einzelfällen auch länger sein.

Das Verfahren ist selbstverständlich nicht auf das in Fi­ gur 1 nur vereinfacht in dem Prinzip dargestellte Leitungs­ system beschränkt, sondern kann überall dort eingesetzt werden, wo Leitungssysteme zu Reinigungszwecken von einem Fluid durchströmt werden.

Die Zeitdauer, während derer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Strömungsgeschwindigkeit von einem vorgege­ benen Wert entweder über ein Maximum ansteigt oder ein Mi­ nimum durchläuft und wieder den vorgegebenen Wert er­ reicht, beträgt im Höchstfall die Hälfte der Gesamtförde­ rungsdauer des jeweiligen Fluids (z.B. Reinigungs- oder Spülflüssigkeit). Im allgemeinen sind diese Zeitabstände jedoch noch wesentlich kürzer und können um Größenordnun­ gen unter der Gesamtförderdauer liegen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Reinigung von Rohr- und/oder Schlauchlei­ tungssystemen (1), bei welchem mindestens eine Flüssig­ keit, vorzugsweise eine Reinigungs-, Spül- und/oder Sterilisationsflüssigkeit, durch das Leitungssystem (1) gefördert wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß anstelle einer Flüssigkeit ein Fluid vorgesehen ist und daß die Fließgeschwindigkeit des Fluids in Zeitabständen variiert, die kurz sind im Vergleich zur Gesamtdauer der Förderung des Fluids.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid in einem Kreislauf durch das Leitungssystem (1) gefördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Fluid in gepulster Intervallförderung das Leitungssystem (1) durchströmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die variable Strömungsgeschwindigkeit durch eine in Intervallen betriebene Pumpe (10) bewirkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die variable Strömungsgeschwindigkeit durch ein gesteuertes Ventil (12) mit variablem Strö­ mungsquerschnitt bewirkt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem Flüssigkeit durch das Leitungssystem (1) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit ein Gas, vorzugsweise Luft, beigemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszugabe unter einem Druck erfolgt, welcher höher ist als der Pumpenförderdruck für die Flüssigkeit.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das durch das Leitungssystem geför­ derte Fluid steril ist.