JP2011092843A - 配管の定置洗浄評価方法、及び配管の定置洗浄評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＩＰ洗浄中における配管の定置洗浄評価方法、及び配管の定置洗浄評価システムを提供する。
【解決手段】食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管１２の定置洗浄評価システム１０であって、前記配管１２に組み込まれ、前記配管１２の内壁に電気的・熱的に遮断された測定領域を形成するパッキン１６と、前記測定領域に配設されたセンサー１８と、前記センサー１８に接続され、前記センサー１８を通じて得られる清浄時の物理量を示す第１特性データ、及び定置洗浄時の物理量を示す第２特性データを演算して表示する計測部２０と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品・飲料品工場等の製造プロセスに用いられる設備を分解することなく、効率的に定置洗浄（ＣＩＰ）するための方法、及びシステムに関するものである。

食品工場、飲料品工場等では、生産品種切替え時や操業終了時等にその製造設備や機器類を洗浄している。特に、配管、タンク等はＣＩＰ洗浄（定置洗浄）を行っている。ＣＩＰはＣｌｅａｎｉｎｇ Ｉｎ Ｐｌａｃｅの略で、装置を分解することなく洗浄剤を流すことにより洗浄する方法である。このＣＩＰ装置は、洗浄剤タンク、送液ポンプ、加熱装置および洗剤溶液の自動切換弁等から構成されている。製造時に生産品を流していた配管や機器類などの設備を洗浄するために、洗浄用に洗浄液を、すすぎ用に清水を前記ＣＩＰ装置で流す。

ＣＩＰ洗浄工程は一定時間行われるが、洗浄の進行度合いは配管ライン内の場所により大きく異なる。特に計器類設置部・分岐部・排水部等に形成される閉止部は洗浄性が低く、汚れ成分あるいは洗浄液が残留しやすい。そのような事態が生じれば、次回の製品生産時に異物が混入し、製品の品質に多大な悪影響を及ぼす恐れがある。ゆえに確実に洗浄が終了したことを確認するための、閉止部のような洗浄性の低い箇所の洗浄進行度の評価技術は重要である。

現状では目視あるいはＡＴＰ拭き取り検査などの方法で洗浄確認がなされているが、これらの方法ではＣＩＰ洗浄を中断し配管ラインを分解する必要があり、労力を要する。またＣＩＰラインからの戻り水中の電気伝導度を測定し洗浄進行度を評価する方法もあるが、これでは配管ライン内の特定部分を局所的に精度よく洗浄評価することは不可能である。配管ラインを分解することなく配管内壁の洗浄度を評価する方法としては、光の反射を利用した方法（特許文献１）や、配管自体を作用電極としてその電気容量を測定する方法（特許文献２）が提案されている。

特開２００５−３２９３１６号公報 特開平９−１０５７３６号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２に係る方法は、洗浄液が配管ライン内に満たされている状態では洗浄液の流動に伴う乱れの影響を受けやすく、精度のよい洗浄性評価は困難であると考えられる。

上記のような事情から、現状ではＣＩＰ洗浄中にリアルタイムで配管ライン内の洗浄進行度を評価できる方法が無いために、過剰洗浄を行い、それが洗剤や洗浄液の昇温のためのコスト上昇、また生産ライン稼動時間の減少に伴う製品製造効率の低下につながっている。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、閉止部のような配管ライン中の特定箇所の洗浄進行度合いを、配管を分解することなく洗浄しながら精度よく評価する配管の定置洗浄評価方法、及び配管の定置洗浄評価システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る配管の定置洗浄評価方法は、第１には、食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管の定置洗浄評価方法であって、前記配管の内壁において電気的・熱的に遮断された測定領域を形成し、清浄時の前記測定領域の物理量を測定し、定置洗浄時の前記測定領域の物理量を測定し、前記洗浄時の物理量と前記定置洗浄時の物理量とを比較して、前記測定領域の定置洗浄度を評価することを特徴としている。

第２には、前記測定領域は、前記配管から分岐し、末端が閉止した領域に形成したことを特徴としている。
第３には、前記所定の物理量の測定は、前記測定領域全域をセンシングして計測することを特徴としている。
第４には、前記所定の物理量は、電気抵抗率、インピーダンス、及び熱伝導率であることを特徴としている。

一方、本発明に係る配管の定置洗浄評価システムは、第１には、食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管の定置洗浄評価システムであって、前記配管に組み込まれ、前記配管の内壁に電気的・熱的に遮断された測定領域を形成するパッキンと、前記測定領域に配設されたセンサーと、前記センサーに接続され、前記センサーを通じて得られる清浄時の物理量を示す第１特性データ、及び定置洗浄時の物理量を示す第２特性データを演算して表示する計測部と、を有することを特徴としている。

第２には、前記測定領域は、前記配管から分岐し、末端が閉止した領域に形成したことを特徴としている。
第３には、前記センサーは、コイル状、またはシート状に形成され、前記測定領域を網羅するように埋め込んだことを特徴としている。
第４には、前記計測部は、前記第１特性データ及び前記第２特性データを、電気抵抗率、インピーダンス、及び熱伝導率として得ることが可能であることを特徴としている。

本発明にかかる配管の定置洗浄方法、及び配管の定置洗浄システムによれば、配管中の特定箇所の洗浄評価が可能となる。配管構成材料内に直接センサーが埋め込まれることにより、洗浄液流動による乱れの影響も少なく、定置洗浄を行いながらリアルタイムで配管表面の付着物を精度よく検知できる。特に本流の配管から分岐し、末端が閉止した領域である閉止部は洗浄性が低く、洗浄律速となっているため本発明を前記閉止部に適用すれば、前記閉止部の洗浄進行度合いが配管ライン全体の洗浄進行度としてモニタリングすることができ、適切な洗浄終点評価が可能となる。その結果として、洗浄液および付着物等の汚れ成分の残留リスクが減少するとともに、より短い時間で定置洗浄が完了し、諸コストの削減となる。

また本発明を構成するセンサーを、測定領域を網羅するように埋め込むことにより、測定領域全体をセンシングすることになるので、センサーの感度が向上するとともに、再現性の高い第１特性データ、及び第２特性データを得ることができ、各データの信頼性が向上する。さらに計測部は、電気抵抗率、インピーダンス、熱伝導率を演算可能であり、これらの物理量は配管内壁面に付着する付着物の付着度合いの時間的変化に追従して変化するため、定置洗浄の進行具合を正確に判断することができる。

本実施形態に係る定置洗浄システムの模式図である。 本実施形態の変形例を示す模式図である。

以下、本発明を実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

本発明に係る配管の定置洗浄評価方法は、食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管の定置洗浄時における配管の定置洗浄評価方法であって、前記配管内壁面において電気的・熱的に遮断された測定領域を形成し、清浄時の前記測定領域の物理量を示す第１特性データを取得し、前記定置洗浄時の前記測定領域の物理量を示す第２特性データを取得し、前記第１特性データと第２特性データとを比較して、前記測定領域の洗浄度を評価することを特徴とするものである。図１に、上述の本発明に係る配管の定置洗浄評価方法を具現化した配管の定置洗浄評価システムを示す。図１に示すように、本実施形態に係る洗浄評価システム１０は、配管１２、閉止部１４、パッキン１６、センサー１８、計測部２０とから構成される。ここで図１（ａ）は全体図、図１（ｂ）はパッキン１６の平面図、図１（ｃ）はセンサーの他の形状を示している。

配管１２は食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管であってＣＩＰ洗浄の洗浄対象となるものであり、図中の矢印で示される方向に流体が流れるものとする。製造中においては食品材料等の生産品の流体が、ＣＩＰ洗浄中においては配管内壁の付着物を除去する洗浄液が、付着物の除去後に洗浄液を流す清水が、それぞれ流れるものとする。また配管１２は所定の箇所に円形の開口部１２ａが形成され、開口部１２ａのリング状の面にはリング状の溝１２ｂが形成されている。

閉止部１４は、配管１２の所定位置から分岐して末端が閉止された部分である。よって閉止部１４は一端に開口部１４ａを有し、開口部１４ａの反対側の他端が閉止された構造となっている。さらに開口部１４ａのリング状の面にはリング状の溝１４ｂが形成されている。また閉止部１４は、後述のようにセンサー１８を埋め込む場合には金属等以外の導電性の低い材料で形成することが望ましい。

パッキン１６は絶縁性及び断熱性を有するリング状の材料（テフロン（登録商標）等）である。パッキン１６の上端には配管１２の開口部１２ａの溝１２ｂ、下端には閉止部１４の開口部１４ａの溝１４ｂ、それぞれの内形に倣った形状のリング状の凸部１６ａ、１６ｂが形成され、凸部１６ａは溝１２ｂに、凸部１６ｂは溝１４ｂにそれぞれ嵌めこまれ、接着される。よって閉止部１４はパッキン１６を介して配管１２に接続されるが、配管１２との電気的・熱的な接続は回避されている。

閉止部１４の壁面内部にはセンサー１８が埋め込まれた態様で配設されている。センサー１８は複数の配線１８ａが外部に露出された構成を有し、前記配線１８ａは計測部２０と電気的に接続される。

センサー１８はコイル状の電極構造とし、閉止部１４全体を網羅するように配設されている。これによりセンサー１８の閉止部１４に対する感度が向上し、後述の第１データ及び第２データの再現性が向上する。センサー１８に直流電流を流す場合は、後述の計測部２０は電気抵抗率を測定することになる。交流電流を流す場合には、後述の計測部２０はインピーダンスを測定することになる。ここでセンサー１８に用いられる電極材料の抵抗率は閉止部の抵抗率と同程度のものが望ましい。これにより、直流電流が閉止部の構成材料中をある程度伝播可能となり、閉止部１４の情報を拾った電気抵抗率を測定することができる。なお、図１（ｃ）に示すようにセンサー１８ｂをシート状、すなわち、上端部が開口した円筒形の形状とすることもできる。

また熱伝導率を測定する場合には、熱源と熱感知を行なうセンサー（不図示）を閉止部１４に分布するように配置し（埋め込み）、熱源からセンサー（不図示）に熱が到達する速度を測定したり、熱源を中心とした熱勾配を測定することにより行なう。熱感知を行なうセンサー（不図示）としては、例えば熱起電力を発生させるものを用いる。なお熱源としては、ＣＩＰ洗浄を行う流体を加熱したものでもよい。

いずれの物理量の測定においても、閉止部１４はパッキン１６により配管１２と電気的・熱的に遮断され、配管１２からの電気的・熱的干渉を受けることは無く、よって、センサー１８が測定する物理量はもっぱら閉止部１４内の情報のみを拾うことになる。

計測部２０は、センサー１８から得られる電流値を読み取り、その結果を演算して所定の物理量として表示するものである。計測部２０は前記電流値から清浄時の測定領域における第１特性データと、定置洗浄時の測定領域における第２特性データを演算することができる。ここで、第１特性データ及び第２特性データは、電気抵抗率、インピーダンス、熱伝導率として演算されたものである。

閉止部１４の内壁に付着した付着物２２により閉止部１４全体において誘電率等の電気伝導特性、及びみかけの比熱等が影響を受けるため、閉止部１４の材料の電気抵抗率、インピーダンス、熱伝導率が見かけ上変化することになる。よって閉止部１４の内壁に付着物２２が付着する前の上述の各物理量と、その後製造プロセスが終了し、内壁に付着物２２が付着したときの各物理量との差を見出すことができる。したがって、各物理量は測定領域である閉止部１４の付着物２２の多さを示す指標として利用することができる。なお、付着物２２が付着後に各物理量が増加するか、または減少するかは付着物２２の性質によって異なるが、上述の各物理量の差は、定置洗浄が進行して清浄時の状態に近づくにつれて小さくなる。

第１特性データ及び第２特性データをインピーダンスとして取得する場合は、計測部２０は所定の周波数の交流電圧をセンサーに負荷するとともに、計測部２０内に設けられているブリッジ回路（不図示）にセンサー１８を電気的に接続し、ブリッジ回路（不図示）中の検流計（不図示）がゼロを示すようにブリッジ回路（不図示）中の可変抵抗、可変容量等を調整し、その結果を平衡条件にしたがって演算することにより得られる。そして、電気抵抗値として取得する場合は、計測部２０は所定の電圧をセンサー１８に掛け、その結果得られる電流値で除算することにより得られるため、計測部２０の回路構成が容易となる。

一方、第１特性データ及び第２特性データを熱伝導率として取得する場合は、例えばセンサー（不図示）から入力された熱起電力を計測部２０に内蔵された演算式に基づいて演算して熱伝導率を算出してもよい。

そして計測部２０は第１特性データと第２特性データを、例えば計測部２０に設けられたディスプレイ（不図示）上にグラフ（例えば、横軸を時刻、縦軸を各物性値）として、或いは表として表示することができる。また第１特性データ及び第２特性データは、計測部２０に設けられたメモリ（不図示）に格納され、いつでもディスプレイ上に表示可能であるとする。ここで、電気抵抗率、インピーダンス、熱伝導率は、第１特性データと第２特性データとの比較を目的としたものであるので絶対値を演算する必要はなく、単位は任意に設定してもよい。また第１特性データは、清浄時の測定領域において１回演算を行い、その結果をメモリ（不図示）に格納すればよい。一方、定置洗浄時の測定領域から得られる第２特性データは所定時間（定置洗浄時間よりも十分短い時間）ごとに演算され、演算されるごとにメモリ（不図示）にその結果が格納すればよい。

上記構成に係る、配管壁面内の洗浄評価システム１０の動作について説明する。まず、配管１２が清浄時に得られる第１特性データを取得するため、製造プロセス前に計測部２０を起動して、センサー１８からの電流値を読み取り演算を行う。このとき計測部２０は、電気抵抗率、インピーダンス、熱伝導率のいずれの物理量を測定してもよい。

次に製造プロセスが終了したのちに、配管１２及び閉止部１４に対して定置洗浄を行う。定置洗浄が始まると、洗浄液が流れ閉止部１４に入り込み、閉止部１４の内壁に付着した付着物２２が徐々に剥離していく。この定置洗浄と平行して電気的・熱的に配管と遮断された閉止部１４において、所定の物理量を示す第２特性データが所定時間ごとに演算され、メモリ（不図示）に格納される。なお、このとき第１特性データが示す物理量と第２特性データが示す物理量は同じものでなければならない。そして第１特性データ及び第２特性データは計測部のディスプレイにグラフまたは表として表示され、第２特性データは新たに演算されるごとに新たにディスプレイに表示され、グラフであれば例えば時間軸方向にプロットされていく。製造プロセスが終了し定置洗浄を始めたころの第２特性データは第１特性データとかなり違った値を示すことになるが、定置洗浄が進行し清浄時の状態に近づくにつれて第２特性データの値は第１特性データの値に近づくことになり、閉止部１４において付着物がほとんど除去された場合は、第１特性データの値と第２特性データの値は一致する、あるいは所定の差に収束することになる。なお、ディスプレイにプロットとして表示された第２特性データの時間変化から、第２特性データの値が第１特性データの値に収束する時間等も予測することもできる。よってこれらのことをもって洗浄は終了したと判断して洗浄液を流すことを停止させ、配管１２に一定時間清水を流して洗浄液を系外に排出することにより定置洗浄は終了する。

従って、本実施形態に係る配管の定置洗浄方法、及び配管の定置洗浄システム１０によれば、配管１２中の特定箇所の洗浄評価が可能となる。配管構成材料内に直接センサー１８が埋め込まれることにより、洗浄液流動による乱れの影響も少なく、定置洗浄を行いながらリアルタイムで配管１２内壁の付着物２２を精度よく検知できる。特に本流の配管１２から分岐し、末端が閉止した領域である閉止部１４は洗浄性が低く、洗浄律速となっているため本発明を前記閉止部１４に適用すれば、前記閉止部１４の洗浄進行度合いが配管ライン全体の洗浄進行度としてモニタリングすることができ、適切な洗浄終点評価が可能となる。その結果として、洗浄液および付着物２２等の汚れ成分の残留リスクが減少するとともに、より短い時間で定置洗浄が完了し、諸コストの削減となる。

また本実施形態を構成するセンサー１８を、測定領域を網羅するように埋め込むことにより、測定領域全体をセンシングすることになるので、センサー１８の感度が向上するとともに、再現性の高い第１特性データ、及び第２特性データを得ることができ、各データの信頼性が向上する。さらに計測部２０は、電気抵抗率、インピーダンス、熱伝導率を演算可能であり、これらの物理量は閉止部１４の内壁面に付着する付着物の付着度合いの時間的変化に追従して変化するため、閉止部１４における上述の物理量をモニタリングすることにより配管全体の定置洗浄の進行具合を正確に判断することができる。

なお、本実施形態においては、閉止部１４を測定対象として述べてきたが、これに限定されず、配管１２のあらゆる箇所にも適用可能である。例えば図２に示す変形例のように、配管１２を２箇所以上輪切りにし、輪切りにされた箇所に同一寸法の上述のパッキン１６で挟み込み、輪切りにされた配管１２を前記パッキンとともに再び配管１２をつなぎ合わせることにより、電気的・熱的に遮断された領域１２ｃを形成することができる。そして、この領域１２ｃにある配管部材にセンサー１８を埋め込むことにより上述同様の測定を行うことができる。

定置清浄する配管内部の洗浄度を簡単な構成で評価可能な配管の定置洗浄評価方法、及び配管の定置洗浄評価システムとして利用できる。

１０………洗浄評価システム、１２………配管、１４………閉止部、１６………パッキン、１８………センサー、２０………計測部、２２………付着物。

Claims (8)

1. 食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管の定置洗浄評価方法であって、
   前記配管の内壁において電気的・熱的に遮断された測定領域を形成し、
   清浄時の前記測定領域の物理量を測定し、
   定置洗浄時の前記測定領域の物理量を測定し、
   前記清浄時の物理量と前記定置洗浄時の物理量とを比較して、前記測定領域の定置洗浄度を評価することを特徴とする配管の定置洗浄評価方法。
2. 前記測定領域は、前記配管から分岐し、末端が閉止した領域に形成したことを特徴とする請求項１に記載の配管の定置洗浄評価方法。
3. 前記所定の物理量の測定は、前記測定領域全域をセンシングして計測することを特徴とする請求項１または２に記載の配管の定置洗浄評価方法。
4. 前記所定の物理量は、電気抵抗率、インピーダンス、及び熱伝導率であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配管の定置洗浄評価方法。
5. 食品・飲料品工場等の製造プロセス用の配管の定置洗浄評価システムであって、
   前記配管に組み込まれ、前記配管の内壁に電気的・熱的に遮断された測定領域を形成するパッキンと、
   前記測定領域に配設されたセンサーと、
   前記センサーに接続され、前記センサーを通じて得られる清浄時の物理量を示す第１特性データ、及び定置洗浄時の物理量を示す第２特性データを演算して表示する計測部と、 を有することを特徴とする配管の定置洗浄評価システム。
6. 前記測定領域は、前記配管から分岐し、末端が閉止した領域に形成したことを特徴とする請求項４に記載の配管の定置洗浄評価システム。
7. 前記センサーは、コイル状、またはシート状に形成され、前記測定領域を網羅するように埋め込んだことを特徴とする請求項５または６に記載の配管の定置洗浄評価システム。
8. 前記所定の物理量は、電気抵抗率、インピーダンス、及び熱伝導率であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の配管の定置洗浄評価システム。