PL226306B1 - Sposób i układ do monitorowania i sterowania procesem mycia w przepływie - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do monitorowania i sterowania procesem mycia w przepływie, w szczególności urządzeń produkcyjnych, wykorzystywanych do przetwórstwa żywności. Pomiar służy monitorowaniu kinetyki procesu mycia, sterowaniu programem mycia i stanowi dodatkowe kryterium kontroli procesu mycia.

Znany sposób mycia polega na tym, że monitoruje się zmiany przewodności elektrycznej cieczy myjącej i jej pH. Na podstawie tych pomiarów śledzi się przebieg mycia, ocenia skuteczność wypłukiwania roztworów myjących z instalacji oraz identyfikuje przepływające ciecze. Pomiary te pozwalają wnioskować o poprawności przebiegu procesu mycia, właściwym stężeniu roztworów myjących, jak również o stopniu wypłukania związków chemicznych z instalacji w kolejnych etapach mycia. Pomiary te nie odzwierciedlają jednak kinetyki procesu mycia oraz ilości wymywanych zanieczyszczeń z instalacji, w wyniku czego, czas procesu mycia przyjmowany jest intuicyjnie. Podnosi to koszty procesu mycia związane z nakładami energii elektrycznej oraz zużyciem wody.

Znany układ instalacji produkcyjnych do mycia w obiegu zamkniętym (Clean in Place - CIP), zawiera zbiorniki na ciecze myjące w postaci wody do płukania wstępnego i międzyoperacyjnego oraz chemiczne roztwory myjące, wyposażone w czujniki pomiaru temperatury i poziomu cieczy myjących, pompę i rurociągi zasilające, zawory odcinające wlotowe i wylotowe oraz rurociągi powrotne roztworów myjących i popłuczyn wyposażone w mierniki w postaci pH-metru i konduktometru, które służą do sterowania tym procesem. W układzie tym proces mycia monitoruje się pod względem zmian przewodności elektrycznej cieczy myjącej i jej pH. Na podstawie tych pomiarów ocenia się skuteczność wypłukiwania roztworów myjących z instalacji oraz identyfikuje przepływające ciecze. Pomiary te pozwalają wnioskować o rodzaju przepływających cieczy myjących oraz ich właściwym stężeniu.

Według wynalazku, istota sposobu monitorowania i sterowania procesem mycia, polega na tym, że przez cały czas mycia, za pomocą optycznego przyrządu do pomiaru światła rozproszonego, umiejscowionego na rurociągu powrotnym cieczy myjących, mierzy się mętność cieczy myjących, przy czym proces mycia przerywa się w momencie ustabilizowania się mętności na określonym poziomie. Korzystny sposób według wynalazku polega na tym, że na podstawie pomiaru mętności cieczy myjących i popłuczyn tworzy się charakterystyki ich zmiany, wyszczególniając na nich fazę wymywania zanieczyszczeń słabo związanych z mytą powierzchnią (faza I), następnie fazę intensywnego mycia (faza II) oraz fazę domywania (III). Stanowi to podstawę automatycznego sterowania etapami mycia i dozowania kolejnych roztworów myjących.

Według wynalazku, układ do monitorowania i sterowania procesem mycia, ma na rurociągu powrotnym w zamkniętym układzie mycia, umieszczony optyczny przyrząd do pomiaru światła rozproszonego, korzystnie nefelometr, mierzący mętność popłuczyn. Jest on podłączony do karty pomiarowej, zintegrowanej z kontrolerem programów mycia i urządzeniem monitorująco-sterującym.

Rozwiązanie według wynalazku, poprzez pomiar mętności cieczy myjącej w trakcie procesu mycia, daje informację o ilości wymywanych z instalacji produkcyjnej zanieczyszczeń fizycznych, czyli o uzyskaniu określonego poziomu czystości fizycznej. Uzyskane w trakcie pomiaru charakterystyki mętności, obrazują kinetykę procesu mycia, wyszczególniając kolejne fazy mycia. Na tej podstawie możliwe jest podjęcie decyzji o zakończeniu etapu w programie mycia, tzn. płukania wstępnego, mycia ze środkiem chemicznym, lub zakończeniu całego procesu mycia instalacji produkcyjnej. Charakterystyki mętności stanowią podstawę sterowania czasem programu mycia danej instalacji produkcyjnej.

Przykład realizacji wynalazku przedstawiono na rysunkach, na których fig. 1 pokazuje układ instalacyjny stacji do mycia w przepływie, fig. 2 - układ instalacyjny zmywarki komorowej, a fig. 3 obrazuje kinetykę procesu mycia.

Przykład 1

Podczas realizacji sposobu mycia w przepływie urządzenia produkcyjnego, za pomocą nefelometru, umieszczonego na rurociągu powrotnym cieczy myjących, dokonuje się w sposób ciągły pomiaru ich mętności. Pomiar realizowany jest w jednostkach NTU (Nefelometryczna Jednostka Mętności Wody - Nephelometric Turbidity Unit) lub EBC (Europejska Jednostka Piwowarska - European

Brevery Convention). Sygnał napięciowy lub prądowy, za pomocą karty pomiarowej, przetwarzany jest na sygnał analogowy przekazywany do komputera PC, gdzie jest zbierany i rejestrowany. Zebrane wyniki pomiarowe są wizualizowane w środowisku programowym, wspomagającym tworzenie wirtualnych instrumentów pomiarowych, np. LabViev. Na podstawie pomiaru tworzy się charakterystykę zmian mętności (fig. 3), na której wyznacza się fazy procesu mycia. Wyróżnia się następujące fazy

PL 226 306 B1 mycia: faza wymywania zanieczyszczeń słabo związanych z mytą powierzchnią określona czasem tI, faza intensywnego mycia określona czasem tII oraz faza domywania określona czasem tIII.

Uzyskiwana w trakcie pomiaru charakterystyka zmiany mętności, określająca czas poszczególnych faz mycia, stanowi podstawę sterowania całym programem mycia instalacji produkcyjnej oraz jego etapami. Umożliwia to skrócenie czasu i pozyskanie oszczędności, wynikających z przestoju produkcji i ze zmniejszenia zapotrzebowania energetycznego.

Zintegrowanie przyrządu optycznego z układem sterowania umożliwia automatyczne sterowanie czasem mycia w kolejnych etapach procesu, poprzez przełączanie zaworów w momencie uzyskania mętności na założonym poziomie. Poziom ustala się indywidualnie dla danego układu poddawanego myciu lub poprzez wprowadzenie wartości ΔΜ w granicach 5-10 jednostek NTU, co oznacza, że jeśli mętność nie zmienia się w tym zakresie, to układ samoistnie zakończy proces mycia. Końcowe wartości można traktować jako wyznacznik ilości usuniętych zanieczyszczeń na poziomie zakończenia II fazy mycia. Na ich podstawie określa się stopnień wymywania osadów z instalacji.

Przykład 2

Instalacja stacji mycia w przepływie (Clean in Place - CIP), składa się ze zbiorników 1 na popłuczyny, wodę i chemiczne roztwory myjące, połączonych przewodami rurowymi 3 i 11 wyposażonymi w zawory odcinające 2, 4, 7, 10, 15, 16 z urządzeniami produkcyjnymi 8 poddawanymi procesowi mycia w przepływie, co tworzy tzw. tory mycia 9. Ciecze myjące, przygotowywane w zbiornikach stacji mycia, są przepompowywane za pomocą pompy 6 i transportowane przewodami rurowymi 3 do mytych obiektów 8. Rurociąg powrotny 11, zawracający ciecze z mytego obiektu 8 do zbiorników 1 przez zawór 15 lub do kanału zlewowego 5 przez zawór 16, wyposażony jest w pH-metr 12 i miernik konduktacji 13, a ponadto doposażony jest w przyrząd optyczny 14 w postaci nefelometru, do monitorowania zmiany mętności cieczy myjących. Przyrząd ten musi być odporny na ciecze agresywne oraz zamontowany w taki sposób, aby rurociąg był całkowicie wypełniony, gdyż powietrze lub bąbelki powietrza mogą powodować nieprawidłowy pomiar. Nefelometr realizuje pomiar zmian mętności cieczy myjących metodą kierunkowego światła rozproszonego. Niezależnie od ilości torów mycia 9, nefelometr umiejscowiony jest na rurociągu powrotnym 11 cieczy myjących, najlepiej przed lub na rurociągu wznoszącym. Urządzenia pomiarowe, w postaci pH-metru 12, konduktometru 13 oraz przyrządu optycznego 14 podłączone są do karty pomiarowej 17, zintegrowanej z kontrolerem programów mycia i komputerem, jako centralnym urządzeniem monitorująco-sterującym 18. Układ wyposażony w przyrząd optyczny 14 w postaci nefelometru realizuje automatyczny system monitorowania oraz sterowania procesem mycia.

Przykład 3

Instalacja zmywarki komorowej albo tunelowej ma komorę mycia 19 wyposażoną w układ dysz natryskowych. Ciecze myjące, w postaci czystej wody wodociągowej lub chemicznych roztworów myjących, z punktu zasilania 20 są przepompowywane za pomocą pompy 22 i transportowane rurociągami wyposażonymi w zawory zasilające 21 do mytych obiektów, znajdujących się w komorze mycia 19 wyposażonej w układ dysz natryskowych 23. Wykorzystane ciecze ściekają do filtra 24, gdzie są wstępnie oczyszczane z zanieczyszczeń dużych, po czym przepływają przez przyrząd optyczny 25 w postaci nefelometru, monitorującego zmiany mętności cieczy myjących. Przyrząd optyczny 25 podłączony jest do urządzenia kontrolno-monitorującego 26, zintegrowanego z kontrolerem programów mycia oraz zaworami odcinającymi 27, 28, wyprowadzającymi ciecze myjące z komory mycia do kanału zlewowego 31 lub zawracającymi je rurociągiem 30 do ponownego wykorzystania, za pomocą pompy zwrotnej 29. Układ realizuje automatyczny system monitorowania oraz sterowania procesem mycia.

Claims (3)

1. Sposób monitorowania i sterowania procesem mycia w przepływie, znamienny tym, że w trakcie procesu mycia urządzeń produkcyjnych, przez cały czas, za pomocą przyrządu optycznego do pomiaru światła rozproszonego, umiejscowionego na rurociągu powrotnym cieczy myjących, monitoruje się mętność cieczy myjących, przy czym proces mycia przerywa się w momencie ustabilizowania się poziomu mętności na stałym poziomie.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na podstawie pomiaru mętności cieczy myjących tworzy się charakterystykę zmiany mętności, wyszczególniającą fazę wymywania zanieczyszczeń fizycznych słabo związanych z mytą powierzchnią (I), następnie fazę inten4

PL 226 306 B1 sywnego mycia (II) oraz fazę domywania (III), i na tej podstawie automatycznie albo półautomatycznie steruje się czasem etapu albo programu mycia.

3. Układ do monitorowania i sterowania procesem mycia, zawierający zbiorniki na roztwory myjące, pompę i rurociągi zasilające, zawory odcinające wlotowe i wylotowe, oraz rurociąg powrotny roztworów myjących i popłuczyn z miernikami w postaci pH-metru i konduktometru, znamienny tym, że na rurociągu powrotnym (11, 30) w zamkniętym układzie mycia znajduje się przyrząd optyczny (14, 25) do pomiaru światła rozproszonego, korzystnie nefelometr, mierzący mętność popłuczyn, połączony z urządzeniem monitorująco-sterującym (18, 26).