食品工厂COP__CIP_SIP介绍及影响因素方案
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2.5（最大 6） 1.0 1.4 2.5
47
洗球的连接
卫生连接：插梢式
螺纹不能外露
绝对不能堵塞
48
喷球与旋转喷嘴
通过冲洗而非喷射进行清洁 流量大（15-18 m3/h） 压力相对较低（1.5 - 2.5 bar） 成本低廉、简单、高效 无移动部件，所需维护少 不受高温影响
合格
直径： 容积流量： 流速： 压损：
80 mm 36 000 L/h 2 m/sec 0.55 bar/100 m
100 mm 1.2 m/sec
不合格
42
罐清洗中的机械清洗效果
30 – 45 升/分钟 /每米罐周长
在罐清洁中，清洗液从罐壁留下，形成薄膜，达 到机械清洁效果
膜的厚度通常为 0.4 - 0.6 mm 最重要的因素为容积流量 容积流量应在每米罐周长 30 - 45 L/分钟之间，
14
去污机制
除上述三种能量外，时间因素也非常重要 如三种能量有一种不足，可通过增强其它能量的
形式加以弥补 但要注意的是，三种能量在清洁流程中的作用都
非常重要
15
CIP 组件
基本部分： CIP 罐：配置冲洗水、清洗液及消毒液的罐 管道：连接CIP罐与待洗设备的管道 泵：供应泵与回流泵 阀 热交换器 液位控制 洗球(CIP罐及产品罐）
并非总是能够实现自清洁、自排
间歇接触污垢（每个循环一次）
喷嘴堵塞时影响大，污垢颗粒可能导致 无法准确转动
49
CIP 阀
自动控制 快速响应，气动控制 “安全阀门”位置（故障时阀必须位于安全位置，如避免罐排
使用此方法时即假设残余产品可通过干净的压缩空气排出系统：
压缩空气
液体
然而，在实际使用中，这种方法的效果并不佳。最后，液体未充满管道横 截面时，大部分空气会从液面上方排掉，起不到任何作用：
此外，使用压缩空气的成本也相当可观。应特别注意，避免压缩机油通过 压缩空气被带入管道系统
该技术未被普遍接受！
食品工厂CIP/COP/SIP工艺介绍 及其影响因素
CIP: (原位清洗,定位清洗) clean in place/cleaning in place cop:(外部清洗)clean out place 设备外部泡沫清洗系统 COP sip: (内部消毒) sterlize in place sop:(外部消毒) sterlize out place AIC:(无菌中间清洗)aseptic inmiddle clean
此类设备时，流率应控制在 1.2 - 1.4 米/秒。可在板的表面产生湍流
41Βιβλιοθήκη 管道横截面变化对流动特征产生的影响
直径： 容积流量： 流速： 压损：
80 mm 36 000 L/h 2 m/sec 0.55 bar/100 m
65 mm 36 000 L/h 3 m/sec 1.6 bar/100 m
20
CIP系统供应端设置
清洗对象
清洗剂1
清洗剂2
新鲜水
清洗剂
RTD
Press sensor Option !
Flow
Filter/Chk v/v
CIP系统回流端设置
温度探头
清洗对象
清洗剂1
清洗剂2
新鲜水
电导率仪
流量感应开关
清洗剂
CIP罐设计基本要求
自清洗功能
安装有洗球（多用途系统） 能完全排空
LL
LC
电导率仪
HHL
LLA
HL
化学品
HL
HL
RL
0/4 - 20 mA
LL
添加系统
34
CIP 系统中的电导应用
QIC3
QIC2
QIC1
QIC 1 / 2 = 监控浓度 QIC 3 = 界面分离
35
食品行业用液体介质电导率范围示意图
电导率 水
产品 酸性清洁剂 碱性清洁剂
36
使用压缩空气排空管道
自清洁、自排放 连续接触污垢（如未使用间歇喷雾） 单孔堵塞时，产生的不利影响较小
喷射力强，机械效应更大
流量低 (10 - 15 m3/h)，大型罐中所需设备 更少
所需工作压力最低 (4- 8 bar) 价格更高，结构相对复杂
可靠性问题，某些型号维护较为复杂
不能保证可以高温下使用（这一点在使 用热水消毒时非常重要）
不能产生喷洒阴影 人孔的清洗 呼吸孔的清洗
45
洗球的不当连接
46
旋转洗球（水压驱动）
Rota-Jet 直径 [mm]： 容积流量 [m³/h]： 建议压力[巴]： 清洁半径 [米]：
卫生型设计 低价 更易处理 最安全，精度最高 减少水的用量
25 50 75 24 34 54 2 – 4 4 - 7 7 - 14
与，对工厂所有设备或管道进行清洁。 在一定流量/压力的条件下，将清洁剂溶液喷射或喷洒到设备表面或在设备
中循环。 整个清洁过程通常由多个独立清洗步骤组成。 COP：Clean Out of Place. 把设备拆开来进行清洗的方法。一般指手工清洗、
泡沫清洗等清洗方法。
CIP的发展历史
20世纪40年代后期最先用于乳品行业 CIP没有发明前，乳品工厂的清洗程序
刷子使用要求
不易掉毛 易自清洗 颜色区别
SOP的作用
SOP：Sanitation Out of Place. SOP槽：浸泡消毒槽
零配件浸泡前必须清洗干净。 必须全部浸泡在消毒液中。 氯类消毒液不能长时间浸泡。
CIP的优点
安全标准高
人工流程减少 不需要员工进入缸或其它处理设备 不需要员工直接接触化学品溶液
符合3A标准 体积为总循环量的1.5倍
23
预清洗罐
HLA = 高液位警报
HL = 高液位
到达此液位时，关闭回流阀，将液流转到排水管
HLA HL
LL = 低液位
液面低于此液位时，切换到新鲜水罐供水给供应 泵
回流管位于 LL 下以避免湍流（泡沫）
LL
可彻底排空（锥形底）
溢流到排水管中（无溅射）
清洗用洗球
24
CIP 清洁剂罐
HLA = 高液位警报
HL = 高液位
HLA
到达此液位时，关闭回流阀，将液流转到 HL
回收水罐和排水管
LL = 低液位
ML
液面低于此液位时，补水到中液位（循环 LL
中）
LLA
回流管位于 LL 下以避免湍流（泡沫）
密度 [g/cm³] 半径 [cm] 流速 [cm/sec] 粘度 [cm2/ sec]
理想情况下，光滑不锈钢管道的 雷诺数（改变层/湍流）应为 2300 实际应用中，一般在 3000 - 9000 范围内
40
管道及其它封闭回路CIP 清洁状况
只有在管道完全充满，并产生湍流时才能达到理想的清洁效果 必须避免产生气泡 这一要求同样适用于通过循环清洗液进行清洗的其它封闭回路 对于板式热交换器建议使用较低的流速，以避免板面遭到腐蚀。清洁
HL
离供应泵最远
LL LLA
所有罐体
27
CIP 加热系统
蒸汽喷射直接加热 间接加热
罐内盘管加热 在线加热 （经过供应泵） CIP罐外部循环加热（不经过供应泵）
28
蒸汽喷射直接加热
速度快，传热效率高 温度难以控制 冷凝水可能造成溶液稀释，无法控制 形成泡沫 设备可能受到机械冲击（蒸汽管道产生水锤
LLA=低液位警报，供应泵停止
可彻底排空（锥形底）
溢流到排水管中（无溅射）
清洗用洗球
外置热交换系统（4m3以上)
25
CIP 罐正确设计：
锥形底，CIP 出口位置较高
CIP 出口 CIP 供应管 锥形底 罐排水管
26
清水罐
无回流管
与喷球的连接采用分配板
HLA
（安全功能）
视污垢数量和性质而定 使用回流泵将清洗液泵固CIP站 对于离心式回流泵使用排气阀将清洗液中的空气
除去
43
洗球（清洗模式）
它通过泵，以 1.5 - 3 bar的压力将清洁剂溶液喷洒到罐壁上 洗球可根据具体需求，实现不同的喷洒范围 可根据具体要求调节大小和流量
44
洗球的安装
洗球供应管长度：1/4~1/5罐直径 (计算公式） 洗球与供应管连接处间隙：0.1mm 洗球与供应管之间为卫生连接 洗球的布置
主要内容
CIP/COP/SIP/SOP介绍 CIP/COP/SIP/SOP系统组成、工作机制及影响因素 Sidel CAF Line清洗工艺介绍及分析
CIP与COP介绍
4
CIP的定义
CIP：Clean In Place,原位清洗/就地清洗。 CIP是一种清洗方法，无需拆卸及打开设备，且几乎或完全不需要操作员参
31
CIP 罐专用外置热交换器
动态热交换（速度快，效果好） 易于维护 温度控制精确 CIP 在合适的温度启动 CIP 罐作为热缓冲器 使罐内物质充分混合 可在加热回路中非常方便地安装清洗液浓度测量及
添加仪表 减轻供应泵运行负担（循环泵功率相对较小）
32
T
浓度检测与电导率仪安装
附件： 化学品添加及监控设施 CIP 控制器
16
不同的CIP系统
单用途
多用途
单用途+回收
单用途 CIP 系统
CIP缓冲罐提供足以维持循环的清洗溶液，通过设备后回到缓冲罐 清洁完成后，清洁溶液被排放
清水供应 CIP回流泵 分配板DP
18
多用途CIP 系统
清水
消毒剂 待清洁对象
清洁剂 预冲洗水
CIP-回流
CIP-供给
19
单用途与多用途 CIP系统特点
单用途
避免交叉污染风险
根据待清洁对象具体需要调节清洗 液浓度/温度
设备数量多 结构紧凑
多用途 排放物更少 清洁溶液随时可用（存储在罐中） 水和化学品可重复使用，更加经济
（在很大程度上取决于实际情况、水和能 源成本……）
COP清洗
泡沫清洗：小罐，罐外表面等。
内部喷淋系统
供应 排空
被清洗设备
排空
泡沫发生器
COP的作用
COP清洗
零部件的清洗：取样阀、人孔、软管、过滤网、垫圈、呼吸阀、进料管、 转换件等。
泡沫主站
卫星站
PLC控制的泡沫主站
COP清洗
COP清洗槽
COP清洗
刷子清洗
管道内部 管道外部 贮罐表面
效应）
29
使用罐内加热盘管进行间接加热
静态热量传输 罐内障碍(易结垢） 难以维护 无搅拌功能
30
在线加热
动态热交换（速度快，效果好） 易于维护 温度控制精确 CIP 在合适的温度启动 使罐内物质充分混合 可在加热回路中非常方便地安装清洗
液浓度测量及添加仪表 CIP 罐作为热缓冲器
管道中的湍流 流动液体中发生的充分交流
39
如何制造湍流
流动模式部分取决于管道性质、直径及流速 经验证明（假设管道为光滑的不锈钢管道，直径 1“- 6”，水溶性清洗溶液）：
产生湍流的最低流速为 1.5 – 2 米/秒
学术上一般以 雷诺数对其进行描述：
Re=
液体密度 x 管道半径 x 流速 液体粘度
卫生质量提高
结果重复性好 消除人为错误
成本控制更加合理
生产效率提高 人力开支减少 水、能源、清洁剂、消毒剂等辅助资源控制得到提高
12
CIP系统组成、工作机制 及影响因素
13
在清洁过程中向污垢施加的能量
热能 （溶液温度）
机械能 （湍流）
化学能 (化学品，[%])
污垢
污垢覆盖表面
直接穿过罐壁安装，或安装在 CIP 罐液面下管道末端：
这样可能造成投料过多，因为它达到混匀所需时间较长，直 到溶液浓度均匀后才能测得代表值
探头
探头处浓度增大的速度高于罐内其它部分 电导率仪控制的投料泵会频繁关闭、启动。达到
探头
正确浓度的时间较长
33
T
电导率仪的安装
添加控制
HLA HL
37
温度测量与监控
CIP 罐温度 CIP 供应、回流温度
CIP 系统温度测量设备要求
精度 反应度 防震、可靠 耐化学品腐蚀 卫生级安装
38
CIP 流程中的机械能来源
管道中的层流（v = 流速） 不同液层经过管道流向中心时速度不同，各液层之间无明显交流 v1 v2 v3 v4 v3 v2 v1
将所有的设备全部拆开 手工清洗：清水冲洗、刷子刷洗、清水冲洗 组装设备 非常耗时及耗人力
直到20世纪60年代中期，乳品工厂才正式开始使用全自动的CIP清洗 系统
艺康化工是最早发明CIP并应用的公司之一。
COP的作用
CIP只能完成80~90%的清洗任务，10~20%的清洗任务要靠COP来完 成。
47
洗球的连接
卫生连接：插梢式
螺纹不能外露
绝对不能堵塞
48
喷球与旋转喷嘴
通过冲洗而非喷射进行清洁 流量大（15-18 m3/h） 压力相对较低（1.5 - 2.5 bar） 成本低廉、简单、高效 无移动部件，所需维护少 不受高温影响
合格
直径： 容积流量： 流速： 压损：
80 mm 36 000 L/h 2 m/sec 0.55 bar/100 m
100 mm 1.2 m/sec
不合格
42
罐清洗中的机械清洗效果
30 – 45 升/分钟 /每米罐周长
在罐清洁中，清洗液从罐壁留下，形成薄膜，达 到机械清洁效果
膜的厚度通常为 0.4 - 0.6 mm 最重要的因素为容积流量 容积流量应在每米罐周长 30 - 45 L/分钟之间，
14
去污机制
除上述三种能量外，时间因素也非常重要 如三种能量有一种不足，可通过增强其它能量的
形式加以弥补 但要注意的是，三种能量在清洁流程中的作用都
非常重要
15
CIP 组件
基本部分： CIP 罐：配置冲洗水、清洗液及消毒液的罐 管道：连接CIP罐与待洗设备的管道 泵：供应泵与回流泵 阀 热交换器 液位控制 洗球(CIP罐及产品罐）
并非总是能够实现自清洁、自排
间歇接触污垢（每个循环一次）
喷嘴堵塞时影响大，污垢颗粒可能导致 无法准确转动
49
CIP 阀
自动控制 快速响应，气动控制 “安全阀门”位置（故障时阀必须位于安全位置，如避免罐排
使用此方法时即假设残余产品可通过干净的压缩空气排出系统：
压缩空气
液体
然而，在实际使用中，这种方法的效果并不佳。最后，液体未充满管道横 截面时，大部分空气会从液面上方排掉，起不到任何作用：
此外，使用压缩空气的成本也相当可观。应特别注意，避免压缩机油通过 压缩空气被带入管道系统
该技术未被普遍接受！
食品工厂CIP/COP/SIP工艺介绍 及其影响因素
CIP: (原位清洗,定位清洗) clean in place/cleaning in place cop:(外部清洗)clean out place 设备外部泡沫清洗系统 COP sip: (内部消毒) sterlize in place sop:(外部消毒) sterlize out place AIC:(无菌中间清洗)aseptic inmiddle clean
此类设备时，流率应控制在 1.2 - 1.4 米/秒。可在板的表面产生湍流
41Βιβλιοθήκη 管道横截面变化对流动特征产生的影响
直径： 容积流量： 流速： 压损：
80 mm 36 000 L/h 2 m/sec 0.55 bar/100 m
65 mm 36 000 L/h 3 m/sec 1.6 bar/100 m
20
CIP系统供应端设置
清洗对象
清洗剂1
清洗剂2
新鲜水
清洗剂
RTD
Press sensor Option !
Flow
Filter/Chk v/v
CIP系统回流端设置
温度探头
清洗对象
清洗剂1
清洗剂2
新鲜水
电导率仪
流量感应开关
清洗剂
CIP罐设计基本要求
自清洗功能
安装有洗球（多用途系统） 能完全排空
LL
LC
电导率仪
HHL
LLA
HL
化学品
HL
HL
RL
0/4 - 20 mA
LL
添加系统
34
CIP 系统中的电导应用
QIC3
QIC2
QIC1
QIC 1 / 2 = 监控浓度 QIC 3 = 界面分离
35
食品行业用液体介质电导率范围示意图
电导率 水
产品 酸性清洁剂 碱性清洁剂
36
使用压缩空气排空管道
自清洁、自排放 连续接触污垢（如未使用间歇喷雾） 单孔堵塞时，产生的不利影响较小
喷射力强，机械效应更大
流量低 (10 - 15 m3/h)，大型罐中所需设备 更少
所需工作压力最低 (4- 8 bar) 价格更高，结构相对复杂
可靠性问题，某些型号维护较为复杂
不能保证可以高温下使用（这一点在使 用热水消毒时非常重要）
不能产生喷洒阴影 人孔的清洗 呼吸孔的清洗
45
洗球的不当连接
46
旋转洗球（水压驱动）
Rota-Jet 直径 [mm]： 容积流量 [m³/h]： 建议压力[巴]： 清洁半径 [米]：
卫生型设计 低价 更易处理 最安全，精度最高 减少水的用量
25 50 75 24 34 54 2 – 4 4 - 7 7 - 14
与，对工厂所有设备或管道进行清洁。 在一定流量/压力的条件下，将清洁剂溶液喷射或喷洒到设备表面或在设备
中循环。 整个清洁过程通常由多个独立清洗步骤组成。 COP：Clean Out of Place. 把设备拆开来进行清洗的方法。一般指手工清洗、
泡沫清洗等清洗方法。
CIP的发展历史
20世纪40年代后期最先用于乳品行业 CIP没有发明前，乳品工厂的清洗程序
刷子使用要求
不易掉毛 易自清洗 颜色区别
SOP的作用
SOP：Sanitation Out of Place. SOP槽：浸泡消毒槽
零配件浸泡前必须清洗干净。 必须全部浸泡在消毒液中。 氯类消毒液不能长时间浸泡。
CIP的优点
安全标准高
人工流程减少 不需要员工进入缸或其它处理设备 不需要员工直接接触化学品溶液
符合3A标准 体积为总循环量的1.5倍
23
预清洗罐
HLA = 高液位警报
HL = 高液位
到达此液位时，关闭回流阀，将液流转到排水管
HLA HL
LL = 低液位
液面低于此液位时，切换到新鲜水罐供水给供应 泵
回流管位于 LL 下以避免湍流（泡沫）
LL
可彻底排空（锥形底）
溢流到排水管中（无溅射）
清洗用洗球
24
CIP 清洁剂罐
HLA = 高液位警报
HL = 高液位
HLA
到达此液位时，关闭回流阀，将液流转到 HL
回收水罐和排水管
LL = 低液位
ML
液面低于此液位时，补水到中液位（循环 LL
中）
LLA
回流管位于 LL 下以避免湍流（泡沫）
密度 [g/cm³] 半径 [cm] 流速 [cm/sec] 粘度 [cm2/ sec]
理想情况下，光滑不锈钢管道的 雷诺数（改变层/湍流）应为 2300 实际应用中，一般在 3000 - 9000 范围内
40
管道及其它封闭回路CIP 清洁状况
只有在管道完全充满，并产生湍流时才能达到理想的清洁效果 必须避免产生气泡 这一要求同样适用于通过循环清洗液进行清洗的其它封闭回路 对于板式热交换器建议使用较低的流速，以避免板面遭到腐蚀。清洁
HL
离供应泵最远
LL LLA
所有罐体
27
CIP 加热系统
蒸汽喷射直接加热 间接加热
罐内盘管加热 在线加热 （经过供应泵） CIP罐外部循环加热（不经过供应泵）
28
蒸汽喷射直接加热
速度快，传热效率高 温度难以控制 冷凝水可能造成溶液稀释，无法控制 形成泡沫 设备可能受到机械冲击（蒸汽管道产生水锤
LLA=低液位警报，供应泵停止
可彻底排空（锥形底）
溢流到排水管中（无溅射）
清洗用洗球
外置热交换系统（4m3以上)
25
CIP 罐正确设计：
锥形底，CIP 出口位置较高
CIP 出口 CIP 供应管 锥形底 罐排水管
26
清水罐
无回流管
与喷球的连接采用分配板
HLA
（安全功能）
视污垢数量和性质而定 使用回流泵将清洗液泵固CIP站 对于离心式回流泵使用排气阀将清洗液中的空气
除去
43
洗球（清洗模式）
它通过泵，以 1.5 - 3 bar的压力将清洁剂溶液喷洒到罐壁上 洗球可根据具体需求，实现不同的喷洒范围 可根据具体要求调节大小和流量
44
洗球的安装
洗球供应管长度：1/4~1/5罐直径 (计算公式） 洗球与供应管连接处间隙：0.1mm 洗球与供应管之间为卫生连接 洗球的布置
主要内容
CIP/COP/SIP/SOP介绍 CIP/COP/SIP/SOP系统组成、工作机制及影响因素 Sidel CAF Line清洗工艺介绍及分析
CIP与COP介绍
4
CIP的定义
CIP：Clean In Place,原位清洗/就地清洗。 CIP是一种清洗方法，无需拆卸及打开设备，且几乎或完全不需要操作员参
31
CIP 罐专用外置热交换器
动态热交换（速度快，效果好） 易于维护 温度控制精确 CIP 在合适的温度启动 CIP 罐作为热缓冲器 使罐内物质充分混合 可在加热回路中非常方便地安装清洗液浓度测量及
添加仪表 减轻供应泵运行负担（循环泵功率相对较小）
32
T
浓度检测与电导率仪安装
附件： 化学品添加及监控设施 CIP 控制器
16
不同的CIP系统
单用途
多用途
单用途+回收
单用途 CIP 系统
CIP缓冲罐提供足以维持循环的清洗溶液，通过设备后回到缓冲罐 清洁完成后，清洁溶液被排放
清水供应 CIP回流泵 分配板DP
18
多用途CIP 系统
清水
消毒剂 待清洁对象
清洁剂 预冲洗水
CIP-回流
CIP-供给
19
单用途与多用途 CIP系统特点
单用途
避免交叉污染风险
根据待清洁对象具体需要调节清洗 液浓度/温度
设备数量多 结构紧凑
多用途 排放物更少 清洁溶液随时可用（存储在罐中） 水和化学品可重复使用，更加经济
（在很大程度上取决于实际情况、水和能 源成本……）
COP清洗
泡沫清洗：小罐，罐外表面等。
内部喷淋系统
供应 排空
被清洗设备
排空
泡沫发生器
COP的作用
COP清洗
零部件的清洗：取样阀、人孔、软管、过滤网、垫圈、呼吸阀、进料管、 转换件等。
泡沫主站
卫星站
PLC控制的泡沫主站
COP清洗
COP清洗槽
COP清洗
刷子清洗
管道内部 管道外部 贮罐表面
效应）
29
使用罐内加热盘管进行间接加热
静态热量传输 罐内障碍(易结垢） 难以维护 无搅拌功能
30
在线加热
动态热交换（速度快，效果好） 易于维护 温度控制精确 CIP 在合适的温度启动 使罐内物质充分混合 可在加热回路中非常方便地安装清洗
液浓度测量及添加仪表 CIP 罐作为热缓冲器
管道中的湍流 流动液体中发生的充分交流
39
如何制造湍流
流动模式部分取决于管道性质、直径及流速 经验证明（假设管道为光滑的不锈钢管道，直径 1“- 6”，水溶性清洗溶液）：
产生湍流的最低流速为 1.5 – 2 米/秒
学术上一般以 雷诺数对其进行描述：
Re=
液体密度 x 管道半径 x 流速 液体粘度
卫生质量提高
结果重复性好 消除人为错误
成本控制更加合理
生产效率提高 人力开支减少 水、能源、清洁剂、消毒剂等辅助资源控制得到提高
12
CIP系统组成、工作机制 及影响因素
13
在清洁过程中向污垢施加的能量
热能 （溶液温度）
机械能 （湍流）
化学能 (化学品，[%])
污垢
污垢覆盖表面
直接穿过罐壁安装，或安装在 CIP 罐液面下管道末端：
这样可能造成投料过多，因为它达到混匀所需时间较长，直 到溶液浓度均匀后才能测得代表值
探头
探头处浓度增大的速度高于罐内其它部分 电导率仪控制的投料泵会频繁关闭、启动。达到
探头
正确浓度的时间较长
33
T
电导率仪的安装
添加控制
HLA HL
37
温度测量与监控
CIP 罐温度 CIP 供应、回流温度
CIP 系统温度测量设备要求
精度 反应度 防震、可靠 耐化学品腐蚀 卫生级安装
38
CIP 流程中的机械能来源
管道中的层流（v = 流速） 不同液层经过管道流向中心时速度不同，各液层之间无明显交流 v1 v2 v3 v4 v3 v2 v1
将所有的设备全部拆开 手工清洗：清水冲洗、刷子刷洗、清水冲洗 组装设备 非常耗时及耗人力
直到20世纪60年代中期，乳品工厂才正式开始使用全自动的CIP清洗 系统
艺康化工是最早发明CIP并应用的公司之一。
COP的作用
CIP只能完成80~90%的清洗任务，10~20%的清洗任务要靠COP来完 成。