Sistemas cip

Tuchenhagen do BrasilLtda.
PROJETO E OPERAÇÃO
DE SISTEMAS DE
LIMPEZA CIP

PROJETO E OPERAÇÃO DE SISTEMAS DE LIMPEZA CIP
1. Utilização do Sistema de Limpeza
Definições
Instalações fixas de escoamento e CIP são imprescindíveis para a produção
contemporânea na indústria de alimentos. A qualidade do produto final está sendo cada
vez mais exigida, tanto no aspecto bacteriológico quanto no aspecto sensorial. O mesmo
vem ocorrendo na indústria farmacêutica e de cosméticos.
Limpeza e esterilização são pré requisitos básicos para uma produção livre de
resíduos e bacteriologicamente confiável. Devido ao aumento dos custos de mão de obra,
energia e materiais, as razões econômicas passaram a ser predominantes para se decidir
em relação ao sistema CIP. Limpeza automatizada economiza tempo e recursos. Os
processos automáticos de produção que estão sendo cada vez mais empregados
requerem processos automáticos de limpeza. O CIP deve garantir que nenhuma superfície
que entra em contato com o produto seja uma fonte de contaminação microbiológica ou
química. CIP é a abreviação de "Cleaning in Place" e significa limpeza automática no lugar
de produção e durante o processo sem nenhum particular tratamento ou desmontagem do
equipamento de produção. SIP significa "Sterilization in Place". Ambos requerem sistemas
de produção projetados e construídos de maneira a possibilitarem a limpeza.
Limpeza de alta pressão
A limpeza varia conforme a pressão utilizada. O método de limpeza de alta pressão
apresenta uma força mecânica na limpeza por meio de um spray. A velocidade do
detergente diminui conforme aumenta a distância entre o spray e o local a ser limpo. Um
revólver com jato, por exemplo, só é efetivo quando utilizado a poucos centímetros de
distância do local a ser limpo. Distâncias maiores requerem um jato mais concentrado em
quantidade suficiente. Devido a movimento ser requerido para a limpeza em geral, sprays
giratórios chamados limpador orbital que trabalham em uma rotação orbital são utilizados
para limpeza de tanques em geral (Figura 1). Sujeiras pesadas em camadas grossas,
como por exemplo incrustações, são removidas utilizando jato concentrado. No entanto
esse tipo de mecanismo só é efetivo quando o jato incide diretamente na incrustação. Em
lugares onde não ocorre impacto direto como por exemplo atrás de agitadores, em alguns
tipos de tanque ou dentro e fora de tubulações este tipo de sistema de limpeza não é
eficiente.
Figura 1: Limpador Orbital
Normalmente as quantidades aderidas são reduzidas e portanto esse tipo de
mecanismo é inadequado para sistemas de tubulações que são conectados para esse fim.
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As aplicações de alta pressão para tubulações matriz são limitadas a situações em que o
tipo da sujeira requer um jato de spray mecanicamente efetivo.
Limpeza de baixa pressão
Limpeza automática de equipamentos utilizados em processos necessita de solução
de limpeza aplicada em quantidade suficiente e temperatura adequada para todas as
partes que entram em contato com o produto. Limpeza de baixa pressão significa lavar
superfícies aparentes ou enxaguar sistemas fechados.
Neste tipo de limpeza, excluindo indústrias químicas, concentração, atividade,
temperatura do detergente e efeito mecânico influem diretamente na velocidade da
limpeza. A prática e também experimentos nos mostram que o efeito mecânico de limpeza
de algumas soluções é afetado pela velocidade do escoamento e turbulência. Aumentando
a velocidade de escoamento aumenta-se a velocidade da limpeza. No entanto esse
aspecto tem aplicação limitada. Um filme de líquido excessivamente espesso na parede de
um tanque e um fluxo laminar de alta velocidade em uma tubulação não resultam em
ganho na velocidade de limpeza.
Limpeza de tanques
Para a limpeza de tanques verticais os seguintes valores são indicados para sprays
fixos no topo dos tanques:
- Pouca quantidade de resíduos
aproximadamente 25 l / min x m da circunferência do tanque
- Grande quantidade de resíduos
aproximadamente 35 l / min x m da circunferência do tanque
Uma grande variedade de sprayballs possibilita uma fácil adaptação aos mais
variados formatos de tanques existentes (Figura 2). Por exemplo, um tanque vertical com
um agitador localizado no topo necessita de um sprayball de ação global em cada lado do
agitador. Um tanque vertical sem nenhum mecanismo interno apenas requer um sprayball
central localizado no topo projetado para enxaguar apenas a tampa e partes superiores da
parede do tanque.
Figura 2: Tipos de Sprayball e perfil do jato
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Jato pontual rotativo
Na maioria dos tanques utilizados hoje em dia o consumo de fluído poderia superar
a quantidade de 60m3
/ h para cada spray fixo. Isso iria requerer bombas de maior
potência, abastecimentos maiores e linhas de recuperação no sistema de limpeza. Jatos
rotativos de baixa pressão e jatos pontuais são a melhor solução. Neste caso o sprayball
não é inteiramente coberto de pequenos orifícios de onde são liberados os jatos. Apenas
de um a três jatos são direcionados contra a parede do tanque por meio de mecanismo
rotatório (Figura 3).
Esse tipo de equipamento chega a ser quarenta vezes mais efetivo que o sprayball
para enxaguar um tanque. Esse jato pontual rotativo ainda atinge alta turbulência devido a
um sistema de spray com pulsos e portanto consegue mais curtos ciclos de limpeza.
Figura 3: Jato Pontual Rotativo e sua área de alcance
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2. Sistemas de Limpeza
Limpar equipamentos de produção com sistema CIP requer soluções de limpeza
que podem ser bombeadas através dos equipamentos em um circuito. As soluções de
limpeza devem chegar aos equipamentos e tubulações em enxágüe contínuo e ciclos de
limpeza enviadas por um sistema de abastecimento.
Como é um sistema de abastecimento?
Não é possível fazer generalizações quanto ao sistema de abastecimento.
Apesar de os processos permanecerem basicamente os mesmos, cada processo
deve ser analisado individualmente para que seja escolhido o tipo de sistema que mais se
adapte aos requisitos necessários. Existe dois diferentes métodos:
a) CIP com recuperação, bateladas de solução de limpeza preparadas podem ser
reutilizadas algumas vezes.
b) CIP sem recuperação, solução utilizada apenas uma única vez. Solução é
preparada e em seguida utilizada.
Uma série de fatores determinam qual é o método ideal para cada tipo de aplicação.
Vantagens de CIP sem recuperação
• Uma batelada de solução de limpeza com concentração precisamente definida é
preparada para cada ciclo de enxágüe. Isso possibilita utilização de
concentrações variadas nas diferentes áreas de limpeza de acordo com o tipo de
resíduo.
• Solução limpa não contaminada com partículas de uma limpeza anterior e com
poder de limpeza precisamente determinado.
• Investimento inicial é baixo. O custo fixo do sistema de limpeza é
substancialmente menor.
Vantagens de CIP com recuperação
• Baixo consumo de água e de calor pela solução de limpeza devido ao múltiplo
uso
• Uso econômico para soluções de limpeza em altas concentrações
• Menores tempos de limpeza devido a maiores concentrações da solução de
limpeza.
Sistema CIP com recuperação
O CIP com recuperação é geralmente instalado em um sistema centralizado. Um
sistema de abastecimento central, por exemplo, pode abastecer várias áreas de produção
utilizando diferentes circuitos de limpeza (Figuras 4 e 5).
O CIP com recuperação é o mais econômico sistema se considerarmos o consumo
de água, calor e soluções de limpeza. Evidentemente que o sistema necessita ser
projetado adequadamente.
O sistema de limpeza compreende de tanques para soluções alcalinas e ácidas e,
quando possível, divididas em áreas de aplicação e concentração.
Além disso o sistema é equipado com tanque de abastecimento de água a
temperatura ambiente, tanques de recuperação para enxágüe da água, tubulação e
válvulas para abastecimento e retorno dos tanques e ainda bombas para circulação.
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Sistemas de aquecimento são freqüentemente integrados aos tanques de retorno de
soluções ácidas e alcalinas para que garantam que as soluções já estejam na temperatura
requerida para os estágios de enxágüe.
Algumas vezes é necessário o aquecimento acima de 80°C para o abastecimento.
Nesses casos nós recomendamos acoplar um trocador de calor com controle de
temperatura auxiliar na linha de abastecimento do sistema de limpeza. Estes trocadores de
calor são geralmente projetados para elevar a temperatura de uma só vez em
aproximadamente 20 a 30°C.
Antes do início da limpeza, todos os tanques de recuperação podem ser
consecutivamente aquecidos na linha por esses trocadores de calor.
É importante notar que os tanques de recuperação com temperaturas do meio
elevadas devem ser dotados de isolantes para propiciar uma economia de energia e
proteger contra contato acidental.
Em alguns casos de CIP com recuperação um tanque pulmão do meio frio é
utilizado com aquecimento na linha de abastecimento e resfriamento no trocador de calor.
Este método tem uso limitado devido ao fato de que a taxa de calor de recuperação é
substancialmente menor que 100% , aumentando a temperatura nos tanques de
recuperação a cada ciclo. Portanto a vantagem de uma recuperação a frio é perdida após
alguns ciclos.
A perda de calor de recuperação é necessária quando líquidos quentes de enxágüe
são usados e não podem ser despejados na rede de esgoto a temperaturas elevadas.
Figura 4: Esquema estrutural do CIP com recuperação
Figura 5: Visualização do Sistema CIP com Recuperação
Sistema CIP sem recuperação
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Sistema CIP sem recuperação é considerado uma unidade compacta pronta para
utilizar. Este sistema consiste de um tanque pulmão, bombas de pressão, válvulas,
dosadores, sistemas de aquecimentos e unidade de controle. Estas partes são reunidas
em uma estrutura de base que é conectada em sua própria tubulação de trabalho e a
estrutura é instalada e testada (Figuras 6 e 7).
Instalação no local requer apenas conexões com abastecimento de detergente,
linhas de recuperação e com abastecimento de energia para água, vapor, condensado e
eletricidade.
Este tipo de sistema oferece duas vantagens inerentes:
1) O sistema pode ser produzido em série como uma unidade padrão resultando em
um preço mais baixo e uma entrega mais rápida.
2) Como o sistema é equipado com programa de controle armazenado com um
software padrão previamente testado, o tempo para início de operação é bastante
reduzido.
O Sistema CIP sem recuperação opera da seguinte forma:
Água é drenada do tanque pulmão para um pré enxágüe, bombeada pela bomba de
pressão para o sistema a ser limpo, e na linha de retorno é drenada para tratamento antes
do descarte.
Durante o ciclo de enxágüe com detergentes, água também é drenada
do tanque pulmão e então circula através do sistema enquanto o detergente vai
sendo adicionado. As fases intermediária e final de enxágüe são similares ao enxágüe
inicial.
Vários ciclos de limpeza podem ser combinados de acordo com as necessidades e
de acordo com o programa da matriz, selecionados para limpeza fria ou quente.
Como a limpeza de uso simples não mantém soluções em tanque pulmão para uso
múltiplo, alguns requisitos são necessários:
1) A quantidade de resíduos deve permitir satisfatória remoção usando baixas
concentrações de detergente.
2) Uma limpeza por período mais longo usando uma concentração de detergente
menor deve ser aceitável.
3) O equipamento a ser limpo deve ter um volume relativamente pequeno.
4) O sistema de limpeza deve estar localizado próximo ao equipamento a ser limpo
com reduzido abastecimento e linhas de retorno.
Para a limpeza de tanques, o volume em circulação pode ser mantido, no mínimo
desviando o líquido do tanque pulmão através de um desvio.
No tanque que está sendo limpo, uma taxa de abastecimento de líquido para a
bomba é necessária. Esta taxa pode ser reduzida a um mínimo quando é utilizado um jato
rotativo pontual de baixa ação e aplicação constante.
Vários detergentes e desinfetantes são adicionados enquanto o detergente está
circulando de acordo com o controle do tempo. É possível aumentar periodicamente a taxa
de adição a cada etapa. Esse processo não é necessário para um tempo curto de limpeza
por meio de alta concentração de detergente.
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Figura 6: Esquema estrutural do CIP sem Recuperação
Figura 7: Unidade de CIP sem Recuperação
Separação de meios de limpeza
A separação entre os ciclos de enxágüe é crucial para vida útil da sistema CIP com
recuperação e para consumo de solução de limpeza em ambos os tipos de CIP. Essas
separações entre os ciclos são mais importantes para o CIP com recuperação do que para
o sistema de limpeza de uso simples.
No ponto de mudança entre os ciclos, o meio em circulação, por exemplo água, é
trocado pelo subsequente meio, por exemplo soda caustica. A separação na linha de
retorno pode ser alcançada da seguinte forma:
1) Separação na linha de retorno, por exemplo as válvulas de retorno são alteradas
por um controle de tempo. Para variações nas condições no circuito de limpeza,
diferentes tempos para transportes são necessários. Em tanques esses transportes
devem ocorrer em dois estágios. Primeiramente a linha de abastecimento empurra
o meio até o tanque a ser limpo. Depois de um intervalo em que todo o fluido
residual é retornado para o sistema CIP, o meio da linha de retorno é enviado para
o sistema de limpeza.
2) No caso de limpeza de tanque cujas linhas de abastecimento de detergente e de
retorno são conectados por meio de válvulas, o detergente utilizado pode ser
enviado por meio de um sistema fechado. O abastecimento e linha de retorno são
conectados por meio de uma válvula de controle adicional para formar um circuito
fechado. Depois que o ciclo de enxágüe está completo, o tanque é esvaziado.
Depois de fechar as válvulas de entrada e saída da linha, o circuito de limpeza
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funciona através de um desvio com relação ao tanque. Isso resulta em condições
estáveis e evita contato com a válvula de entrada do tanque.
3) Separação do meio por controle de tempo, como já foi descrito, necessita da
instalação de uma sonda condutora na linha de retorno. A mudança de um meio
para outro é controlada por meio de um controle de condutividade.
4) Controle de tempo com valores máximos são estabelecidos por segurança e
independente do sinal proveniente da sonda condutora, a alteração ocorre quando
o tempo é ultrapassado.
O tanque de abastecimento do CIP e linhas de retorno que apresentam uma
inclinação em relação a bomba de retorno podem ser drenados pelo funcionamento da
mesma quando o meio de limpeza é alterado.
Entre o sistema de limpeza, bomba de retorno e passagem de retorno, condições
estáveis para o controle de tempo do esvaziamento prevalecem. Geralmente uma
combinação de válvulas de controle é responsável por uma alteração. A inversão do fluxo
resulta em uma proteção seca para a bomba enquanto que os tanques são drenados por
sucção.
Quais os princípios que devem ser observados para garantir uma estrita separação
dos meios em uma planta de produção?
1) Nos circuitos de limpeza, na medida do possível, linhas devem ser operadas em
paralelo. Caso isso seja inevitável, é obrigatório que essas linhas sejam limpas em
estágios com tempo e condutividade controlados.
2) Tanques pulmão e tanques intermediários devem ser drenados quando o meio de
limpeza é alterado utilizando um sensor de nível.
3) As saídas dos tanques devem ser projetadas para garantir que o fluido de limpeza
seja drenado imediatamente e completamente. Os intervalos entre os ciclos de
enxágüe devem ser definidos de forma a permitir a drenagem do líquido aderido
nas paredes e base dos tanques.
4) A tubulação não pode apresentar zonas de baixo fluxo formado por Te, parte
côncava de válvulas ou cavidades que formem zonas de mistura dos meios.
Água de retorno
O projeto ideal para um sistema de limpeza também tem como objetivo utilizar todas
as oportunidades que propiciem economia em geral. Um aspecto importante é o consumo
de água. Esse consumo resulta em custo de fornecimento da água por determinada
empresa ou fornecimento público e o tratamento dessa água. Por outro lado, as exigências
da legislação tem sido responsáveis pelo aumento constante do custo com relação ao
descarte de água e o tratamento de esgoto. Portanto é interessante reduzir ao máximo a
quantidade de água de enxágüe. Isso pode ser conseguido sem grande investimento em
máquinas, apenas instalando um tanque de retorno de alimentação.
Economia no consumo de água é realizada recuperando a água utilizada no final do
enxágüe e reutilizando-a no pré enxágüe do próximo ciclo de limpeza.
Comparando
a) A quantidade de água economizada por ciclo de limpeza e
b) o número de ciclos de limpeza utilizados anualmente com
c) o custo da água e a perda de água disponível e
d) o custo da depreciação
facilmente chegamos a conclusão que é inevitável instalar um tanque de recuperação por
razões econômicas. Esses conceitos se aplicam para ambos os tipos de sistema de
limpeza - CIP com recuperação e CIP de uso simples.
Os seguintes fatores devem ser considerados:
a) Qual o tamanho que o tanque de retorno da alimentação deve ter?
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b) Qual é o líquido de enxágüe que deve ser recuperado e em qual ciclo de limpeza
ele deve ser reutilizado?
O tanque de retorno da alimentação deve ser projetado com tamanho suficiente
para armazenar apenas a quantidade de água utilizada no pré enxágüe. De fato o tanque
não deve ter um tamanho superior para garantir que ocorra máxima drenagem em cada pré
enxágüe garantindo que a água seja constantemente trocada.
Para sistemas onde a operação de limpeza consiste em apenas 3 ciclos:
PRÉ ENXÁGÜE - LIMPEZA - ENXÁGÜE FINAL, obviamente o enxágüe final deve
ser recuperado para uma reutilização no próximo pré enxágüe em um sistema CIP com
recuperação. Para criar um balanço saudável de água, pré enxágüe e enxágüe final devem
ser ajustados para durar o mesmo tempo.
Em sistema de limpeza de uso simples deve ser considerado se a solução de
limpeza do ciclo de enxágüe deve ser recuperada. Isso propicia uma grande quantidade de
liquido para uma intensiva pré limpeza. A água do pré enxágüe iria agora conter
detergente residual que ainda seria ativo. Isso pode ser bastante efetivo já que a água irá
encontrar uma grande quantidade de sujeira durante o pré enxágüe.
O sistema CIP com recuperação também se beneficia desse efeito adicional de
limpeza nos variados ciclos de enxágüe com detergente. Em um sistema com ciclos
principais tais como: pré enxágüe - soda caustica - enxágüe intermediário - ácido -
enxágüe final, a água proveniente do enxágüe intermediário, que contém resíduos de soda
caustica, é recuperada. Então para regular a quantidade de água (o enxágüe intermediário
é relativamente curto), água é adicionada para o enxágüe final. Água adicionada na
segunda metade do enxágüe final previne que o ácido residual da neutralização interfira no
desejado efeito alcalino.
O tanque de retorno da alimentação deve ser dotado de chave de nível (cheio e
vazio com indicação) para manter a quantidade de água regulada no sistema de limpeza.
Durante um controle de tempo do ciclo de enxágüe, se o nível alto nível é detectado antes
de o tempo ter terminado, o ciclo é alterado para neutralização. Durante a extração, se é
detectado nível baixo antes de o tempo ter terminado, a chave é alterada para o tanque de
água à temperatura ambiente.
Sistemas de limpeza a quente e enxágüe a frio podem economizar água e também
calor. A água fria do enxágüe é aquecida pelo calor inerente dos tanques, máquinas e
tubulação. Durante o ciclo de pré limpeza, parte do calor é transferido para partes ainda
mais frias do sistema. Além disso, o pré aquecimento da água do pré enxágüe, que é
geralmente em torno de 30°C, apresenta um efeito muito melhor no pré enxágüe.
Economia de detergente
Produto residual aderido, por exemplo nas superfícies de um trocador de calor, e
também depósitos em tanques ou tubulação necessitam de maiores concentrações de
detergente, por exemplo em torno de 0,5 a 3%, para retirar a sujeira em um tempo
aceitável.
Em casos de utilização de soluções tão concentradas, que possivelmente terão que
ser usadas em grandes quantidades, deve ser examinada a possibilidade de estender o
seu tempo de uso. O objetivo é manter a quantidade de sujeira a ser absorvida pela
solução ao mais baixo nível possível. Isto pode ser alcançado primeiramente através de
um completo pré enxágüe por um adequado período de tempo com por exemplo a quente
ou reaquecido retorno de água.
Pré limpeza com detergente, utilizando como vantagem uma aproximação a uma
reação de primeira ordem é considerada como uma necessidade. Uma pequena
quantidade de detergente pode ser muito efetiva para uma quantidade inicial de sujeira
bem grande. No começo, uma baixa concentração pode remover uma quantidade
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relativamente grande de sujeira. Esse sistema de operação é tal que o ciclo de pré
enxágüe dure um curto tempo removendo produto residual. Então o retorno da água de
abastecimento é conectada com o sistema de limpeza em um circuito, e o detergente
concentrado com concentração em torno de 0,2 a 0,4 % por exemplo é adicionado à
circulação de água. Essa solução é circulada durante o período necessário e então
expelida durante o próximo ciclo de enxágüe.
A soda caustica recuperada, em alta concentração, pode então remover qualquer
sujeira residual em um curto espaço de tempo. Essa pré limpeza pode dobrar ou triplicar a
vida útil da soda caustica. Ao invés de detergente concentrado, pode ser utilizado soda
caustica para a pré limpeza adicionada do tanque de recuperação para assegurar
constante reabastecimento.
Controle da Limpeza CIP
Requisitos
O controle programado do sistema de limpeza não deve apenas possibilitar operar o
sistema, o controle deve permitir que o processo de limpeza seja constantemente
melhorado. Portanto o sistema deve ser dotado de controle direto e também sistema que
possibilite ajustes e alterações dos parâmetros, para adaptação a condições de operação
diversas sem que se necessite de profundo conhecimento do sistema de programação.
Apenas com controles flexíveis pode se obter uma limpeza perfeita e economia com tempo,
energia e detergente.
As operações de um sistema de limpeza hoje em dia são muito complexas, e a
demanda por confiabilidade tem aumentado enormemente, portanto essas operações
podem em breve ser coordenadas por tecnologia baseada em comunicação e
interruptores. O software aplicativo deve ser baseado em pacotes padrões (disponíveis no
mercado) com tecnologia transparente (Figura 8). Naturalmente também pode e deve ser
desenvolvido para aplicação específica.
Figura 8: Unidade de controle do Sistema CIP
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Programas
Um programa de limpeza é a somatória de todos ciclos individuais necessários para
uma completa operação de limpeza para por exemplo um tanque, uma tubulação ou
equipamento. Os seguintes ciclos de enxágüe principais podem ser incluídos em um
programa de limpeza.
• pré enxágüe
• limpeza alcalina
• enxágüe intermediário
• limpeza ácida
• enxágüe intermediário
• desinfecção
• enxágüe final
Este é apenas um exemplo pois a seqüência e o tipo dos principais ciclos de
enxágüe devem ser ajustados a função da limpeza. Dependendo do projeto do sistema e
do fluxo, consiste em
• envio continuo na tubulação de limpeza e equipamento
• seqüências de limpeza alternadas nos tanques
• abastecimento vazio / linhas de retorno e tubulação para envio ao tanque de
limpeza.
Uma variedade de programas, projetados como sub programas para programas
principais de tanques e tubulações de trabalho, são armazenados em blocos de
endereços.
Um operador entra o programa de limpeza desejado como uma função de trabalho
no teclado. Entra-se um código para determinar o local da limpeza e os parâmetros do
programa variável.
Quando a tecla de início é acionada, o sistema de controle faz uma verificação para
assegurar que todas as especificações de segurança foram atendidas. Em caso afirmativo,
o programa de limpeza então opera automaticamente. O painel de controle é projetado
para permitir que o operador veja que ciclo de limpeza está sendo realizado, o tempo total
para este ciclo e o tempo restante. Em caso de falha, é requerido que o sistema de
controle indique a fonte da falha por um código na tela de texto ou impresso. Além do
controle de tempos de operação, uma serie de outras operações devem ser cumpridas ou
monitoradas:
• avaliação dos sinais limites das válvulas, monitorização controle para variações
na curva da estação e variação na curva de conexão.
• monitoração de condição de fluxo em circuitos e linhas de retorno
• avaliação das indicações de nível nos tanques de produto e tanques de limpeza.
• monitoração da separação entre os meios pela condutividade na linha de retorno
do CIP.
• monitoração pela condutividade do concentrado.
• controle das válvulas propiciando seqüências de controle a fim de prevenir
interrupções de fluxo nas tubulações e atraso no início de operação nas bombas.
• controle de parada de pulsação para abastecimento e bombas de retorno
3. Requisitos de Higiene
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Quais requisitos nós especificamos para o sistema CIP ser integrado com um
processo controlado de produção?
O que é requerido para as tubulações, válvulas e encaixes para assegurar uma
limpeza perfeita e manter mínima a perda de produto e detergente?
1) A Limpeza de tubulação deve ser claramente definida sem ramificações ou linhas
paralelas.
2) Tubulações de limpeza devem ser projetadas para permitir a circulação de suficiente
quantidade de solução de limpeza em todas as partes que entram em contato com o
produto a fim de garantir uma limpeza satisfatória, tanto tecnicamente quanto
bacteriologicamente.
3) O sistema de produção deve ser projetado para uma limpeza adequada. Isso significa
que os equipamentos e máquinas não devem apresentar cantos mortos ou zonas de
fluxo insuficiente. Ou seja, as conexões em tanques e containers devem ser reduzidas
ao máximo.
4) Zonas de fluxo deficiente como Te em ramificações e pontos de conexões para
instrumentos de medida devem ser evitados. Isso também se aplica para cavidades e
corpos de válvulas e outras conexões em tubos. A limpeza satisfatória não pode ser
garantida em tais zonas de fluxo deficiente. Além disso, a presença dessas aumentam
a possibilidade de mistura de detergente e produto durante uma troca de meio. Este
fato resulta em perdas tanto de detergente quanto de produto.
5) As inevitáveis aberturas, conexões e reentrâncias devem ser projetadas de modo que
sejam completamente enxaguadas por todos os meios de limpeza.
6) O detergente não pode se misturar com produto nem com a água do enxágüe final. Da
mesma forma ele não pode infiltrar-se em linha que está cheia de produto. Isso é
garantido utilizando válvulas de assento duplo à prova de mistura.
7) Os volumes de segurança entre partes do sistema que entram em contato com o
produto devem ser projetadas para uma total operação do CIP.
8) As falhas durante as trocas de ciclo devem ser evitadas tanto em sistemas com
processo controlado quanto em operações manuais da seguinte forma:
a) Equipando as válvulas com micro chaves, para indicação da posição da válvula e
monitoração pela verificação de funcionamento.
b) Sistema de trava para evitar abertura não intencional das válvulas.
c) Avaliação por meio de chaves e micro chaves das oscilações das curvas de
posição nas curvas da estação e oscilações das curvas de conexões manualmente
operadas.
d) pré seleção dos tanques a serem limpos ou liberados para limpeza baseado na
indicação de nível baixo
e) liberar tanques para o enchimento somente após estarem completamente limpos.
Tubulações sanitárias
A facilidade e confiabilidade de limpeza para tubulações são decisivamente
influenciados pelos controles instalados na tubulação. O instrumento de controle ideal para
tubulação não deve interferir na característica do fluxo que está ocorrendo no tubo. Nesse
caso, a válvula borboleta é a que mais se aplica.
Em termos de tecnologia de limpeza, a aceleração do fluxo causada pelo disco não
deve ser considerada como uma desvantagem. Com alguma ressalva, a válvula borboleta
é aceitável como um mecanismo de fechamento para tubulação ou mesmo para tanques. A
vedação central, deformada quando a válvula está na posição fechada, pode formar locais
com produto residual que não são atingidos pela limpeza.
Essa válvula não deve ser utilizada em lugares de desvio de fluxo e para operações com
sensores de posição. As válvulas de desvio são mais indicadas nessas situações. Também
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é importante que o formato seja o mais parecido possível com o de um tubo, basicamente
um compartimento de formato arredondado (Ill. 8). Esse formato não é mais estreito que
um corte transversal do tubo.
A altura aparente do compartimento deve ser igual ao diâmetro interno do tubo
conectado, o que garante que não se forme depósito de produtos ou pontos de acúmulo no
compartimento. O acúmulo de produto no compartimento da válvula resulta em
contaminação cruzada, além do que a válvula não pode ser drenada em sua posição de
instalação normal que é vertical. O ponto morto no compartimento da válvula também
estende a zona de contaminação cruzada. Em casos extremos, esse ponto de acúmulo
pode reter gás, o que impedirá que a solução de limpeza atinja essa área.
Drenagem / espaço de segurança
Em sistema de processos complexos, a limpeza separada dos tanques e tubulação
ou mesmo a limpeza de diferentes seções do processo em diferentes períodos não podem
ser evitadas. Isto requer drenagem e espaços de segurança na forma de combinações de
válvulas e válvulas de dupla sede. Esses espaços para drenagem podem ser, conforme a
preocupação com limpeza, a parte mais sofisticada de toda a tubulação. Quando fechada
de forma que a cavidade de vazamento fique conectada com o ambiente, o produto
residual no lado da válvula ou tubulação pode secar. Quando está no modo conectado,
essa cavidade de segurança fica também na passagem de produto.
Portanto, este local com produto deve ser limpo sempre que se tornar uma via de
passagem de produto através da tubulação. O sistema possibilita esse tipo de
procedimento de limpeza.
O sistema de drenagem/vazamento de segurança em uma válvula de sede dupla é
mais favorável devido ao fato de a zona intermediária nunca ser um lugar para o produto.
Como uma quantidade considerável de produto entra na cavidade quando a válvula está
ativada, essa área deve ser limpa. O projeto possibilita realizar essa limpeza na
intensidade necessária.
Vedação das válvulas
Os problemas em limpeza e sistemas de esterilização surgem de vedações
dinâmicas em válvulas. Os diafragmas parecem ser a vedação ideal para eixo de válvulas.
A desvantagem decisiva de todos os diafragmas feitos de material de borracha elástica é o
fato de que muito antes do material apresentar sinais de vazamentos, fissuras capilares
aparecem na sua superfície. Essas fissuras fecham quando o diafragma é afrouxado e não
aparecem quando examinado.
Os foles de aço inoxidável somente permitem pequenos deslocamentos de
dispositivos de limpeza da sede (lifting), ou então necessitam de espaços mortos maiores.
A profundidade resultante não facilita a limpeza.
Os selos dos eixos da válvula utilizando anéis de teflon são, em termos de vida útil,
projetos de qualidade, mas apenas aceitáveis se a pressão de contato é mantida constante
no valor nominal requerido. Quando mantém contato por meio de uma porca apertada, os
vazamentos resultantes da gradual redução de pressão são inevitáveis. Se a vedação é
simplesmente apertada ocorre problema previsível de infecção.
A estrutura entre a válvula e a base do atuador deve ser pelo menos projetada de
modo que, ao ser levantada, aquela porção do eixo da válvula seja exposta quando é
submergido dentro do compartimento e a válvula está na posição inferior. A guia do eixo da
válvula deve, se possível, ser bem visível de todos os lados. Em caso de vazamento, o que
é possível nesse desenho, o efeito de limpeza da vedação, mesmo com pequenos
vazamentos, forma anéis facilmente visíveis, sinal de que é o momento de trocar a
vedação.
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Em operações estéreis, a guia do eixo pode ser protegida com uma câmara de
vapor. O vapor ou outro fluido esterilizante aplicado por essa câmara protege totalmente a
área do produto de influências do ambiente.
4. Técnica de controle e medidas “in-line”®
Instrumentação sem cantos mortos ( zonas de infecção)
As tubulações fixas, freqüentemente usadas na indústria de alimentos, transformam
as instalações em sistemas muito fechados, que impedem o operador de ter uma visão
geral da produção.
A instalação de aparelhos de controle e sensores nos equipamentos favorece a
monitoração do processo. Estes sistemas empregados na indústria de alimentos, além de
oferecem ótima funcionalidade quanto à precisão de medição têm a grande vantagem de
possibilitarem sua limpeza e esterilização por processos CIP/SIP.
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Técnica “in-line” de controle e medição
Sob a marca Varivent® há toda uma família de instrumentos de controle e medição
disponível, cuja construção é direcionada para possibilitar que os mesmos passem por
processos CIP e SIP, ou seja, de limpeza e esterilização.
Os instrumentos podem ser limpos por ciclos automáticos de limpeza sem
remanescência de resíduos.
A peça chave da técnica “in-line” de controle e medição é o acessório chamado
corpo “in-line”. O corpo “in-line” é uma câmara com duplo corte e duas conexões alinhadas
que servem à adaptação dos instrumentos.
Instrumentos de medição para a otimização dos equipamentos
Os corpos “in-line” podem ser montados na tubulação mesmo sem os transdutores,
sem a presença de fendas e cantos mortos devido às placas de vedação.
O devido posicionamento desses corpos “in-line” em pontos críticos de um sistema
possibilitam a instalação posterior de instrumentos de medição e controle sem soldagem.
O operador poderá rapidamente medir a pressão de um processo ou instalar um ponto de
amostragem temporário, e tudo isto, como já foi dito, sem soldagem.
Apresentamos a seguir os instrumentos VARIVENT® atualmente disponíveis no
mercado. Para enfatizar suas características tecnológicas, fazemos, quando necessário,
uma comparação mais detalhada com os métodos tradicionais.
Condutibilidade
Devido ao comprimento, é praticamente
impossível a instalação de condutivímetro
tradicionais na tubulação sem gerar cantos
mortos.
O condutivímetro Varivent® (figura. 9), tem
dimensões reduzidas, com praticamente ¼ do
comprimento original. Tem menos de 40 mm de
comprimento e o sensor pode ser instalado sem
cantos mortos nas tubulações com diâmetros a
partir de DN 40 (isso é feito pelo posicionamento
transversal do sensor).
Fig.:9:
Medidor de
condutibili-
dade com
conexão
tubular.
A forma arredondada dos corpos “in-line” é a
base para esta disposição dos sensores, de
modo a evitar perda de pressão, mesmo nos
menores diâmetros. Outra característica que os
diferencia dos condutivímetros tradicionais é
que fica constante e completamente preenchido
pelo meio, de forma a evitar as formações de
depósito durante a produção, que provocam
erros de leitura / medição.
Fig.:10
Medidor de
condutibili-
dade no
corpo “in-
line”
Durante o ciclo de limpeza, a devida velocidade de fluxo é também mantida no canal de medição do
sensor, tornando desnecessária a limpeza manual do mesmo.
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Sensor de temperatura para visualização local e medição à distância
Entre os sensores de
temperatura disponíveis no
mercado tem algumas
proporções semelhantes aos
condutivímetros tradicionais.
Ambos são muito longos para a
instalação transversal na
tubulação sem criar cantos
mortos.
Fig. :11
Sensor de
temperatura
em cotovelo
Utiliza-se então o termômetro instalado em cotovelos (figura 11), o que acarreta uma
considerável zona de infecção, ou solda-se o sensor de temperatura na curvatura do cano.
Isso é realizado com solda direta, ou com o auxílio de luvas para solda .
Estes cotovelos retardam muito o tempo de resposta deste sensor. Isto praticamente
inviabiliza o emprego destes sensores em resfriadores ou pasteurizadores, pois não há um
controle razoável da temperatura, uma vez que estes já têm tempos de resposta elevados.
Do ponto de vista da técnica de limpeza, este método, com ou sem luvas para solda, é no
mínimo questionável, já que na prática será quase impossível se analisar a qualidade da
solda quanto à sua facilidade de limpeza.
No sensor de temperatura
Varivent® (figura 12) todos
estes aspectos foram
melhorados. Ele pode ser
instalado num corpo “in-line”
com diâmetro a partir da DN
40, já que a ponta sensível tem
apenas alguns milímetros de
comprimento. Fig.:12 Sensor de
temperatura para CIP/
SIP
Não é necessária a soldagem no local do sensor; a solda é feita diretamente na
produção, já formatada, com aparelhos de soldagem automáticos. Não são utilizadas luvas
para solda e o sensor obtém rápido tempo de resposta.
Fluxo
Os fluxômetros (figura 13) desta linha operam sem partes móveis, de acordo com
os princípios da calorimetria. As aplicações típicas para esses dispositivos são :
- controle do fluxo nas bombas de
deslocamento positivo
- proteção contra congelamento e/ou
aquecimento excessivo nos trocadores
de calor
- controle do fluxo nas linhas de retorno
dos sistemas de limpeza. Fig.:13
Fluxômetro
Responsáveis pelo artigo: Ronaldo Busani, Horst Lindner Jr. e Christian Kniess
Eng. de Alimentos, Eng. Industrial Elétrico e Eng. de Alimentos
Tuchenhagen Brasil Ltda.
Empresa do grupo GEA - Liquid Processing Division
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