个人护理行业,清洁方面的挑战,第II部分

在这个由创新推动的市场中,每年1/4的化妆品均为新产品或改进型产品,而个人护理产品制造商也在努力确定并实施合适的清洁和消毒程序,特别是需要在同一场所应对多种多样的不同配方的情况。

Parameters influencing cleaning are simply described within the Sinner Circle

清洁过程的优化对于降低运营成本、缩短停机时间并实现公司设定的可持续发展目标(例如减少水、化学制剂和能源的消耗)而言至关重要。

在这个由两部分组成的系列中的第一篇文章中,我们介绍了行业普遍面临的挑战。此第二部分的目的是为如何优化清洁程序提供初步的指导,涵盖从化学制剂的选择到现场可用设备的正确设置等各方面内容,与此同时确保符合行业设定的各项要求。

1. 针对清洁程序优化的初步指导

个人护理产品生产场所的任何卫生程序都有赖于对清洁过程的了解,以确保实现可靠、一致的清洁性能。第2.1节的目的是对应在清洁操作过程中跟踪的、对清洁结果有影响的各项参数提供初步的指导。

在第2.2节中,我们更深入地介绍了不同的清洁方法,以及如何优化清洁程序,其中考虑到了现场可用设备的潜在局限性。

2.1 有关清洁参数的基本介绍 - Sinner Circle

影响清洁的各项参数都可以借由Sinner Circle1进行简要描述。

为了实现良好的首次清洁,四项参数的效果必须构成完整的循环以相互补偿;当某一部分的效力不足时,其他部分会提供补偿。下面对每项参数分别进行了分析:

  • 温度
    • 一般而言,温度越高,清洁结果的质量也越高。节能和确保工人安全方面的趋势使人们努力降低清洁温度。
    • 对于淀粉和其他碳水化合物等产品残留物,也推荐采用较低的清洁温度。
    • 通过使用允许自由选择清洁温度的自动化清洁系统,这一问题就能够得到规避。
    • 新型的个人护理清洁剂先进配方甚至允许在较低的温度范围内(60-70摄氏度)对化妆品(包括较高的颜料浓度)进行清洁。
  • 时间
    • 对提升生产能力的需求推动着行业不断优化清洁循环。过去开发的清洁循环往往需要较长的清洁时间才能够确保质量。这些清洁循环从未针对提高生产率进行优化。
    • 对于含有TiO2/FeOx的产品,应优先选择分多次进行、每次时间较短的清洁循环,以避免在设备中形成死角。
    • 对于生产活动中相同产品不同批次之间的清洁或不同产品之间的清洁,清洁时间通常各不相同2
  • 化学制剂
    • 建议采用经过专门开发的化学制剂以便从个人护理产品中清除残留物。清除常见污垢需要较高的去垢能力和其他清洁活性成分(例如增溶剂、络合剂等)。
    • 不建议使用来自食品饮料行业的标准产品,因为正如本系列第一篇文章中标题为“个人护理行业面临的特定清洁挑战”的部分所提到的,这些清洁产品是为了清除较易清除的残留物而设计的。
  • 机械动作
    • 机械动作通常由设备仪器确定。业内的清洁操作方式多种多样,既有为特定产品设计的专用CIP系统,也有不包含任何清洁设备的简单容器,只需完全浸泡即可清洁。
    • 即便采用了自动化过程,在实践中我们仍能看到很多手动清洁应用的使用案例。手动清洁的操作方式多种多样,例如使用高压喷枪来进行清洗、使用水管进行冲洗,或者在生产设备中使用海绵、刷子和拖把等工具进行清洁。所有这些不同的应用都涉及不同的机械动作,因此在确定所需的手动清洁过程时,应考虑到操作员的安全。

2.2 主要的清洁方法:程序优化提示

  • CIP清洁
    在再循环系统中采用CIP(原位清洗)目前已成为行业标准。CIP清洗液在物体的各个部分之间再循环,以确保恒定的温度、流量和化学品浓度。设备或管线CIP清洁的定义是:在操作员很少参与或完全不参与的情况下,不拆卸或打开设备而进行清洁。一套CIP系统可以为不同的物体提供清洁解决方案。

    CIP清洁归根结底是一种能量传递。在CIP程序中,需要确定用于从设备中清除污垢的适当能量。

    最理想的清洁时间、温度、流速和洗涤剂用量有赖于精心设计的CIP清洁循环。有效清洁方案的基础参数可以通过实验室规模的研究加以分析。这些研究确定了哪些洗涤剂在什么样的温度和时长条件下能够实现最有效的清洁。通过实验室试验获得的参数通常是开发完整CIP循环的依据。

    可以轻松实现对有效CIP清洁的验证,因为清洁过程每次都完全相同。为了保持这一过程的恒定,需要为CIP系统本身安装变更控制装置和维护系统。

    在清洁过程中重复使用冲洗水也是一种选择,这可以提高过程的生态环保和经济性。

    在现有设备中增加CIP系统不可避免地需要大笔投资,并且可能难以执行,这可被视为此类系统的一项缺点。
  • 通过浸泡进行清洁
    在无法实现CIP清洁的情况下,针对较难清洁的残留物的清洁解决方案是将设备浸入洗涤剂溶液中,并使用容器的搅拌器在清洁循环中引入机械动作。此方法的缺点在于会消耗更多的化学制剂、时间和水。因此,建议在清洁对象内部进行水和清洁溶液的再循环,以便将水、能源和化学品的消耗量控制在最低水平。
  • COP清洁
    易于清洁的产品会采用COP(移位清洗)清洁。操作员使用中高压清洗机,手动清洗生产设备。此方法的缺点在于,清洁性能取决于操作员,大型设备的清洁温度和压力不足,以及为确保工人安全而可供选择的洗涤剂有限。

    建议优先选择在COP应用中使用零件清洗机来清洗各种器皿和设备的关键零件,而不是人工清洗。零件清洗机的清洁程序不依赖于操作员,并且在时间、温度、洗涤剂浓度和用水量等方面较为灵活。
  • 人工清洗
    人工清洗非常易于设置,但也带来了多项挑战。温度(最高45°C)和洗涤剂的选择(中性pH值范围)限制了性能。清洁过程耗时耗力。由于操作员差异性和监控难度,难以实现一致的清洁。
  • 清洁方法综述
    下表总结了不同的清洁工艺流程的关键优势和缺点:

参数

人工清洗

COP/浸泡应用

CIP工艺流程

温度

环境温度 - 45°C

来自水龙头的热水温度可能过高

环境温度 - 95°C

考虑将清洗对象注满并加热至规定温度所需的时间

环境温度 - 95°C

没有时间损耗,因为清洁溶液在使用温度下保存

使用的化学品

手动洗涤剂

考虑操作员的安全

手动和CIP洗涤剂

洗涤剂需要手动投放到系统中(考虑操作员的安全)

CIP洗涤剂

自动投放,因此属于安全工艺流程

浓度

手动投放

(一些操作员认为洗涤剂越多,清洗效果越好)

手动投放

(一些操作员认为洗涤剂越多,清洗效果越好)

自动投放

浓度可以通过导电性等多种指标加以跟踪(有助于验证)

时间

清洁 过程通常较快,但需要完全拆卸

清洁时间较长 ,由于需要完全注满设备并达到清洁温度

快速清洁 ,因为只有清洁需要时间(没有加热等步骤)

机械动作

通过使用海绵、刷子、拖把等工具,但有赖于操作员自身因素

通常只会用到搅拌器,需要额外的人工清洗

中 - 高

如果使用了恰当的CIP工具(甚至可以通过喷雾装置的压力检查来加以控制)

验证

难以实现

应频繁对人工清洁过程进行验证

难以实现

需要大量的手动文档记录来记录清洁时间、浓度和温度等数据

可实现

主要的清洁参数由CIP系统自动记录

表1:不同清洁应用和过程参数概述

摘要
化学制剂、温度、清洁时间和机械动作的组合直接影响到清洁效果。以上部分参数受到现场可用设备的限制。这些参数均应在清洁操作过程中进行跟踪,以发现可能导致较高的运营成本、较长的停机时间以及较高的耗水量和能耗的潜在低效环节。这些低效问题可以提交给洗涤剂供应商等卫生合作伙伴,后者可以支持制造商根据可用的清洁应用对清洁程序进行优化,包括化学制剂的选择和现场实施等方面。

同行评审
作者感谢同行评审Paola Piantanida对本文的审阅以及提出的富有洞察力的意见和有用的建议。


参考资料

1. Zeitschrift Getränkeindustrie 11/2004: Der Sinner'sche Kreis: Basis einer erfolgreichen Reinigung und Desinfektion.
2. 美国材料与试验协会E3106“基于科学和风险的清洁工艺开发和验证的标准指南” www.astm.org


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