新設の乳製品工場向け洗浄・殺菌（CIP）システムの設計

導入：現代の乳製品加工における dairy CIP システム設計の重要性

現代の乳製品工場において、洗浄は単なる日常的な保守作業ではありません。食品の安全性、生産効率、設備の寿命、および運用コストに直接影響します。牛乳にはタンパク質、脂肪、ミネラルなどさまざまな成分が含まれており、これらは配管、タンク、熱交換器、その他の加工設備の内部に急速に付着・蓄積します。効果的な洗浄手段がなければ、これらの残留物が設備の性能を低下させ、汚染リスクを高める可能性があります。

A 乳製品用CIPシステム （クリーニング・イン・プレイス方式） 設備の分解を伴わず、製品と接触する表面を自動的に洗浄するソリューションを提供します。水、アルカリ液、酸液、消毒剤を製造ライン内に循環させることで、CIP 技術は乳製品メーカーが一貫した衛生基準を維持しつつ、手作業による負荷や生産停止時間を削減することを可能にします。

について 新設の乳製品工場 、CIPシステムの計画は工場設計段階から開始する必要があります。洗浄システムは、生産工程、設備配置、配管設計、および将来の拡張要件と整合させる必要があります。適切に設計された クリーン・イン・プレイス（CIP）システムの設計 は、乳製品メーカーが水使用量、薬品使用量、エネルギー費用を抑制しつつ、信頼性の高い洗浄性能を実現するうえで役立ちます。

本ガイドでは、 乳製品用CIPシステムは 、新設の乳製品加工工場向けCIPソリューションの設計方法、必要な主要構成機器、サイズ選定のポイント、洗浄手順、および乳製品企業がCIPシステム導入プロジェクトを成功に導くための準備について解説します。

乳製品用CIPシステムとは？ その仕組みは？

A 乳製品用CIPシステム は、作業者が設備を手動で分解することなく、加工機器に付着した乳成分や微生物を自動的に除去する洗浄ソリューションです。

乳製品の製造過程では、設備の表面にさまざまな種類の残留物が付着します。乳タンパク質は粘着性の堆積物を形成し、脂肪は配管やタンク内壁に付着し、ミネラルは「ミルクストーン」と呼ばれる硬い堆積物を生成します。これらの残留物はそれぞれ異なる洗浄方法を必要とするため、乳業向けCIPシステムでは複数段階の洗浄プロセスが採用されています。

基本 CIPシステムの動作原理 は、製造で使用されるのと同じ配管および設備内を洗浄液を循環させる方式に基づいています。すべての機器を分解して手作業で洗浄する代わりに、CIPシステムは制御された条件下で洗浄液を製造ライン内にポンプ送りします。

典型的な乳業向けCIP洗浄プロセスには以下の工程が含まれます：

• 予備すすぎ  ― 水で緩く付着した乳成分を除去します。
• アルカリ洗浄  ― アルカリ性洗浄液を用いて脂肪およびタンパク質を除去します。
• 酸洗浄  ― ミネラル堆積物およびミルクストーンを除去します。
• 最終すすぎ  – 化学薬品の残留物を除去します。
• 消毒  – 生産前の微生物汚染を低減します。

洗浄性能は、以下の4つの重要な要素に依存します：

係数	機能
時間	洗浄接触時間を制御します
温度	化学的洗浄性能を向上させます
集中度	化学薬品の濃度（強さ）を決定します
流量	機械的洗浄作用を発生させます

 

効果的な洗浄を達成しつつ、不要な化学薬品・水・エネルギーの消費を抑えるためには、これらの要素をバランスよく調整したCIPシステムが必要です。

設備の分解を伴わず、CIPで乳成分の残留物を除去する仕組み

従来の清掃方法では、作業者が設備を開き、部品を取り外して内部表面を手作業で清掃する必要があります。この方法は小規模な操業には有効ですが、複雑な配管や多数の加工機器を備えた産業用乳製品工場では非効率になります。

クリーニング・イン・プレイス（CIP）乳製品向け技術 は、制御された循環方式を用いることでこの課題を解決します。洗浄液がタンク、配管、バルブ、熱交換器など、製品と接触するすべての部位を通過し、手作業では到達が困難な表面にも確実に届きます。

例えば、アルカリ洗浄は牛乳の脂肪やタンパク質などの有機性残留物を分解します。一方、酸洗浄は、殺菌装置や 超高温短時間殺菌（UHT）装置などの加熱設備に発生しやすい無機質のスケール（水垢）を除去します。 .

ただし、洗浄性能はCIP装置そのものだけに依存するわけではありません。生産ライン自体の設計も重要です。配管の配置が不適切であること、ストップ・レッグ（滞留部）があること、排水が不十分であること、あるいは流路が正しく設定されていないなどの要因は、洗浄効果を著しく低下させます。

これが理由です CIPシステムの設計と乳製品工場のエンジニアリングは、一体的に計画する必要があります 目的は、単に高性能な洗浄装置を設置することではなく、すべての表面に十分な流量、温度、および化学作用が行き届く、完全な洗浄ネットワークを構築することです。

CIPで洗浄可能な乳製品加工機器は？

適切に設計された CIP対応機器： 乳製品加工設備 商用牛乳加工施設で使用される主要な機器のほとんどに対応できます。

一般的なCIP接続機器には以下があります：

• 生乳貯蔵タンク
• 混合タンク
• 殺菌装置
• UHT殺菌装置
• 均質化機
• 発酵タンク
• チーズタンク
• 製品用配管
• ポンプおよびバルブ
• 充填機械

機器ごとに、洗浄に関する考慮事項は異なります。

たとえば、熱交換器はミルクの付着物が熱伝達効率を低下させ、エネルギー消費量を増加させるため、効果的なCIP洗浄が必要です。発酵タンクは、残留する微生物が今後の製造ロットに影響を与える可能性があるため、制御された洗浄が求められます。

チーズ製造では、タンパク質や脂肪の残留物がより除去しづらくなるため、チーズ槽、ホエールパイプラインおよび関連機器に対して、慎重に設計された洗浄プログラムが必要です。

新設の乳製品工場を設計する際、製造業者は設備の据付前にCIP接続を必要とするすべての機器を特定しておく必要があります。早期段階での計画により、高額な後付け改造を避け、最終的な生産ラインが効率的に稼働することを確保できます。

新設乳製品工場向けのクリーン・イン・プレイス（CIP）システム設計

成功するためには クリーン・イン・プレイス（CIP）システムの設計 まず、製造プロセス全体を理解することから始めます。CIPは独立したユーティリティシステムとして扱わず、あらゆる製造工程と直接連携するものとして設計する必要があります。

多くの乳製品工場プロジェクトでは、主に処理能力、自動化レベル、設備投資が重視されています。しかし、洗浄効率は日々の生産性能に直接影響します。洗浄サイクルが長すぎたり、残留物を完全に除去できなかったりすると、稼働率が低下します。

専門的なCIP設計では、以下の点を考慮します：

• 製品特性
• 処理設備の種類
• 生産能力
• 配管距離
• 清掃頻度
• 将来の拡張計画
• 自動化要件

目的は、運用コストを最小限に抑えながら、確実な衛生管理を実現する洗浄システムを構築することです。

乳製品処理ラインをCIP洗浄回路に分割する方法

CIP設計において最も重要な判断の一つは、 CIP回路設計 で、生産ラインを適切な洗浄回路に分割することです。

洗浄回路とは、同一のCIP洗浄レシピで同時に洗浄可能な設備のグループを指します。同一回路内の設備は、洗浄要件が類似している必要があります。

典型的な乳製品のCIP回路には、以下のようなものがあります。

• 生乳受入回路
• 貯蔵タンク回路
• 殺菌回路
• UHT処理回路
• 発酵回路
• 充填ライン回路

分離された回路を用いることで、異なる機器がそれぞれ異なる洗浄温度・薬品濃度・洗浄時間などを必要とする場合でも、より精密な制御が可能になります。

例えば、パステライザーでは熱交換面に乳成分の付着が蓄積するため、より厳しい洗浄条件が必要となります。一方、貯蔵タンクでは比較的短い洗浄サイクルで十分な場合があります。

1つの回路に多数の機器を接続しすぎると、以下のような問題が生じる可能性があります。

• 洗浄流量の減少
• 洗浄時間の延長
• 薬品消費量の増加

ただし、回路が小さすぎると設備投資額が増加する可能性があります。

最適な解決策は、生産要件に基づいたバランスの取れたCIP設計です。

集中型と分散型のCIPシステム設計

乳製品メーカーは通常、集中型と分散型のCIP構成のいずれかを選択します。

A 集中型CIPシステム 1つのメインCIPステーションから複数の生産エリアに洗浄液を供給します。この方式は、大型の乳製品工場で一般的であり、洗浄準備、薬品管理、自動化を1か所で一元的に制御できるためです。

利点には以下が含まれます：

• 運用管理が容易
• 集中監視
• 設備の重複が少ない

分散型CIPシステムでは、小さな洗浄ユニットを特定の生産エリア近くに配置します。この設計は、複数の建物がある工場や、異なる製品カテゴリーを扱う工場に適しています。

たとえば、牛乳飲料とチーズ製品の両方を製造する乳業会社では、これらの製品が異なる洗浄要件をもたらすため、別々のCIPシステムを採用することがあります。

特長	集中型CIP	分散型CIP
管理	中央制御	独立した制御
- あらゆる懸念や問題に対応するための利用可能なカスタマーサポートおよび技術サポートチーム	大規模工場に効率的	複数ユニットではコストが高い
柔軟性	事前の計画が必要	現地での拡張が容易
用途	統合型乳製品工場	個別の生産エリア

 

最適な選択は、工場の規模、製品ラインナップ、今後の事業展開計画によって異なります。

将来の生産ライン拡張がCIP設計に与える影響

乳製品工場が長期間にわたり変化しないことはほとんどありません。市場の需要増加に伴い、生産能力もしばしば拡大します。

このため、新設の乳製品工場では、CIP計画段階から将来的な拡張を考慮する必要があります。

スケーラブルなCIPシステムには、以下のような要素が含まれます：

• 追加のバルブ容量
• 拡張可能な制御システム
• 予備の配管接続
• 実用性の向上

適切な計画を立てずに新しい生産ラインを追加すると、既存の洗浄システムに大幅な改修が必要になる場合があります。

優れたCIPソリューションを導入すれば、乳製品メーカーは洗浄インフラ全体を再構築することなく生産能力を拡大できます。

乳業工場向け洗浄装置：CIPステーションの主な構成機器

完全なCIPステーションは、洗浄液の調製・循環・加熱・監視・回収を担う複数の構成機器から成り、これらが連携して機能します。

主な 乳業工場向け洗浄装置 は次の通りです：

• CIPタンク
• CIPポンプ
• 熱交換器
• 薬品注入システム
• バルブ
• 戻り配管
• センサー
• PLC制御システム

CIPタンク、CIPポンプ、熱交換器、化学薬品投与装置

CIPタンクは、洗浄サイクル中に必要なさまざまな洗浄液を貯留します。

代表的なタンクには以下があります：

• 水タンク
• アルカリ洗浄液タンク
• 酸性洗浄液タンク
• 回収タンク

アルカリタンクは、脂肪やたんぱく質を除去するためのアルカリ性洗浄液を供給します。酸性タンクは、ミネラル沈着物を除去します。回収タンクは、適切な場面で洗浄液を再利用することにより、水および薬品の消費量を削減します。

この CIPポンプ 循環ポンプは洗浄液の循環に必要な動力を供給し、配管径、設備の流体抵抗、および必要な流量条件に応じて選定する必要があります。

熱交換器は洗浄温度を維持し、温度は洗浄効果に直接影響します。

薬品注入装置は、溶液濃度を自動制御することで、手動による薬品調製と比べて濃度の一貫性を向上させます。

CIP制御システムおよび監視計測機器

最新の乳製品工場では、次第に 自動CIPシステム pLC制御を採用。

CIP制御システムは以下の項目を監視します：

• 流量
• 温度
• 化学物質の濃度
• 洗浄時間
• バルブの作動順序

これらのパラメーターにより、各洗浄サイクルが正しい洗浄手順に従って実行されることを保証します。

自動監視により、洗浄記録を保存・必要に応じて確認できるため、トレーサビリティも向上します。

大規模な乳製品工場では、自動化によってオペレーターの負担が軽減され、より信頼性の高い洗浄性能が得られます。

乳製品工場向けCIPシステムのサイズ選定方法

正しい CIPシステムのサイズ選定 洗浄システムが実際の生産要件に合致することを保証します。

CIPシステムのサイズ選定に影響を与える主な要因は以下のとおりです：

洗浄回路数

回路数が多いほど柔軟性が高まりますが、投資コストも増加します。エンジニアは、どの機器を同時に洗浄するか、および複数の洗浄工程が必要かどうかを判断する必要があります。

CIPタンク容量

タンクサイズは、配管および接続された機器を含む、最も大きな洗浄回路の体積に基づいて決定されます。

CIPポンプの流量および圧力

ポンプは、効果的な機械的洗浄作用を生み出すのに十分な循環能力を確保しなければなりません。

加熱能力

加熱装置は、所定の洗浄温度に達し、それを維持するために必要なエネルギーを供給しなければなりません。

専門のCIP機器メーカーは、標準的なサイズではなく、実際の工場情報に基づいてこれらの仕様を算出します。

乳製品向けCIP洗浄サイクル：すすぎ・洗浄・殺菌

典型的な 乳製品向けCIP洗浄プロセス さまざまな種類の汚染物質を除去するため、複数の工程で構成されています。

予備すすぎおよびミルク残渣回収

第1工程では水を用いて、付着がゆるい製品残渣を除去します。この工程により、後続の洗浄工程で使用する化学薬品の量を削減できます。

脂肪およびタンパク質のアルカリ洗浄

アルカリ性溶液を用いて、有機性残渣（特に牛乳の脂肪およびタンパク質）を除去します。

乳製品には有機物が多量に含まれているため、この工程は通常、洗浄サイクルにおいて最も重要な工程の一つです。

ミネラル沈着物の酸洗浄

酸洗浄により、ミルクストーンなどのミネラル沈着物を除去します。

加熱プロセスにさらされる機器では、この工程が特に重要です。

最終すすぎおよび殺菌

最終すすぎ工程では、次の生産開始前に化学薬品の残留物を除去します。

殺菌処理により微生物リスクを低減し、次回の生産サイクルに向けた設備の準備を行います。

効果的なCIP洗浄サイクルの成功は、以下の要素間の適切なバランスを維持することにかかっています：

• 時間
• 温度
• 化学物質の濃度
• 流量

使い捨て式CIPシステム vs. リサイクル式CIPシステム

乳製品工場では、生産規模や運用上の優先事項に応じて、使い捨て式とリサイクル式のCIPシステムから選択できます。

	使い捨て式CIP	リサイクル式CIP
- あらゆる懸念や問題に対応するための利用可能なカスタマーサポートおよび技術サポートチーム	下り	より高い
水使用量	より高い	下り
薬品の再利用	限定された	可能性
適している用途：	小規模工場	大規模生産施設

 

使い捨て式システムは構造がシンプルで、小規模な乳製品工場に適している場合があります。

回収型CIPシステムは初期投資が大きくなりますが、水および洗浄薬剤の回収により、長期的な運用コストを削減できます。

大規模な乳製品工場では、長期間の運転において効率的な資源利用がもたらすコスト削減効果が大きくなるため、回収型システムを検討することが多いです。

乳製品工場向けCIPの自動化と洗浄検証

自動化は、現代の CIPシステム設計において重要な機能となっています。 .

PLC制御のCIPシステムでは、以下の項目を自動的に管理できます：

• 洗浄プログラム（レシピ）
• バルブの動作順序
• 温度管理
• 化学薬品投与
• 洗浄記録

クリーニングの検証により、CIPサイクルが要求される衛生性能を達成していることを確認します。

メーカーは、クリーニングパラメーターを監視し、プロセスが正しく完了していることを確認できます。

国際市場に製品を供給する乳製品工場では、品質管理においてクリーニング記録とトレーサビリティがますます重要になっています。

乳製品用CIPシステムのRFQチェックリスト

CIPの見積もり依頼を行う前に、乳製品メーカーは主要なプロジェクト情報を準備しておく必要があります。

CIPサプライヤーは通常、以下の情報を必要とします：

製品情報

• 牛乳の種類
• 製造する乳製品
• 残留物の特性

生産情報

• 処理能力
• 動作時間
• 生産スケジュール

設備に関する情報

• 加工設備一覧
• パイプラインの寸法
• タンク容量

ユーティリティ情報

• 蒸気供給
• 水の供給可能性
• 電気
• 排水条件

自動化要件

• Plc system
• データ記録
• 遠隔監視要件

必要な情報をすべて提供することで、サプライヤーはより正確なCIP構成を提案できます。

ウェイシュー・インテリジェント・マシナリーへ乳製品用CIPシステムの提案を依頼する

適切に設計された 乳製品用CIPシステム 乳製品メーカーの洗浄効率向上、ダウンタイムの削減、および製品品質の一貫性維持を支援します。

ウェイシュー・インテリジェント・マシナリーでは、乳製品の種類、生産能力、設備配置、自動化要件に応じてカスタマイズされたCIPソリューションをご提供しています。

いただくことで、 初期CIP構成 、以下の情報をご提供ください：

• 乳製品の情報
• 生産能力
• 加工設備一覧
• 配管レイアウト
• ユーティリティ条件
• 自動化要件

当社のエンジニアリングチームが、お客様の乳製品加工工場の要件および将来の拡張計画に合致するCIPソリューションの設計をサポートいたします。