滅菌熱交換器は、多くの産業プロセス、特に医薬品、食品および飲料、バイオテクノロジー産業の重要な要素です。最適なパフォーマンス、製品の品質、規制基準へのコンプライアンスを確保するには、清潔さを維持することが不可欠です。ただし、滅菌熱交換器をきれいにする頻度を決定することは、1つではない - サイズ - 適合 - すべての答え。このブログで探求するさまざまな要因に依存します。
清掃頻度に影響する要因
流体特性を処理します
熱交換器を流れるプロセス液の性質は、洗浄頻度を決定する上で重要な役割を果たします。液体に、懸濁粒子、繊維、スケールなどの高レベルの固形物が含まれている場合、熱交換器にファウリングを引き起こす可能性が高くなります。たとえば、パルプのジュースが加熱または冷却されている食品加工工場では、パルプは時間の経過とともに熱伝達表面に蓄積する可能性があります。これにより、熱伝達効率が低下するだけでなく、微生物の繁殖地になる可能性があります。そのような場合、生産量に応じて、おそらく毎日または毎週の洗浄が必要です。
一方、一部の医薬品製造プロセスで使用される蒸留水のように、プロセス流体が比較的きれいな場合、ファウリング率ははるかに低くなります。クリーニングは、毎月または四半期ごとにのみ必要になる場合があります。
動作条件
動作温度と圧力もファウリング速度に影響します。高温操作は、溶存塩の沈殿とプロセス液中の有機化合物の重合を引き起こし、ファウリングにつながる可能性があります。たとえば、熱交換器が高温で動作している化学プロセスでは、熱伝達面でのコーラまたはタールの形成が比較的迅速に発生する可能性があります。同様に、圧力操作が高いと、侵食と腐食の可能性が高まる可能性があり、より頻繁な検査と清掃が必要になる場合があります。
プロセス流体の流量は、もう1つの重要な要素です。流量が低いと、液体の混合が不十分で、熱交換器の液体の滞留時間が増加し、固体の堆積とバイオフィルムの成長が促進される可能性があります。対照的に、高流量は、熱伝達表面を精査することでファウリングを防ぐのに役立ちます。したがって、低流量で動作する熱交換器は、より頻繁に洗浄する必要がある場合があります。
微生物汚染リスク
医薬品およびバイオテクノロジーセクターなど、製品の不妊が非常に重要である業界では、微生物学的汚染のリスクが大きな懸念事項です。微生物は熱伝達表面に付着し、バイオフィルムを形成することができます。バイオフィルムは、除去が難しく、プロセス流体を汚染する可能性があります。プロセス液中の栄養素の存在は、適切な温度とpH条件とともに、細菌、真菌、酵母の成長を促進する可能性があります。
微生物の汚染を防ぐには、熱交換器の定期的な洗浄と消毒が必要です。これらの操作の頻度は、最終製品に必要な不妊のレベルに依存します。たとえば、注射可能な薬物の生産では、製品の安全性を確保するために、バッチごとまたは少なくとも1日1回、熱交換器を洗浄および滅菌する必要がある場合があります。
クリーニング方法と頻度への影響
滅菌熱交換器に使用される洗浄方法は、洗浄する必要がある頻度にも影響を与える可能性があります。洗浄には、化学洗浄と機械的洗浄という2つの主なタイプがあります。
化学洗浄
化学洗浄には、酸、アルカリ、洗剤などの洗浄剤を使用して、ファウリング堆積物を溶かして除去します。この方法は、スケール、錆、バイオフィルムなど、幅広い汚染物質を除去するのに効果的です。ただし、化学物質の使用にはいくつかの欠点があります。攻撃的な化学物質は、適切に制御されていない場合、熱交換器材料の腐食を引き起こす可能性があります。したがって、機器の損傷を避けるために、化学洗浄の頻度を慎重にバランスさせる必要があります。
たとえば、作られた熱交換器で炭素鋼板熱交換器、強酸を頻繁に使用すると、プレートの孔食と薄化につながる可能性があります。一般に、化学物質の洗浄は、ファウリング率と使用される化学物質の種類に応じて、毎月または四半期ごとに実行できます。
機械的クリーニング
ブラッシング、スクレイピング、高圧力噴射などの機械的洗浄方法は、熱伝達面からファウリング堆積物を物理的に除去するために使用されます。この方法は、多くの場合、化学洗浄と組み合わせて使用されます。機械的洗浄は、特に大規模な堆積物と硬い - 到達エリアを除去するのに効果的です。ただし、時間がかかる可能性があります - 消費し、正しく実行されないと熱交換器にある程度の損傷を引き起こす可能性があります。
機械的洗浄の頻度は、ファウリングの重症度に依存します。場合によっては、特に比較的低いファウリング率を持つ熱交換器で、毎年または半年にわたって実行される場合があります。
ケーススタディ
いくつかの実際の - 世界の例を見て、異なる要因が滅菌熱交換器の洗浄頻度にどのように影響するかを説明しましょう。
製薬業界
抗生物質を生産する医薬品製造プラントで、a316チューブラーシェルおよびチューブ熱交換器発酵スープを冷却するために使用されます。スープには、さまざまな栄養素と微生物が含まれており、汚れや微生物の汚染が非常に発生しやすくなっています。製品の不妊を確保するために、通常、毎日生産されるバッチごとに熱交換器が洗浄および滅菌されます。軽度のアルカリ性洗剤による化学洗浄に続いて、蒸気滅菌が行われ、残りの汚染物質を除去し、すべての微生物を殺します。
食品および飲料業界
ジュース生産会社はaを使用しますダブルチューブプレート熱交換器ジュースを低温殺菌する。ジュースにはパルプと天然の糖が含まれており、熱伝達表面にファウリングを引き起こす可能性があります。熱交換器は、化学洗浄と酸ベースのクリーナーと高圧ウォータージェットを使用した機械的洗浄の組み合わせを使用して、毎週洗浄されています。この定期的なクリーニングスケジュールは、熱伝達効率と製品の品質を維持するのに役立ちます。
結論
滅菌熱交換器をきれいにする頻度を決定することは、プロセス流体特性、動作条件、微生物学的汚染リスク、使用される洗浄方法など、複数の要因に依存する複雑な決定です。普遍的な答えはなく、各熱交換器システムをケースごとに評価する必要があります。
熱伝達効率、圧力低下、プロセス流体の微生物学的品質など、熱交換器のパフォーマンスの定期的な監視は、清掃スケジュールを最適化するのに役立ちます。適切な清掃戦略を実施することにより、産業は熱交換器の信頼できる運用を確保し、製品の品質を改善し、規制要件に準拠することができます。
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参照
- Incropera、FP、＆Dewitt、DP（2002）。熱と物質移動の基礎。ジョン・ワイリー＆サンズ。
- Green、DW、＆Perry、RH（2007）。ペリーの化学エンジニアハンドブック。マクグロー - ヒル。
- ASMEバイオプロセッシング機器標準（BPE）。アメリカ機械エンジニア協会。