Способ проверки эффективности очистки и устройство для его осуществления

005732 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение касается способа и устройства для проверки эффективности очистки для фильтра в системе фильтрования. Предпосылки создания изобретения Стерилизованное молоко можно определить как молоко без микроорганизмов, которые могут расти при превалирующих условиях хранения. Микрофильтрация является одним из множества способов, используемых для производства стерилизованного молока. В публикации WO 98/57549 и патенте США 5256437 описаны способы производства стерилизованного молока, использующие микрофильтрацию. Согласно этим способам молоко пропускают через фильтр, через который могут пройти только частицы,не превышающие определенный размер. Это означает, например, что вредные микроорганизмы отфильтровываются. Фильтры, используемые в процессах микрофильтрации, часто выполняют из керамического материала. Во время производства стерилизованного молока таким способом фильтр необходимо очищать через определенное время. Как правило, система не входит в стадию очищения в середине производственного цикла; это случается, только если давление, которое требуется для поддержания постоянного потока через фильтр, превышает определенное пороговое значение. Это давление постепенно увеличивается в течение производственного цикла, когда поры фильтра все более загрязняются (то есть забиваются частицами, отфильтрованными из молока). Процедуру очистки обычно называют OHM (очистка на месте) и выполняют с помощью промывочной системы водой с добавленными моющими средствами. Проблема, которая иногда возникает, заключается в том, что не удается выполнить такую очистку; причиной этого может быть, например, отказ в открывании клапана где-нибудь в системе. Когда фильтры не полностью очищены перед началом производственного цикла, цикл сокращается, так как давление повышается очень быстро. Это ведет к потерям продукции, поскольку система должна входить в стадию очистки быстрее, чем рассчитано. Чтобы избежать этого, желательно иметь способ проверки перед вступлением в производственный цикл, действительно ли очистка была удачной. Краткое изложение сущности изобретения Задача изобретения заключается в том, чтобы обеспечить решение описанных выше проблем. Эта задача решается с помощью способа проверки эффективности очистки для фильтра в системе фильтрования, в которой фильтр снабжен порами, включающего этапы выполнения очистки для фильтра,смачивания фильтра,герметизации системы фильтрования,измерения понижения давления в системе фильтрования на протяжении предварительно определенного периода времени и определения, основанного на понижении давления, действительно ли очистка была эффективной,при котором понижение давления меньшее, чем предварительно определенное пороговое значение, показывает, что очистка была неэффективной. В предпочтительном варианте осуществления фильтр включают в систему для производства стерилизованного молока, предпочтительно снятого молока, а очистка является очисткой на месте (OHM), в которой фильтр очищают жидкостью. В конце очистки жидкость сливают из системы фильтрования,оставляя поры фильтра пропитанными жидкостью. Жидкостью предпочтительно, но не обязательно этой жидкостью, является вода. В случае обнаружения, что очистка была неэффективной, для фильтра предпочтительно выполняют дополнительную очистку. Техническая задача также решается с помощью устройства для проверки эффективности очистки для системы фильтрования, которая включает фильтр с порами. Устройство содержит средство герметизации фильтра, датчик давления, расположенный для измерения давления в системе фильтрования, и управляющее устройство, которое соединено со средством герметизации фильтра и датчиком давления. После того как система фильтрования была подвергнута очистке, управляющее устройство приводит в действие средство герметизации фильтра, чтобы установить давление в фильтре, контролирует выходной сигнал от датчика давления, чтобы определить понижение давления в фильтре в течение предварительно определенного времени, и оценивает качественный результат очистки, сравнивая определенное понижение давления с предварительно определенными контрольными данными. Средство герметизации фильтра предпочтительно содержит устройство подачи газа, подсоединенное к фильтру, и первый и второй клапаны, размещенные на впускной стороне и выпускной стороне, соответственно, фильтра, в котором между этими клапанами размещен датчик давления, а управляющее устройство приспособлено для того, чтобы устройство подачи газа обеспечивало подачу газа в фильтр, а также закрытие первого и второго клапанов для установления давления в фильтре. Кроме того, качественный результат, оцененный управляющим устройством, предпочтительно указывает, была ли очистка эффективной или нет. В последнем случае управляющее устройство можно приспособить для инициирования дополнительной очистки для системы фильтрования.-1 005732 Способ и устройство согласно изобретению обеспечивают преимущество, заключающееся в уменьшении количества повреждений продукции, поскольку благодаря изобретению риск необходимости в преждевременном прерывании производственного цикла значительно уменьшается. В свою очередь, достигается более рентабельное производство. Другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятными из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления, из прилагаемой формулы изобретения, а также из прилагаемых чертежей. Краткое описание чертежей Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения далее будет описан более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых на фиг. 1 изображен схематический вид системы фильтрования, содержащей устройство согласно изобретению,на фиг. 2 изображена графическая схема программы, иллюстрирующей способ согласно изобретению,на фиг. 3 и 4 изображены диаграммы результатов испытаний, полученные во время использования изобретения в системе фильтрования. Подробное описание предпочтительного варианта осуществления Система фильтрования на фиг. 1 содержит фильтр 1, резервуар 2, питающий насос 3 и циркуляционный насос 4. В трубах 5, 6, ведущих к фильтру 1 и от него, имеется два клапана 7 а, 7b. Испытательное оборудование 8, которое будет описано более подробно ниже, соединено с системой, как обозначено ссылочными позициями 9 а, 9b. Жидкость из резервуара 2, которая входит в фильтр 1 через трубу 5, при прохождении фильтра разделяется на две части, причем одну сливают в позиции Р, а другую - в позицииR. В системе имеется два датчика 10, 11 давления, по одному с каждой стороны фильтра. Система фильтрования на фиг. 1 особенно пригодна для обработки снятого молока; однако, возможно также ее использование и для других видов молока. Когда систему используют для стерилизации молока, резервуар 2 содержит молоко, которое посредством питающего насоса 3 подается в фильтр 1 по трубе 5. Часть молока, которая содержит только частицы, достаточно маленькие для прохождения через фильтр 1, выпускается для возможной дальнейшей обработки в позиции Р. Эту часть называют проходящей. Другая часть выпускается в позиции R,тогда как остальное молоко рециркулирует по трубе 6 для дальнейшей обработки через фильтр 1. Часть молока, которая выпускается в позиции R, называется удержанной. Циркуляционный насос 4 обеспечивает рециркуляцию молока через фильтр 1. Давление в позиции Р измеряется датчиком 10 давления, а давление в позиции R измеряется датчиком 11 давления. Давление в фильтре, которое называют ДЧМ (давление через мембрану), рассчитывают, как разницу между этими двумя давлениями с помощью контрольного устройства 12 ДЧМ. Во время производственного цикла ДЧМ не должно превышать некоторое пороговое значение. Если такое значение превышено, то это является признаком того, что поры фильтра слишком забиты, и производственный цикл прерывается контрольным устройством 12 ДЧМ. Следовательно, оставшееся в резервуаре 2 молоко не может быть обработано во время этого цикла. Систему очищают, используя процедуру OHM (очистки на месте). Когда система находится в стадии очистки, резервуар 2 заполняют подходящей очищающей жидкостью. Очищающую жидкость пропускают через систему тем же способом, что и молоко, с этого времени выполняя очистку для системы, и в частности удаляя вещества, ухудшающие качество, находящиеся в порах фильтра. В предпочтительном варианте осуществления очистка включает следующие этапы. Первоначально систему промывают водой, чтобы удалить оставшееся молоко. Затем систему очищают основной жидкостью, типа гидроксида натрия или гидроксида калия, возможно, с добавлением тензидов. Затем систему снова промывают водой. После этого систему промывают кислотной жидкостью, типа азотной кислоты. Наконец, для ополаскивания системы используют воду. Однако сама очистка не образует основной части изобретения и может быть выполнена другими способами, отличающимися от вышеупомянутых. После стадии очистки фильтр 1 проверяют испытательным оборудованием 8 на фиг. 1 в соответствии со способом, представленным на фиг. 2. Испытательное оборудование 8 включает источник 14 подачи газа, предпочтительно источник подачи сжатого воздуха, который соединен с удерживающей стороной R фильтра 1. Датчик 13 давления размещен для измерения давления на удерживающей стороне R. Управляющее устройство 15 подсоединено не только к источнику 14 подачи сжатого воздуха и датчику 13 давления, но также и к первому клапану 7 а на впускной стороне фильтра 1, а также ко второму клапану 7b на удерживающей стороне. Управляющее устройство 15 имеет дополнительный операторский интерфейс 16, содержащий, например, контрольное устройство на ЭЛТ (электронно-лучевой трубке) или ЖК-дисплее (жидкокристаллическом), набор индикаторных лампочек или светодиодов, принтер или графопостроитель, клавиатуру, мышь, джойстик и т.д.-2 005732 Управляющее устройство 15 также имеет память 17, типа оперативной памяти (ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), статическое ОЗУ и т.д.), постоянного запоминающего устройства (ПЗУ,ППЗУ (программируемое ПЗУ), электрически программируемое ПЗУ, ЭСППЗУ (электрически стираемое ППЗУ, постоянной памяти (магнитного или оптического диска и т.д.) или любой их комбинации. Само управляющее устройство можно удобно воплощать с помощью любого коммерчески доступного микропроцессора (центрального процессора (ЦП или другого программируемого логического устройства типа вентильной матрицы, программируемой в условиях эксплуатации, вместе с кодом программы, хранящимся в памяти 17. Управляющее устройство 15 в качестве альтернативы можно реализовать как интегральную схему, как дискретные логические вентили вместе с другими аналоговыми и цифровыми компонентами или в любой вышеупомянутой комбинации. Обращаясь теперь к фиг. 2, следует отметить, что способ 20 проверки очистки фильтра согласно предпочтительному варианту осуществления начинается с фактической процедуры 21 очистки, в течение которой систему фильтрования, включая фильтр 1, очищают жидкостью из резервуара 2 и, в конечном счете, промывают водой. На следующем этапе 22 воду сливают из системы фильтрования, оставляя поры фильтра 1 пропитанными водой. Затем на этапе 23 управляющее устройство 15 заставляет источник подачи 14 сжатого воздуха подавать воздух через трубы 9 а, 9b в фильтр 1. Кроме того, управляющее устройство 15 активизирует два клапана 7 а, 7b, чтобы привести их в закрытые состояния, в которых фильтр 1 изолирован от остальной части системы и, следовательно, герметизирован. Характерный тип фильтра,например, можно герметизировать с давлением приблизительно 1600 мбар; однако, это значение можно широко менять с различными применениями, и в частности с различными типами фильтров. Через некоторое время воздух проникает через поры фильтра и давление, соответственно, понизится. Если поры забиты из-за недостаточной очистки, будет только очень небольшое понижение, так как проникновение воздуха через поры фильтра будет снижено. Следовательно, это является признаком того,что фильтр не был очищен должным образом. Таким образом, этап 24 измерения понижения давления начинается переустановкой внутреннего таймера в управляющем устройстве 15. Начальное значение давления получают, как кратковременный выходной сигнал от датчика 13 давления. Как только таймер указывает, что предварительно определенный период времени истек - значение этого предварительно определенного периода времени можно удобно сохранить в памяти 17, и оно может составлять, например, 120 с, - управляющее устройство 15 снова считывает кратковременное значение выходного сигнала от датчика 13 давления. Затем понижение давления рассчитывают в управляющем устройстве 15, как разницу между двумя кратковременными значениями выходных сигналов от датчика 13 давления. На этапе 25 расчетное понижение давления сравнивают с предварительно определенным пороговым значением, которое также можно сохранять в памяти 17. Если расчетное понижение давления больше (или, теоретически, равно), чем предварительно определенное пороговое значение, управляющее устройство 15 показывает, что понижение нормальное, и отображает эффективную очистку 21. Выполнение продолжается до заключительного этапа 28, на котором оставшийся воздух отводят из системы фильтрования, открывая клапаны 7 а, 7b, и можно начинать новый производственный цикл. С другой стороны,если расчетное понижение давления фактически меньше, чем предварительно определенное пороговое значение, то следует этап 26, на котором оператор может быть уведомлен через операторский интерфейс 16 о неудавшейся или, по меньшей мере, недостаточно удавшейся очистке 21. Тогда оператор сможет повторить очистку фильтра 1, как обозначено ссылочной позицией 27 на фиг. 2. В качестве альтернативы, дополнительную очистку 27 может автоматически начать управляющее устройство 15. Дополнительную очистку 27 можно выполнять различными способами. В предпочтительном варианте осуществления дополнительную очистку 27 осуществляют, полностью повторяя обычную очистку 21 на месте (OHM). Однако в качестве альтернативы, дополнительная очистка 27 может включать те же этапы, что и обычная OHM 21, но либо с меньшей, либо с большей продолжительностью. В качестве дополнительной альтернативы, во время дополнительной очистки 27 выполняют только некоторые из этапов OHM 21. Согласно еще одной альтернативе во время дополнительной очистки 27 концентрация кислотной очищающей жидкости и основной очищающей жидкости, соответственно, либо выше, либо ниже по сравнению с нормальной OHM 21. В качестве еще одной альтернативы во время дополнительной очистки 27 выполняют дополнительный этап, например, включающий использование ферментативной очищающей жидкости. Испытательное оборудование 8 преимущественно можно выполнить с помощью коммерчески доступного целостного испытательного оборудования типа PALLTRONIC FFE04, которое можно приобрести у фирмы Pall Process Filtration Limited, Europa House, Havant Street, Portsmouth P01 3PD, England(Англия). До настоящего времени такое целостное испытательное оборудование использовалось исключительно для проверки того, что фильтрующий элемент не поврежден, то есть, что нет никаких трещин или других дефектов в фильтре, позволяющих большим частицам проходить через фильтр, что может приводить, в свою очередь, к получению нестерильного продукта. Напротив, настоящее изобретение может благоприятно по-новому использовать такое оборудование, выполняя проверку не на целостность-3 005732 фильтра, а на эффективность очистки фильтра. Следует отметить, что испытательное оборудование 8 можно выполнить с помощью других средств, отличающихся от вышеупомянутого целостного испытательного оборудования. На фиг. 3 показан пример того, как изменяется понижение давления в известной системе фильтрования. Система в каждом испытательном случае 59-71 подвергалась очистке после производственного цикла. Затем в системе создавали герметизацию при давлении приблизительно 1600 мбар и измеряли понижение давления за 120 с. В большинстве случаев понижение давления составляло приблизительно 50-60 мбар, но в испытательных случаях 62 и 63 понижение давления было намного ниже 10-30 мбар. Эти два испытания были выполнены после недостаточной очистки фильтра. Усовершенствование варианта осуществления, показанного на фиг. 1-3, теперь будет описано со ссылкой на фиг. 4, на которой показано долговременное изменение в понижении давления, измеренного во время этапа 24 способа 20 проверки очистки фильтра в нормальной ситуации (то есть, когда очистка фильтра, как считают, была эффективной, сравните с этапом 28 на фиг. 2). Диаграмма фиг. 4 показывает ряд примерных значений понижения давления, измеренных для конкретной системы фильтрования на этапе 24 фиг. 2 в течение большого количества циклов производства/очистки. Как видно на фиг. 4, после установки фильтра 1 (фиг. 1) в системе понижение давления, измеренное на этапе 24 фиг. 2, является более или менее постоянным (приблизительно на уровне 58 мбар) в течение нескольких первых циклов производства/очистки. Затем, при медленно уменьшающейся скорости, соответствующие значения понижения давления, измеренные на этапе 24, начинают изменяться по всем циклам производства/очистки. В конечном счете, после большого количества циклов производства/очистки (например, приблизительно в цикле 75 на фиг. 4), нормальное значение понижения давления, измеренного на этапе 24 фиг. 2, составляет только приблизительно 40 мбар, то есть значительно ниже, чем начальное значение давления, которое было немного ниже 60 мбар, измеренного в течение первой пары циклов. Это долговременное смещение нормального значения понижения давления является преобладающим вследствие того, что очистка в действительности не является абсолютно безукоризненной (допускают, что незначительное количество остатков молока остается в фильтре 1, и кумулятивно сказывается нормальное значение понижения давления, измеренного на этапе 24 фиг. 2). Чтобы справляться с вышеупомянутой ситуацией и избегать путаницы долговременного уменьшения в нормальном понижении давления с ненормальным понижением давления, подобно испытаниям 62 и 63 на фиг. 3 (показывающим неудавшуюся очистку), управляющее устройство 15 проверки очистки приспосабливают для выполнения ряда калибровочных измерений понижения давления, когда фильтр 1 первоначально устанавливают в системе фильтрования. Контрольное значение для нормального понижения давления производится из этого ряда калибровочных измерений и сохраняется в памяти 17. Кроме того, из первого контрольного значения рассчитывают и также сохраняют в памяти 17 второе контрольное значение, показывающее предел, ниже которого долговременное уменьшение в нормальном понижении давления расценивают, как недопустимое, в отношении риска путаницы с ненормальным понижением давления. Например, в примере на фиг. 4 второе контрольное значение можно установить на 40 мбар, означающее, что управляющее устройство 15 проверки очистки в цикле 75 производства/очистки укажет,что понижение давления, измеренное на этапе 24 фиг. 2, теперь ниже допустимого предела, как определено вторым контрольным значением, и, таким образом, даст команду к действию. Такое действие может состоять, например, в том, что управляющее устройство 15 проверки очистки дает команду провести дополнительную очистку, по аналогии с этапами 26 и 27 фиг. 2, как было описано выше. Такая дополнительная очистка вернет нормальное значение понижения давления к первому контрольному значению (то есть начальному значению понижения давления, рассчитанному из калибровочных измерений) или к значению, которое является близким к этому первому контрольному значению. Другими словами, контрольное значение для нормального понижения давления, как проверено на этапе 25 фиг. 2, повторно устанавливается на его начальное значение, как определено при установке фильтра 1 в системе фильтрования. В качестве альтернативы, управляющее устройство 15 проверки очистки может выполнить новую установку калибровочных измерений в дополнение или вместо дополнительной очистки, чтобы компенсировать описанный выше долговременный эффект. Изобретение, в основном, было описано выше со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления. Однако другие варианты осуществления, отличающиеся от раскрытого выше, одинаково возможны в пределах объема изобретения, как определено в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. В частности, точные значения герметизации фильтра 1, времени измерения понижения давления и порогового значения (значений) понижения давления следует настраивать на фактическое применяемое оборудование, что должно быть понятно специалистам в данной области техники. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ проверки эффективности очистки для снабженного порами фильтра (1) в системе фильтрования, включающий этапы-4 005732 выполнения очистки (21) для фильтра,смачивания фильтра (1),герметизации системы (23) фильтрования,измерения (24) понижения давления в системе фильтрования на протяжении предварительно определенного периода времени и определения (25), основанного на понижении давления, действительно ли очистка была эффективна, в котором понижение давления меньшее, чем предварительно определенное пороговое значение, указывает, что очистка была неэффективной. 2. Способ по п.1, в котором очистка включает использование жидкости в системе фильтрования и этап смачивания фильтра (1) выполняют после завершения очистки с помощью сливания жидкости из системы фильтрования, в то время как поры фильтра остаются с впитанной жидкостью. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, в котором жидкость содержит воду. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором очистка (21) является очисткой на месте (OHM). 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором фильтр (1) используют в системе для производства стерилизованного молока, предпочтительно снятого молока. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий дополнительный этап (27) выполнения дополнительной очистки для фильтра (1) в случае, если очистка была определена как неэффективная. 7. Устройство для проверки эффективности очистки для системы фильтрования, которая содержит фильтр (1) с порами, включающее средство (7 а, 7b, 14) герметизации фильтра,датчик давления (13), установленный для измерения давления в системе фильтрования, и управляющее устройство (15), присоединенное к средству герметизации фильтра и датчику давления, при этом управляющее устройство приспособлено, после того как система фильтрования была подвергнута очистке, к приведению в действие средства герметизации фильтра для установления давления в фильтре,чтобы контролировать выходной сигнал от датчика давления для определения понижения давления в фильтре в течение предварительно определенного времени и оценивать качественный результат очистки посредством сравнивания определенного понижения давления с предварительно определенными контрольными данными. 8. Устройство по п.7, в котором система фильтрования дополнительно включает контейнер (2) с жидкостью для подачи жидкости через фильтр (1) во время очистки и управляющее устройство (15) приспособлено для того, чтобы после завершения очистки сливать жидкость из фильтра, при этом оставляя поры фильтра с впитанной жидкостью. 9. Устройство по п.7 или 8, в котором средство (7 а, 7b, 14) герметизации фильтра содержит устройство (14) подачи газа, подсоединенное к фильтру (1), и первый и второй клапаны (7 а, 7b), установленные во входной стороне и выходной стороне, соответственно, фильтра, и управляющее устройство (15) приспособлено для принуждения устройства подачи газа подавать газ в фильтр, а также закрывать первый и второй клапаны, чтобы устанавливать давление в фильтре. 10. Устройство по любому из пп.7-9, в котором датчик (13) давления размещен между первым и вторым клапанами (7 а, 7b). 11. Устройство по любому из пп.7-10, в котором система фильтрования включена в систему для производства стерилизованного молока, предпочтительно снятого молока. 12. Устройство по любому из пп.7-11, в котором качественный результат, оцениваемый управляющим устройством (15), указывает, была ли очистка эффективной или нет. 13. Устройство по любому из пп.7-12, в котором управляющее устройство (15) приспособлено для того, чтобы в случае, если оцененный качественный результат указывает, что очистка была неэффективной, начать дополнительную очистку для системы фильтрования. 14. Устройство по любому из пп.7-13, в котором давление, установленное средством (14) герметизации фильтра в фильтре, составляет приблизительно 1600 мбар, предварительно определенное время составляет приблизительно 120 с, а понижение давления фильтра, подвергнутого эффективной очистке,определяют с помощью предварительно определенных контрольных данных, составляющих 50-60 мбар,тогда как понижение давления фильтра, подвергнутого неэффективной процедуре очистки, определяют с помощью предварительно определенных контрольных данных, составляющих 10-30 мбар.