세척 공정 최적화는 해당 기업이 세운 지속가능성 목표(물, 세제, 에너지 등의 소비 절감) 달성과 운영 비용 및 가동 중단 시간을 줄이는 데 매우 중요합니다.

두 부분으로 구성된 이 시리즈의 1부 기사에서는 업계가 흔히 직면하는 문제에 대해 설명했습니다. 2부인 이번 기사의 목표는 업계가 규정한 요건 준수와 더불어, 세제 선택부터 현장에서 사용하는 장비의 올바른 설정에 이르기까지 세척 절차 최적화 방법에 대한 기초 지침을 제공하는 것입니다. 

1. 세척 절차 최적화를 위한 기초 지침

개인 위생 용품 사이트의 모든 위생 절차에서는 안정적이고 일관된 세척 성능을 보장하려면 세척 프로세스를 이해해야 할 것을 요구합니다. 섹션 2.1의 목표는 세척 작업 중에 추적해야 하는 세척 결과에 영향을 미치는 매개 변수에 대한 기초 지침을 제공하는 것입니다.

섹션 2.2에서는 현장에서 사용하는 장비의 한도를 고려하여 세척 절차를 최적화하는 방법을 두고 몇 가지 지표와 함께 다양한 세척 방법에 대한 보다 심층적인 개요를 제공합니다.

2.1 세척 매개 변수 기초 - Sinner Circle

세척에 영향을 주는 매개 변수에 대한 간단한 설명을 Sinner Circle에서 찾을 수 있습니다.¹

한 번에 올바른 세척을 달성하려면 네 가지 매개 변수의 효과가 완전한 원을 형성하여 서로를 보완해야 합니다. 한 분야의 효과가 떨어지면 다른 분야에서 보완하는 것입니다. 다음은 각 매개 변수에 대한 몇 가지 고려 사항입니다.

• 온도
  • 일반적으로 온도가 높을수록 세척 결과의 질이 올라갑니다. 에너지 절약과 작업자 안전을 중시하는 경향은 세척 온도를 낮추는 것으로 이어졌습니다.
  • 전분이나 기타 탄수화물 등 일부 제품 잔류물에는 저온 세척을 권장하기도 합니다.
  • 이는 세척 온도를 자유롭게 선택할 수 있는 자동 세척 시스템을 사용하면 우회할 수 있습니다.
  • 새로운 최신식 개인 위생 세제는 저온 범위(섭씨 60~70도)에서도 화장품(농도가 진한 안료도)을 세척해낼 수 있습니다.
• 시간
  • 업계는 늘어난 생산 역량에 맞추어 세척 사이클도 최적화해야 합니다. 과거에 개발된 사이클은 확실한 결과 달성을 위해 세척 시간을 길게 설정하는 경향이 있습니다. 이러한 세척 사이클은 생산성 증대에는 걸맞지 않는 것이었습니다.
  • 장비에 음영이 생기지 않게 하는 TiO2/FeOx 함유 제품은 여러 번의 짧은 세척 사이클이 바람직합니다.
  • 캠페인 동안 세척(동일한 제품 배치 사이 세척) 또는 다른 제품 간 세척은 또 다른 세척 시간을 예상할 수 있습니다.²
• 세제
  • 개인 위생 용품에서 잔류물을 제거하는 데는 특별 개발된 세제 사용을 권장합니다. 일반적인 오염에는 높은 수준의 세제 및 기타 세척 활성 성분(예: 가용화제, 착화제)이 필요합니다.
  • 시리즈 1부 기사의 '개인 위생 산업 분야 특수 세척 과제' 항목에서 언급한 것처럼 식음료 산업에서는 표준 제품 사용을 권장하지 않습니다. 해당 세척 제품은 제거하기 쉬운 잔류물을 포함한 찌꺼기 세척용으로 개발되었기 때문입니다.
• 기계적 동작
  • 기계적 동작은 종종 장비 계측으로 정의합니다. 규정 제품용으로 개발된 전용 CIP 시스템부터 전체를 침지해 세척하므로 별다른 세척 장비가 없는 단순한 용기에 이르기까지 업계에서 활용하는 동작 방식은 다양합니다.
  • 자동화 공정을 사용한다 해도 수동 세척 방식도 여전히 많이 사용하고 있는 것은 사실입니다. 이러한 수동 세척도 세척에 사용하는 고압 랜스부터 헹구기에 사용하는 물 호스, 제조 장비 내부를 스폰지, 솔, 대걸레 등의 도구를 사용해 닦아내는 것까지 다양합니다. 이러한 모든 응용 방식마다 기계적 동작이 다르므로 필요한 수동 청소 프로세스를 결정할 때 작업자 안전을 고려해야 합니다.

2.2 주요 세척 방법: 절차 최적화에 대한 지표

• CIP 클리닝
  재순환 시스템의 제자리 세척(CIP)는 오늘날 업계 표준입니다. CIP 유체는 물체 전체에서 재순환되어 일정한 온도, 흐름, 화학적 농도를 보장합니다. 장비 또는 파이프라인 회로의 CIP 세척은 장비 분해나 개봉이 없는 클리닝으로 정의하며 작업자의 개입이 거의 또는 전혀 없습니다. 하나의 CIP 시스템으로 다른 물체에 대한 세척 솔루션도 제공할 수 있습니다.
  
  CIP 클리닝은 에너지 전달이 중요합니다. CIP 프로그램에서 장비에서 오염을 제거하기 위해 필요한 적정 에너지를 지정해야 합니다.
  
  최적의 시간, 온도, 유속, 세제 분량을 사용하여 세척하는 것은 엔지니어링 CIP 세척 사이클을 적용한 결과입니다. 효과적인 세척 체계의 기본 매개 변수는 실험실 소규모 연구로 분석할 수 있습니다. 이러한 연구로 어떤 세제가 어떤 온도에서 얼마나 오랫동안 가장 효과적인 세척을 제공하는지 확인합니다. 실험실 시험에서 얻은 매개 변수는 일반적으로 전체 CIP 사이클 개발의 기초가 됩니다.
  
  세척 프로세스는 매번 동일하기 때문에 효과적인 CIP 세척의 유효성을 쉽게 확인할 수 있습니다. 이를 일정하게 유지하려면 CIP 시스템 자체에 대한 유지 관리 및 변경 제어를 확립해야 합니다.
  
  세척 과정에서 헹구는 물을 재사용하는 것도 하나의 옵션이므로 보다 생태친화적이고 경제적인 프로세스를 구축할 수 있습니다.
  
  기존 장비에 CIP 시스템을 추가하면 많은 투자가 필요하고 실행이 쉽지 않으므로 시스템의 단점이 될 수도 있습니다.

• 침지 세척
  CIP 세척이 불가능할 경우, 제거하기 어려운 잔류물 세척을 위한 해결책은 장비를 세제 용액에 담그고 용기의 교반기를 사용하여 세척 사이클에 기계적 작용을 도입하는 것입니다. 이 방법의 단점은 세제, 시간, 물 소비가 늘어난다는 것입니다. 따라서 물, 에너지, 세제 소비를 최소 수준으로 유지하기 위해 세척 대상물 안에서 물과 세척 용액을 재순환하는 것이 좋습니다.

• COP 세척
  외부 세척(COP)으로 제품을 쉽게 청소할 수 있습니다. 작업자가 중압 또는 고압 세척기를 사용하여 생산 장비를 손으로 세척합니다. 여기에서 단점은 세척 성과가 작업자, 대형 장비에 적합한 온도 및 압력 부족, 작업자 안전 보장으로 인한 세제 사용 제한성에 달려 있다는 사실입니다.
  
  COP 응용에서 기구 및 장비 중요 부품 세척에 부품 세척기를 사용하는 것이 수동 세척보다 바람직합니다. 부품 세척기의 세척 프로그램은 작업자에 의존하지 않고 시간, 온도, 세제 농도, 물 사용량에 따라 유연하게 조정할 수 있습니다.

• 수작업 세척
  수동 세척은 간단하게 실행할 수 있지만 따라오는 문제가 많습니다. 온도(최고 45°C)와 세제 선택(중성 pH 범위)으로 효과가 제한적입니다. 시간과 노동이 많이 드는 세척 방법입니다. 작업자마다 차이가 있고 모니터링이 어려워 일관성 있는 세척이 어렵습니다.

• 세척 방법 요약
  다음은 다양한 위생 프로세스의 주요 장단점을 요약한 표입니다.

표 1: 다양한 세척 응용 분야 및 프로세스 매개 변수 개요

요약
세제, 온도, 세척 시간, 기계적 동작의 조합은 세척 결과에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 매개 변수 중 일부는 현장에서 사용 가능한 장비의 제한을 받으며 높은 운영 비용, 긴 가동 중지 시간, 막대한 물과 에너지 소비로 이어질 수 있으므로 비효율성을 찾아내기 위해 세척 작업 중에 모두 추적해야 합니다. 이러한 비효율성은 사용 가능한 세척 방식에 따라 세제 선택부터 현장 구현에 이르기까지 세척 절차 최적화를 통해 제조 업체를 지원할 수 있는 세제 공급 업체 등의 위생 파트너가 해결해줄 수 있습니다.

동료 검토
저자는 이 기사를 검토하고 통찰력 있는 의견과 유용한 제안을 제공한 동료 검토자 파올라 피안타니다(Paola Piantanida)에게 감사의 말을 전합니다.

참고

1. Zeitschrift Getränkeindustrie 11/2004: Der Sinner'sche Kreis: Basis einer erfolgreichen Reinigung und Desinfektion
2. American Society for Testing and Materials E 3106 '과학 기반 및 위험 기반 세척 프로세스 개발 및 검증 표준 가이드' www.astm.org

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