CIP（定置洗浄）ポンプの仕組み・主な種類・導入事例を解説

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CIPとは何か

CIP（定置洗浄：Cleaning In Place）とは、主に食品や医薬品の製造ラインにおいて、配管やタンク、ポンプなどの設備を分解・移動させることなく、薬液や水を循環させて内部を洗浄することです。COP（分解洗浄：Cleaning Out of Place）と比較すると、分解の手間がない分、洗浄工程の効率を大きく上げることができます。

CIP洗浄では洗浄液の温度や洗浄時間を一定にすることで作業者による「洗浄のばらつき」がなくなり、安定した高い洗浄効果（再現性）を得られるほか、再組立時の組み付けミスや意図しない汚れ、雑菌の付着を防ぐことができるといった特徴があります。

特に衛生管理が求められる飲料・乳製品、医薬・化粧品といった業界では、細菌の繁殖や異物混入リスクを厳格に排除する必要があります。こういった現場では、分解不要で高い洗浄効果を発揮するとともに、工程の効率化を両立するCIP洗浄は重要な仕組みとなっています。

CIPポンプの仕組み

CIP（定置洗浄）において、洗浄液をライン全体に送り出す役目を果たすのがポンプです。この用途で用いられるポンプには、汚れを効率的に除去するために必要な流速を生み出せることだけでなく、錆びにくくて洗浄しやすい材質であること、汚れが溜まりにくい構造であることなど、衛生的な設計がなされていることが求められます。

一定以上の流速が求められることについては、押し出された洗浄液を汚れにしっかり当てて剥がすというメカニズムが非常に重要になるためです。さらには、配管内に「乱流（激しく渦を巻く不規則な流れ）」を発生させることができると洗浄力が向上し、付着した汚れを強力に剥離させられるようになります。

逆に流速が遅いと、洗浄液が設備の隅々まで行き渡らず洗浄不良につながります。

ポンプ自体の構造については、CIP洗浄においてはポンプ自身も通水により洗浄される必要があるとともに、ポンプ内部での微生物の繁殖や異物混入のリスクを防ぐことも求められます。このため、上記のような特徴を有していることが重要になるのです。

CIP洗浄の流れ

食品や医薬品製造ラインでの一般的なCIP洗浄の流れは「予備洗浄 → アルカリ洗浄 → 酸洗浄 → リンス（すすぎ）」の順で行われます。

まず温水による予備洗浄で大まかな汚れを流し、次にアルカリ洗浄液を循環させてタンパク質や油脂などの「有機物汚れ」を分解します。その後、水垢やミネラル分といった「無機物汚れ」を酸洗浄で溶かして落とし、最後に純水や飲料グレードの水などで仕上げのリンスを行います。

洗浄液の温度や薬品の濃度を一定にして、一連の流れを自動化することができれば作業者の熟練度によらず安定した洗浄効果を得ることができるようになります。

洗浄液の温度は60℃前後であるのが一般的で、これは高温の水の方が洗浄効果を高めやすいためです。また、物理力による洗浄も重要であるため、洗浄液を配管内に一定以上の流速で流し続けることが重要となります。タンクの壁面など、単に洗浄液の循環だけでは液が触れにくいところについてはシャワーボールを取り付けて液を噴霧するといった手段も選択肢に入ります。

なぜCIPポンプが必要なのか？

なぜCIP洗浄においてポンプの選定がポイントになるのでしょうか？その理由は、「必要十分な流速を生み出す力」と「ポンプ自体のサニタリー性（衛生的な構造）」にあります。

まず洗浄において、洗剤の力や熱だけでは、配管にこびりついた汚れを完全に落とすことはできません。汚れを物理的に削り落とすには、前述の通り強力な流速が必要となります。この強い水流を生み出すためには、50~80℃程度の温水の移送が可能かつ十分な流量の水を送り出せる能力を持ったポンプを選定する必要があります。

また、洗浄を行うポンプ自身に汚れが溜まっては本末転倒です。このため、CIP洗浄に使用するポンプでは、内部に凹凸がなく、液溜まり（デッドスペース）ができない液抜けの良い「サニタリー構造」のものが好まれます。こうすることでポンプ内部も完全に自動洗浄され、高い衛生状態を維持できるようになります。

なぜCIPポンプが必要なのか？

なぜCIP洗浄においてポンプの選定がポイントになるのでしょうか？その理由は、「必要十分な流速を生み出す力」と「ポンプ自体のサニタリー性（衛生的な構造）」にあります。

まず洗浄において、洗剤の力や熱だけでは、配管にこびりついた汚れを完全に落とすことはできません。汚れを物理的に削り落とすには、前述の通り強力な流速が必要となります。この強い水流を生み出すためには、50~80℃程度の温水の移送が可能かつ十分な流量の水を送り出せる能力を持ったポンプを選定する必要があります。

また、洗浄を行うポンプ自身に汚れが溜まっては本末転倒です。このため、CIP洗浄に使用するポンプでは、内部に凹凸がなく、液溜まり（デッドスペース）ができない液抜けの良い「サニタリー構造」のものが好まれます。こうすることでポンプ内部も完全に自動洗浄され、高い衛生状態を維持できるようになります。

CIPポンプの選び方

必要な流量や揚程に対応しているかチェックする

前述の通り、CIP洗浄に使用するポンプの選定では、設備の規模に見合った「流量と吐出圧（揚程）」を生み出せるかがポイントになります。配管が長く複雑だったり、高い所への送液が必要な場合、圧力損失によって洗浄液の勢いが弱まりやすくなるため、より強い吐出圧力を生み出せるポンプの選定が必要になります。

流量や圧力が不足すると、汚れを落とすための十分な流速が発生せず、洗浄不良の原因となってしまいます。逆に、「大は小を兼ねる」と過剰なスペックのポンプを選ぶと、無駄な電力消費や配管への過負荷につながります。強すぎても弱すぎても確実な洗浄は実現できないため、自社ラインの配管長や高低差から、必要十分なスペックを見積ることが重要です。

材質や衛生基準（サニタリー仕様）を確認する

CIPポンプを選ぶ際にはサニタリー仕様であるかと同時に、材質の確認も必要になります。本体には主にステンレスが使われますが、強めのアルカリ洗浄液や酸性液を使用する場合、耐食性を考慮して、標準的なSUS304よりも錆びに強いSUS316の方が好ましいケースがあります。

また、Oリング等のシール材の材質にも同様に注意が必要です。洗浄液として使う酸やアルカリに弱いものを選んでしまうと、シール材がすぐに劣化して液漏れの原因となってしまいます。

また、特に医薬品のような厳しい基準が設定されている場合、ポンプの液に接する部分の表面粗さにまで注意する必要が生じます。場合によっては内部を鏡面仕上げしたり電解研磨することが求められることもありますので、そのような対応が可能なポンプであるかということがポンプになるケースも存在します。

メンテナンスのしやすさを考慮する

CIPは自動洗浄システムですが、ポンプ自体の定期点検やシール・パッキンといった消耗部品の交換は欠かせません。そのため「メンテナンスのしやすさ」は長期的な運用を考慮する際に重要な選定基準となります。

分解に時間がかかる機種を選ぶと、部品交換のたびに設備の停止時間（ダウンタイム）が長引いてしまいます。また、作業負担の大きさから現場での点検が敬遠され、結果的に突発的な故障を引き起こすことにもなりません。そこまではいかなくても、分解後の再組立でミスが生じることにより、再稼働時に不具合が生じてしまうリスクを高めてしまいます。

現場でスムーズに分解・清掃・組み立てができるシンプルな構造のポンプを選ぶことで、保守にかかる人件費を抑え、高い設備稼働率を維持することができます。

伏虎金属工業のCIP洗浄ができるポンプ一覧

二軸スクリューポンプ

CIP洗浄に向いたポンプに「二軸スクリューポンプSQ型」があります。

最大の特長は「製品移送」と「CIP洗浄」をこれ1台で完結できる点です。特に高粘度液の移送を行う場合、製品移送用とCIP専用ポンプを別に用意する必要があることも珍しくありません。しかし、本機はその移送原理によって高粘度液の扱いを得意としていることに加え、1,800回転の高速運転が可能で、CIP洗浄に必要な強力な流速を自ら生み出すことができます。

加えて、内部は回転部が他の部品に触れず、かつサニタリー構造をしているため、ポンプ由来の異物混入リスクも回避できます。バイパス配管やCIP専用ポンプを省き、設備の簡略化にも貢献します。

導入事例

カレーソースの移送事例

カレーソースの移送工程において、既設の移送用ポンプでは十分な流速を生み出せないせいか十分なレベルまで洗浄を行えないことが多く、別途ブースターポンプを使用してCIP洗浄で大まかな汚れを除去した後、分解洗浄を行うという手間が発生していました。

この工程では、移送用のポンプに加え、CIP用のブースターポンプも定期的にメンテナンスを行う必要があり、負担が増えていました。

そこで「二軸スクリューポンプ（SQ型）」を導入。1,800回転も可能な強力な流速で完全なCIP洗浄を実現し、通水洗浄後のふき取り試験ではATP値50に到達。分解作業やCIP用のブースターポンプが不要になり、衛生レベルの維持と大幅な省力化に成功しました。

CIP洗浄ポンプを使った移送の事例

まとめ