積液

    設(shè)備和管道應(yīng)能夠自由排水，以避免出現(xiàn) “浴缸環(huán)” 效應(yīng)。即使底部的噴嘴和閥門(mén)尺寸較大，也需要壓差驅(qū)動(dòng)力來(lái)克服動(dòng)態(tài)損失?；匾汗艿劳ǔ３叽巛^小，以滿足最低流速要求。這將導(dǎo)致罐體內(nèi)積液，并且污垢有可能在氣液界面處積聚。應(yīng)根據(jù)閥門(mén)數(shù)據(jù)和適當(dāng)?shù)墓こ坦絹?lái)確定出口噴嘴和管道的尺寸，以盡量減少積液。

罐體內(nèi)的積液或回流可以通過(guò)水力計(jì)算來(lái)估算。

其中：

h = 背壓，單位為英寸

d = 噴嘴直徑，單位為英寸

    如果目標(biāo)罐內(nèi)出現(xiàn)積液，供液罐可能會(huì)排空并停止清洗循環(huán)，直到積聚的液體回流到供液罐。發(fā)生這種情況時(shí)，循環(huán)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，從而對(duì)清洗循環(huán)的可重復(fù)性產(chǎn)生不利影響。與其增加清洗化學(xué)品的用量（這可能需要更多的沖洗量并增加廢水排放量），更好的方法是消除罐體出口處的阻力。噴淋球和管道尺寸標(biāo)準(zhǔn)的綜合結(jié)果如表所示。

    可以對(duì)工藝罐進(jìn)行加壓，以提供克服出口噴嘴和閥門(mén)阻力所需的壓頭，但很難控制壓力使液位恰好保持在出口噴嘴入口處。如果壓力過(guò)低，仍然會(huì)發(fā)生積液；如果壓力過(guò)高，則會(huì)夾帶更多空氣，這將降低回液管道的輸送能力，并可能影響清洗效果。

    有人建議通過(guò)啟動(dòng)和停止 CIP 進(jìn)料泵來(lái)消除積液，但這只會(huì)使積液在罐壁上上下移動(dòng)，無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。而且，如果系統(tǒng)持續(xù)啟停，還需要一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)跟蹤清洗時(shí)間。解決辦法是使用回液泵來(lái)克服罐體出口的阻力。

CIP 系統(tǒng)

    在工廠中，最好對(duì)所有 CIP 系統(tǒng)采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)理念。這將避免操作失誤，確?？刂葡到y(tǒng)配置一致，并保持 CIP 系統(tǒng)與用戶之間的文件記錄格式統(tǒng)一。

    從投資成本的角度來(lái)看，一次通過(guò)式系統(tǒng)是成本最低的系統(tǒng)，但從運(yùn)行成本的角度來(lái)看卻是最高的，因?yàn)榛瘜W(xué)溶液配制、加熱后就被直接排放掉了。

    一些系統(tǒng)使用自吸泵或噴射器來(lái)輔助回收和循環(huán)清洗液，可能還包括一些沖洗液，以盡量減少化學(xué)品消耗、公用設(shè)施使用和廢水排放。將回液泵安裝在靠近工藝設(shè)備的位置也有助于改善排水效果。最后一次沖洗液可以回收用于下一個(gè)循環(huán)的預(yù)沖洗，也可以不回收。

    噴射器系統(tǒng)單獨(dú)或與泵結(jié)合使用噴射器來(lái)輔助循環(huán)，并配制化學(xué)溶液。它們可以抽真空并去除夾帶的氣穴，與泵送回流相比可能更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈儾粫?huì)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。而且，由于無(wú)需考慮凈正吸入壓頭（NPSH）的要求，噴射器系統(tǒng)能夠提供比泵送系統(tǒng)更大的驅(qū)動(dòng)力。不過(guò)，噴射器可能會(huì)因閃蒸流體或夾帶的空氣而發(fā)生氣縛現(xiàn)象。

    使用低速自吸泵的泵送系統(tǒng)比噴射器系統(tǒng)具有更高的流量和更小的管道直徑。泵送系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于可以將泵安裝在目標(biāo)罐處，以避免積液。泵送系統(tǒng)和噴射器系統(tǒng)在流體溫度較低時(shí)運(yùn)行效果更好，因?yàn)榇藭r(shí)流體的蒸汽壓較低。

    由同一 CIP 系統(tǒng)供應(yīng)的多個(gè)回路應(yīng)設(shè)計(jì)為相同的運(yùn)行流量。如果使用同一系統(tǒng)以不同流量清洗大型和小型設(shè)備，管道系統(tǒng)中很可能會(huì)違反最低和最高流速標(biāo)準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^(guò)分配噴淋球的方式來(lái)平衡系統(tǒng)，使噴淋球單獨(dú)、成對(duì)使用，甚至在任何時(shí)候三個(gè)中有兩個(gè)打開(kāi)，從而使回路中的所有路徑都使用相同的流量。

CIP 循環(huán)

    在 CIP 循環(huán)的每個(gè)階段，每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的操作順序應(yīng)與正常運(yùn)行時(shí)相同。這包括閥門(mén)、攪拌器和泵，以確保每種流體依次接觸所有表面。通常，在 CIP 循環(huán)的每個(gè)步驟中，每個(gè)運(yùn)動(dòng)部件會(huì)運(yùn)行 5 - 6 次，每次運(yùn)行 35 秒。

    為了盡量減少?gòu)U水排放并降低化學(xué)品用量，可以對(duì)部分沖洗液進(jìn)行循環(huán)利用。例如，沖洗液可以先排放 1/3 - 1/2 的規(guī)定時(shí)間，然后再循環(huán)剩余時(shí)間。此外，剩余的沖洗液可以作為配制苛性堿和酸液的起始液。

    CIP 系統(tǒng)既能去除污染物，又能為設(shè)備的蒸汽滅菌做準(zhǔn)備。本文不討論 “污垢” 的性質(zhì)以及用于去除污垢的化學(xué)品，下表簡(jiǎn)要列出了典型哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)工藝中使用的清洗溶液。

CIP 循環(huán)的典型步驟如下：

預(yù)沖洗

    預(yù)沖洗使用新鮮、清潔的冷水（通常為 DIW），也可以重復(fù)使用上一次的最終沖洗液。預(yù)沖洗用于去除殘留的工藝流體和碎屑。應(yīng)選擇合適的流體和溫度，以避免蛋白質(zhì)變性和沉淀。如前所述，這一步驟可以是一次通過(guò)式，然后進(jìn)行循環(huán)沖洗。

循環(huán)堿性清洗

    殘留的沖洗水可以加熱，并加入苛性堿或其他洗滌劑，配制成堿性（通常為 1 - 3% 苛性堿）清洗液。這一步驟利用堿性清洗液使殘留的蛋白質(zhì)變性并溶解。雖然變性會(huì)增加污垢負(fù)載，使蛋白質(zhì)更難去除，但大部分容易去除的蛋白質(zhì)應(yīng)在預(yù)沖洗步驟中已被去除。如果未達(dá)到預(yù)期的清洗效果，通常延長(zhǎng)這一步驟的時(shí)間會(huì)最有幫助。市場(chǎng)上有用于堿性和酸性清洗的專(zhuān)用化學(xué)清潔劑。這些混合物可能包含多種化學(xué)物質(zhì)、洗滌劑、氯或其他添加劑，以增強(qiáng)清洗效果。在化學(xué)清洗后進(jìn)行吹氣操作，可最大程度地去除化學(xué)品，使后續(xù)的沖洗更容易。

熱沖洗

    這一步驟用于去除堿性物質(zhì)和其他污垢。此步驟不能去除（溶解）更多的蛋白質(zhì)，可以進(jìn)行循環(huán)沖洗或一次通過(guò)式?jīng)_洗。

循環(huán)酸化清洗

    如有必要，使用酸性清洗液來(lái)中和殘留的堿，溶解剩余的污垢（無(wú)機(jī)物），去除礦物質(zhì)沉積物，并對(duì)表面進(jìn)行鈍化處理。這一步驟有時(shí)可以省略，并且可以用上一步驟的殘留沖洗液來(lái)配制酸性清洗液。

熱沖洗

    用熱的 DIW 沖洗去除殘留的酸以及在酸性清洗中松動(dòng)的任何其他污垢。這一步驟的沖洗液也可以進(jìn)行循環(huán)。

最終沖洗

    最終沖洗使用注射用水（WFI）去除之前清洗殘留的痕跡。通過(guò)監(jiān)測(cè) pH 值、電導(dǎo)率或電阻率（與進(jìn)水對(duì)比）來(lái)確保清洗效果，這些指標(biāo)用于測(cè)量化學(xué)溶液的殘留情況，但無(wú)法檢測(cè)蛋白質(zhì)殘留。