積液

    設備和管道應能夠自由排水，以避免出現(xiàn) “浴缸環(huán)” 效應。即使底部的噴嘴和閥門尺寸較大，也需要壓差驅(qū)動力來克服動態(tài)損失?；匾汗艿劳ǔ３叽巛^小，以滿足最低流速要求。這將導致罐體內(nèi)積液，并且污垢有可能在氣液界面處積聚。應根據(jù)閥門數(shù)據(jù)和適當?shù)墓こ坦絹泶_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水力計算來估算。

其中：

h = 背壓，單位為英寸

d = 噴嘴直徑，單位為英寸

    如果目標罐內(nèi)出現(xiàn)積液，供液罐可能會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，循環(huán)時間會延長，從而對清洗循環(huán)的可重復性產(chǎn)生不利影響。與其增加清洗化學品的用量（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準的綜合結果如表所示。

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

    有人建議通過啟動和停止 CIP 進料泵來消除積液，但這只會使積液在罐壁上上下移動，無法從根本上解決問題。而且，如果系統(tǒng)持續(xù)啟停，還需要一個復雜的控制系統(tǒng)來跟蹤清洗時間。解決辦法是使用回液泵來克服罐體出口的阻力。

CIP 系統(tǒng)

    在工廠中，最好對所有 CIP 系統(tǒng)采用統(tǒng)一的設計理念。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看，一次通過式系統(tǒng)是成本最低的系統(tǒng)，但從運行成本的角度來看卻是最高的，因為化學溶液配制、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，以盡量減少化學品消耗、公用設施使用和廢水排放。將回液泵安裝在靠近工藝設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循環(huán)的預沖洗，也可以不回收。

    噴射器系統(tǒng)單獨或與泵結合使用噴射器來輔助循環(huán)，并配制化學溶液。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，因為它們不會出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。而且，由于無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)動力。不過，噴射器可能會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)勢在于可以將泵安裝在目標罐處，以避免積液。泵送系統(tǒng)和噴射器系統(tǒng)在流體溫度較低時運行效果更好，因為此時流體的蒸汽壓較低。

    由同一 CIP 系統(tǒng)供應的多個回路應設計為相同的運行流量。如果使用同一系統(tǒng)以不同流量清洗大型和小型設備，管道系統(tǒng)中很可能會違反最低和最高流速標準?？梢酝ㄟ^分配噴淋球的方式來平衡系統(tǒng)，使噴淋球單獨、成對使用，甚至在任何時候三個中有兩個打開，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)的每個階段，每個運動部件的操作順序應與正常運行時相同。這包括閥門、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)的每個步驟中，每個運動部件會運行 5 - 6 次，每次運行 35 秒。

    為了盡量減少廢水排放并降低化學品用量，可以對部分沖洗液進行循環(huán)利用。例如，沖洗液可以先排放 1/3 - 1/2 的規(guī)定時間，然后再循環(huán)剩余時間。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，又能為設備的蒸汽滅菌做準備。本文不討論 “污垢” 的性質(zhì)以及用于去除污垢的化學品，下表簡要列出了典型哺乳動物細胞培養(yǎng)工藝中使用的清洗溶液。

CIP 循環(huán)的典型步驟如下：

預沖洗

    預沖洗使用新鮮、清潔的冷水（通常為 DIW），也可以重復使用上一次的最終沖洗液。預沖洗用于去除殘留的工藝流體和碎屑。應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式，然后進行循環(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。雖然變性會增加污垢負載，使蛋白質(zhì)更難去除，但大部分容易去除的蛋白質(zhì)應在預沖洗步驟中已被去除。如果未達到預期的清洗效果，通常延長這一步驟的時間會最有幫助。市場上有用于堿性和酸性清洗的專用化學清潔劑。這些混合物可能包含多種化學物質(zhì)、洗滌劑、氯或其他添加劑，以增強清洗效果。在化學清洗后進行吹氣操作，可最大程度地去除化學品，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)，可以進行循環(huán)沖洗或一次通過式?jīng)_洗。

循環(huán)酸化清洗

    如有必要，使用酸性清洗液來中和殘留的堿，溶解剩余的污垢（無機物），去除礦物質(zhì)沉積物，并對表面進行鈍化處理。這一步驟有時可以省略，并且可以用上一步驟的殘留沖洗液來配制酸性清洗液。

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的任何其他污垢。這一步驟的沖洗液也可以進行循環(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。通過監(jiān)測 pH 值、電導率或電阻率（與進水對比）來確保清洗效果，這些指標用于測量化學溶液的殘留情況，但無法檢測蛋白質(zhì)殘留。