積液

    設備和管道應能夠自由排水，以避免出現 “浴缸環” 效應。即使底部的噴嘴和閥門尺寸較大，也需要壓差驅動力來克服動態損失。回液管道通常尺寸較小，以滿足最低流速要求。這將導致罐體內積液，并且污垢有可能在氣液界面處積聚。應根據閥門數據和適當的工程公式來確定出口噴嘴和管道的尺寸，以盡量減少積液。

罐體內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

    如果目標罐內出現積液，供液罐可能會排空并停止清洗循環，直到積聚的液體回流到供液罐。發生這種情況時，循環時間會延長，從而對清洗循環的可重復性產生不利影響。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，如果系統持續啟停，還需要一個復雜的控制系統來跟蹤清洗時間。解決辦法是使用回液泵來克服罐體出口的阻力。

CIP 系統

    在工廠中，最好對所有 CIP 系統采用統一的設計理念。這將避免操作失誤，確保控制系統配置一致，并保持 CIP 系統與用戶之間的文件記錄格式統一。

    從投資成本的角度來看，一次通過式系統是成本最低的系統，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。

    一些系統使用自吸泵或噴射器來輔助回收和循環清洗液，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的預沖洗，也可以不回收。

    噴射器系統單獨或與泵結合使用噴射器來輔助循環，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勢，因為它們不會出現氣蝕現象。而且，由于無需考慮凈正吸入壓頭（NPSH）的要求，噴射器系統能夠提供比泵送系統更大的驅動力。不過，噴射器可能會因閃蒸流體或夾帶的空氣而發生氣縛現象。

    使用低速自吸泵的泵送系統比噴射器系統具有更高的流量和更小的管道直徑。泵送系統的優勢在于可以將泵安裝在目標罐處，以避免積液。泵送系統和噴射器系統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。如果使用同一系統以不同流量清洗大型和小型設備，管道系統中很可能會違反最低和最高流速標準。可以通過分配噴淋球的方式來平衡系統，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

    在 CIP 循環的每個階段，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利用。例如，沖洗液可以先排放 1/3 - 1/2 的規定時間，然后再循環剩余時間。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工藝中使用的清洗溶液。

CIP 循環的典型步驟如下：

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，然后進行循環沖洗。

循環堿性清洗

    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變性并溶解。雖然變性會增加污垢負載，使蛋白質更難去除，但大部分容易去除的蛋白質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、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，使后續的沖洗更容易。

熱沖洗

    這一步驟用于去除堿性物質和其他污垢。此步驟不能去除（溶解）更多的蛋白質，可以進行循環沖洗或一次通過式沖洗。

循環酸化清洗

    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。

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，但無法檢測蛋白質殘留。