安全节能的CIP工作站（一）

ISPE

摘要：本文全面介绍了在线清洗工作站的设计原理，从清洗验证的角度系统分析了在线清洗的优势与可实现性，为制药行业配液系统的清洗工艺提供了一个很好的选择。

制药配液系统在药品生产和生物技术领域应用广泛，采用安全可靠的清洗技术去除制药配液系统中的残留物至关重要。

CIP（Clean In Place，在线清洗）是指不拆卸制药配液生产设备，在密闭的条件下将配液系统清洗干净的方法，与传统的COP（Clean Out of Place，定位外清洗）方法相比，CIP清洗方法具有清洗效果可重复得到验证、节省操作时间、提高生产效率、节省劳动力、安全可靠、节省清洗用水、清洗程序可调、环保节能、便于安装和操作、可实现模块化生产和工厂验收测试等优势。

清洗的原理
清洗的主要原理是向设备表面的残留物施加热能、机械能和化学能，在这些能量的共同作用下实现设备的清洗。温度、机械作用、化学作用和时间是清洗过程中的四个基本要素，为实现清洗的目的，上述四要素缺一不可且相互影响、互为补充。


图1清洗的原理

（1）温度：研究表明，温度每升高10℃，化学反应速度会提高1.5~2倍，清洗速度也会相应提高。表1显示了清洗温度与清洗时间的关系，适当增加温度有助于节省清洗时间，当温度超过80℃后，清洗时间基本无变化，因此，综合能耗与清洗效果综合考虑，CIP程序常选择60~70℃为标准清洗温度。


图1温度对清洗的影响

（2）机械作用：清洗的机械作用主要通过流量和压力来实现，处于湍流状态的清洗过程能有效去除系统残留物。清洗效果与所选择的清洗球密切相关，表2为三种不同类型清洗球的对比。目前，在常规配液系统中，旋转洗球和切线出水洗球以其经济、节能、省水等多种优势得到了制药工程行业的广泛推广。


表2喷淋器的选择

清洗效果与系统死角密切相关，死角的清洗验证表明（图2）：适当增加系统流速对清洗效果影响显著；同时，系统死角控制的越小，所需的清洗流速越低。为保证制药配液系统有一个良好的清洗效果，企业需严格遵从“3D死角原则”，例如，生物制药行业常采用无死角的多通路阀门设计理念来有效杜绝系统交叉污染。工程上，清洗流速一般控制在1.5~2m/s，清洗流量经验值一般为4~12 L/min/m2（罐体内表面积）。


图2死角的清洗验证

（3）化学作用：适当提高清洗剂浓度可有效缩短清洗时间或弥补清洗温度的不足。目前，制药配液系统应用的清洗剂主要分为酸性清洗剂和碱性清洗剂两大类。碱类洗涤剂（例如1~3%NaOH）对含蛋白质较高的污物有很好的去除作用；酸类洗涤剂（例如1~2%HNO3）对碱性清洗剂不能去除的顽垢有较好效果，酸类洗涤剂对金属有一定的腐蚀性，使用后需及时中和并用清水冲洗干净。

（4）时间：在保证清洗效果的情况下，缩短清洗时间对提高生产效率至关重要，清洗时间取决于污垢性质、化学作用、机械作用、温度、死角和表面抛光度等多个因素影响。例如，电解抛光的罐体能有效节省清洗时间（图3）。每套配液系统所需的清洗时间均会有所不同，实际所需清洗时间可在PQ（性能确认）阶段确认。



感谢奥星集团流体工艺系统技术部提供的技术文章！

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