内部表面处理

    清洗是一个化学过程，而非机械过程。由于尽量减少机械力和 / 或化学作用对表面造成的降解至关重要，因此在清洗表面时，应施加足够但不过量的化学浓度、温度和作用力。

    典型的生物制药设备表面处理是经过电解抛光的 316L 不锈钢，平均粗糙度（Ra）约为0.38 微米。这是通过将轧光表面机械抛光至最大表面粗糙度为0.6 微米，然后再进行电解抛光实现的。电解抛光不仅能使表面更加光滑，还能减小微观峰谷之间的差异。电解抛光后，表面粗糙度通常会降低 50%，达到 15 微英寸，但峰部的平滑处理比实际的 Ra 值更为重要。

    除了表面处理外，还必须仔细关注浸入管、搅拌器联轴器、挡板附件和喷嘴连接等细节，消除死角和盲端，提供光滑、无缝隙的接头，并使设备能够自动排水。

流速 / 湍流

罐体

    如果喷淋球针对特定应用进行了合理设计，那么它在清洗罐体等设备时非常有效。由于清洗是通过喷淋 / 溢流 / 浸泡（化学）作用而非机械（冲击）力来实现的，因此低压喷淋通常就足够了。喷淋球的作用是将清洗液和冲洗液分布到罐体顶部，通过喷淋和降膜的组合湿润所有表面，并使化学反应得以发生。可能需要在较低位置添加一个可拆卸的喷淋球，以清洗搅拌器、气体分布器或位于罐体下部的侧面安装喷嘴，但通常情况下，顶部安装的喷淋球就足够了。顶部喷淋球应至少位于最高液位上方 6 英寸处，以避免在不使用时工艺流体进入喷淋球并堵塞喷孔。尽管一些制造商声称他们模拟罐顶并在喷淋球上钻孔，使孔对准特定的喷嘴，但现成的喷淋球通常能提供足够的覆盖范围，大约每1 - 1.5 平方米的横截面积配备 1 个喷淋球。

    喷淋球的规格通常为每个3 - 5 立方米 / 小时，压差为1.7 巴。其性能通常基于覆盖测试。覆盖测试计划应基于较低的流速制定，以提供灵活性。如果在测试过程中未获得完全覆盖，可以在不影响允许压降的情况下额外钻孔。不建议增加压力，因为这可能会导致雾化，这是不利的，因为小液滴需要额外的时间聚结并在罐壁上形成清洗液膜。

    最好同时操作多个喷淋球。由于离心式供液泵的流量 - 压力特性，为回路中的所有路径设计相同的流速非常重要。这可能需要将流量分配到各个喷淋球。如果是这种情况，应每隔 30 秒左右在多个路径之间进行切换，以确保对内部部件提供相对一致的覆盖。

    通过要求沿罐壁流下的流体膜的雷诺数大于 2100，可以估算出清洗罐体的 CIP 流速。在《化学工程原理》中，研究表明，在给定的膜粘度、质量流量和湿润周长的情况下，无论圆柱体是否充满，雷诺数 Re₁都是相同的。

其中：

• • D：罐体直径，英尺

• • ：液膜水力直径，英尺

• • m：每秒的质量，磅

• • ：液膜雷诺数

• • ：液膜水力半径，英尺

• • T：液膜厚度，英尺

• • V：速度，英尺/小时

• • W：容器周长，英尺

• • ：粘度，厘泊

• • ：运动粘度，磅/（英尺·秒）

• • ：密度，磅/立方英尺

    这种关系表明，与冷流体相比，要达到相同的覆盖效果，所需的热流体量要少得多。例如，水在80°C时的粘度是0.35厘泊 ，在环境温度下是1.0厘泊。按绝对值计算，对于一个7英尺直径的容器，进行一次冷冲洗需要5.5立方米/小时的流量，而进行一次热冲洗则仅需1.7立方米/小时 。