积液

    设备和管道应能够自由排水，以避免出现 “浴缸环” 效应。即使底部的喷嘴和阀门尺寸较大，也需要压差驱动力来克服动态损失。回液管道通常尺寸较小，以满足最低流速要求。这将导致罐体内积液，并且污垢有可能在气液界面处积聚。应根据阀门数据和适当的工程公式来确定出口喷嘴和管道的尺寸，以尽量减少积液。

罐体内的积液或回流可以通过水力计算来估算。

其中：

h = 背压，单位为英寸

d = 喷嘴直径，单位为英寸

    如果目标罐内出现积液，供液罐可能会排空并停止清洗循环，直到积聚的液体回流到供液罐。发生这种情况时，循环时间会延长，从而对清洗循环的可重复性产生不利影响。与其增加清洗化学品的用量（这可能需要更多的冲洗量并增加废水排放量），更好的方法是消除罐体出口处的阻力。喷淋球和管道尺寸标准的综合结果如表所示。

    可以对工艺罐进行加压，以提供克服出口喷嘴和阀门阻力所需的压头，但很难控制压力使液位恰好保持在出口喷嘴入口处。如果压力过低，仍然会发生积液；如果压力过高，则会夹带更多空气，这将降低回液管道的输送能力，并可能影响清洗效果。

    有人建议通过启动和停止 CIP 进料泵来消除积液，但这只会使积液在罐壁上上下移动，无法从根本上解决问题。而且，如果系统持续启停，还需要一个复杂的控制系统来跟踪清洗时间。解决办法是使用回液泵来克服罐体出口的阻力。

CIP 系统

    在工厂中，最好对所有 CIP 系统采用统一的设计理念。这将避免操作失误，确保控制系统配置一致，并保持 CIP 系统与用户之间的文件记录格式统一。

    从投资成本的角度来看，一次通过式系统是成本最低的系统，但从运行成本的角度来看却是最高的，因为化学溶液配制、加热后就被直接排放掉了。

    一些系统使用自吸泵或喷射器来辅助回收和循环清洗液，可能还包括一些冲洗液，以尽量减少化学品消耗、公用设施使用和废水排放。将回液泵安装在靠近工艺设备的位置也有助于改善排水效果。最后一次冲洗液可以回收用于下一个循环的预冲洗，也可以不回收。

    喷射器系统单独或与泵结合使用喷射器来辅助循环，并配制化学溶液。它们可以抽真空并去除夹带的气穴，与泵送回流相比可能更具优势，因为它们不会出现气蚀现象。而且，由于无需考虑净正吸入压头（NPSH）的要求，喷射器系统能够提供比泵送系统更大的驱动力。不过，喷射器可能会因闪蒸流体或夹带的空气而发生气缚现象。

    使用低速自吸泵的泵送系统比喷射器系统具有更高的流量和更小的管道直径。泵送系统的优势在于可以将泵安装在目标罐处，以避免积液。泵送系统和喷射器系统在流体温度较低时运行效果更好，因为此时流体的蒸汽压较低。

    由同一 CIP 系统供应的多个回路应设计为相同的运行流量。如果使用同一系统以不同流量清洗大型和小型设备，管道系统中很可能会违反最低和最高流速标准。可以通过分配喷淋球的方式来平衡系统，使喷淋球单独、成对使用，甚至在任何时候三个中有两个打开，从而使回路中的所有路径都使用相同的流量。

CIP 循环

    在 CIP 循环的每个阶段，每个运动部件的操作顺序应与正常运行时相同。这包括阀门、搅拌器和泵，以确保每种流体依次接触所有表面。通常，在 CIP 循环的每个步骤中，每个运动部件会运行 5 - 6 次，每次运行 35 秒。

    为了尽量减少废水排放并降低化学品用量，可以对部分冲洗液进行循环利用。例如，冲洗液可以先排放 1/3 - 1/2 的规定时间，然后再循环剩余时间。此外，剩余的冲洗液可以作为配制苛性碱和酸液的起始液。

    CIP 系统既能去除污染物，又能为设备的蒸汽灭菌做准备。本文不讨论 “污垢” 的性质以及用于去除污垢的化学品，下表简要列出了典型哺乳动物细胞培养工艺中使用的清洗溶液。

CIP 循环的典型步骤如下：

预冲洗

    预冲洗使用新鲜、清洁的冷水（通常为 DIW），也可以重复使用上一次的最终冲洗液。预冲洗用于去除残留的工艺流体和碎屑。应选择合适的流体和温度，以避免蛋白质变性和沉淀。如前所述，这一步骤可以是一次通过式，然后进行循环冲洗。

循环碱性清洗

    残留的冲洗水可以加热，并加入苛性碱或其他洗涤剂，配制成碱性（通常为 1 - 3% 苛性碱）清洗液。这一步骤利用碱性清洗液使残留的蛋白质变性并溶解。虽然变性会增加污垢负载，使蛋白质更难去除，但大部分容易去除的蛋白质应在预冲洗步骤中已被去除。如果未达到预期的清洗效果，通常延长这一步骤的时间会最有帮助。市场上有用于碱性和酸性清洗的专用化学清洁剂。这些混合物可能包含多种化学物质、洗涤剂、氯或其他添加剂，以增强清洗效果。在化学清洗后进行吹气操作，可最大程度地去除化学品，使后续的冲洗更容易。

热冲洗

    这一步骤用于去除碱性物质和其他污垢。此步骤不能去除（溶解）更多的蛋白质，可以进行循环冲洗或一次通过式冲洗。

循环酸化清洗

    如有必要，使用酸性清洗液来中和残留的碱，溶解剩余的污垢（无机物），去除矿物质沉积物，并对表面进行钝化处理。这一步骤有时可以省略，并且可以用上一步骤的残留冲洗液来配制酸性清洗液。

热冲洗

    用热的 DIW 冲洗去除残留的酸以及在酸性清洗中松动的任何其他污垢。这一步骤的冲洗液也可以进行循环。

最终冲洗

    最终冲洗使用注射用水（WFI）去除之前清洗残留的痕迹。通过监测 pH 值、电导率或电阻率（与进水对比）来确保清洗效果，这些指标用于测量化学溶液的残留情况，但无法检测蛋白质残留。