使用生物反應(yīng)器和發(fā)酵的生產(chǎn)工藝需要認(rèn)真考慮如何才能符合可驗(yàn)證的清潔除菌要求。其中在規(guī)劃時(shí)必須考慮到的很重要的一點(diǎn)就是如何能夠?qū)�無(wú)需拆卸的、自動(dòng)的、就地清潔除菌設(shè)備（CIP）設(shè)計(jì)到生產(chǎn)系統(tǒng)中。  
設(shè)計(jì)具有足夠大流量和壓力的CIP系統(tǒng)      CIP系統(tǒng)所需的流量和壓力取決于生物反應(yīng)器或發(fā)酵罐的噴淋裝置和管線尺寸所決定的。靜止噴頭是最常用的噴淋裝置；但是，為了對(duì)付較重的來(lái)料，一些旋轉(zhuǎn)撞擊噴淋裝置也會(huì)被采用。多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生物反應(yīng)器和發(fā)酵罐會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)的噴淋裝置和連接管道機(jī)所需CIP的流量和壓力數(shù)據(jù)。但是，客戶訂制系統(tǒng)則需要試驗(yàn)、計(jì)算才能確定噴淋裝置和管道尺寸。       噴淋裝置：常規(guī)噴頭所需的流量和壓力由生物反應(yīng)器的周長(zhǎng)（以英尺為單位）乘以標(biāo)準(zhǔn)流量（3加侖/分鐘/英尺）來(lái)確定。例如，一個(gè)直徑3英尺的生物反應(yīng)器將需要3英尺×π×3加侖的流速等于28加侖/分鐘。這個(gè)流量將能產(chǎn)生足夠的湍流來(lái)清潔反應(yīng)器的內(nèi)部。
大多數(shù)生物反應(yīng)器都有兩至三個(gè)噴淋裝置，以避免清洗時(shí)有些障礙物（例如攪拌槳和折流板）所可能造成的死角或清洗液無(wú)法直接噴射到的區(qū)域。多數(shù)噴頭的正常工作壓力大約是25-30 PSI。將前面討論過(guò)清洗液流量均分到幾個(gè)噴頭之間，確保每個(gè)噴頭的噴頭壓力都能達(dá)到25-30 PSI。
如果系統(tǒng)用的是沖擊式噴淋裝置而不是靜態(tài)噴頭的話，清洗液的流速通常為每英尺的反應(yīng)器周長(zhǎng)1.5加侖/分鐘，噴頭壓力則為60 PSI。使用沖擊式噴淋裝置也需要考慮到防止清洗死角的產(chǎn)生。      管道尺寸：一臺(tái)生物反應(yīng)器將會(huì)有各種大小、長(zhǎng)短不同的氣體和配料輸送管道。CIP時(shí)，每根管道都會(huì)有需要打開(kāi)和關(guān)閉的閥門。清洗每個(gè)路徑所需要的流速通常要達(dá)到5英尺/秒的線流速。管道尺寸的大小將影響清洗液的流速；例如，一英寸線將需要10加侖的流量，而一個(gè)0.5英寸的線則只需要2加侖
隨著管道中的閥門被打開(kāi)或關(guān)閉，由于流路變化，流速也會(huì)改變，管道阻力也會(huì)從管道阻力轉(zhuǎn)變成流動(dòng)限制（如液體通過(guò)安裝在管道尾部噴流器）。為了適應(yīng)這些流速變化，CIP的壓力需要增加或減少，以達(dá)到系統(tǒng)清洗的目標(biāo)流量。另一個(gè)影響清洗液壓力的因素來(lái)自生物反應(yīng)器與CIP設(shè)備之間的距離；因此，計(jì)算CIP工作泵的功率時(shí)也需要將這段輸送管道的尺寸、長(zhǎng)度和高差所相應(yīng)帶來(lái)的壓降考慮進(jìn)去。這個(gè)壓降可以通過(guò)清洗管道的水壓損失表和在生物反應(yīng)器入口處所需的壓力計(jì)算出來(lái)。       在CIP清洗液被送至生物反應(yīng)器后，清洗液還將必須從反應(yīng)器的出口被送回CIP系統(tǒng)地儲(chǔ)液罐，無(wú)論是被用于再循環(huán)還是被排入廢水管道。在CIP系統(tǒng)的規(guī)劃中，清洗液的循環(huán)排放均須考慮，如清潔液環(huán)泵或噴灑器；這兩者都能夠被用于排放水和空氣，以避免因回流污染清潔液儲(chǔ)液罐。液環(huán)泵可以位于CIP系統(tǒng)上或與生物反應(yīng)器相鄰，但噴灑器則需要放在CIP系統(tǒng)上。而無(wú)論使用哪種方法，清洗液的回流都需要按CIP系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)計(jì)算回流的壓力損失。
水電動(dòng)力、空間和設(shè)施的布局        在采用CIP系統(tǒng)時(shí)，首先需要考慮的就是酒生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)空間而言，是采用便攜式還是采用固定式的CIP系統(tǒng)。固定CIP系統(tǒng)可以有一個(gè)或兩個(gè)儲(chǔ)液罐的設(shè)計(jì)。如果運(yùn)行速度更重的，具采用兩個(gè)儲(chǔ)液罐（一個(gè)溶液罐和一個(gè)漂洗罐）的系統(tǒng)將比采用一個(gè)儲(chǔ)液罐的系統(tǒng)更好。而盡管只有一個(gè)儲(chǔ)液罐，移動(dòng)式的CIP系統(tǒng)則不需要固定管線可以使用軟管連接。       所有的CIP系統(tǒng)需要一個(gè)或兩個(gè)水源。一般而言，預(yù)漂洗和化學(xué)清潔劑無(wú)需使用純水，但最后沖洗系統(tǒng)的水必須用純水（去離子水或注射用水）。CIP系統(tǒng)的水需求流量通常在每分鐘10-30加侖之間，水壓的要求一般會(huì)使25 PSI；當(dāng)然，這要取決于CIP的設(shè)計(jì)要求（而一些特殊設(shè)計(jì)將不受此限制）。
CIP系統(tǒng)通常使用兩種加熱方式：
使用生產(chǎn)車間的蒸汽換熱系統(tǒng)。如果生產(chǎn)車間只有常溫水可用或如果有需要加熱的面積很大，一般會(huì)使用生產(chǎn)車間的蒸汽并通過(guò)無(wú)菌熱交換器間接加熱。
電子加熱設(shè)備。如果生產(chǎn)車間可提供60℃或更高溫度的水源，電加熱設(shè)備可以有效地提高和保持熱量。電加熱設(shè)備通常為便攜式CIP系統(tǒng)所采用，這樣可以避免連接蒸汽管道的麻煩。
無(wú)論采用哪種設(shè)計(jì)，操作CIP系統(tǒng)需要使用3相電源（208/230/460 伏）及一個(gè)30 -100安培的接線盤；當(dāng)然，接線盤的容量取決于系統(tǒng)的加熱方法和循環(huán)泵的功率。
由于CIP系統(tǒng)常常使用氣動(dòng)閥門和氣動(dòng)化工泵等裝置，所以生產(chǎn)車間需要提供壓縮空氣。壓縮空氣應(yīng)能提供在100 PSI的氣壓下每分鐘20立方英尺（CFM）得空氣流量。
CIP系統(tǒng)也必須配備適當(dāng)實(shí)用的廢水排放系統(tǒng)，該廢水排放系統(tǒng)要能滿足等于CIP最高的循環(huán)流速（某些專門設(shè)計(jì)也許不受此限制） 和pH0-14及80℃高溫的廢液排放要求。采用散熱方法的PVC管道設(shè)計(jì)通�？捎糜诓怀�過(guò)60℃最高溫度的扉頁(yè)排放。CIP系統(tǒng)的廢水排放系統(tǒng)必須是一個(gè)封閉而不是一個(gè)開(kāi)放的的排水系統(tǒng)；這需要在CIP系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)真考慮，以確保廢液可以在有管道壓力的情況下排放。固定的CIP系統(tǒng)只需要這些水電氣在固定位置提供，但移動(dòng)式的CIP系統(tǒng)則要求在每個(gè)工作位置上都有水電氣供應(yīng)。
固定式和移動(dòng)式的CIP 系統(tǒng)都可以被放置在普通車間而非潔凈車間；但是，如果將CIP系統(tǒng)放在普通車間，那么CIP系統(tǒng)儲(chǔ)液罐就需要安裝配置除菌級(jí)空氣濾器（0.2微米），以避免儲(chǔ)液罐被普通車間的空氣污染。  無(wú)論是固定式還是便攜式CIP系統(tǒng)，在妻空間設(shè)計(jì)時(shí)都要留足間隙，以滿足維護(hù)和地方法規(guī)的要求。特別還應(yīng)考慮到長(zhǎng)期維護(hù)時(shí)要求，例如管道密封材料和水泵密封圈的置換，以及熱交換器、電氣元件，所有閥門和儀器設(shè)備的定期維修時(shí)的空間需求。
在設(shè)計(jì)CIP系統(tǒng)地時(shí)候，車間等級(jí)和分類也需認(rèn)真考慮。如果CIP系統(tǒng)被設(shè)計(jì)在清洗區(qū)，系統(tǒng)的電氣控制應(yīng)該被設(shè)計(jì)在NEMA 4X之處。放在危險(xiǎn)的地點(diǎn)（如I類，DIV 1等）則需要專門的電器元組件和清洗排水系統(tǒng)以滿足特定的安全要求。        最后，大多數(shù)生物反應(yīng)器的控制系統(tǒng)都會(huì)要求與CIP系統(tǒng)相連，以顯示攪拌器的操作狀態(tài)，報(bào)警信號(hào)和清洗是否已經(jīng)完成的狀態(tài)。這些自動(dòng)化控制可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)低壓信號(hào)或通過(guò)網(wǎng)連連接完成。無(wú)論采用哪種方法，重要的是要及早確定這些工藝控制要求，以確保它們被正確理解和實(shí)施。
工藝優(yōu)化      工藝優(yōu)化將減少生產(chǎn)時(shí)間和水電氣的消耗從而提高生產(chǎn)效率。在清潔滅菌的工藝優(yōu)化中，整個(gè)系統(tǒng)的清洗除菌過(guò)程的工藝參數(shù)來(lái)源于小試；小試將提供基本工藝參數(shù)TACT（time-時(shí)間，action-動(dòng)作，chemical-化學(xué)試劑，temperature-溫度）；但這些參數(shù)還可以在現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試過(guò)程進(jìn)一步優(yōu)化。       在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，安裝調(diào)試團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該測(cè)試系統(tǒng)清洗滅菌工藝程序，以確定最佳的時(shí)間（T）、化學(xué)試劑的濃度（C）、和操作的溫度（T）；如前面所述，但不應(yīng)改變?cè)�工藝設(shè)計(jì)所決定的流速和壓力。例如，原工藝設(shè)計(jì)中旨在去除沉淀物預(yù)漂洗時(shí)長(zhǎng)是5分鐘；但在實(shí)際操作時(shí)，循環(huán)液在兩分鐘后就變得清晰，則預(yù)漂洗步驟時(shí)長(zhǎng)就可減至兩分鐘，并重新測(cè)試、予以確認(rèn)。與此相同的測(cè)試方法還可以擴(kuò)展到清洗滅菌步驟，以調(diào)整操作溫度、清潔劑的使用和循環(huán)時(shí)間的增減。 CIP循環(huán)液和氣體排空步驟時(shí)間也需進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保它們的有效性。    如果幾個(gè)不同的產(chǎn)品使用同一生產(chǎn)設(shè)備（譯者注，在大多數(shù)生物制藥的生產(chǎn)線中，這是交叉污染的根源，也難于通過(guò)FDA的驗(yàn)證），系統(tǒng)優(yōu)化的目的就是減少每次生產(chǎn)設(shè)備清潔滅菌的時(shí)間至最短。因此，使用一個(gè)通用程序并不理想；如果采用最難清潔的產(chǎn)品的清潔滅菌程序，這將不必要地延長(zhǎng)每個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，浪費(fèi)化學(xué)試劑和水電氣的消耗。對(duì)于生產(chǎn)多個(gè)產(chǎn)品工藝系統(tǒng)的清洗滅菌的優(yōu)化一般會(huì)使設(shè)置了幾個(gè)不同的CIP 工藝（例如長(zhǎng)，中，短CIP 周期）以提高生產(chǎn)效率。
CIP工藝優(yōu)化應(yīng)在項(xiàng)目驗(yàn)證之前完成，在工藝驗(yàn)證之后更改CIP設(shè)備和流程的代價(jià)不僅昂貴而且通常很難完成。