制藥行業CIP清洗站的組成及設計要素

許 龍

（北京國瑞泰科技有限公司，北京100020）

0 引言

CIP清洗站俗稱就地清洗系統，是指不用拆開或移動裝置，采用一定溫度、一定濃度的清洗液即可對其清洗，通過外力作用，將與藥品接觸的部分清洗干凈。在制藥行業中，采用可靠的CIP清洗系統能減少或去除水系統或配料系統中的殘留物質。隨著制藥行業的發展，為減少因人為因素在生產過程中產生的差錯，CIP清洗站已經逐漸淘汰了手動清洗和半自動清洗模式，由全自動在線清洗模式取代。

1 CIP清洗站的設計依據

（1）符合新版GMP要求；（2）符合甲方招標文件及URS要求；（3）清洗站的定位設計是針對某一固定設備或系統而設計的，如水針車間配料系統的設備及管道等；（4）具有實時在線監控系統，以監控CIP運行狀態并記錄其運行數據；（5）可重復實現對配料系統的清洗，并符合我國新版GMP要求。

2 CIP清洗站的特點

（1）經濟運行成本低，結構緊湊，占地面積小，安裝、維護方便，能有效地對罐、容器及管道等生產設備進行就地清洗，其整個清洗過程均在密閉的生產設備、罐、容器和管道中運行，從而大大減少二次污染的機會。

（2）CIP清洗站的設計常采用系統優化技術，確保部分設備既處于CIP清洗中，又不影響正在工作的設備或系統，可根據生產需要分為幾路來清洗。既能分區同時清洗同一個或兩個以上區域，又能在生產過程中邊生產邊清洗，這樣在生產時就大大縮短了CIP清洗的時間。

（3）全自動的CIP清洗系統，能自動檢測、添加、排放清洗液，顯示與調整清洗參數，運行可靠，自動化程度高，操作簡單，清洗效果好，更符合現代制藥行業的衛生要求。

（4）可自動切換各工藝參數，自動調節清洗時間、pH值、溫度等參數。

（5）所有操作均可記錄，便于企業通過GMP認證。

3 CIP清洗站的組成

一套CIP清洗站主要由儲罐、供液泵、回流泵、換熱器、酸堿裝置、閥門、管道管件、控制柜及檢測儀表等組合而成。

CIP清洗站的類別劃分：按是否移動，可分為可移動式和固定式；按罐體安置形式，可分為臥式和立式；按罐體數量，可分為單罐、雙罐、多罐。

CIP清洗站的儲罐數量可根據洗滌劑種類及用戶需求而定。本文以最常用的雙罐配置形式的清洗站為例進行說明。

3.1 儲罐

在雙罐配置形式的清洗站中，其中一臺為清洗罐，另一臺為沖洗罐。儲罐一般采用不銹鋼制作，內部圓角由過渡焊接而成，其設計符合ASME-BPE規范要求。材質的選擇與需要清洗的設備或管道配套，若需要清洗的設備或管道為304或者316L材質，則配套的清洗罐和沖洗罐也應為304或者316L材質。儲罐大小以需要清洗的設備容積來確定，以滿足一次沖洗的水量多少來確定其體積大小。

清洗罐根據生產需求需要配酸、配堿，為開放式容器，故屬于常壓容器。而沖洗罐需要在線滅菌，所以其屬于壓力容器。

儲罐形式以立式為宜，有利于自身的清洗及排凈。

3.2 供液泵

供液泵一般為離心泵，選用衛生型開放式葉輪，單端面機械密封，材質為304或316L，以滿足酸、堿清洗的需要，內表面機械拋光，帶下排口，可自排凈，機械密封采用SiC/SiC。

泵流量的選擇：既要滿足ISPE中“流速為1.52 m/s”的最低要求，又要滿足設備噴淋裝置對流量的要求。保證一定的泵流量是為了確保清洗時清洗液的流速能夠產生一定的機械作用，即通過提高流體的湍動性來提高沖擊力，保證一定的清洗效果。

揚程的選擇：泵流量確定以后，依據伯努利方程，通過管道長度來計算管路損失，再加上噴淋裝置需求壓力和泵的安裝高度，即可得到泵的揚程。

3.3 回液泵

回液泵因流體為氣液混合物，故不能選用一般的離心泵，而要選用自吸泵或隔膜泵。

泵流量的選擇：依據供液泵的流量來確定，要大于等于供液泵的流量，保證被清洗設備或管道中無液體滯留。

揚程的選擇：泵流量確定以后，依據伯努利方程，通過管道長度來計算管路損失，再加上噴淋裝置需求壓力和泵的安裝高度，即可得到泵的揚程。

3.4 換熱器

為了達到一定的清洗效果，CIP清洗站一般會設置換熱器，給系統的清洗液加熱。

換熱器應選用衛生型換熱器，材質為304或316L，滿足酸、堿清洗的需要，內表面機械拋光，可自排凈。

3.5 酸堿裝置

在藥品生產中，有的裝置用水不易清洗，而需用到酸溶液或堿溶液，以達到徹底清洗的目的。

在CIP清洗站系統中，具有獨立的加酸系統、加堿系統，通過測定在線檢測儀的電導率以及自動控制計量泵來補充酸、堿量，及時調整酸罐、堿罐的清洗液濃度，并及時補充清洗過程中酸、堿的消耗量，以此穩定容器或管線內清洗液的有效濃度。

3.6 閥門

直接與物料接觸的閥門一般采用符合GMP要求的衛生型隔膜閥，它能耐受150℃高溫，采用快開卡箍接口（接口尺寸與管道系統配套），隔膜閥與介質直接接觸的閥體采用不銹鋼材質，膜片材質采用PTFE/EPDM雙膜片。

閥體內表面需要拋光，一般的表面粗糙度Ra需≤0.6μm。

3.7 管道管件

GMP對管材的選擇有嚴格要求，要求管道所用材料無毒、耐腐蝕，最主要的是不會與藥品發生化學反應或吸附藥品。管件需用衛生型薄壁管，與介質接觸的部分表面必須平整，以便清潔，降低產生細菌及其他污染物的風險。

管道、管件與介質接觸的表面粗糙度Ra需≤0.6μm。

3.8 檢測儀表

CIP清洗站的檢測儀表主要有溫度表、溫度傳感器、壓力表、壓力傳感器、液位變送器、電導率儀、流量開關。

所有與介質接觸的儀器儀表，均應選用衛生型設計的儀表，采用卡接形式，能耐酸、堿，并能耐受150℃高溫，不會對介質產生二次污染，與物料直接接觸的材質選用304或316L，儀表接頭符合3D設計要求，滿足系統滅菌需求。

4 CIP清洗站的安裝

在現代制藥行業中，一般倡導系統的模塊化制作與安裝，清洗站也是如此。一般情況下，在工程制作完成、調試合格后，再將清洗站運往現場。

清洗站的制作過程需滿足以下管道安裝要求：

（1）焊接為第一選擇，其次為卡接，然后是法蘭連接，螺紋連接是不可接受的；

（2）安裝完成后，需對管道進行焊接檢查、死角檢查、斜度檢查、水壓試驗、脫脂、酸洗鈍化、系統清洗；

（3）系統潔凈保存；

（4）封好各進、出口，防止被污染。

5 清洗流程

5.1 CIP清洗站的基本工藝流程

CIP清洗站的工藝流程：初洗—循環加熱—循環沖洗—終端清洗—滅菌—保壓等。

實時監控系統運行狀態，記錄并存儲數據，CIP清洗站具備自檢、互鎖、報警功能，以防止清洗過程中對其他系統造成污染。

5.2 清洗順序

清水→堿液清洗（加熱循環）→清水→產品水（一般指純化水或注射用水）清洗。

5.3 清洗時間

清洗時間一般根據清洗對象而確定。一般洗滌通常用時3～5 min，用常溫或60℃以上的熱水來洗；堿洗通常用時5～10 min，用含量1%～2%的堿液來洗，清洗溫度一般控制在60～80℃；中間洗滌通常用時5～10 min，用60℃以下的清水來洗；最終淋洗通常用時3～5 min，用產品水來洗。

6 CIP清洗站的控制系統

在制藥行業中，根據設備工況與生產工藝要求，清洗過程需要進行CIP/SIP。在保證操作與驗證過程的重現性和有效性的基礎上，可通過HCI（人機交互）輸入固定的操作模式來實現CIP/SIP。

（1）操作界面：包括工藝流程圖、手動-自動模式。

（2）初洗：沖洗容器內或表面上的多數殘留物質。

（3）循環清洗：利用已配置好濃度的清洗液去除系統內的有機物、無機物、微生物及有害物質。

（4）終端清洗：采用藥用標準的注射用水來實現配料系統的終端清洗，以確保配料系統內的殘留物數量不會影響下一批次的產品質量。

（5）SIP：為防止CIP系統微生物的滋生，采取在線滅菌技術。

（6）監控：包括歷史曲線、歷史數據、操作記錄、工藝流程等。

（7）數據存儲：可監控溫度、壓力、流量、電導率、pH值等，并進行參數備份，以滿足自檢或GMP認證要求。

（8）安全報警模式：設備操作錯誤或出現故障時，采用聲光報警提醒模式。

（9）密碼保護：采用三級密碼管理，有利于系統管理，避免發生差錯。

7 結語

本文介紹了制藥行業CIP清洗站的設計要素，包括CIP清洗站的設計依據、特點、組成、安裝、流程以及控制系統。可以說，無論何種形式的CIP清洗站設計及安裝，其最終目的都是為生產服務，“產品質量源于設計”，只有好的設計與安裝，才能更好地保證產品的質量。