制药行业CIP清洗站的组成及设计要素

许 龙

（北京国瑞泰科技有限公司，北京100020）

0 引言

CIP清洗站俗称就地清洗系统，是指不用拆开或移动装置，采用一定温度、一定浓度的清洗液即可对其清洗，通过外力作用，将与药品接触的部分清洗干净。在制药行业中，采用可靠的CIP清洗系统能减少或去除水系统或配料系统中的残留物质。随着制药行业的发展，为减少因人为因素在生产过程中产生的差错，CIP清洗站已经逐渐淘汰了手动清洗和半自动清洗模式，由全自动在线清洗模式取代。

1 CIP清洗站的设计依据

（1）符合新版GMP要求；（2）符合甲方招标文件及URS要求；（3）清洗站的定位设计是针对某一固定设备或系统而设计的，如水针车间配料系统的设备及管道等；（4）具有实时在线监控系统，以监控CIP运行状态并记录其运行数据；（5）可重复实现对配料系统的清洗，并符合我国新版GMP要求。

2 CIP清洗站的特点

（1）经济运行成本低，结构紧凑，占地面积小，安装、维护方便，能有效地对罐、容器及管道等生产设备进行就地清洗，其整个清洗过程均在密闭的生产设备、罐、容器和管道中运行，从而大大减少二次污染的机会。

（2）CIP清洗站的设计常采用系统优化技术，确保部分设备既处于CIP清洗中，又不影响正在工作的设备或系统，可根据生产需要分为几路来清洗。既能分区同时清洗同一个或两个以上区域，又能在生产过程中边生产边清洗，这样在生产时就大大缩短了CIP清洗的时间。

（3）全自动的CIP清洗系统，能自动检测、添加、排放清洗液，显示与调整清洗参数，运行可靠，自动化程度高，操作简单，清洗效果好，更符合现代制药行业的卫生要求。

（4）可自动切换各工艺参数，自动调节清洗时间、pH值、温度等参数。

（5）所有操作均可记录，便于企业通过GMP认证。

3 CIP清洗站的组成

一套CIP清洗站主要由储罐、供液泵、回流泵、换热器、酸碱装置、阀门、管道管件、控制柜及检测仪表等组合而成。

CIP清洗站的类别划分：按是否移动，可分为可移动式和固定式；按罐体安置形式，可分为卧式和立式；按罐体数量，可分为单罐、双罐、多罐。

CIP清洗站的储罐数量可根据洗涤剂种类及用户需求而定。本文以最常用的双罐配置形式的清洗站为例进行说明。

3.1 储罐

在双罐配置形式的清洗站中，其中一台为清洗罐，另一台为冲洗罐。储罐一般采用不锈钢制作，内部圆角由过渡焊接而成，其设计符合ASME-BPE规范要求。材质的选择与需要清洗的设备或管道配套，若需要清洗的设备或管道为304或者316L材质，则配套的清洗罐和冲洗罐也应为304或者316L材质。储罐大小以需要清洗的设备容积来确定，以满足一次冲洗的水量多少来确定其体积大小。

清洗罐根据生产需求需要配酸、配碱，为开放式容器，故属于常压容器。而冲洗罐需要在线灭菌，所以其属于压力容器。

储罐形式以立式为宜，有利于自身的清洗及排净。

3.2 供液泵

供液泵一般为离心泵，选用卫生型开放式叶轮，单端面机械密封，材质为304或316L，以满足酸、碱清洗的需要，内表面机械抛光，带下排口，可自排净，机械密封采用SiC/SiC。

泵流量的选择：既要满足ISPE中“流速为1.52 m/s”的最低要求，又要满足设备喷淋装置对流量的要求。保证一定的泵流量是为了确保清洗时清洗液的流速能够产生一定的机械作用，即通过提高流体的湍动性来提高冲击力，保证一定的清洗效果。

扬程的选择：泵流量确定以后，依据伯努利方程，通过管道长度来计算管路损失，再加上喷淋装置需求压力和泵的安装高度，即可得到泵的扬程。

3.3 回液泵

回液泵因流体为气液混合物，故不能选用一般的离心泵，而要选用自吸泵或隔膜泵。

泵流量的选择：依据供液泵的流量来确定，要大于等于供液泵的流量，保证被清洗设备或管道中无液体滞留。

扬程的选择：泵流量确定以后，依据伯努利方程，通过管道长度来计算管路损失，再加上喷淋装置需求压力和泵的安装高度，即可得到泵的扬程。

3.4 换热器

为了达到一定的清洗效果，CIP清洗站一般会设置换热器，给系统的清洗液加热。

换热器应选用卫生型换热器，材质为304或316L，满足酸、碱清洗的需要，内表面机械抛光，可自排净。

3.5 酸碱装置

在药品生产中，有的装置用水不易清洗，而需用到酸溶液或碱溶液，以达到彻底清洗的目的。

在CIP清洗站系统中，具有独立的加酸系统、加碱系统，通过测定在线检测仪的电导率以及自动控制计量泵来补充酸、碱量，及时调整酸罐、碱罐的清洗液浓度，并及时补充清洗过程中酸、碱的消耗量，以此稳定容器或管线内清洗液的有效浓度。

3.6 阀门

直接与物料接触的阀门一般采用符合GMP要求的卫生型隔膜阀，它能耐受150℃高温，采用快开卡箍接口（接口尺寸与管道系统配套），隔膜阀与介质直接接触的阀体采用不锈钢材质，膜片材质采用PTFE/EPDM双膜片。

阀体内表面需要抛光，一般的表面粗糙度Ra需≤0.6μm。

3.7 管道管件

GMP对管材的选择有严格要求，要求管道所用材料无毒、耐腐蚀，最主要的是不会与药品发生化学反应或吸附药品。管件需用卫生型薄壁管，与介质接触的部分表面必须平整，以便清洁，降低产生细菌及其他污染物的风险。

管道、管件与介质接触的表面粗糙度Ra需≤0.6μm。

3.8 检测仪表

CIP清洗站的检测仪表主要有温度表、温度传感器、压力表、压力传感器、液位变送器、电导率仪、流量开关。

所有与介质接触的仪器仪表，均应选用卫生型设计的仪表，采用卡接形式，能耐酸、碱，并能耐受150℃高温，不会对介质产生二次污染，与物料直接接触的材质选用304或316L，仪表接头符合3D设计要求，满足系统灭菌需求。

4 CIP清洗站的安装

在现代制药行业中，一般倡导系统的模块化制作与安装，清洗站也是如此。一般情况下，在工程制作完成、调试合格后，再将清洗站运往现场。

清洗站的制作过程需满足以下管道安装要求：

（1）焊接为第一选择，其次为卡接，然后是法兰连接，螺纹连接是不可接受的；

（2）安装完成后，需对管道进行焊接检查、死角检查、斜度检查、水压试验、脱脂、酸洗钝化、系统清洗；

（3）系统洁净保存；

（4）封好各进、出口，防止被污染。

5 清洗流程

5.1 CIP清洗站的基本工艺流程

CIP清洗站的工艺流程：初洗—循环加热—循环冲洗—终端清洗—灭菌—保压等。

实时监控系统运行状态，记录并存储数据，CIP清洗站具备自检、互锁、报警功能，以防止清洗过程中对其他系统造成污染。

5.2 清洗顺序

清水→碱液清洗（加热循环）→清水→产品水（一般指纯化水或注射用水）清洗。

5.3 清洗时间

清洗时间一般根据清洗对象而确定。一般洗涤通常用时3～5 min，用常温或60℃以上的热水来洗；碱洗通常用时5～10 min，用含量1%～2%的碱液来洗，清洗温度一般控制在60～80℃；中间洗涤通常用时5～10 min，用60℃以下的清水来洗；最终淋洗通常用时3～5 min，用产品水来洗。

6 CIP清洗站的控制系统

在制药行业中，根据设备工况与生产工艺要求，清洗过程需要进行CIP/SIP。在保证操作与验证过程的重现性和有效性的基础上，可通过HCI（人机交互）输入固定的操作模式来实现CIP/SIP。

（1）操作界面：包括工艺流程图、手动-自动模式。

（2）初洗：冲洗容器内或表面上的多数残留物质。

（3）循环清洗：利用已配置好浓度的清洗液去除系统内的有机物、无机物、微生物及有害物质。

（4）终端清洗：采用药用标准的注射用水来实现配料系统的终端清洗，以确保配料系统内的残留物数量不会影响下一批次的产品质量。

（5）SIP：为防止CIP系统微生物的滋生，采取在线灭菌技术。

（6）监控：包括历史曲线、历史数据、操作记录、工艺流程等。

（7）数据存储：可监控温度、压力、流量、电导率、pH值等，并进行参数备份，以满足自检或GMP认证要求。

（8）安全报警模式：设备操作错误或出现故障时，采用声光报警提醒模式。

（9）密码保护：采用三级密码管理，有利于系统管理，避免发生差错。

7 结语

本文介绍了制药行业CIP清洗站的设计要素，包括CIP清洗站的设计依据、特点、组成、安装、流程以及控制系统。可以说，无论何种形式的CIP清洗站设计及安装，其最终目的都是为生产服务，“产品质量源于设计”，只有好的设计与安装，才能更好地保证产品的质量。