使用生物反應(yīng)器和生物發(fā)酵罐的生產(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)o(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。
CIP系統(tǒng)所需的流量和壓力取決于生物反應(yīng)器或生物發(fā)酵罐的噴淋裝置和管線尺寸所決定的。靜止噴頭是常用的噴淋裝置；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25-30PSI。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25-30PSI。
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60PSI。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(mén)。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(mén)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清洗液被送至生物發(fā)酵罐后，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。
