发酵工程关键技术（二）CIP和热水空消系统
上一篇说了消泡技术和逃液捕集技术，这两个技术，最直观的结果，当然是提高装量水平，但更多的是降低生产成本，提高生物发酵水平。
今天在这里说说针对生物反应器的全自动清洗和热水空消技术。在此前，我们也曾写过类似的文章：CIP清洗技术和空消设备等的文章。有需要的，可以翻来系统的看一看，内容虽然浅薄，但仍不失为一个参考。
本篇从生物反应器（发酵罐）的特性入手，算是完善和补充。生物反应器的清洗可以说是空消的前奏，所以将它们归作一篇，便于理解。
（三）CIP全自动清洁技术
常规的CIP技术在食品、医药等领域，紧跟国际，应用很盛，甚至必不可少，但是在一些中型、大型发酵系统，却应用甚少。所以，并不是CIP系统不好，而可能是设计和推广那里出了问题。
常见的CIP清洗站如下：
CIP清洗站，大体上都差不多。很多人都觉得没什么技术含量，实际上，就是那帮觉得没技术含量的人，整的“价低者得”，在一定程度上阻碍了科学技术的发展。发酵罐与常规CIP清洗的罐体相比，外型上倒没有太大的不同，关键是罐内各个组件、附件，比常规的罐体要复杂得多。
根据工艺要求的不同，发酵罐内的组件和附件大体包括：1、温度传感器；2、压力传感器；3、PH；4、溶氧；5、液位计；6、搅拌器（包括联轴器等）；7、空气分布器；8、消泡器；9、换热管组；10、一般管口阀门；11、特殊的移种阀、取样阀；12、检修爬梯等等。
为了确保清洁彻底，这些组件从设计之初就应该考虑其排水顺畅性（Drainability），可清洁性（Cleanability），和可消毒灭菌性（Sterility）。这几点，在“防污染策略”系列的文章，有相对详细的举例介绍，这里就不展开了。倒是可以应景下，看看发酵罐的内部结构（不对具体的细节点评）。
所以，发酵罐能不能使用CIP全自动清洗，或者说发酵罐清洗效果好不好，主要在于发酵罐以及相关组件的设计。很多人认为CIP清洗不过是个清洗球，一个清洗站而已，持这种观点的大有人在，这甚至包括很多“总工”。于是，就有了很多”历来如此“的进罐清洗、检修的办法，殊不知，这种做法，和农民靠天吃饭没太多差别。
良好的系统设计和严谨的细节施工，只有如此，系统才能安全有保障，使用CIP清洁，自然也就不会存在问题。对比依然使用人工清洁的方式，CIP全自动清洁系统具有以下优势：
1、清洗更高效、快速，节省更多的发酵周转时间；
2、清洗结果高度一致性、可重复性；
3、劳动强度更低（无需拆卸、安装）；
4、员工更有安全保障（无需进罐、避免接触清洗剂等）；
5、帮助提高管理水平和降低生产成本，等等。
（四）SIP热水空消技术
当完成对发酵系统进行清洗后，下一步就要对发酵罐进行空消了。而对于空消相关的基础知识，可以参见我们在空消设备说到的。常规的空消办法，使用蒸汽对罐体进行消毒灭菌，操作包括开蒸汽、排空气、保压、排水、开启无菌空气等等，这些一般都是人工操作为主，现在有些小型的试验罐也开始了自动化的操作，但是，大型罐子难度就大了，主要罐子大了，排空气，进蒸汽等的可判断性不强。
而热水空消操作，与CIP程序无缝衔接，也算是一脉相承吧。单就灭菌原理而言，蒸汽空消和热水空消是相同的，从操作上来说，都是同样的实现等级的。举个常用的例子，121℃，维持30min，这个无论是蒸汽空消还是热水空消，实现需要的压力等级都是一样的。从上面的流程示意大概可以看出，热水空消系统具有更多的优点，其中包括：
1、排走罐内的空气时，使用热水比使用蒸汽，更快速、更彻底
空消操作里面，排气是很关键的操作。从上图可以看出，不到1mm的空气的存在，蒸汽从121℃传导到空气隔开的地方，降至只有100℃多点，可想而知，这个温度下，如果还维持30min时间的话，灭菌操作是达不到要求的。
而热水空消里，由于比重的明显差异，采用热水排气比使用蒸汽排气，要来的快速而彻底得多。反之，使用蒸汽排气，排气不足，灭菌温度不够，自然造成很多灭菌”死角“。
2、热水空消更节能
上表的最后一项可以看出，热水空消更节能。这点其实很好理解，毕竟，热水空消的热损失不过只有向外界传导的辐射热，而蒸汽空消过程，排气和排水都带走了很多能量。
3、热水空消系统自动化程度高，灭菌结果高度可靠、一致
这点和CIP全自动清洁技术一样，使用热水空消，更有利于自动化系统的逻辑判定。热水空消，减少了人员的劳动强度，保证了排气效果，保证了灭菌的无死角。这些都保证了灭菌的高度可靠、高度一致。
目前在制药及食品等的卫生领域，空消系统和在位清洁系统基本都是一体，相互配合使用的，就是说，SIP 系统与 CIP 系统结合使用，才能保证最佳的清洗和灭菌效果。这点，是经得起国际认证的（GMP 指南和21 CFR Part 11），是先进务实的。而人工手动清洗和消毒并非推荐的方式，言下之意，你懂的。
现在还有很多工厂在千方百计的和防污染工作战斗，讨论防污染的各种办法。如果我们回过头来看，在最初的设计或者现在运行的过程，提供更高级的卫生安全保障，是不是免除了这些后顾之忧，本来嘛，无菌并不是这么难，难的是虚心向学的心，陈旧观念的转变。
我们尽可能每次都能给大家分享点东西，这次，分享的是《灭菌成功的7个要素》，是谷歌翻译版，不过是一篇文章。如果你也想看看，学习学习，下面是书籍下载的链接：
注：上面关于发酵工业技术的知识，我们也只能简单说个一二，我们希望，大家可以系统的看看各个方面的经典书籍和系统总结，加大知识的广大和深度。
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