El proceso de limpieza CIP y los métodos de verificación de los tanques de fermentación en la fermentación biológica.
En los procesos modernos de fermentación biológica, la tanque de fermentaciónComo equipo central, su estado de higiene afecta directamente la calidad del producto y la seguridad de la producción. Para garantizar que no haya residuos microbianos ni contaminación cruzada en la superficie del equipo, la tecnología de limpieza in situ automatizada (CIP) se utiliza ampliamente en sistemas de fermentaciónEste artículo presentará sistemáticamente el flujo del proceso, el control de parámetros clave y los métodos de verificación de Limpieza CIP en tanques de fermentacióncon el objetivo de proporcionar directrices operativas estandarizadas y científicas para las industrias biofarmacéutica, alimentaria, cervecera y otras.
I. Propósito y principio de la limpieza CIP
La limpieza in situ (CIP) es un método de limpieza de sistemas que permite la limpieza interna sin necesidad de desmontar el equipo. Su objetivo principal es eliminar los residuos (como medios de cultivo, metabolitos, microorganismos, pirógenos, etc.) de la superficie interna del equipo, prevenir la contaminación del producto y la reproducción microbiana, y así garantizar la pureza y estabilidad del siguiente lote de producción.
El proceso de limpieza se basa en el uso combinado de agentes de limpieza químicos (como soluciones alcalinas o ácidas) y agua caliente. Al controlar parámetros como la temperatura, el tiempo, el caudal y la concentración, la superficie del equipo se enjuaga y esteriliza eficazmente.
II. Proceso de limpieza CIP para tanques de fermentación
El proceso CIP generalmente se divide en cinco pasos principales: prelavado, lavado alcalino, lavado ácido, desinfección (opcional) y enjuague final. A continuación, se presenta una explicación detallada del proceso CIP típico:
1. Prelavado
- Objetivo: Eliminar los residuos solubles y las sustancias dispersas del tanque y las tuberías.
Utilice agua tibia o agua reciclada (con una temperatura aproximada de 35 a 45 grados Celsius).
Tiempo: de 5 a 10 minutos, dependiendo del tamaño del tanque y la cantidad residual.
El efluente debe ser transparente y estar libre de sólidos suspendidos visibles.
2. Lavado cáustico
- Objetivo: Descomponer sustancias orgánicas como proteínas y polisacáridos mediante una solución alcalina (normalmente hidróxido de sodio NaOH).
Generalmente se utiliza una solución de NaOH al 1 o 2%.
La temperatura debe controlarse entre 70 y 80 grados Celsius para favorecer la actividad del agente limpiador.
Tiempo de ciclo: de 20 a 30 minutos
Se pueden añadir agentes complejantes (como el EDTA) para mejorar el poder de descontaminación.
Sistema de limpieza CIP automático MIKEBIO
3. Enjuague intermedio
- Objetivo: Eliminar por completo la solución alcalina y sus residuos para prevenir reacciones de neutralización con soluciones ácidas posteriores.
Utilice agua desionizada o agua purificada.
Enjuague hasta que el pH vuelva al rango neutro (6,5-7,5).
El tiempo es de aproximadamente 10 a 15 minutos, o hasta que no haya reacción alcalina en el efluente.
4. Lavado con ácido
- Objetivo: Eliminar depósitos inorgánicos como sales de calcio y magnesio, óxido y cascarilla.
Utilice ácido nítrico (HNO₃) o ácido fosfórico (H₃PO₄) al 0,5-1%.
La temperatura oscila entre los 50 y los 60 grados Celsius.
La duración es de 10 a 20 minutos.
El proceso de decapado puede realizarse según sea necesario (no todos los procesos lo requieren).
5. Enjuague final
- Objetivo: Eliminar por completo todos los residuos de agentes de limpieza y garantizar que la superficie interior del tanque esté limpia y libre de contaminación.
Utilice agua para inyección o agua purificada.
Enjuague hasta que no quede espuma ni residuos químicos.
El punto final se puede monitorear en tiempo real a través de la conductividad o el pH.
6. Desinfección/Esterilización (opcional)
Para algunos procesos biológicos de alta exigencia, al paso de esterilización in situ (SIP) le sigue el de esterilización in situ (CIP).
Esterilizar con vapor puro a una temperatura de 121 ℃ durante unos 30 minutos.
También se pueden utilizar desinfectantes químicos como el ácido peracético o el hipoclorito de sodio.
III. Control de parámetros clave para la limpieza CIP
Para lograr una limpieza eficaz, es necesario controlar con precisión los siguientes parámetros clave:
| Parámetro | Rango sugerido | Función |
|---|---|---|
| Temperatura | 50~80℃ | Aumentar la velocidad de las reacciones químicas y disolver los residuos. |
| Caudal | ≥1,5 m/s | Generar turbulencia para mejorar el poder de limpieza. |
| Presión | ≥1,5 bar | Asegúrese de una pulverización uniforme y una amplia cobertura. |
| Tiempo | 5-30 minutos | Ajustar según el tamaño del tanque y el grado de contaminación. |
| Filipinas | Limpieza ácida: 24; limpieza alcalina: 1012 | Refleja la eficacia del agente de limpieza. |
| conductancia específica |
| Determinar si el agente de limpieza ha sido excluido por completo. |
Estos parámetros deben ajustarse y supervisarse automáticamente mediante sensores en línea y el sistema de control CIP.
IV. Métodos de verificación para la limpieza CIP
Para garantizar la eficacia del proceso CIP, se debe realizar una validación de la limpieza para demostrar que cada CIP cumple con los estándares de higiene esperados. Los métodos de verificación incluyen principalmente:
- Inspección visual
Compruebe si hay residuos, manchas o corrosión en el depósito y en las bolas de pulverización.
Realice una evaluación preliminar sobre si el efecto de limpieza cumple con los estándares.
2. Detección de fluorescencia de ATP
Detectar el ATP (adenosín trifosfato) residual en las células de la superficie del equipo.
Medición cuantitativa rápida de los niveles de contaminación microbiana
Si la RLU (unidad de fluorescencia) es inferior al umbral establecido, se considera que cumple con los requisitos.
3. Cultivo microbiano
Tome muestras del agua de enjuague de la superficie limpia o del extremo
Cultive y observe si hay crecimiento microbiano.
El estándar común para el recuento total de colonias (TAMC) o el recuento de hongos (TYMC) es
4. Detección de residuos químicos
Los residuos de NaOH y ácido nítrico se pueden medir comúnmente mediante conductividad o titulación.
Es particularmente importante al producir medicamentos sensibles o productos proteicos.
5. Monitorización en línea de la conductividad y el pH.
La conductividad del agua de enjuague final vuelve al nivel del agua de entrada (por ejemplo,
El valor de pH es cercano a la neutralidad (6,5-7,5), lo que indica que no hay residuos de álcali/ácido.
6. Validación del rendimiento del sistema CIP (PQ)
Incluyendo la prueba de cobertura de pulverización con bola (se puede utilizar el método de tinta roja).
Pruebas de caudal en tuberías, verificación de puntos muertos, etc.
V. Preguntas frecuentes y sugerencias de optimización
1. Los rincones muertos no se limpiaron a fondo.
Se recomienda realizar evaluaciones periódicas de los puntos muertos de la limpieza in situ (CIP), mejorar el diseño de las tuberías y evitar las derivaciones en forma de T y los conductos ciegos.
2. Agente de limpieza residual
El tiempo de enjuague final debe ajustarse en función de la dosis previa y la longitud de la tubería, y al mismo tiempo debe reforzarse la monitorización de la conductividad.
3. Obstrucción de la tubería o daños en la bola rociadora.
Se recomienda realizar un mantenimiento regular, desmontar e inspeccionar las piezas y sustituir las que estén desgastadas.
4. La proporción de productos químicos es inexacta.
Se debe lograr un control preciso mediante el uso del sistema automático de preparación de soluciones CIP o sensores de concentración.
Sistema piloto de fermentación multietapa MIKEBIO para la nutrición de plantas.
VI. Conclusión
El sistema de limpieza CIP, fundamental para garantizar la limpieza y esterilidad de los tanques de fermentación, desempeña un papel insustituible en la industria de la fermentación biológica. El proceso de limpieza científico y estandarizado, junto con los estrictos métodos de verificación, no solo aseguran la calidad del producto, sino que también cumplen con los requisitos de las Buenas Prácticas de Fabricación (BPF), la FDA y otras normativas para la limpieza de equipos. Con la mejora de los niveles de automatización y digitalización, los sistemas CIP serán más inteligentes y eficientes, ofreciendo una sólida garantía para la producción biológica.
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