Étude sur la méthode de préparation précise de la solution alcaline pour le nettoyage en ligne CIP (fermentation de précision à haut débit, service de la biologie synthétique)

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Afin d'obtenir un effet de nettoyage stable pour le nettoyage en ligne des équipements dans l'industrie biopharmaceutique et de s'assurer que la concentration de l'agent de nettoyage préparé pendant le nettoyage en ligne de CIP est stable et fiable, une étude a été menée sur la façon de préparer avec précision l'agent de nettoyage alcalin utilisé pour le nettoyage en ligne CIP de l'équipement utilisé dans la production. Une méthode pour contrôler avec précision la quantité réelle d'alcali et la concentration d'alcali de la cible de nettoyage basée sur un système de commande automatique a été introduite.

Dans l'industrie biopharmaceutique, le processus Clean In Place (CIP) est un élément indispensable de l'ensemble du processus de production du produit et est directement lié à la sécurité, à la stabilité et à la cohérence de la qualité des médicaments. L'étape de nettoyage des alcalis dans le processus de nettoyage est un lien clé dans le processus CIP et joue un rôle irremplaçable dans l'élimination efficace de la saleté et des micro-organismes sur la surface du produit en contact avec le milieu. Par conséquent, le fait que la concentration d'alcali soit préparée correctement détermine directement l'effet du nettoyage et de la désinfection des alcalis.

Part.01

Problèmes avec la préparation de la solution d'alcali de nettoyage CIP:

Actuellement, dans l'industrie biopharmaceutique, le processus de nettoyage en ligne CIP des équipements de production adopte généralement la "méthode de nettoyage en cinq étapes" typique. Le processus de nettoyage est: eau purifiée (étape 1) → solution alcaline chaude (étape 2) → eau purifiée (étape 3) → eau d'injection (étape 4) → séchage à l'air comprimé propre (étape 5) → fin [2]. Dans le processus de préparation de la solution alcaline, une méthode courante consiste à ajouter de la liqueur mère de solution alcaline à une certaine quantité d'eau purifiée, à utiliser une pompe de sortie d'eau CIP pour circuler et mélanger, et circuler et chauffer en continu à travers un échangeur de chaleur à plaques. Dans le même temps, le conductimètre en ligne détecte sa valeur de conductivité en temps réel. Lorsque la valeur du processus de température de la solution alcaline et la valeur du processus de conductivité dans le réservoir de préparation atteignent la valeur de consigne cible, la préparation de la solution alcaline est terminée et la préparation précise de la solution alcaline n'est pas atteinte. Grâce à une enquête menée auprès de certaines sociétés biopharmaceutiques, il a été constaté que dans le précédent processus de nettoyage en ligne CIP des équipements de production de l'entreprise, la concentration de la solution alcaline n'a généralement pas pu être contrôlée avec précision en raison du processus incomplet de préparation de la solution alcaline et du retard des instruments de détection. Afin d'obtenir l'effet de nettoyage, le problème est souvent résolu en augmentant la concentration de la solution d'alcali. Cependant, cela ne conduira pas seulement à un gaspillage de solution alcaline, mais également augmenter considérablement la quantité d'eau utilisée pour les deux étapes suivantes de nettoyage de l'eau purifiée et de l'eau d'injection en raison de l'augmentation de la concentration de la solution alcaline, ce qui augmente le coût de nettoyage. Par conséquent, il est particulièrement important de s'assurer que la concentration de la solution alcaline d'agent de nettoyage requise pour le nettoyage en ligne est contrôlée avec précision tout en assurant l'effet de nettoyage.

Part.02

Méthode de préparation précise pour la solution d'alcali de nettoyage CIP:

2.1 Principe de préparation d'alcali Ajouter une certaine concentration de liqueur mère alcaline concentrée à une certaine quantité d'eau purifiée, la mélanger et la chauffer de manière circulante, et utiliser un conductimètre en ligne pour détecter sa valeur de conductivité. Lorsque la conductivité et la température atteignent les valeurs cibles fixées, la préparation de la solution alcaline est terminée.

2.2 Indicateurs des paramètres de préparation de la solution alcaline Liqueur mère alcaline concentrée: Solution de NaOH d'une certaine concentration. Concentration cible après préparation: Cet article utilise 0.07 ~ 0.08 mol/L comme valeur de référence. Température de la solution alcaline après préparation: la température requise pour la vérification du nettoyage.

Composition matérielle 2.3 du module de réservoir de tuyau de préparation de solution alcaline de station CIP Le matériel de la préparation de solution d'alcali de station CIP se compose principalement du réservoir de préparation de liquide, de la pompe de dosage d'alcali, de la pompe de circulation CIP, échangeur de chaleur, pipeline, valve et instrument de détection.

Description 2.4 de la solution d'alcali CIPSur le processus de préparation Une certaine quantité d'eau purifiée est ajoutée au réservoir de préparation de solution alcaline de la station CIP à travers le système de distribution d'eau purifiée, la pompe de circulation de préparation d'alcali est démarrée et le passage d'échange thermique de vapeur industrielle est ouvert pour faire circuler la solution dans le réservoir jusqu'à ce que la température cible soit atteinte. Dans le même temps, une certaine concentration de solution de NaOH est ajoutée au pipeline de circulation de préparation de solution alcaline à travers la pompe de dosage d'addition d'alcali pour la circulation et le mélange. Une fois le mélange terminé, la conductivité est testée en ligne. Lorsque la conductivité est inférieure à la valeur définie, l'alcali est ajouté en fonction du temps de réglage de l'addition d'alcali, puis la conductivité est testée. S'il est toujours inférieur à la valeur définie, l'alcali est ajouté pour la deuxième fois et la conductivité est testée. Ce cycle est répété. Lorsque la conductivité de la solution alcaline atteint la valeur définie dans le nombre spécifié d'ajouts d'alcali, la préparation de la solution alcaline est terminée. Lorsque les temps d'addition d'alcali atteignent les temps définis, la conductivité de circulation est toujours inférieure à la valeur définie, le processus de préparation d'alcali est arrêté, et un message est émis pour indiquer que la préparation de la solution alcaline a échoué.

2.5 La quantité de solution alcaline CIP à préparer est déterminée en prenant la valve inférieure du réservoir de préparation d'alcali de la station CIP comme point de départ, et retour au sommet du réservoir de préparation d'alcali après avoir atteint le point de nettoyage le plus éloigné de la station en tant que quantité minimale de préparation d'alcali. Le diamètre intérieur maximal du pipeline est utilisé pour le calcul pendant le processus de calcul, et la quantité finale calculée plus 15% du volume du réservoir est utilisée comme quantité de préparation de la solution alcaline. La formule de calcul est la suivante: V = π ×(D/2)2 × L + V1 × 0.15 (1) Où: V est la quantité cible de préparation de la solution alcaline; D est le diamètre intérieur du pipeline; L est la longueur du pipeline; V1 est le volume du réservoir cible de nettoyage. 2.6 La mesure du débit de la pompe de dosage de la solution alcaline CIP est basée sur le manuel d'indicateur technique du fabricant de la pompe de dosage d'alcali de la station CIP comme guide pour effectuer la vérification du test d'écoulement réel. Consultez le manuel d'indicateur technique de la pompe doseuse et définissez la valeur d'écoulement cible sur la pompe doseuse selon l'organigramme. Ouvrez manuellement la pompe de dosage d'alcali, injectez la liqueur mère alcaline concentrée dans le récipient pré-préparé à travers le tuyau de sortie de la pompe de dosage et enregistrez le temps de dosage des alcalis. Calculer le débit de la pompe de dosage d'alcali en fonction du poids de l'alcali dans le récipient. Répétez l'opération ci-dessus 3 fois et prenez la valeur moyenne comme valeur de réglage du débit réel (Q1) de la pompe de dosage.

2.7 Détermination du temps de dosage des alcalis CIP Utilisez une certaine concentration de liqueur mère alcaline concentrée pour préparer la concentration cible d'alcali. Selon la valeur d'écoulement réelle actuelle déterminée de la pompe de dosage d'alcali et le volume d'alcali cible à préparer, la formule de calcul du temps de dosage d'alcali est la suivante: t1 =(V× ρ1/ρ2)/Q1 (2) Où: t1 est le temps de dosage de l'alcali; V est la quantité de préparation d'alcali; Ρ1 est la concentration cible d'alcali; ρ2 est la concentration de liqueur mère alcaline; Q1 est le débit de la pompe de dosage alcalin. 2.8 Détermination du temps de circulation complet à la quantité maximale de préparation de la station CIP Selon la quantité maximale de préparation d'alcali du réservoir de tuyau cible à nettoyer au besoin, le temps de cycle est calculé en fonction de l'écoulement de passage de circulation de préparation d'alcali déterminé. La formule de calcul est la suivante: t2 = Vmax/Q2 (3) dans laquelle: t2 est le temps de détection de circulation; Vmax est la demande maximale pour la préparation de la solution alcaline; q2 est le débit de la pompe de circulation.

Part.03

Conception de contrôle d'automatisation pour la préparation précise de la solution d'alcali CIP

3.1 paramètre de réglage pour la préparation de la solution d'alcali CIP

Part.04

Vérification de la fonction de préparation de la solution alcaline CIP

Méthode de vérification 4.1

La station CIP est utilisée comme plate-forme de vérification pour la fonction précise de préparation de la solution alcaline. L'équipement terminal au point le plus éloigné de la cible de nettoyage est sélectionné comme cible de nettoyage. La quantité de préparation de solution alcaline cible, le temps d'addition de solution mère alcaline concentrée et le temps de détection de la circulation de la solution alcaline sont calculés. Les paramètres ci-dessus sont entrés dans la fenêtre de réglage automatique des paramètres du programme dans le système de contrôle, et le programme de préparation de la solution d'alcali est lancé. Une fois le programme de préparation terminé normalement, la solution alcaline est échantillonnée et testée [4]. Le processus de préparation de la solution alcaline ci-dessus est répété trois fois, et l'échantillon numLes bers sont respectivement 1 #, 2 # et 3 #.

4.2 norme acceptable

La concentration de la solution alcaline après trois préparations consécutives est comprise entre 0.07 et 0.08 mol/L.

Confirmation du paramètre 4.3

1) Paramètres fixes de la station CIP et de l'équipement cible à nettoyer

2) Déterminer la quantité de préparation de la solution alcaline cible V. Le diamètre D du tuyau du chemin à nettoyer est de 0.04 m. En cartographiant le diagramme P & ID du processus, la longueur totale du pipeline dans ce chemin est L = 60.7 m. La quantité de préparation de la solution alcaline V peut être calculée par la formule de la section 2.5 ci-dessus: V = 3.14 ×(0.04/2)2 × 60.7 × 1 000 800 × 0.15 ≥ 196 L3) Déterminer le temps t1 pour ajouter une solution mère alcaline concentrée. Ici, 50% solution de NaOH est utilisée comme solution mère alcaline concentrée. De ce qui précède, nous savons que Q1 = 13.3 g/s, V = 196 L; le poids moléculaire de NaOH est de 40g/mol, de sorte que la quantité de solution alcaline cible avec une concentration de 0.1 mol est ρ1 = 0.1 mol × 40g/mol = 4g. Le temps d'addition t1 de la solution mère alcaline concentrée peut être calculé par la formule de la section 2.7 ci-dessus: T1 =(196 × 4/0 5)/13.3 ≥ 118 s4) Déterminer le temps de détection de la circulation de la solution alcaline t2. On sait que le volume maximal du réservoir de préparation de solution alcaline de la station CIP n ° 1 est Vmax = V = 196 L, Q2 = 2.8 L/s. Le temps de détection du cycle t2 peut être obtenu par la formule de la section 2.8 ci-dessus: t2 = 196/2.8 = 70 s4.4 Résultats de la vérification de la préparation de la solution alcaline Résultats des tests: La concentration molaire de l'échantillon 1 # est de 0.07 mol/L, la concentration molaire de l'échantillon 2 # est de 0.08 mol/L, et la concentration molaire de l'échantillon 3 # est de 0.08 mol/L.

Conclusion de vérification: La plage de concentration des trois préparations de solution alcaline est comprise entre 0.07 et 0.08 mol/L. Résumé de la vérification 4.5 Grâce à la vérification ci-dessus, il peut être confirmé que la méthode de préparation automatique et précise de la solution d'alcali peut faire la préparation de la solution alcaline CIP répondre aux exigences de la concentration précise d'alcali. Dans le même temps, une bonne préparation de précision de concentration de solution alcaline CIP en ligne fournit un support solide pour le nettoyage quantitatif de l'eau purifiée et de l'eau pour injection dans les deux étapes après le CIP en ligne. En adoptant la méthode de préparation de solution d'alcali précise mentionnée ci-dessus, tout en rencontrant l'effet de nettoyage, la quantité d'eau purifiée et de liqueur mère alcaline concentrée requise pour chaque étape de préparation d'alcali est réduite de 34.7% par rapport à avant, et la quantité de vapeur industrielle est réduite de 29% par rapport à précédemment, Réduisant ainsi le coût des matières premières et le coût de la consommation d'énergie du processus, ce qui a un effet significatif sur l'amélioration de la qualité et de l'efficacité de l'entreprise.

Part.05

Conclusion:

Cet article propose une solution efficace pour la préparation précise des solutions alcalines grâce à des recherches innovantes sur le processus de contrôle automatisé de la préparation de la solution alcaline CIP dans les sociétés biopharmaceutiques. Grâce à la vérification et à l'évaluation, la méthode automatisée de préparation de la solution alcaline fonctionne de manière stable et peut obtenir un contrôle précis des paramètres de processus cibles. Dans le même temps, il fournit également une base de demande stable pour la quantité d'eau utilisée pour la préparation de la solution alcaline, la quantité de liqueur mère alcaline concentrée, la quantité d'eau d'injection pour le rinçage, et la quantité de vapeur industrielle.

À l'avenir, d'autres recherches peuvent être menées sur la manière d'obtenir un contrôle précis de la quantité optimale d'eau utilisée pour le nettoyage tout en obtenant l'effet de nettoyage, afin de réaliser le meilleur contrôle des coûts et de former la méthode de nettoyage CIP en ligne la plus économique et la plus efficace.