CIP（Cleaning in Place：定置洗浄）は機械的・化学的プロセスからなる洗浄方法で、主に 医薬品、 化粧品 および食品業界で用いられています。生産ロットの合間に、タンク、配管、バルブの製品接触面をすべて、分解することなく洗浄します。
実務経験と試験から、洗浄の機械的効果は洗浄液の流速と乱流に左右されることがわかっています。さらに、洗浄液の温度と濃度が洗浄速度に影響します。したがって、これらの因子は洗浄システムの設計段階で決めておく必要があります。
製品安全、衛生、効率
CIPプロセスは、製品安全と衛生において中心的な役割を果たします。同時に、設備はできるだけ効率よく稼働し、停止時間を短く抑える必要があります。特に重要なのは、上昇し続ける水とエネルギーのコスト、そして各製品に合わせた薬剤使用量です。
そのため、洗浄プロセスを開発するには、添加剤や有効成分の特性を把握し、適切な洗浄剤を選ぶ必要があります。不適切な洗浄剤は、洗浄時間を大幅に延ばしたり、完全な洗浄を妨げたりすることもあります。
洗浄の確実さは多くの因子に左右されます。汚れの種類に加え、接液面の状態やその取り付け状態もそのひとつです。同様に、角部、エッジ、シールの配置、T字管・液だまり・ドーム部などの滞留域、そして運転条件も決定的な要因となります。
洗浄効果を左右する要因
- 洗浄対象となる設備部位の設計上の対策（GMP – Good Manufacturing Practice)
- 適切な材料の選定と材料の状態
- 適切な洗浄剤
- 適切な洗浄条件
CIP洗浄の主な特徴
- 配管・バルブ内の流速（断面に応じて1～4 m/s）
- すすぎ時間
- 洗浄ノズルの噴射圧
- 洗浄液の温度
- 汚れ粒子を浮遊状態に保つ添加剤入りのアルカリ洗浄液（できるだけ低起泡性のもの）
- アルカリ洗浄後のスケールなどの付着物に対する酸すすぎ
- 消毒（SIPまたは薬剤）
- 洗浄剤の接触時間と温度
- 設備の規模
- 全自動シーケンスによる再現性のあるプロセス
- 洗浄工程の記録
CIP/SIP洗浄の役割
- 製品残渣を完全に除去する
- バイオフィルムを除去する
- 洗浄剤を残留させない
- 設備部品と配管の無菌性
医薬品業界におけるCIP洗浄の流れ
- 1保圧試験まず設備の気密性を確認します。
- 2真空引きと溶融除去油脂を含む製品の場合、設備を真空にし、製品残渣をピュアスチームで溶かして濃縮した状態で排出します。
- 3温水予備すすぎ温水による予備すすぎで粗い汚れを除去します。
- 4アルカリ洗浄洗浄には アルカリ洗浄剤を用い、必要に応じて汚れ粒子をより浮遊させやすくする添加剤を加えます。
- 5温水後すすぎ排液しながら洗浄剤と製品残渣をすすぎ流します。
- 6精製水（Purified Water）でのすすぎ続いて、排液しながら精製水ですすぎます。
- 7酸洗浄酸性洗浄剤でスケールやアルカリ由来の付着物を除去します。
- 8精製水での再すすぎその後、設備を再度精製水ですすぎます。
- 9SIP – Sterilization in Place設備の対象部位を真空にし、蒸気圧を加圧域まで制御して、凝縮水を排出します。
- 10乾燥最後に、たとえば加熱した無菌エアを送り込みながら、真空で設備を乾燥させます。
工程の順序と各ステップの時間は調整可能です。洗浄液の濃度も変えられます。さらに、洗浄剤の濃縮液を新たに調製して組み合わせ、最適な効果をもつ洗浄液にすることもできます（スタック洗浄）。
Sterilization in Place（SIP）
Sterilization in Place（SIP：定置滅菌）は、ピュアスチームを用いてプロセス設備をその場で滅菌する方法です。ここでも分解は不要です。製品と接触するすべての構成部品が滅菌されます。
SIPプロセスでは通常、飽和ピュアスチームを使用します。121°Cの滅菌温度には約1 barの加圧が必要です。要件に応じて、温度は蒸気圧と保持時間に応じて制御・記録されます。
滅菌対象の設備部位は、蒸気滅菌の前に真空にしておくべきです。そうすることでエアポケットが生じず、温度が迅速かつ均一に行き渡ります。
プロセスプラントに組み込んだCIPシステム
プロセスプラントの内面はすべて、原則としてCleaning in Place方式で洗浄します。CIP液の送液ユニットとしてはホモジナイザーを使用します。その他の付帯機器には、たとえば次のものがあります：
- 液体用吸引ホース
- 粉体用吸引ランス
- フェーズタンク
混合設備は、できるだけ多くの製品が送り先のタンクへ届くように設計すべきです。充填機への供給もこれに含まれます。そうすれば残留製品が少なく、排水に流れる量も最小限に抑えられます。
そのため、タンク底部、壁面スクレーパーと表面、さらにホモジナイザー下流の排出配管の長さと勾配は、残液ができるだけ残らないように設計する必要があります。また、プロセスプラント内のすべての配管をCIPプロセスに組み込みます。
CIPプロセス用の追加機器が、物理的・化学的・微生物学的汚染の発生源となってはなりません。さらに、すべての排水接続部の手前にエアギャップを設けることで、逆汚染を防ぎます。
化粧品プラントにおける洗浄プロセス
化粧品プラントのCIPプロセスは、通常次のステップで構成されます：
- 1温水通水すすぎ設備部品と配管を温水でワンパスですすぎます。これにより、製品残渣はCIP機器を汚すことなく直接排水されます。
- 2アルカリ洗浄約70°Cのアルカリ液を循環させ、目に見える製品残渣をすべて除去します。その後、タンクを排液しながら後すすぎを行います。
- 3酸洗浄と消毒酸性洗浄剤でスケールを溶解します。その後、機器が所定の時間80～90°Cに達するまで温水を循環させます（熱消毒）。
- 4冷水後すすぎ最後に、冷たい純水を洗浄ノズルから循環させてすすぎ、排液時にも後すすぎを行います。
これらのステップは、連続して行うことも、繰り返すことも、省略することもでき、それぞれ洗浄剤の追加の有無を選べます。
オプションで導電率センサーにより洗浄品質を監視します（最終すすぎ水 < 50 µS/cm、20°C）。
弊社 SEEFRIED Verfahrenstechnik GmbH は、CIP・SIP設備の設計、CIP工程の構築、関連するプロセス機器の調達をサポートします。
CIP・SIPシステムに関するよくあるご質問
CIPとSIPの違いは何ですか？
CIP（Cleaning in Place）は、タンク、配管、バルブを分解せずに洗浄します。SIP（Sterilization in Place）は、その後、製品接触部を同じく分解せずにピュアスチームで滅菌します。一般的な温度は121°Cです。
洗浄の成否を決める要因は何ですか？
決め手となるのは、流速（配管内で約1～4 m/s）、洗浄液の温度・濃度・接触時間、洗浄ノズルの噴射圧、適切な洗浄剤、そして滞留域のないサニタリー設計です。
一般的なCIP洗浄はどのように行われますか？
通常は、温水予備すすぎ、アルカリ洗浄剤による洗浄、中間すすぎ、スケール除去のための酸性洗浄剤による洗浄、精製水による後すすぎを行い、要件に応じてSIPと乾燥を続けます。工程の順序と時間は調整可能です。
洗浄の成否はどのように確認しますか？
たとえば最終すすぎ水に設置した導電率センサーで確認します（目安値 < 50 µS/cm、20°C）。全自動で記録される工程により、再現性のある結果が得られます。