制藥行業(yè)潔凈管道設(shè)計

1、2011.0225摘要：文章介紹了制藥行業(yè)常用管道管件材料標準，闡述了潔凈管道設(shè)計安裝要求以及設(shè)計注意事項，提出必須正確選取管道材料，嚴格按照潔凈設(shè)備、管道的標準設(shè)計，才能保證健康安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞：ASMEBPE；GMP；潔凈管道設(shè)計；制藥行業(yè)中圖分類號：TQ055文獻標識碼：A文章編號：10092374（2011）04002502制藥行業(yè)潔凈管道設(shè)計李利（恩宜琺瑪（天津）工程有限公司，天津300100）對于制藥行業(yè)，GMP（GoodM

2、anufacturingPractice）是藥品生產(chǎn)企業(yè)加強管理，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一種科學、先進的方法，是世界各國普遍采用的有效管理方式和國際上評價藥品質(zhì)量的一項重要內(nèi)容。美國的21CFR210211部分、歐洲的EUGMP都有相關(guān)章節(jié)對制藥機械設(shè)備、管道的材料、表面粗糙度、設(shè)備管道的布置提出了要求。比如中國的GMP對于管道設(shè)計安裝要求有第32條：“與藥品直接接觸的設(shè)備表面應(yīng)光潔、平整、易清洗或消毒、耐腐蝕，不與藥品發(fā)生化學變化或吸附藥品”

3、第34條“純化水、注射用水的制備、儲存和分配應(yīng)能防止微生物的滋生和污染、儲罐和輸送管道所用材料應(yīng)無毒、耐腐蝕。管道的設(shè)計和安裝應(yīng)避免死角、盲管”。GMP的相關(guān)章節(jié)對不銹鋼衛(wèi)生級管道（制藥設(shè)備）的選材和設(shè)計方法提出了一些原則要求。但就具體工程設(shè)計方法我們需要遵循其它一些標準及指導原則。一、管道材料的選擇（一）管道材料的選擇GMP對管材選擇有較嚴格的要求，最重要的是不能與所接觸的藥品發(fā)生化學反應(yīng)。奧氏體不銹鋼無磁性、通過熱處理不會硬化、具有

4、良好的焊接性能。AISI3041.4301的碳含量小于0.07%，鉻含量為17%～19%，鎳含量為8.5%～10.5%，壁厚小于6mm的管道焊接不需焊后熱處理；但對于壁厚大于6mm的管道，需要較長的焊接時間，AISI3041.4301由于焊接容易產(chǎn)生分子間腐蝕，所以需要使用AISI304L1.4306，它的碳含量小于0.03%，相比AISI3041.4301而言，具有更好的焊接性能以及無碳化物熔析（分子間腐蝕的原因）。介質(zhì)中如含有鹵化物

5、，會對管材造成孔狀腐蝕，含鉬的材料會比鉻鎳不銹鋼有更好的抵抗力。AISI3161.44011.4436，AISI316L1.44011.4435中由于鉬的成分的增加，耐腐蝕性能相比AISI3041.4301，AISI304L1.4306得到了明顯的提高。而AISI316L1.44011.4435比AISI3161.44011.4436含有更低的碳，其焊接性能又優(yōu)于后者。因此無論從耐腐蝕性能還是焊接性能來看，AISI316L1.44011

6、.4435奧氏體不銹鋼薄壁管無疑是輸送含氯離子無菌潔凈介質(zhì)的上佳選擇，也是FDA極力推薦使用的管材。（二）衛(wèi)生管道管件尺寸標準的選擇世界上衛(wèi)生管道有眾多標準：ISOSMS（國際標準），ASMEBPE3A（美國標準衛(wèi)生級規(guī)格），DIN11850（德國規(guī)格協(xié)會標準），IDF（國際酪農(nóng)聯(lián)盟標準），JISG34471994（日本不銹鋼衛(wèi)生級管標準）。選用什么樣的標準要符合建設(shè)單位（業(yè)主）的要求，一般歐洲的企業(yè)使用DIN標準，美國企業(yè)使用ASME

7、BPE標準。有的標準尺寸規(guī)格不全，可能會出現(xiàn)不同標準混用的情況。這就需要在項目初期完成管道等級表（PipingClass），其中規(guī)定各個公稱直徑下，所選用的管道、管件、閥門、管接頭、卡箍的標準、等級、材料等。ASMEBPE標準尺寸比較完全，目前制藥工程上應(yīng)用得較為廣泛，做配套產(chǎn)品的供應(yīng)商也較多。目前ASMEBPE在行業(yè)中的接受度和使用率在逐步穩(wěn)定地增長。因為遵守該標準是非強制性的，目前大多數(shù)設(shè)備廠商把該標準作為一個提升產(chǎn)品聲譽的舉措——

8、證明它們的產(chǎn)品和或服務(wù)是符合標準的。ASMEBPE闡述了與設(shè)計要求相關(guān)的問題：無菌系統(tǒng)、元件尺寸、材料接合、產(chǎn)品接觸表面光潔度、設(shè)備密封件、聚合物基礎(chǔ)材料和基礎(chǔ)驗收標準等。因此工程公司常常借助于ASMEBPE這樣的標準來保證設(shè)計采購施工階段的行為符合GMP規(guī)范的要求，以便保證健康及個人護理產(chǎn)品的生產(chǎn)商所使用的設(shè)備能夠安全地運行，以確保通過政府機構(gòu)(例如FDA、SFDA)的監(jiān)管。研發(fā)設(shè)計ResearchDevelopment2011.02

9、26二、設(shè)計原則（一）表面光潔度與介質(zhì)接觸的管道表面必須平整，能夠有效地清潔，降低細菌的生長及其它污染物的風險。管道、管件、儀表等與介質(zhì)接觸的表面的粗糙度需Ra≤1.0μm。（二）死角、液袋必須消除管道中的死角以降低細菌滋生污染產(chǎn)品的風險。管道設(shè)計時盡可能的避免液袋，當無法避免時液袋應(yīng)盡量小。可以接受的準則1：從主管的外表面量起的支管長度必須小于等于3倍的支管外徑。L≤3d：可以接受的準則2：支管長度加主管半徑必須小于等于6倍的支管外徑

10、。LD2≤6d：可以接受的準則3：對于≤DN10的隔膜閥，支管越短越好（不必考慮準則1，2）。（三）管道可放凈管道系統(tǒng)的安裝必須允許在清洗、維修時能夠完全放凈。管道必須有坡度，組件、儀表必須可以自放凈（selfdraining），在系統(tǒng)最低點需要考慮放凈，比如放凈閥、可拆卸的卡箍等。短管適宜設(shè)置2%的坡度，而較長的管道設(shè)置1%的坡度。只有在特殊情況下5‰的坡度才能被接受。管道坡向排放點必須有不少于5‰的坡度。罐和其它工藝設(shè)備、儀表和組件

11、的設(shè)計與安裝也必須滿足可以放凈的要求。（四）管道清洗的要求在制藥行業(yè)中，接觸產(chǎn)品的設(shè)備和管道必須定時進行清洗。CIP（Cleaninplace）是指在線清洗，整個過程在不拆卸生產(chǎn)設(shè)備的條件下，用清洗液對設(shè)備進行清洗和消毒，而清洗液形成一個循環(huán)的過程。這種過程通常是自動的，并且被一特定的程序所控制。實現(xiàn)CIP過程一般需要以下幾個方面：較復雜的控制系統(tǒng)，并且與生產(chǎn)控制系統(tǒng)相分離；利用閥門控制清洗液；在設(shè)計工廠時需要考慮到所有接觸過產(chǎn)品的設(shè)備

12、都需要同時經(jīng)常被清洗，而且必須保證清洗液有一定的流速從而確保清洗的可靠性；所有需要接觸產(chǎn)品和清洗液的設(shè)備和管道需要采用抗腐蝕的材料；CIP清洗的過程通常需要形成循環(huán)。用來清洗設(shè)備的溶液通常使用強酸強堿，如NaOH，H3PO4，HNO3等，腐蝕性較強，而清洗液的溫度也較高，通常會在80℃以上。（五）隔膜閥排空角度當隔膜閥安裝在水平管道上時，不同制造廠生產(chǎn)的不同標準和不同公稱直徑的隔膜閥，其排空角度是不同的。設(shè)計的時候，應(yīng)該考慮這個角度對空

13、間的影響。（六）排放距離（AirBreak）根據(jù)FDA21CFR，211部分211.48.b的要求：“連接至地溝的放凈管道需要有足夠大的尺寸，離地面需要有足夠的距離或者安裝一個機械裝置，以防止廢水的反虹吸?！比⒔Y(jié)語正確選取管道材料，嚴格按照潔凈設(shè)備、管道的標準設(shè)計，能夠有效減少后續(xù)的安裝、驗證、生產(chǎn)中產(chǎn)生的不必要的麻煩，有效降低生產(chǎn)中有害微生物及污染物的生產(chǎn)的風險，保證生產(chǎn)過程更加健康、安全。參考文獻[1]藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（修訂版

14、）[S][2]ASMEBioprocessingEquipment–2009（ASMEBPE）[S][3]FDA–CodeofFederalRegulations，Title21（FDA21CFR）[S][4]ICHQ7GoodManufacturingPracticefActivePharmaceuticalIngredients(ICHQ7)[S]作者簡介：李利（1979－），男，恩宜琺瑪（天津）工程有限公司機械管道工程師，研究方向