在制藥、生物技術(shù)和食品加工行業(yè)，各種成份被傳送、混合、加熱和冷卻，以確保達到立法者所要求、消費者所認可的產(chǎn)品純度�？沙潭冉档臀廴究赡艿脑O(shè)備規(guī)格是必須符合全球一些*嚴格清潔標準的流體處理系統(tǒng)設(shè)計不可或缺的部分。

   大多數(shù)污染的根本原因是細菌。存在銳角轉(zhuǎn)角、裂縫、裂痕或某種阻塞物的設(shè)備容易受到影響，因為這些不均勻的拋光會造成死角，而細菌會隱藏在那里并繁殖滋生。甚至具有極小突出和凹陷部分的不良表面拋光也可以造成表面上形成一個薄薄的菌層。

     滲漏是另一個污染的源頭。有害化學(xué)物質(zhì)可能進入系統(tǒng)并損害各種混合成分。其它可能存在的問題包括過氧化鐵蝕或生銹、產(chǎn)生顆粒物以及油和油脂污染。

     要承受就地清洗（CIP）和就地滅菌（SIP）過程中使用的刺激材料—從加熱蒸汽到苛性鈉和淡酸—而不危及產(chǎn)品完整性或設(shè)備本身，流體流動系統(tǒng)必須經(jīng)久耐用。表面拋光必須嚴格加以控制并且必須限制死角，使清洗劑可以流到系統(tǒng)各個部分。此流程使清潔過程效率更高、效果更佳。

     聚合物襯里的泵

     對于高純度流程應(yīng)用，設(shè)計和選擇泵的關(guān)鍵是在執(zhí)行清潔操作并程度降低污染時泵承受高溫、高壓和腐蝕性液體的能力。泵有各種形狀、尺寸和配置可供選擇，但對于任何高純度應(yīng)用，某些因素都必須保持不變。

     所有與高純度泵流直接接觸的濕潤表面必須采用在使用過熱蒸汽或其它刺激化學(xué)物質(zhì)進行嚴格保養(yǎng)期間不會發(fā)生腐蝕、銹蝕或產(chǎn)生顆粒物的材料制成。與采用金屬合金或玻璃設(shè)計的泵相比，采用含氟聚合物（如聚四氟乙烯（PTFE）和全氟烷氧基烷烴（PFA））構(gòu)造或襯里的泵抗腐蝕能力更強、反應(yīng)性更低、表面拋光特性更好。研究顯示，與不銹鋼或其它合金相比，積聚的正常生物膜結(jié)構(gòu)更容易從含氟聚合物中清除。聚合物不會生銹，生成的顆粒物極少，并且天生純凈，消除了其它材料所需的使用電解拋光或鈍化方法進行凈化的需要。自1968年個全襯里PTFE化工流程泵面世以來，聚合物不斷為泵材提供*安全、*具成本效益的解決方案。

      冶金工藝很重要

      為高純度應(yīng)用選擇閥門的步是選擇正確的閥門類型。隔膜閥是*常見的設(shè)計選擇，其幾何形狀不會擋住或容納介質(zhì)；相反，它可以防止污染和交叉污染并且便于系統(tǒng)清潔。但在某些流程（如發(fā)酵、使用無菌蒸汽和冷凍干燥）中，球閥得到優(yōu)先使用，因為它們可以消除發(fā)生災(zāi)難性閥座故障的風(fēng)險。另外，球閥的流量特性更佳，提供更高的壓力和溫度限制，從而提高系統(tǒng)輸出、提高效率并延長使用周期壽命。

      在指定閥門類型之后，冶金工藝和表面拋光準備也許是確保閥門完整性的*重要因素。純凈閥門應(yīng)采用316L型不銹鋼鍛造而成，同時對化學(xué)物質(zhì)和表面拋光嚴格加以控制。鑄鐵材料更易具有外露凹痕、夾雜物和其它瑕疵，因為其表面拋光隨著時間的推移會發(fā)生退化。

      應(yīng)指定閥端連接（稱為管道端或管端）的含硫量范圍為0.005–0.017%，以符合ASME準則并允許對管孔系統(tǒng)（大多數(shù)閥門在此焊接到位）進行潔凈、無污染的焊接。將閥門組件中的鐵素體水平控制在5%以下，對于防止在高純度水和蒸汽系統(tǒng)的不銹鋼表面上形成鐵膜非常重要。一些制造商建議將鐵素體濃度控制在1%以下，但這一問題仍在爭議當中。許多研究顯示，與鐵素體濃度相比，過氧化鐵蝕問題與金屬準備和系統(tǒng)中氣體環(huán)境含量的關(guān)系更為密切。

      在閥門的所有濕潤表面上，必須通過電解拋光和鈍化等過程對表面拋光嚴格加以控制。電解拋光方法是指通過金屬傳遞直流電（約5amp），從而以化學(xué)方法除去機器表面的高點。鈍化是一種化學(xué)過程，用于在金屬表面上形成氧化鐵和氧化鉻以提升對水或其它產(chǎn)品的耐化學(xué)性。表面粗糙度測量Ra不超過20µin的閥門可程度地減少生物膜結(jié)構(gòu)，而電解拋光可將Ra降低到少于10µin。請記住，電解拋光方法比較昂貴，且并非始終為每項應(yīng)用所必需。

      閥門組件的內(nèi)徑應(yīng)當與精確匹配連接管道的管孔尺寸一起選擇，以防止閥門中形成積水區(qū)或“水坑”。如果形成這些水坑，則會滋生微生物，*終導(dǎo)致形成生物膜結(jié)構(gòu)。閥座應(yīng)指定為PTFE、TFM、Polyfill或Flurofill，以確保即使在高真空和高周期操作條件下，閥門也可以保持氣密性，不會發(fā)生腐蝕。

      在安裝閥門時，必須確保其不會因制造、運輸或*終安裝而使任何新污染物傳入系統(tǒng)中。要防止出現(xiàn)這個問題，必須在正壓力清潔室中裝配閥門，使用氦進行測試，采用雙層包裝并密封閥門，以確保盡可能清潔。

      預(yù)先測試密封以確保純度

      當RegeneronPharmaceuticals公司（紐約州塔利頓）購買一款新哺乳動物生物反應(yīng)器（一個用于生物發(fā)育和反應(yīng)的容器）時，該公司對于任何重大流程改進抱有同樣高的期望。但是，當OEM下插式攪拌器密封設(shè)計未能達到流程的無菌要求時，Regeneron遇到了一些問題。內(nèi)部容器孔無菌是絕對必要的，但是內(nèi)密封卻無法阻止蒸汽進入。結(jié)果是：密封件的完整性大打折扣。

      為解決此問題，Regeneron安裝了一個定制雙重機械密封件，其中第二個密封裝置將確保內(nèi)部容器無菌。并且成功地設(shè)計了一款定制型號的雙重卡式密封件，直接安裝在齒輪箱和生物反應(yīng)器的安裝墊上。在生產(chǎn)的各個階段，此型號都保持了對清潔蒸汽冷凝物的絕對密封。

      此類實例證明了在純度和無菌起決定作用時選擇正確密封件的重要性。無需車螺紋或開孔的汽封環(huán)密封件可程度減少細菌藏身的區(qū)域。任何螺紋或銳角轉(zhuǎn)角都會使各大加工廠所采用的清潔程序產(chǎn)生無法到達的死角。在密封件的所有濕潤表面上執(zhí)行電解拋光和鈍化過程可輕松地防止完全可能出現(xiàn)的細菌生長和遺留物問題。

      預(yù)先測試還有助于保持密封件的完整性，以確保無菌操作。例如，芝加哥一家大型制藥公司在實驗室使用細菌測試1英寸小型密封件，以確保密封件在投入使用之前符合其純度標準。

      一些密封件采用完整卡盤制造而成，可對其進行空氣靜力學(xué)壓力測試，以在安裝前確保完整性。這些類型的預(yù)先測試方法確保在制造和*終安裝之間不存在任何缺陷和污染。

      請記住，對于高純度流程中的密封件而言，安全和無菌并非需要關(guān)注的問題。某些消費產(chǎn)品具有消費者所熟悉的審美特性，例如阿斯匹林藥片的白色。阿斯匹林生產(chǎn)中使用的密封件可能在敷焊硬合金層具有軟碳表面磨損，釋放出會改變阿斯匹林顏色的黑色炭渣。即使碳是惰性碳并且十分安全，消費者也會對購買變色的阿斯匹林藥片覺得不放心。為消除這個顧慮，應(yīng)始終為此類應(yīng)用中的潔凈密封件指定一個衛(wèi)生壓蓋。壓蓋會過濾出碳分子，而系統(tǒng)將加以收集并將其從中沖洗掉。執(zhí)行此操作可確保產(chǎn)品始終如一、穩(wěn)定可靠，既安全又能給客戶帶來審美愉悅。

      安裝CIP或SIP

      不管設(shè)備工作情況多好，細菌及其它污染物的形成在任何系統(tǒng)中都是無法避免的。高純度系統(tǒng)使用批處理和專用清潔系統(tǒng)解決此問題。在批處理期間，制成一定量的產(chǎn)品。接下來，在重新開始生產(chǎn)之前，使用加熱蒸汽或淡酸對整個系統(tǒng)進行清潔。此流程防止產(chǎn)品批之間存在任何灰塵和細菌遺留物。常見清潔系統(tǒng)包括CIP和SIP，其中加熱蒸汽和淡酸或苛性鈉用于將任何污染物從系統(tǒng)中沖洗掉。

      CIP和SIP清潔方法通過預(yù)防交叉感染保護公共安全并將純度保持在可接受水平。它們將阻礙蒸汽成批傳送至所有濕潤處理表面的污垢除去，從而防止批損失并啟用就地滅菌過程。這些清潔方法可以防止當不透水污垢層阻礙在不銹鋼上執(zhí)行鈍態(tài)金屬氧化物表面維護時發(fā)生裂縫腐蝕，因此還可以保護設(shè)備資本投資。

      為確保無菌，典型清潔周期應(yīng)包括以下步驟：

      ◆ 使用溫和鹽溶液預(yù)先沖洗以降低污垢量
      ◆ 使用酸洗液溶解沉淀的材料
      ◆ *終沖洗以除去清洗劑的所有痕跡

      保持設(shè)備*新

      必須選擇針對清潔操作指定的設(shè)備以符合美國機械工程師協(xié)會（ASME）、美國國家標準協(xié)會（ANSI）和標準化組織（ISO）等組織制定的某些標準。在食品和制藥應(yīng)用領(lǐng)域，泵、閥門和密封件還應(yīng)當遵守美國聯(lián)邦藥物管理局（FDA，華盛頓哥倫比亞特區(qū)）規(guī)定。

      更具體地說，應(yīng)指定純凈閥門以符合ASMEBPE（生物制程設(shè)備）冶金工藝標準并且應(yīng)符合美國藥典針對閥座材料所用合成橡膠制定的USP6類規(guī)范。美國藥典形成FDA強制執(zhí)行的基礎(chǔ)。對于高純度密封件，由3ASanitaryStandards,Inc.組織的制藥標準P3-A已獲得廣泛接受。

      高純度系統(tǒng)還需要經(jīng)過驗證，這會給公司增加一大筆管理費用，用于交叉參考所有文書工作以及每個設(shè)備關(guān)鍵組件的材料測試認證報告（CMTR）。選擇按照四個關(guān)鍵可追溯要求在每個設(shè)備上包括簡化代碼的泵、閥門和密封件制造商，由檢查員輕松讀取和交叉參考，以在耗時的文書工作上節(jié)省時間和金錢。

      這些標準和驗證要求的目標是在保護消費者安全的同時提高開發(fā)、制造和提供產(chǎn)品和服務(wù)的效率。不同的應(yīng)用存在不同的標準，在選擇符合這些規(guī)定的設(shè)備時向?qū)＜易稍兪冀K是明智之舉。

      受訓(xùn)人員

      指定泵、閥門和密封件系統(tǒng)之后，仍存在關(guān)鍵的性能問題：誰將安裝、操作和維護此設(shè)備？只有在具備可以確保系統(tǒng)各個部分安全高效運行、受過正確訓(xùn)練的工廠技術(shù)人員之后，加工系統(tǒng)才是完整的。通常，達到此效率水平的*有效方法是利用制造商培訓(xùn)計劃對現(xiàn)有雇員進行培訓(xùn)。

      沒有一個泵、閥門或密封件適合每一項應(yīng)用。但是，如果由訓(xùn)練有素的技術(shù)人員操作合適的泵、閥門和密封件系統(tǒng)，任何工廠都可以滿足并超出這些嚴格的標準，并制造出始終如一、安全純凈的產(chǎn)品。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司