藥廠的GMP純化水系統(tǒng)工藝解析
為了達(dá)到《中國藥典》（2000年版）關(guān)于制藥行業(yè)純化水電阻率≥0.5MΩ·CM/25℃（對于注射劑、滴眼液容器沖洗用的純化水電阻率≥1.0MΩ·CM/25℃）的要求，工藝用水制備方法多采用兩級反滲透的處理方式。下圖是以天津市自來水為原水的典型工藝流程：
以下將就國家GMP認(rèn)證中工藝用水系統(tǒng)的基本要求針對此套工藝做具體闡述。
一、對預(yù)處理設(shè)備的基本要求：
預(yù)處理設(shè)備包括多介質(zhì)過濾器、活性炭過濾器。
多介質(zhì)過濾器是以優(yōu)質(zhì)均粒的礫石、石英砂、活性炭為濾料,利用其組成的孔隙,將原水中的泥沙、膠體、懸浮物等雜質(zhì)截留住；活性炭過濾器是以優(yōu)質(zhì)的果殼炭為原料，得用其很強(qiáng)的物理吸附能力去除水中的余氯、膠體微粒、有機(jī)物，色度和異味等。兩臺過濾器均選用美國阿圖祖（Autotrol）公司263/440i全自動多路閥控制，根據(jù)市政管網(wǎng)用水的特點(diǎn)，設(shè)置每天23:00對過濾器分別進(jìn)行自動反洗，采用控制反洗流速及強(qiáng)度的水流反洗方法?；钚蕴窟^濾器預(yù)留進(jìn)氣口，必要時可蒸汽消毒。
以上各項(xiàng)滿足了GMP認(rèn)證中對預(yù)處理設(shè)備的要求：1、多介質(zhì)過濾器要求自動反沖；2、活性炭過濾器為有機(jī)物集中地，為防止細(xì)菌及細(xì)菌內(nèi)毒素的污染，除要求能自動反沖外，還可用蒸汽消毒。此外，過濾器、水箱、管路、閥門及輸送泵（泵頭）均采用0Cr18Ni9（SUS304）材質(zhì)。
二、對純化水制取設(shè)備（脫鹽系統(tǒng)）的基本要求：
脫鹽系統(tǒng)包括保安過濾器、兩級反滲透裝置，也是本套系統(tǒng)的核心部分。
保安過濾器的過濾精度為3μm，主要用于去除水中大于3μm的懸浮物、顆粒物及膠體微粒等雜質(zhì)，從而保證滿足反滲透裝置進(jìn)水SDI值的要求，達(dá)到保護(hù)反滲透膜的目的。當(dāng)保安過濾器的進(jìn)、出水壓差＞0.05MPa時，建議廠家更換濾芯。保安過濾器的設(shè)置滿足了GMP認(rèn)證對純化水制取設(shè)備中反滲透裝置在進(jìn)水口處須安裝3.0μm的水過濾器的要求。
自然滲透現(xiàn)象中，水分子從濃度低的溶液一側(cè)透過半透膜往濃度高的溶液中遷移。若在濃溶液一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力時，純水設(shè)備溶劑的流動方向?qū)⑴c原來滲透方向相反，開始從濃溶液向稀溶液一側(cè)流動，這一過程稱為反滲透（RO）。反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動，是一種在壓力驅(qū)動下，借助于半透膜的選擇截留作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。
系統(tǒng)采用美國海德能（HYDRANAUTICS）公司生產(chǎn)的ESPA節(jié)能型超低壓復(fù)合膜，它具有超低的運(yùn)行壓力（較常規(guī)低壓復(fù)合膜的運(yùn)行壓力降低了25-40%）；更高的水通量（在大通量時有著與其它復(fù)合膜相同的高脫鹽率）；更寬的水質(zhì)適用范圍和壓力適應(yīng)范圍等優(yōu)點(diǎn)。此類RO膜的高水通量、高脫鹽率的特性使設(shè)備的制造成本和系統(tǒng)設(shè)備投資費(fèi)用大為降低，并且可大量地節(jié)省能源，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
高壓泵選用格蘭富（GRUNDFOS）CR型多級離心泵，泵頭采用AISI316不銹鋼材質(zhì)；軸承采有強(qiáng)耐磨材料，具有壽命長、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。1989年，格蘭富公司成為世界上第一個被授予國標(biāo)ISO9001標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量證書的泵類產(chǎn)品制造商；格蘭富的各生產(chǎn)制造廠也根據(jù)國標(biāo)ISO9002標(biāo)準(zhǔn)注冊，該國際標(biāo)準(zhǔn)包括了生產(chǎn)過程和質(zhì)量保證；格蘭富所有的生產(chǎn)制造廠被授予國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和歐共體EMAS的ISO14001證書。
由于原水中硬度相對較高，為了防止反滲透膜元件濃水側(cè)（水通道）結(jié)垢，延長膜的使用壽命，保證反滲透裝置的正常運(yùn)行，在反滲透進(jìn)水前設(shè)置加藥裝置，定量向反滲透膜元件中加入反滲透膜專用的高效阻垢劑/分散劑。阻垢劑/分散劑的加入濃度為≥3ppm。
選用美國KINGLEE的PTP-0100阻垢劑/分散劑，符合美國國家飲用水ANSI/NSF60標(biāo)準(zhǔn)；調(diào)節(jié)PH值裝置是定量向系統(tǒng)加入由純化水配制的分析純NaOH溶液，調(diào)節(jié)反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水PH值，以保證RO產(chǎn)水水質(zhì)。上述兩種藥劑均達(dá)到GMP認(rèn)證條款3206中設(shè)備所用的潤滑劑、冷卻劑等不對藥品或容器造成污染的要求。
三、對貯水容器的基本要求：
后處理系統(tǒng)包括終端水箱（即貯水容器內(nèi)設(shè)快裝式空氣過濾器、浸入式UV）、流過式紫外線裝置及微孔過濾器。
終端水箱及呼吸器均采用00Cr17Ni14Mo2（SUS316L）材料制作而成。內(nèi)設(shè)浸入式紫外線裝置杜絕細(xì)菌及微生物的繁衍，殺菌燈管（GPH303T5L/15W）是美國原裝進(jìn)口燈管，其設(shè)計(jì)使用壽命為10000小時，建議使用8000-9000小時后更換，以確保設(shè)備殺菌效果；清洗球便于貯罐的消毒及化學(xué)清洗；呼吸器（0.2μm）對水位變化做補(bǔ)償，防止水中氧含量升高，防止二氧化碳進(jìn)入貯罐并能防止微生物污染。出水點(diǎn)設(shè)在水箱最底部，因隔膜便于去除閥體內(nèi)的溶解雜質(zhì)，微生物不易繁殖，故采用SUS316L隔膜閥排水。以上各項(xiàng)滿足GMP認(rèn)證對貯罐的要求。
紫外線殺菌裝置主要由SUS316L外殼、紫外線燈管、石英套管、鎮(zhèn)流器、計(jì)時器等組成。高強(qiáng)度低壓汞燈放射出波長為254-257nm的紫外線最容易被細(xì)菌體內(nèi)的核酸吸收，紫外線的能量破壞核酸的功能，從而達(dá)到殺菌的目的。用于終端水箱的出口處。因?yàn)檠h(huán)水會將因各種原因所造成的循環(huán)管路內(nèi)的污染物（細(xì)菌）帶回到終端水箱內(nèi)，造成終端水箱內(nèi)的純化水被細(xì)菌污染，為了確保系統(tǒng)出水的細(xì)菌總數(shù)符合中國藥典-2000版純化水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，所以要在終端水箱的出水口處增加紫外線殺菌裝置。紫外線燈管選用美國原裝進(jìn)口燈管，使用壽命為8000-10000小時，當(dāng)計(jì)時器顯示為8000小時，建議廠家考慮更換。紫外線殺菌裝置的選擇滿足GMP認(rèn)證要求：由紫外線激發(fā)的255nm波長的光強(qiáng)與時間成反比，要求有記錄時間的儀表和光強(qiáng)度的儀表，其進(jìn)水部分采用316L不銹鋼，石英燈罩應(yīng)可拆卸。
微孔過濾是純水設(shè)備的終端，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備過濾器罐體材質(zhì)為SUS316L，選用微孔濾芯孔徑為0.2μm。微孔過濾的目的是去除純水中微米及亞微米級的細(xì)小懸浮物、微生物、微粒、細(xì)菌和膠體物質(zhì)等雜質(zhì)。過濾器的工作方式為外壓式，當(dāng)微孔過濾器在運(yùn)行中其壓差達(dá)到0.02MPa時，建議更換微孔濾芯。
四、對管路分配系統(tǒng)及輸送泵的基本要求：
不斷循環(huán)的系統(tǒng)易于保持正常的運(yùn)行狀態(tài)，純水設(shè)備系統(tǒng)考慮到水在管路中能連續(xù)流動，對微孔過濾器---用水點(diǎn)---終端水箱做了大循環(huán)處理；并從藥洗箱（藥洗反滲透膜元件水箱）引出一支管至終端水箱洗球，可以保證定期對終端水箱做清潔和消毒。
由于本套系統(tǒng)設(shè)置了終端水箱不合格出水的二次處理，當(dāng)中間水箱處于高液位時二級反滲透系統(tǒng)的不合格出水也回中間水箱，此時如果終端水泵的輸水能力大于中間水泵的輸水能力就可能會造成中間水箱溢流，為了防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，終端水泵應(yīng)選用高揚(yáng)程小流量的型號，設(shè)置變頻供水，在滿足各用水點(diǎn)的用水要求的同時還與中間泵運(yùn)行流量相匹配。
各水泵的出水設(shè)計(jì)成“紊流式”，以阻止生物膜的形成。分配系統(tǒng)的管路安裝有足夠的坡度并設(shè)有排放點(diǎn)，以便系統(tǒng)在必要時能夠完全排空。水循環(huán)的分配排放系統(tǒng)應(yīng)避免低流速。
1、管路、閥門的材料:
管路、閥門均采用不銹鋼（304、316L、321等型號），不銹鋼材料的特點(diǎn)是：鈍化后呈化學(xué)隋性；易于消毒；工作溫度范圍廣。
因隔膜閥便于去除閥體內(nèi)的溶解雜質(zhì)，微生物不易繁殖，純化水出水應(yīng)采用隔膜閥。
2、管道的連接和試壓
如前所述，純水輸送管道采用熱熔式氬弧焊焊接，內(nèi)壁光滑。一般采用自動氬弧熱熔式焊機(jī)，根據(jù)設(shè)備手冊先確定氬弧焊接控制參數(shù)，如流量大小、頻率等，保證焊縫平整光滑。焊接結(jié)束后用去離子水進(jìn)行試壓，試壓壓力為工作壓力的 1.5 倍，無滲漏。
3、管道的清洗、鈍化及消毒
不銹鋼管道的處理（清洗、鈍化、消毒）可大致分為純水循環(huán)預(yù)沖洗→堿液循環(huán)清洗→純化水沖洗→鈍化→純化水再次沖洗→排放→純蒸汽消毒等幾個步驟。
?、偌兓h(huán)預(yù)沖洗：準(zhǔn)備一個貯液罐和一臺水泵（可選用RO藥洗裝置），與需鈍化的管道連成一個循環(huán)通路，在貯存罐中注入足夠的常溫去離子水，用水泵加以循環(huán)， 15mm 后打開排水閥，邊循環(huán)邊排放，最好能裝一只流量計(jì)。
?、趬A液清洗：準(zhǔn)備 NaOH 化學(xué)純試劑，加入熱水（溫度不低于 70 ℃）配制成 1 ％（體積濃度）的堿液，用泵進(jìn)行循環(huán)，時間不少于 30min ，然后排放。
?、蹧_洗：將純化水加入貯液罐，啟動水泵，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備打開排水閥排放，直到各出口點(diǎn)水的電阻率與罐中水的電阻率一致，排放時間至少 30mm 。
?、茆g化：a. 用純化水及化學(xué)純的硝酸配制 8 ％的酸液，在 49 － 52 ℃溫度下循環(huán) 60min 后排放。 B. 或用 3 ％氫酸（體積分?jǐn)?shù)）、 20 ％硝酸（體積分?jǐn)?shù)）、 77 ％純化水配制溶液，溶液溫度在 25 － 35 ℃，循環(huán)處理 10 － 20min ，然后排放。
?、?初始清洗：用常溫純化水沖洗，時間不少于 5min 。
⑥ 最后沖洗：再次沖洗，直到進(jìn)、出口純化水的電阻率一致。
?、呒冋羝荆簩⑶鍧嵳羝ㄈ胝麄€不銹鋼管道系統(tǒng)，每個使用點(diǎn)至少沖洗 15min 。 上述清洗、鈍化、消毒過程及其參數(shù)應(yīng)加以記錄。
五、對工藝用水系統(tǒng)日常管路的基本要求：
制水系統(tǒng)的日常管理包括運(yùn)行、維修，它對驗(yàn)證及正常使用關(guān)系極大，所以應(yīng)建立監(jiān)控、預(yù)修計(jì)劃，以確保水系統(tǒng)的運(yùn)行始終出于受控狀態(tài)。這些內(nèi)容包括：
⑴制水系統(tǒng)的操作工必須是經(jīng)我方正式培訓(xùn)并考試合格的人員，工藝水系統(tǒng)的操作及維修必須遵循操作說明書及SOP；
?、扑|(zhì)測量器具包括電導(dǎo)儀、壓力表、流量計(jì)等必須定期（一般是一年）經(jīng)過國家計(jì)量器的標(biāo)準(zhǔn)；
?、茄h(huán)管路、終端貯水罐必須制定定期消毒／滅菌計(jì)劃（根據(jù)用水量及設(shè)備的啟停周期而定）；
?、瘸湟讚p件及是日常消耗品，制定水處理設(shè)備的預(yù)防性維修計(jì)劃；
?、申P(guān)鍵水處理設(shè)備（包括濾料、濾料、膜等）、管路分配系統(tǒng)等要制定定期更換計(jì)劃。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備，杭州純化水設(shè)備，杭州GMP純化水設(shè)備。 半導(dǎo)體純水設(shè)備。
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