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在设计局部排风系统LEV来捕集工艺污染物时,对一些健康限值非常严格的物质而言,LEV并不能有效的阻止物质释放量达到健康限值以下;与HVAC系统不同,作为气流输送用的LEV系统通常可用来排除工艺区域的污染物;必须对污染物的物理和化学特性加以了解,才能设计出一个有效的LEV系统,粉尘是一种惯性粒子,在风管内需要较高的空气流速才能将其输送进空气清洁系统。为了使粉尘控制系统较加可靠,必须考虑下列粉尘的特性:粒子比重,质量流量、粒径分布;粒子粘性,气溶胶及吸湿性;粒子的静电势。LEV系统是一个由几个关键部件构成的工艺系统,该系统设计要与生产过程结合起来,并考虑下列因数:在污染源处设置罩子/围护进行捕集;有效的到达距离:大于一定的距离将不能捕集污染物;面风速:围护区断面风速一致,可提供恒定的捕集效能;污染物的运动:如果污染物可随一些因素移动,如操作者的动作、工艺机械能、和热浮力,可使污染物朝罩子方向运动,或减少这种运动;系统失效或与设备连接的系统引起的污染,例如除尘支管直接与工艺设备相连,支管必须有一定的要求,避免由于除尘系统空气的停止流动而使得粒子落入设备内产生污染。
除尘系统的排风应该比标准的排风系统具有较高的流速和静压,真空管道常用来代替标准风管,应为它具有较高的耐压性和光滑的内壁构造,并且结缝较严密;用于液体处理的排风管道有可能形成被捕集蒸汽的凝结液,必须采用耐腐蚀的材料如不锈钢或 FRP 制作;法兰和检修孔必须考虑到,以便日常的清洁,同时风管的设计必须防止冷凝液倒流至工艺系统中。在建筑布置设计中,必须注意HVAC系统的室外进风口和工艺排风口的距离;排风管(包括工艺系统放空)必须离进风口越远越好,并且应尽可能高以减少交叉污染的威胁;当不能完全实现时,可加强进风过滤,排风过滤或洗涤,以及提高排风速度等,但屋顶高速风机可能会引起噪声问题,设备房间内的排风机和排风管不能泄漏,以免对工人、产品造成燃烧危害;当排风会对环境形成污染时,应对排风进行处理,通常采用工艺隔离器,单点排风罩或工艺围护系统使排风量减少,从生命周期成本角度考虑会有一定的优势;如果除尘机自身具有抗爆或泄瀑口延长至室外,可以放在建筑物内的任何部位,当它们安装在室内并且靠近外墙时,直接排至室外的风管长度不要**过3m,当采用泄爆排风时,必须考虑当地的气候条件,如下雪量或排风位置是否安全等。
风管的漏风会随时间而增加,因此当各个房间需要维持一定的压力关系时,就必须权衡采用密封良好的风管系统所增加的投资与节约能源之间的关系,当房间压力是一个关键参数时,可对风管进行密封性试验和压力测试;风管的材料选择必须考虑到操作环境的要求和清洁剂的特性,风管部件必须能适应风管系统内的湿度,以免产生腐蚀从而形成空气污染;除湿盘管必须具有耐腐蚀的集水盘,并且排水良好,防止腐蚀产品、霉菌、等进入产品暴露的生产环境,由于风管安装后很难清洗,因此在安装过程中必须采取适当的防护措施,包括:风管制作者可将风管用塑料布包裹密封起来,运到现场进行安装,当现场安装时,风管必须始终得到保护,安装时风管开口处必须即时用塑料布覆盖以免杂物进入管道。工艺生产区的送风管道不能使用含渗透性的纤维内衬,或吸声材料,这些材料会成为生长地并且会形成粒子污染,如需要吸声,那么所用的材料应是非渗透性的,不含纤维物质的;在开始安装时,风管必须是清洁的或可在位清洁的,对送风管道而言,由于有相应的过滤器的保护,所以不需要进行进一步的定期清洁,但是还需要提供适当的检查口以便对风管的清洁度进行定期的检查。
用于液体工艺系统的排风管道可能会有冷凝液存在,排风管的内壁必须耐受产品的腐蚀,注意不锈钢和FRP材质的风管有一定的局限性,必须对镀锌风管的内部连接部件加以关注;应该考虑设置一些法兰以及入孔等以便于拆卸清洁,风管布置必须防止冷凝液体反流至工艺设备中;系统中的*阀、风量阀、调节阀、以及其他一些装置如加热盘管、加湿器、VAV箱等部件的维护要便利,好从产品暴露区的外面加以维护,以免对这些区域产生污染风险或造成干扰。
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控制气流方向的方法是控制相邻空间的压力,GMP 要求在洁净室与邻近洁净度较低的空间之间保持一个可测量的压差(DP),我国GMP不同空气级别之间的DP值规定为不小于10Pa,FDA建议值为10-15Pa;对于位于未列级的非无菌产品生产区,我国GMP规定可参照D级区的有关规定;而ISPE 则认为可采取能够测量到的压差或气流流速的方式,以及压差仪表无法测量到的气流流向进行防护。
压差的测量和控制:
通常采用二种监测方式:洁净室之间;洁净室与共用参照点之间。
只有几个压差计的小型工作场所可以**选择读取不同等级区域之间的压力(没有气锁室时为洁净室之间的压差);需要监测大量压差的大型设施通常采用共用参照点的方法,由此使压力传感器的数目实现小化,同时大程度减小复合误差。由于流量很小,所以压力测量管的规格也很小,管路规格的作用是使气压波得到延缓,压力测量基准点宜设置在有较大容积、开口较少,相对于室外无压力变化或变化缓慢的场所。房间压力取决于对进出房间空气风量的控制,GMP并未要求采用如驱动风阀或定风量CV装置对压降或气流方向进行控制,而这种利用静态气流平衡使房间达到规定DP值的方法得到了普遍的应用。
气锁室一般设置在洁净室的出,用以阻隔外界污染气流和控制压差而设置的缓冲间,这些气锁室通过若干扇门对出入空间进行控制,同时还为穿/脱洁净服、消毒、净化等操作提供场所,常见的气锁室压力设计有三类:串联式——空气从压力高处通过气锁室流向低处;正压式——气锁室位于压力高处,空气从气锁室向二侧流出;负压式——气锁室位于压力低处,空气向气锁室二侧流入。根据我国 GMP 规定应对洁净区的悬浮粒子进行动态监测,包括:在关键操作的全过程,包括设备组装,对A级区进行微粒监测;在B级区采用相似于A级区的监测系统,根据B级区对A级区的影响程度,采样频率和采样量可预以调整;按质量风险管理原则对C级和 D级(必要时)进行动态监测。
生产区一般划分为若干分区,每个分区均配备一个单的空气处理机组(AHU),一个分区通常被视为一种类型的工艺过程或洁净等级的区域。比如:口服固体制剂的压片区或者无菌产品的所有分级区域,分区还应考虑到对产品和操作人员的风险评估。如将一个制药生产区分为若干分区,其优势包括以下各点:使用多套 AHU,可改善整个区域的可靠性;如果某一单元发生故障,其它机组尚可继续运行;使用多套较小的机组可便于调试实现送风平衡,并降低自动平衡或压力控制的要求;总体能耗低,因为在不使用自动平衡装置情况下,每个分区只使用其需要的这部份能耗,在闲置期间能耗会较低;由于可采用管径较小的分配风管,便于在尺寸较小的吊顶空间内布置;较易对制药厂进行局部改造,对单个分区所使用的小型空气处理机组的改造升级,比供多个分区使用的集中式单套机组容易得多;可将经由暖通空调系统造成的产品交叉污染的可能性降至低,可对有害物质实施隔离;但采用多套较小空气处理机组时的劣势是将使初投资增加,日常的维护工作量也会增加;对于运行班次或使用时间不同;对温湿度控制要求差别较大的生产区域,其空调系统亦应分开设置。
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空气除湿的原理和方法有:升温降湿、冷却减湿,吸收或吸附除湿三类;空气经过常规冷冻水表冷器,温度下降,含湿量下降,这种降温去湿处理就是典型的冷却减湿处理过程,而空气经过加热,温度上升,相对湿度降低的过程即为升温降湿过程;干燥剂系统对空气的处理过程即为吸收或吸附除湿过程,因其输送空气的远**盘管,干燥剂系统广泛应用于制药行业进行除湿。环绕式盘管系统是一个简单的管道回路,上游为预冷却盘管,下游为再热盘管,将主冷却盘管夹在中间,泵入的循环流体将高温混合空气的热量传递到再热盘管,再热盘管将来自主冷却盘管的冷空气加热;环绕式系统可降低主冷却盘管的冷却负荷:再热能量由预冷却盘管中循环流体吸收的热量提供,而不是由外部能源提供。
双路系统采用两根盘管(冷冻水或直接蒸发-致冷剂)来分别冷却流入的外部新鲜空气和室内回风空气,高温潮湿的室外空气被一个“主”盘管冷却到 5-7℃,达到除湿目的;“”盘管对部分温度较低的干燥回风空气进行干冷却,部分回风空气可能绕过盘管并与冷却后的回风空气混合,之后这两个气流(外部空气和回流空气)混合为具有一定温度和湿度的供给空气。双路系统可达到环绕式回路系统的能量效率,且能够较好地控制外部空气通风率;双路系统将可显热冷却与潜热冷却分开,便于控制供给空气的温度和湿度;双路系统可单安装,也可与增加的暖通空调设备、回流设备安装在一起。干燥剂系统适用于(且常用于)需要大量除湿而冷却除湿方法很难达到较低空间湿度在 3℃以下的情况,这种系统可根据外部空气与回风空气所占的百分比、外部空气相对湿度及回风空气的空气流量进行设置,以调节部分或全部进入空气。
除湿设备应在盘管上游设置过滤器并在盘管下游设置风机(在抽风系统中),以提供少量再热,较低的表面流速可以减小空气压降,并提高盘管的除湿性能。合理选择暖通空调设备(盘管、风机、泵、风门等)的型号和规格,确保在较端工况下提供所需的显冷和潜冷;这些通常不会同时出现(一般情况下,温度高的时候湿度不是大),设计部分负荷工况的能量效率,因为峰值负荷出现的时间通常只占运行时间的2%左右。应在转轮除湿机的下游设置空气过滤器,用于收集松散的干燥剂和可能从转轮流出的再生空气中的污染物,再生空气的预过滤必须与工艺空气的预过滤相适应,以减小末端过滤器的负荷;转轮除湿机组的下游需要冷却,以除去空气经转轮处理后吸收的热量。空气先经过预冷却达到较低的含湿量,然后再进入转轮处理,可提高转轮除湿机的干燥性能和能量效率。
干燥剂转轮介质应抑菌、无毒、不腐蚀、不易燃,完全采用惰性无机粘合剂和玻璃纤维制成,干燥剂均匀、地分布在整个基体结构上,形成均质介质;干燥剂转轮应能够至少在5年内保持近的干燥性能。干燥剂系统在下列条件下较适用:要求供给空气的温度较低;潜热负荷比例较高;可利用蒸汽、热水或废热提供低成本或免费的再生热量;与燃气或蒸汽成本相比,用电成本(用于冷却除湿)较高。在下列情况下,采用干燥剂系统比冷却除湿系统有利。这些系统包括:设施内湿度低,有助于提高经济效益;湿负荷高,显热负荷低;需要较多的新鲜干燥空气;可利用废气通过能量回收进行干燥剂后冷却;有低热能(蒸汽、燃气)可用,或电费较高;干燥供给空气管道可提高经济效益和生物负载效益;有用于干燥剂再生的低成本热量。
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无菌分装粉针剂在生产中,无菌操作必须与非无菌操作严格分开,凡是进入的无菌操作区的物料及器具必须经过灭菌、消毒处理,人员必须遵守无菌作业的标准操作规程;无菌分装的剂吸湿性强,在生产中应特别注意无菌分装室的相对湿度、胶塞和西林瓶的水分、工具的干燥和成品包装的严密性;车间设计同样要贯彻、物流分开原则,按照工艺流向及生产工序相关性,**地将不同洁净等级要求的功能区布置在一起,使物料流程短捷、顺畅;车间的物流包括包装材料进入路线,原辅料进入路线,外包材进入路线及成品出车间,要尽量避免、物流的交叉;人员经过不同的较衣室进入一般生产车区、D级和C级洁净区。
洁净等级不同的区域之间要保持有5-10pa的压差,无菌作业区的气压**其他区域,应尽量把无菌作业区布置在车间的中心区域,在洁净区内的每个房间内均安装测压装置;无菌冻干粉针剂由于不能采用灌装后灭菌,所以必须在无菌环境中按无菌操作工艺要求进行生产,即首先制成无菌水溶液,然后在无菌环境下经灌装、冷冻干燥、密封等工序制得粉针剂;生产工序包括配置和除菌过滤、洗瓶及干燥灭菌、胶塞处理及灭菌、铝盖洗涤及灭菌、分装加半塞、冻干、轧盖、包装等;在生产过程中的无菌过滤、灌装、冻干、压塞操作必须在无菌条件下完成;其生产区可分为一般生产区、D级、C级和B级洁净区。
配液的大小要与生产能力匹配,由于冻干粉针通常为高附加值产品,生产并不大,所以罐体体积相对不大,房间可不采用高吊顶形式,但需要满足罐体高度及操作要求;无菌冻干粉针剂在灌装前必须经0.22μm微孔滤膜进行除菌过滤,过滤设备可设在配置间内,但滤后的接收装置必须设在无菌洁净区内,也可单设置、或在灌装间内接收;无菌冻干粉针剂的灌装岗位设置B级洁净区内,液体曝露区的洁净等级为A级,包括灌装机和冻干前室区域,冻干粉针灌装设备可实现灌装加半塞,在冻干过程完成后加余塞,由于灌装间洁净等级较高,设计时要全面考虑;冻干时间根据生产工艺确定,通常为24-72H,根据每批冻干产品生产量和冻干时间计算所需冻干机的台套书,冻干机必须设有在线清洗和在线灭菌系统。无菌冻干粉针剂生产车间设计时,应将无菌作业区域、非无菌作业区域严格分开,同时要求进入无菌作业区的物料及容器要经过严格的灭菌消毒处理,进入无菌区作业人员必须遵循无菌作业操作标准。
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