制药行业洁净管道设计

1、制药行业洁净管道设计（全文）A XX：1009-2374（2021）04-0025-02对于制药行业，GMP（Good Manufacturing Practice）是药 品生产企业加强治理，保证产品质量的一种科学、先进的方法， 是世界各国普遍采纳的有效治理方式和国际上评价药品质量的 一项重要内容。美国的21CFR210，211部分、欧洲的EuGMP 都有相关章节对制药机械设备、管道的材料、表面粗糙度、设备 管道的布置提出了要求。比如ZG的GMP对于管道设计安装要 求有第 32 条：“与药品直接接触的设备表面应光洁、平坦、易 清洗或消毒、耐腐蚀，不与药品发生化学变化或吸附药品”第 34 条“纯

2、化水、注射用水的制备、储存和分配应能防止微生物 的滋生和污染、储罐和输送管道所用材料应无毒、耐腐蚀。管道 的设计和安装应幸免死角、盲管” GMP的相关章节对不锈钢卫 生级管道（制药设备）的选材和设计方法提出了一些原则要求。但 就具体工程设计方法我们需要遵循其它一些标准及指导原则。一、管道材料的选择（一）管道材料的选择GMP 对管材选择有较严格的要求，最重要的是不能与所接 触的药品发生化学反应。奥氏体不锈钢无磁性、通过热处理不会硬化、具有良好的焊 接性能。AISI 304/1.4301 的碳含量小于 0.07，铬含量为 17-19%,镍含量为8.5%-10.5%,壁厚小于6mm的管道焊接不 需焊

3、后热处理；但对于壁厚大于6mm的管道，需要较长的焊接 时间，AISI304/1.4301由于焊接容易产生分子间腐蚀，所以需 要使用 AISI304L/1.4306 , 它的碳含量小于 0.03% , 相比 AISI304/1.4301 而言,具有更好的焊接性能以及无碳化物熔析 （分子间腐蚀的原因）。介质中如含有卤化物,会对管材造成孔状腐蚀,含钼的材料 会比铬镍不锈钢有更好的抵抗力。 AISI316/1.44011.4436, AISI316L/1,4401-1.4435 中由于钼的成分的增加,耐腐蚀性 能相比AISI304/14301,AISI304L/1.4306得到了明显的提高。而 AIS

4、I316L/1.4401-1.4435 比 AISI316/1.4401-1.4436 含有 更低的碳,其焊接性能又优于后者。因此无论从耐腐蚀性能还是焊接性能来看,AISI316L/1.4401-1.4435 奥氏体不锈钢薄壁管无疑是输送含氯 离子无菌洁净介质的上佳选择，也是FDA极力推举使用的管材。（二）卫生管道管件尺寸标准的选择世界上卫生管道有众多标准：ISO/SMS（国际标准）， ASMEBPE/3A（美国标准卫生级规格）QIN11850（德国规格协会 标准），IDF（国际酪农联盟标准），J18G34471994（日本不锈钢卫 生级管标准）。选用什么样的标准要符合建设单位 （业主）的要求

5、, 般欧洲的企业使用DIN标准美国企业使用ASMEBPE标准。 有的标准尺寸规格不全，可能会出现不同标准混用的情况。这就 需要在项目初期完成管道等级表（Piping Class）,其中规定各个 公称直径下，所选用的管道、管件、阀门、管接头、卡箍的标准、 等级、材料等。ASMEBPE 标准尺寸比较完全，目前制药工程上应用得较为 广泛，做配套产品的供应商也较多。目前 ASMEBPE 在行业中的 接受度和使用率在逐步稳定地增长。因为遵守该标准是非强制性 的，目前大多数设备厂商把该标准作为一个提升产品声誉的举 措证明它们的产品和/或服务是符合标准的。ASMEBPE阐述 了与设计要求相关的问题：无菌系统

6、、元件尺寸、材料接合、产 品接触表面光洁度、设备密封件、聚合物基础材料和基础验收标 准等。因此工程公司常常借助于 ASMEBPE 这样的标准来保证设 计采购施工阶段的行为符合 GMP 规范的要求，以便保证健康及 个人护理产品的生产商所使用的设备能够安全地运行，以确保通 过政府机构（例如FDA、SFDA）的监管。二、设计原则（一）表面光洁度 与介质接触的管道表面必须平坦，能够有效地清洁，降低细菌的生长及其它污染物的风险。管道、管件、仪表等与介质接触 的表面的粗糙度需Ra1 .Oum。（二）死角、液袋 必须消除管道中的死角以降低细菌滋生污染产品的风险。管道设计时尽可能的幸免液袋，当无法幸免时液袋应

7、尽量小。可以接受的准则 1：从主管的外表面量起的支管长度必须小 于等于 3 倍的支管外径。可以接受的准则2：支管长度加主管半径必须小于等于 6倍 的支管外径。L+D/2“d :可以接受的准则3 :对于DN10的隔膜阀，支管越短越好 （不必考虑准则 1，2）。（三）管道可放净管道系统的安装必须同意在清洗、维修时能够完全放净。管 道必须有坡度，组件、仪表必须可以自放净 （selfdraining） ，在 系统最低点需要考虑放净，比如放净阀、可拆卸的卡箍等。短管 适宜设置2的坡度，而较长的管道设置 1的坡度。只有在特 别情况下5%。的坡度才能被接受。管道坡向排放点必须有不少 于5%的坡度。罐和其它工

8、艺设备、仪表和组件的设计与安装 也必须满足可以放净的要求。（四）管道清洗的要求 在制药行业中，接触产品的设备和管道必须定时进行清洗。ClP（Clean-in-place）是指在线清洗，整个过程在不拆卸生产设 备的条件下，用清洗液对设备进行清洗和消毒，而清洗液形成一 个循环的过程。这种过程通常是自动的，并且被一特定的程序所 操纵。实现CIP过程一般需要以下几个方面:较复杂的操纵系统， 并且与生产操纵系统相分离；利用阀门操纵清洗液；在设计工厂 时需要考虑到所有接触过产品的设备都需要同时经常被清洗，而 且必须保证清洗液有一定的流速从而确保清洗的可靠性；所有需 要接触产品和清洗液的设备和管道需要采纳抗腐蚀的材料；CIP 清洗的过程通常需要形成循环。用来清洗设备的溶液通常使用强酸强碱如NaOH JH3PO4 , HNO3等，腐蚀性较强，而清洗液的温度也较高，通常会在80弋 以上。（五）隔膜阀排空角度 当隔膜阀安装在水平管道上时，不同制造厂生产的不同标准和不同公称直径的隔膜阀，其排空角度是不同的。设计的时候， 应该考虑这个角度对空间的影响。（六）排放距离（Air Break）根据 FDA21CFR ，211 部分 211.48.b 的要求：“连接至地 沟的放净管道需要有足够大