对新版GMP(意见稿)中B级洁净室换气次数的探讨

对新版GMP（意见稿）中B级洁净室换气次数的探讨摘要：从新版《药品生产质量管理规范（征求意见稿）》中出发，提出了如何来确定B级洁净级别的换气次数问题，又从高效空气净化系统的乱流洁净室（C、D级）计算方法入手，探讨了高效空气净化系统的B级洁净室换气次数计算方法，并对其计算步骤进行总结。同时，对采用“乱流洁净室换气次数计算方法”所得B级洁净级别换气次数与原来100级层流风速进行了分析讨论。关键词：B级洁净级别；换气次数；高效空气净化；计算方法；分析；乱流洁净室1问题的提出从2009年3月国家食品药品监督管理局出了一个新版《药品生产质量管理规范（征求意见稿）》（以下简称“意见稿”）到至今，人们对“意见稿”中的某些条款，争议颇多。“意见稿”中最为关注的有两点：一是洁净级别中增设了B级背景下的A级；二是粉针剂的轧盖工序应在B级背景下的A级洁净级别中进行。“意见稿”中的洁净级别采用了A、B、C、D等4个标准，其中新增的B级标准的悬浮粒子的静态要求与原来的100级洁净级别相同，有关B级的洁净级别的悬浮粒子的标准摘录（如表1所示）。表1有关廿级的洁浄级别的悬浮粒子的标准摘录洁浄级别悬浮粒子摄大允许数/V静言动言====0.5P-m====5P-m====0.5P-m====5P-mB级350013500002000B级洁净区主要是用于非最终灭菌产品的无菌操作，如作为A级的背景、进出A级洁净区的某些用完全密封容器盛装的物料的转运环境。新版“意见稿”比现行的GMP增设或修改了很多内容，似乎令人生畏，但也有取消了原来一些不太适用的内容，比如原来规定的洁净级别换气次数，现在改为：“为了达到B、C、D级区的要求，空气换气次数应根据房间的功能、室内的设备和操作人员数决定。空调净化系统应当配有适当的终端过滤器，如：A、B和C级区应采用不同过滤效率的高效过滤器（HEPA）。”新的洁净级别，无疑对新建的药厂、已经生产的药厂、乃至设计院，都是不得不认真考虑和去实践的。B级洁净区的设计，目前工程中有几种不太合理的处理方式：（1）将其设计成原来的100级层流，加上新标准的A级，差不多是满室层流。昂贵的投资和运行费用，是不用说的。（2）认为B级洁净区就是原来的100级局部层流的10000级背景，没有考虑到B级与10000级有何不同。（3）取一个大概的换气次数，如80次/h等，缺少必要的根据。在工程设计中，如何确定B级洁净区的换气次数，涉及到B级洁净区的空调系统的设计方式。在一般的空气调节设计手册中，暂时还没有B级洁净级别的换气次数的计算方法或图表，只有相当于C级或D级洁净级别的乱流洁净室的换气次数的计算方法和图表，甚至有人认为B级洁净级别的换气次数是算不出的。从“意见稿”对B级洁净级别的叙述来讲，并没有一定要使B级做成原来的100级层流，如何来确定B级洁净级别的换气次数，需要有一个基本理论依据。从药厂的洁净区中的层流来说，几乎是找不到符合标准的垂直的、水平的层流，所谓的层流是“准层流”，其回风是很难与送风气流方向并行，只不过是满布高效送风口而已。由此，不妨从乱流洁净室的换气次数的计算方法和图表中来探索B级洁净级别换气次数的理论依据，下面先从C级或D级洁净级别换气次数计算开始，逐步来分析B级洁净级别换气次数。2高效空气净化系统的乱流洁净室（C、D级）计算方法2.1当已知室内含尘浓度求换气次数时计算

当已知室內含尘浓度求换气次数n时，按公式（1）.（2）计算:n=A-ni （1）式中A—一参照实测结果，并考虑尘粒在空气中的不均匀分布的修正系数，查“修正系数A和B表笃nx—一换气咬数的理论计算值（次/h）,60GX10-3式中N——已知的正常操作状态下的室內含尘浓度（粒/L）；M一一犬气含尘浓度（粒/L）；G——正常操作状态下室內单位容积发尘量・mm）；垃一一新凤通路上过痣器对刁0.5Um尘粒的计数总效率，用小数表示;创一一回风通路上过痣器对彥0.5Am尘粒的计数总效率，用小数表示;S 回侃壘对送佩量的比值口当换气次数n小于10f*/h时，取10ffc/ho2.2当已知室内换气次数求室内含尘浓度当已知室內换气次数求室內含尘浓度M时，按公式S（4）计算:N=B-Nx（粒册） （3）式中：B一一参照实测结果，并若虑尘埃在空气中不均匀分布的修正系数，查“修正系数A和B表"（如表2所示）；N.——室内含尘浓度的理论值（粒/L）,eoGxio^+^.i-^Mi-a,.(4)eoGxio^+^.i-^Mi-a,.(4)式中，n一一已知的换气咬数（咬弘）。表2修正系数比和B表GAGA1+0启>60^+0.15k=A-xio4GB1+0.1启>60601表2中&为人员静止时的单位容积发尘量，搜公式猗）计算，GJ=（4q+0.5）X10'（粒/Ji?・min） （5）式中，q——人员密度（人冊）对于一般的乱流洁净室，为了便于计算，根据上述理论计算公式和实际使用条件，已有专门绘制的室内含尘浓度和换气次数关系曲线图，直接可得到相关的结果。2.3几个参数确定2.3.1大气含尘浓度M按洁净室所在地区确定：工业城市内M=3X105（粒/L）；工业城市郊区M=2X105（粒/L）；非工业区或农村M=1X105（粒/L）。2.3.2室内单位容积发尘量G在洁净室正常维护管理和工作人员身着洁净工作服时的一般操作状态下，按工作人员密度q（人/m?），室内单位容积发尘量G可按公式（6）计算：G=（20q+0.5）X104（粒/m3•min） （6）式中，q——洁净室人员密度（人/m）。按人员静态发尘量为1X105（粒/人・min），地表发尘量为1.25X104（粒/m，・min），洁净室净高2.5m。当发尘规律和发尘量特殊时，要按实际情况确定G值。2.3.3过滤器总效率新风通路上过滤器效率，可按公式（7）计算：a=1－（1－a）（1－a）（1－a） （7）x C Z M式中：a——末端高效过滤器效率，可取99.99%Maz――中效过滤器效率，对中细孔泡沫塑料中效过滤器可取30〜40%；对玻璃纤维中效过滤器可取40〜50%；aC――粗效过滤器效率，对粗孔泡沫塑料粗效过滤器可取10〜20%。回风通路上过滤器效率，可按公式（8）计算：a=1－（1－a）（1－a） （8）h Z M2.4计算实例［例1］某C级洁净室，位于工业城市郊区，室内规定含尘浓度为：静态（20.5pm的尘粒）350000（粒/m3）；动态（20.5pm的尘粒）3500000（粒加）。采用粗孔泡沫塑料粗效过滤器、玻璃纤维中效过滤器、高效过滤器方式送风，新风比25%，F=10m，1人工作，并假设其生产时的设备发尘量相当于1个人员的发尘量，求需要的换气次数。［解1］根据上述条件，当静态C级时，即：N=350（粒/L），M=2X105（粒/L）q=1/10=0.1G=（20q+0.5）X104=（20X0.1+0.5）X104=2.5X104（粒/m3•min）新风通路上过滤器效率a,按公式（7）计算，其中：xa——末端高效过滤器效率，取99.99%；Ma——中效过滤器效率，取40%；zaC――粗效过滤器效率，取15%，则a=1－（1－a）（1－a）（1－a）=1－（1－0.15）（1－0.40）（1－0.9999）=0.999949x c z m回风通路上过滤器效率，按公式（8）计算，a=1－（1－a）（1－a）=1－（1－0.40）（1－0.9999）=0.99994h z mS=0.25该洁净室的换气次数的理论计算值气按公式（2）计算，60x2.5x104x10-60x2.5x104x10-3350T1-0.25,1-0.99994口-2xl05，1-0.25if1-0.999949?4"""G=(4q+0.5)X10=(4X0.l+o.5)X10=0.9X10(粒/n?・min)門=21冥0= 44二仁WEO(次MG 0.9x104,4=1+0.1^=1+0.1—=2.2k 4.9n=Ani=2.2X4.4=9.7(ffc/h),取10(ffc/h)[解2]根据上述条件，当动态D级时，即N=3500(粒/L)M=2X105(粒/L)q=2/10=0.2G=(20q+0.5)X104=(20X0.2+0.5)X104=4.5X104(粒/m3•min)该洁净室的换气次数的理论计算值ni按公式(2)计算，60GxW3N1-^-1-^■一曲1一—1一务■=0.8(次/h)60x4.5x104xW3=0.8(次/h)3500[l-0.25-1-0.99994■]-2xl05，1-0.25■■1-0.999949■G=(4q+o.5)Xio=(4X0.2+0.5)X10=1.3X10(粒・min)/=2冥1『二°J二0.6W6O(f^/h)G 1.3xl04川=1+0.1缪=1+0.1昱=11n 0.6n=Ani=11XO.S=8.S(次/h),取10(ffc/h)n3高效空气净化系统的B级洁净室换气次数计算方法探讨对于换气次数（或房间截面风速）大的洁净室的送风，往往采用两种方式，一是由一套高效空气净化系统进行送风处理，二是由“高效空气净化系统+内循环风系统”进行送风处理。下面采用“乱流洁净室计算方法”，分别对这两种空气处理方式进行探讨。3.1一套专用于B级洁净区的高效空气净化系统的换气次数计算直接引用乱流洁净室计算方法中的公式，将N（已知的正常操作状态下的室内含尘浓度）取3.5（粒/L）代入公式（2），将上述［例1］中的某C级洁净室改为B级，作为［例2］举例，则静态时［例2］：60Gxl0"3=-361(枚M60x2.5xl0=-361(枚M3.5[1-0.25'1-0.99994!]-2x10^1-0.25..1-0.999949-出现了不可接受的负值数据，算不下去了。但是，分析这种情况的产生原因，主要是M(l—S)(l—a)数值太X大，假如新风通路上过滤器效率a足够大、大气含尘浓度M不是很高，使M(1—S)(1—a)趋向于零的话，就不会X X出现ni为负值。按照这种推想，如果采用更高效率的末端空气过滤器、有良好的大气环境，调正有关参数如下：——末端高效过滤器效率，可取99.999%;非工业冈或农村M=1X1OE(粒/9H;其余参数不变-重新计算［例21则静态时3^=1—(1—a.)(1—3=)(1—a.)=1—(1—0.15)(1—0.40)(1—0.99999)=0.999995回侃通路上过滤器效率，按公式临)计算，ab=l—(1—a=)(1—3.)=1—(1—0.40)(1—0.99999)=0.999994”_ 60GX10-3旳—哥「1_£订_码 耳〔60x2.5x104xW33.5T1-0.25,1-0.99994."I-1xlO5■1-0.25，，1-0.99995■G=(4q+0.5)X1O二(4X0.1+0.5)X1O=0.9X10 ・min)^Z^xlO44S1,xlO4^534>S0(rfc/h)G 0.9xl04.4=-^+0.15=—+0.15=0.26« 534n=An!=0.26X534=126该洁净室的风量为：Q=2.5X10X126=3150m3/h,只要安装1000m3/h、99.999%效率的高效过滤器4个。通过［例2］分析与计算，说明新版“意见稿”中“空调净化系统应当配有适当的终端过滤器，如：A、B和C级区应采用不同过滤效率的高效过滤器(HEPA)。”是有道理的。另外，空调净化系统所处的大气环境很重要,还要减少人员对洁净区的影响。如果将［例2］的计算结果做成层流，则风速V=3150/(10X3600)=0.09(m/s)。3.2“高效空气净化系统+内循环风系统”的B级洁净区的换气次数计算在工程实践中，当洁净室需要的换气次数较多时，采用循环风机来增加换气次数的方法是被普遍采用，实际上是由空调系统是将空气处理到合适的温度、相对湿度、洁净级别以后，与室内循环风混合，以保证室内达到规定的洁净级别。因此，这里探讨的方法又分成两步：第一步，计算出空调系统达到的C级(10000级)洁净级别需要换气次数；第二步，将空调系统的风作为循环风系统的新风，计算其达到B级洁净级别的换气次数。仍以［例2］进行分析与计算：［例2］的第一步：根据上述条件，当静态C级时，即上述［例1］中的［解1］的结果，为n=10(次/h)。［例2］的第二步：计算循环风时，空调系统的风将作为计算式中的新风，先假如上述n=10(次/h)所占的循环风比率也为25%,N=3.5®/L)M=350(粒/L)q=l/10=0.1G=(20q+0.5)X10=(20X0.1+0.5)X10=2.5X10(粒/n?・min)an 末端高效过滤器效率，取99.99%;S=0.25该洁净室的循环佩换气咬数的理论计算值毁”_ 60GX10-3旳一加「1_31_碍 [60x2.5x104x10-33.5[1-0.25，1-0.99994，]-350.1-0.25，.1-0.999949.G=(4q+0.5)X10二(4X0.l+0.5)X10=0.9X10(粒/V・min)=AxlO4= X104=479>60(fe/h)G 0.9xl04^=■^$+0.15=—+0.15=0.28純 479n二Ani=0.28X479=119(ffc/h)计算结果表明：空调送风量Q=10m2X2.5mX10次/h=250m3/h；循环风量Q=10m2X2.5mX119次/h=2975m3/h。新风比S=Q/Q=250/2975=0.084,将S代入上述公式复核，所得：2122^=433(次/h)；G'=0.9X104(粒/m3・min)；n'=480>60(次/h)；A=0.27；n=119(次/h)当要求该例的动态为C级时，其换气次数计算结果小于静态B级的数值，两者取较大值。4高效空气净化系统的B级洁净室计算步骤综上所述，高效空气净化系统的B级洁净室计算步骤归纳如下：确定B级洁净室的技术标准；确定洁净室的区域位置、面积、层高和人员密度；确定洁净室内设备产尘量；计算洁净室内单位容积发尘量G；根据G和已知的室内含尘浓度N(或已知的换次次数n),计算n(或N)；ii再根据q计算G'，由表2算出A(或B)值；按公式(1)或公式(3)求得室内换气次数(或室内含尘浓度)。5采用“乱流洁净室换气次数计算方法”所得B级洁净级别换气次数与原来100级层流风速的讨论前面对B级洁净室采用乱流洁净室换气次数计算方法所得的结果，是乎否定了原来100级层流风速的做法，