GMP注射用水設備系統(tǒng)設計課件

1、注射用水設備系統(tǒng)設計一、設計的基本原則和基本特點二、注射用水系統(tǒng)包括的內容及相互關系三、注射用水系統(tǒng)的設計四、注射用水設備選型五、注射用水系統(tǒng)的配管設計六、注射用水系統(tǒng)微生物控制要素深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司目錄前言 影響注射用水水質的最大污染風險是微生物和熱原，它包括外源性污染和內源性污染外源性污染系注射用水系統(tǒng)的進料水(純化水及系統(tǒng)外部原因帶入系統(tǒng)內的污染，如排氣口、排水口或由于系統(tǒng)存在泄漏而與外界污染接觸所致)最主要的內源性污染則可能是水處理單元設備、貯存與分配系統(tǒng)的設計、選材、安裝、運行、維護和使用不當產生利于微生物生存、繁殖的生物膜所致。因此，如何合理優(yōu)化注射用水系統(tǒng)的設計是控制注射

2、用水水質免受微生物和熱原污染關鍵的第一步深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司一、設計的基本原則和基本特點 注射用水系統(tǒng)的設計應遵循的基本原則為出水質量符合2010版藥典以及國內外其他藥典規(guī)定的要求，系統(tǒng)運行監(jiān)控可靠，操作維護簡單及低的運行費用，其中為了制取合格的注射用水，注射用水系統(tǒng)設計的基本特點為從傳統(tǒng)的單向流改為循環(huán)回流，采用嚴密的消毒滅菌設施，注射用水設備系統(tǒng)設計需符合GMP認證要求。二、注射用水系統(tǒng)包括的內容及相互關系 注射用水系統(tǒng)可分為注射用水的制備、貯存和配送及消毒滅菌三部分，這就要求選用能生產出符合質量要求的蒸餾水制備設備，貯存與輸送系統(tǒng)中要求能有效地控制微生物的滋生與繁殖，并在一定周期內

3、，根據水質監(jiān)控情況對注射用水系統(tǒng)進行徹底地清洗與消毒滅菌深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司 注射用水系統(tǒng)優(yōu)化設計的重點是注射用水制備的運行方式、注射用水的貯存方式和配送方式，以及清洗消毒滅菌方式，其目的在于防止和抑制系統(tǒng)內微生物的滋生繁殖，以免最終在運行中導致注射用水水質的不合格。依據GMP驗證要求以及國內外藥典標準，注射用水系統(tǒng)設計優(yōu)勢如下：1.純化水各連接部分優(yōu)先采用焊接，其次卡接，杜絕使用絲牙連接方式。2.整個系統(tǒng)全部采用單面焊接雙面成型工藝，采用德國進口自動焊機和美國專用切管工具自動焊接工藝。3.與終端純水接觸的管線均滿足GMP3D要求，膠墊為PTPE，隔膜閥水平安裝時為45度，循環(huán)管線安裝為

4、 0.5的坡度，設最低點為排放點。4.各系統(tǒng)分別設取樣點，以方便檢測水質。5.整個系統(tǒng)采用三維設計、生產、加工、安裝一體化，并設有循環(huán)回水管道，杜絕死水管道。6.采用PLC+觸摸屏自動控制方式，穩(wěn)定可靠、精致美觀。自動模式為一鍵式啟動，操作簡單方便。7.人性化三維設計，符合人機工程學；觸摸屏、開關、儀器、儀表設立高度位置，符合國人平均身高方便人工操作。8.觸摸屏對水泵、閥門、水罐液位、設有動態(tài)動畫監(jiān)控畫面。三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司9.手動模式內設管理權限，分別為：管理員、工程師、操作員三種級別的管理。10.手動、自動模式轉換方便，具備特殊提醒功能，以防止非操作人員誤操作

5、此設備。11.對純化水電導率實施實時的監(jiān)控，保持最低1m/s以上的流速。以減少純化水管網微生物滋生的可能性。12.人性化的報警記錄與提示功能；當遇到濾材更換周期到、滿水、缺水、低壓、超壓在觸摸屏事件記錄欄會記錄，當遇到水質、壓力、流量出現(xiàn)異常會發(fā)出報警。13.各級水質區(qū)段設定合格水與不合格排放到前一段的功能，確保水質穩(wěn)定安全。（若5分鐘內恢復水質合格，在觸摸屏上記錄欄記錄，超過時間不恢復發(fā)出報警）14.為了實現(xiàn)各區(qū)段無死角，若純化水罐滿水后2兩小時無波動，會觸發(fā)整個系統(tǒng)循環(huán)，防止管道長時間不流動滋生微生物。15.設水質糾偏功能，有最低使用水質預警功能，永遠不會出現(xiàn)緊急的狀態(tài)。16.制水系統(tǒng)與供

6、水系統(tǒng)分開控制，如遇更換耗材，可不必停止供水或者制水。17.RO產水、沖洗時間可設定，當用水高峰期，可調節(jié)產水時間，使用水點穩(wěn)定用水。 三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司注射用水設備系統(tǒng)部分細節(jié)圖如下：三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司注射用水設備系統(tǒng)部分細節(jié)圖如下：三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司注射用水設備系統(tǒng)部分細節(jié)圖如下：功能配置1.系統(tǒng)采用全不銹鋼配置，運行穩(wěn)定，精致美觀，操作簡單方便； 2.配備有純化水專用原水箱、中間水箱，配備壓力式液位計空呼

7、吸裝置，防止因自來水壓力不穩(wěn)定對設備造成影響； 3.配備純化水專用水箱，配備壓力式液位計，旋轉噴淋清洗及空呼吸裝置； 4.配備有水箱進水電磁閥，比常規(guī)的浮球進水閥性能穩(wěn)定； 5.配備軟水器，并配備有專用鹽箱； 6.采用雙級反滲透配置，最大程度確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行； 7.配備有PH調節(jié)及在線檢測系統(tǒng)，美國Milton roy計量泵，調節(jié)PH值，防止CO2 對產水水質的影響； 8.采用進口海德能超低壓反滲透，脫鹽率高，使用壽命長，運行穩(wěn)定，能耗下降20%； 9.反滲透通過膜設計軟件及現(xiàn)場運行經驗，科學配置； 三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司功能配置10.配備專用濃水調節(jié)閥，操作方便；

8、11.配備巴氏殺菌；清洗更徹底； 12.配備有UV紫外線及膜濾器，防止細菌對水質的影響； 13.具有無水保護和高、低壓力保護等多種裝置安全功能； 14.控制系統(tǒng)采用PLC+觸摸屏全自動方式，主要元件采用進口元件，穩(wěn)定性高，操作簡單方便； 15. 主要電器元件采用法國schneider，穩(wěn)定，美觀； 16.主題材料全部采用行業(yè)內國際知名品牌，保質保量，并按最佳配置設計。 17.配備有純化水輸送供水系統(tǒng)； 三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司4.5典型的注射用水工藝流程(見圖)三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司三、注射用水系統(tǒng)的設計深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司注射用水設備系

9、統(tǒng)工藝流程（參考）一個優(yōu)化的注射用水工藝流程，是保證注射用水系統(tǒng)可生產出合格的注射用水，并在貯存與輸送系統(tǒng)中保持系統(tǒng)不受微生物污染的前提，同樣，一個合理與正確的設備選型，則是獲得上述結果的源頭.1.制水設備的選型 蒸餾水機是注射用水的制備設備，其性能的優(yōu)劣對注射用水系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性至關重要、通常，衡量蒸餾水機性能的好壞，主要集中在設備的產水量、去除熱原和微生物的能力，單位條件下的產水量和純蒸汽冷卻后的蒸餾水是否易受到冷卻水的污染、因此，蒸餾質量控制方法的可靠性成為蒸餾水機選型的首要因素: (1)提高蒸餾器汽液分離的可靠性，提高分離去除熱原的能力 (2)采取有效措施解決蒸餾水冷凝器的冷卻水對

10、被冷凝蒸餾水可能的污染，以及蒸餾柱工業(yè)蒸汽對進料水純化水或純蒸汽可能的污染 (3)蒸餾裝置本身應具有消毒滅菌能力 (4)正確的排水，并防止排水倒流造成的污染 (5)對系統(tǒng)使用在線電導率測試，且能夠自動將不合格的水分向回收裝置四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司 1.1蒸餾水機的分類及比選 蒸餾水機按工作原理可分為塔式重蒸餾水機、多效蒸餾水機和熱壓式蒸餾水機、其中塔式單效重蒸餾水機由于結構不合理，對進水水質要求高，去除熱原的能力較弱，致使制取的蒸餾水水質差，且不能自動排出不合格的蒸餾水，蒸汽和冷卻水耗量大，因此已在1987年被七部委判為淘汰產品，并于1990年一月一日起停止生產、熱壓式

11、蒸餾水機主要優(yōu)點是充分利用熱交換和回收熱能，節(jié)能效果更明顯，且整個生產過程不需要冷卻水，進水質量要求低，得到的注射用水水質好，可任意調節(jié)獲得25-85的水，產量大，但該機耗電量大，運轉時有一定噪音，調節(jié)系統(tǒng)復雜，整機啟動較慢(約需30-45min)，而且其主機容積式或離心式壓縮機構造復雜，維護要求高，因此在我國使用不多、而多效蒸餾水機由于結構緊湊、簡潔合理，性能優(yōu)良，產水量大，整機啟動快(約10-15min)，水質穩(wěn)定，能重復使用熱能，使蒸汽的潛能得到充分利用，因而能耗少，且冷卻水耗量低%運行過程中無運轉部分，動力消耗小，同時該機型自動化程度高，能自動運行于較佳工作狀態(tài)，操作方法簡單，易行、可

12、靠，操作過程安靜、維修量小，壽命長，因此被廣泛地應用于國內需要制備注射用水的醫(yī)藥行業(yè) 1.2蒸發(fā)方式 一般來說，多效蒸餾水機的加熱蒸發(fā)方式按其工作原理可分為自然循環(huán)蒸發(fā)，盤管降膜蒸發(fā)和列管降膜蒸發(fā)等多種形式，其中自然循環(huán)蒸發(fā)，傳熱系數(shù)小，在傳熱溫差降低時，其傳熱系數(shù)顯著降低，出水量明顯減少，不適于供汽壓力較低和效數(shù)較多的情況，故一般制藥企業(yè)均不愿采用、盤管降膜蒸發(fā)雖有體積小、傳熱系數(shù)比列管降膜式大的優(yōu)點，但由于目前加工條件限制，其中盤管組件的加工精度、分布器篩孔和盤管的對中問題未能很好地解決，直接影響到出水水質和生產效率，目前使用范圍也較小、而列管降膜蒸發(fā)器的制造則相對容易控制其精度，可確保使

13、用中形成均勻水膜蒸發(fā)，同時該機型傳熱系數(shù)大，從起動到水的時間短，受加熱蒸汽波動的影響較其它型式少，設備緊湊，因此該機型在K，認證中得到專家們的首肯，是制藥企業(yè)的首選機型。四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司 1.3去熱原方式 蒸餾水機去熱原的機理是基于熱原既有水溶性又有不揮發(fā)性的特點，對含有熱原的純化水經加熱蒸發(fā)再經汽液分離來制取無熱原的注射用水，由此可見汽液分離裝置分離效果的好壞直接決定著注射用水的質量、目前多效蒸餾水機內的汽液分離裝置基本上屬于螺旋板式和絲網除沫式二種，或是二者的組合及其變形、相對來說，絲網除沫式結構屬機械阻擋，阻力大，汽液通過時速度下降，汽液分離不徹底，特別當蒸

14、發(fā)器內液位一旦失控，很易造成液滴夾帶%而且汽液分離時被阻擋下來的液滴部分將附著在絲網上，使其處于潮濕狀態(tài)，在適宜的溫度下將成為微生物滋生的溫床，停車期間更是如此、而螺旋板式的汽液分離技術是采用離心分離的原理，利用熱原的水溶性與不揮發(fā)性的特點，將含有熱原的純化水經加熱蒸發(fā)后成不含熱原的蒸汽和含熱原的液滴混合體(其質量之比相差若干幾何級數(shù))、以很高的速度通過由螺旋板組成的螺旋通道時，致使?jié)裾羝械囊旱卧趶姶箅x心力作用下被拋擲至容器壁上，并沿著螺旋板與容器壁的間歇順流而下、純蒸汽則繼續(xù)上升，從而使蒸汽與熱原徹底分離(蒸汽經冷凝冷卻后得到符合質量要求的注射用水,根據螺旋板分離結構所處位置的不同又有外螺

15、旋和內螺旋之分，所謂外螺旋是指分離室環(huán)繞在蒸發(fā)室外壁，而內螺旋分離室則布置在加熱蒸發(fā)室的內中間、對內螺旋由于這種結構限制，內螺旋分離半徑不可能做大，離心力就有限，其分離效果顯然不如外螺旋，最終常加以絲網除沫器進行再次分離，以確保效果、而外螺旋式的分離結構由于分離半徑大，離心力大，分離效果好，熱原分離徹底，且整個分離過程中，分離結構通道始終保持干燥，可以抑制微生物的滋生，同時該形式的汽液分離裝置螺旋通道阻力小，熱損失小，因此贏得廣大用戶的認可，也是國內眾多蒸餾水機制造商選用的分離裝置機型、純蒸汽發(fā)生器的選型要求與多效蒸餾水機相似。四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司2.熱交換器的選型

16、為防止鍋爐蒸汽冷卻水泄漏時分別與原水(純化水)和成品水(注射用水)產生交叉污染，影響出水水質，常有壓差監(jiān)控計，以保證熱交換器中注射用水一側具有較高的壓力，以便當出現(xiàn)泄漏時防止低質量介質流向高級質量側，或不會很快就對注射用水系統(tǒng)造成嚴重污染，或既使倒流也不會產生污染、但最根本的應對措施還是從蒸餾水機的蒸發(fā)器%蒸餾水冷凝器及配水系統(tǒng)中的熱交換器和冷卻器的結構設計上來解決問題、防止方法是對蒸餾水機的%)蒸餾柱及其它管殼式換熱器采用雙管板式的設計，其構造和防止交叉污染的原理見圖、不銹鋼管與二塊不銹鋼端板分別以脹管和焊接形式密封連接，端板之間保持一定間距，此時，無論是殼程或管程內介質在密封處發(fā)生泄漏時，

17、只能流至換熱器外，二個系統(tǒng)不會直接相混，避免交叉污染、為防止微生物和雜質滯留，更為合理的結構設計是將換熱用不銹鋼管做成波紋管結構形式，使管內外流體均易形成湍流，微生物不易生長，微生物和雜質不易滯留、同時，該結構極大增加換熱面積和傳熱系數(shù)，極大提高換熱效率、配水系統(tǒng)中的另一種換熱器是板式換熱器，由于具有高性能%省空間%省能源%維護簡單等優(yōu)點而獲得了肯定，但該設備也有看得見的污染風險，因此在結構設計上同樣要求采用雙壁板形式，或注射用水側應在更大的壓力下操作(與加熱或冷介質相比四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司3.貯存設備選型 注射用水常用的貯罐類型有立式和臥式兩種，其中立式貯罐由于安裝

18、要求的廠房面積小%貯罐容積的利用率高%罐內死水容積相對較小%較容易滿足輸送泵對水位的要求%罐頂噴淋球設計可更為簡單%制造成本較低等優(yōu)點，故在實際使用中被較多地采用、但是，當安裝貯罐的空間高度較低時，也可采用臥式貯罐、為滿足純蒸汽滅菌要求，貯罐應是耐壓容器、貯罐應配置疏水性呼吸過濾器，以減少外界微生物和粒子注射用水的污染、疏水性的濾材是聚四氟乙烯（PTFE）或聚偏二氟乙烯(PVDF)，它們可以防止過濾器被弄濕長菌，過濾器的孔徑通常為為有效地緩解因高溫消毒循環(huán)而生成的負壓，過濾器的規(guī)格型號應與貯罐的最大進水或出水率相適應，同時還要能滿足耐受純蒸汽滅菌溫度、對于熱貯存貯罐的呼吸過濾器，為最大限度地減

19、少濕蒸汽的冷凝，應對呼吸過濾器加以保溫、貯罐頂部通氣區(qū)域存在低溫點是水系統(tǒng)污染的風險因素應予以高度重視，通常，貯罐頂部配置噴淋球或噴淋管，利用循環(huán)回水的動力形成對罐體的清洗狀態(tài)，保持貯罐內部罐頂及四周的濕潤和溫度狀態(tài)，基本上與貯水的部分保持一致，不受罐內貯水位變化的影響，以最終達到控制微生物滋生繁殖的目，同時有助于降低腐蝕和提高進行熱消毒時處理過程的完整性、為保持罐內水溫和監(jiān)測罐內水位，一般貯罐均設有夾套和液位計，對注射用水貯罐，理想的是電磁感應式液位計，應避免使用玻璃管液位計，因為玻璃管內的注射用水往往是死水段，會造成微生物的污染，且不便清潔和消毒四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公

20、司 4.輸送泵的選型 注射用水的循環(huán)輸送系統(tǒng)通常通過離心泵的運轉來實現(xiàn)、輸送泵的選型，除了應滿足系統(tǒng)運行過程中可能提供的流量范圍%系統(tǒng)管道阻力較大情況下的系統(tǒng)壓力，以保證整個循環(huán)回路始終處于較高流速(2m/s以上)和相對于外部大氣正壓狀態(tài)外，還應考慮防止微生物污染和在系統(tǒng)具有一定汽蝕條件下可以正常運轉、為防止外界微生物對注射用水的污染，水泵應采用衛(wèi)生設計、例如，泵上所有與注射用水接觸的零部件表面，均需經過表面處理，以獲得一個均勻表面，Ra=0.8m通常已可滿足便于清潔的要求、就衛(wèi)生和清潔而言，泵應該設計成易拆卸的結構形式，采用易清潔的開式葉輪，采用無油及無其它污染的端面密封方式，例如采用碳化硅

21、、碳化硅配置的動靜環(huán)密封面，并以注射用水作為環(huán)間的潤滑劑、同時，水泵應能滿足進行純蒸汽消毒滅菌的要求，因此在泵體低水位應設有余水排放管路，在消毒前排盡泵體內的滯留水、由于是熱狀態(tài)下的注射用水輸送，故應充分重視泵的性能曲線和吸水壓頭關系，避免產生汽蝕，影響泵能夠在含蒸汽、熱水的湍流狀態(tài)下的正常運轉、同理，泵出水最好采用45角的設計，使泵內上部空間無容積式氣隙，避免純蒸汽滅菌后殘余蒸汽聚集在泵體的上部，從而影響泵的運轉、通常，水系統(tǒng)中周期性運轉的泵若處于靜止狀態(tài)，則與其貯罐、循環(huán)管路同屬靜態(tài)區(qū)域，在此條件下，系統(tǒng)靜止的部分因有水貯存，故隨時間的延續(xù)漸生微生物、因此，注射用水系統(tǒng)的循環(huán)供水泵多設置一

22、臺，而非傳統(tǒng)的一用一備設計方案，同時對配置的泵也往往要求其能連續(xù)地運轉、閥門注射用水系統(tǒng)中使用的閥門，應著眼于控制閥門對水系統(tǒng)可能帶來微生物污染，目前趨向于使用隔膜閥、因為從流體動力學觀點來看，球閥%閘閥%截止閥等存在水難以流動的盲區(qū)，有利于生物膜的生成，例如，球閥處于關閉狀態(tài)時，其中心部位存留有不流動的死水，是一個死角，可以躲藏和繁殖微生物，可能成為水系統(tǒng)中微生物的一個發(fā)源地.四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司因此USP36明確提出應避免使用上述閥門、而隔膜閥卻不存在死水區(qū)，屬于零死水段的衛(wèi)生閥門，不利于微生物生長且能經受清潔及滅菌、該閥門結構簡單，便于維修，流體阻力小，而且其密

23、封性好，關閉時不易漏從微生物控制角度來講，閥體應采用不銹鋼鍛造，因其材料比鑄造的致密而無空隙、對所用隔膜閥的閥片除要求內表面光滑外，還要求膜片是衛(wèi)生無毒無析出物不脫落，對注射用水介質沒有溶出性，具有良好的抗撓性，經久耐用，最好能有經過有關部門驗證的證明文件、目前廣泛使用的有TFE和PTFE，它們都能抗熱%抗臭氧和化學消毒、彈性膜板應有復合層結構，絕大多數(shù)采用(三元乙丙橡膠)材料、注射用水統(tǒng)采用使用墊襯，兩者的連接還要適合于在線滅菌、由于不銹鋼隔膜閥的閥體幾乎終身不需要維修，因此采用焊接方式連接閥門最為理想、近來，國外已推出一種新型的流體閥，它實際上是一種三通閥，解決了一般三通閥易形成盲管的問題

24、，當液體循環(huán)時，它通過閥芯側面保持循環(huán)回路暢通當支路需用水時，上移閥芯，三通打開，循環(huán)回路及支路均有液體通過.四、注射用水設備選型深圳市科瑞環(huán)保設備有限公司 對一個優(yōu)化設計和合理設備選型的注射用水系統(tǒng)來講，雖然已經具備了取得如下特點的必要條件，可使注射用水水質始終維持在一個可接受的質量控制范圍內可在控制系統(tǒng)內生物膜形成所要求的流速和溫度下將水送到各使用點系統(tǒng)的制造成本和操作費用與質量安全的性能比良好、但上述優(yōu)化的工流程和合理選型的設備，尚需配以合理的配管設計這個充分條件，才能確保取得上述成果、如下一些建議： 是配管設計中應引起重視的(由于技術夾層高度有限，夾層內管線繁復及為方便注射用水管道進行全自動焊接，應在設計前確定配水系統(tǒng)管道的走向和標高，與其他管線的走向和標高有一個相對明確和合理分區(qū)范圍循環(huán)干管應避免袋型或氣袋型，因為停車時有積水，除非袋型處有用水點或另設排水點異徑管應采用偏心異徑管，焊接時應管底平齊，保證停車放盡時管內不積水確保注射用水系統(tǒng)的獨立性，不同水質的管路間無交叉污染的風險。 例如有時為了操作的靈活，在不同水質的管路間設置了帶閥門的旁通管，故一旦旁通閥失靈，不同水質的水就會進入注射用水系統(tǒng)，使注射用水系統(tǒng)遭受污染，并使控