二效濃縮系統(tǒng)清潔驗(yàn)證設(shè)計(jì)

周成

【摘 要】多品種共線生產(chǎn)在很多原料藥生產(chǎn)廠家是一個很普遍的現(xiàn)象，同一設(shè)備或同一生產(chǎn)線在生產(chǎn)不同的原料藥時，需要進(jìn)行相應(yīng)的清潔驗(yàn)證，以證明清潔方法的可靠性。清潔驗(yàn)證中需要找出設(shè)備或生產(chǎn)線上最差條件的生產(chǎn)品種，并對其清潔方法及清潔效果進(jìn)行驗(yàn)證，以確保在切換品種的生產(chǎn)時，設(shè)備清潔符合要求，設(shè)備清潔后的殘留在可控的范圍內(nèi)，不會對下一個生產(chǎn)的品種造成交叉污染。

【關(guān)鍵詞】二效濃縮系統(tǒng);清潔方法;驗(yàn)證

【中圖分類號】TQ461 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0063-03

原料藥生產(chǎn)企業(yè)面臨越來越多的困境：生產(chǎn)線利用率不高，同一生產(chǎn)線需要進(jìn)行不同產(chǎn)品的生產(chǎn)，這就涉及共用生產(chǎn)線中清潔驗(yàn)證的問題。如何確定生產(chǎn)線的清潔方法，如何找出該生產(chǎn)線最差的生產(chǎn)品種，以及如何定義清潔的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等已成為困擾企業(yè)的一大難題。

本文結(jié)合實(shí)例，分別從清潔驗(yàn)證的范圍、清潔方法的確定及清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)分析，以確定清潔驗(yàn)證方案的設(shè)計(jì)方法。

1 背景和目的

以一套二效濃縮系統(tǒng)用于L-賴氨酸鹽酸鹽溶液和L-精氨酸鹽酸鹽溶液的濃縮生產(chǎn)為例，L-賴氨酸鹽酸鹽溶液和 L-精氨酸鹽酸鹽溶液為原料藥的前體物料，后續(xù)生產(chǎn)步驟還需經(jīng)過精制生產(chǎn)過程。本方案的目的是對二效濃縮系統(tǒng)的清潔方法進(jìn)行驗(yàn)證，證明按照預(yù)訂的程序進(jìn)行清潔后，二效濃縮系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的清潔效果，下一產(chǎn)品中的殘留物在可接受的范圍內(nèi)。

2 范圍

要定義清潔驗(yàn)證的范圍，如二效濃縮系統(tǒng)包含的設(shè)備主要有貯罐V1、貯罐V2、一效濃縮V3、二效濃縮V4及中轉(zhuǎn)罐V5。

3 驗(yàn)證工作的實(shí)施

3.1 二效濃縮生產(chǎn)的產(chǎn)品特性

要列出清潔驗(yàn)證涉及的產(chǎn)品及產(chǎn)品的一些屬性（如溶解度），涉及生產(chǎn)線的一些基本信息（如設(shè)備的體積及總表面積），以供后續(xù)計(jì)算清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)用。如果在二效濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品有L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽，其產(chǎn)品在水中的溶解度分別如下：L-賴氨酸鹽酸鹽在水中的溶解度為400 g/kg（75 ℃），L-精氨酸鹽酸鹽在水中的溶解度為1 000 g/kg（25 ℃）。

從氨基酸在水中的溶解度看出，在該系統(tǒng)中生產(chǎn)的產(chǎn)品其溶解度都很大，從這一特征中可以看出，可以選擇用水作為生產(chǎn)設(shè)備的清潔劑，并針對設(shè)備的特點(diǎn)確定適宜的清潔方法。

3.2 驗(yàn)證產(chǎn)品

由二效濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)品的特性可以看出，這些產(chǎn)品易溶于水，可以用水作為系統(tǒng)的清潔劑。因?yàn)樵O(shè)備的清洗過程實(shí)際上是一個物料溶解的過程，所以溶解度最小的產(chǎn)品將視為清潔最差的情況。根據(jù)產(chǎn)品的溶解度數(shù)據(jù)，溶解度最低的產(chǎn)品是L-賴氨酸鹽酸鹽，所以二效濃縮系統(tǒng)最差情況的產(chǎn)品是L-賴氨酸鹽酸鹽，即最差的設(shè)備清潔情況為L-賴氨酸鹽酸鹽生產(chǎn)后的清潔。

3.3 驗(yàn)證設(shè)備基本信息

驗(yàn)證設(shè)備基本信息主要是收集產(chǎn)品生產(chǎn)過程中接觸設(shè)備的內(nèi)表面積和總體積。設(shè)備總體積主要是用于計(jì)算設(shè)備沖洗水驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，而設(shè)備總表面積是用于計(jì)算設(shè)備擦拭標(biāo)準(zhǔn)的。不同的產(chǎn)品在同一生產(chǎn)線中所使用的設(shè)備可能相同，也有可能不同。L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽用二效濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)過程中所使用的設(shè)備均一樣，二效濃縮系統(tǒng)的設(shè)備表面積及總體積見表1。

4 清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

4.1 清潔方法

結(jié)合生產(chǎn)線生產(chǎn)品種的屬性及設(shè)備的特點(diǎn)定義設(shè)備的清潔方法，本次生產(chǎn)線所生產(chǎn)的品種在水中的溶解度大，可以用水對設(shè)備進(jìn)行清潔。二效濃縮系統(tǒng)的清潔方法根據(jù)系統(tǒng)的特性定義如下。二效濃縮系統(tǒng)的清洗方式為CIP清洗（在線清洗），按照CIP1→CIP2→CIP3的順序進(jìn)行清洗。

CIP 1：依次用水噴淋V1、V2、V3、V4、V5 至少1 min，噴淋結(jié)束后沖洗水排污。

CIP 2：用約14 m3在60 ℃下循環(huán)清洗，噴淋V1、V2、V3、V4、V5 至少10 min，噴淋結(jié)束后清洗水排污。

CIP 3：用水噴淋V1、V2、V3、V4、V5至少1 min，噴淋結(jié)束后沖洗水排污，目測排出水無色、澄清透明。

4.2 清潔取樣方法

需要在清潔驗(yàn)證方案中定義設(shè)備清潔后的取樣方法，一般的取樣方法有擦拭法、沖洗法及萃取法，可以根據(jù)設(shè)備的特性進(jìn)行相應(yīng)評估，選擇合適的取樣方法。二效濃縮系統(tǒng)的取樣方法評估及選擇如下：L-賴氨酸鹽酸鹽的飽和溶液為400 g/kg（75 ℃），L-精氨酸鹽酸鹽的飽和溶液為1 000 g/kg（25 ℃）。按照生產(chǎn)工藝，二效濃縮系統(tǒng)將約10%的L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽濃縮為約30%的濃縮液。L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽在這個濃度下為溶液不飽和狀態(tài)，距離飽和條件較遠(yuǎn)。整個濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)過程中物料均為溶液狀態(tài)，產(chǎn)品晶體析出的可能性小。

濃縮系統(tǒng)每個罐的頂部均有噴淋球，噴淋球可360°噴淋清洗水至設(shè)備內(nèi)表面。清洗過程為熱清洗液循環(huán)清洗噴淋，清洗效果好。

產(chǎn)品在水中的溶解度大，較易溶于水中被清洗;設(shè)備內(nèi)部有噴淋球噴淋設(shè)備內(nèi)表面;清洗過程包含熱水循環(huán)噴淋清洗;設(shè)備表面光滑，易清洗干凈，沖洗取樣能夠代表清洗的效果;二效濃縮為高真空濃縮系統(tǒng)。由于頻繁打開設(shè)備人為進(jìn)行擦拭取樣易磨損設(shè)備的密封墊片造成真空達(dá)不到要求，擦拭取樣不好操作，所以二效濃縮系統(tǒng)的清潔驗(yàn)證過程將不進(jìn)行擦拭取樣，僅進(jìn)行設(shè)備沖洗水的取樣。

對設(shè)備進(jìn)行清潔后，用壓力為0.2 MPa的水1 000 L 沖洗設(shè)備內(nèi)表面，取該沖洗水進(jìn)行檢測。

4.3 取樣點(diǎn)選擇

取樣點(diǎn)的選擇應(yīng)該考慮生產(chǎn)設(shè)備中條件最差的情況，如設(shè)備難以清洗的部位或設(shè)備的末端，且需要在方案中以圖文的形式標(biāo)明取樣的點(diǎn)，并要闡明選擇的理由。例如，二效濃縮系統(tǒng)的取樣點(diǎn)均選擇罐底的取樣閥門，因?yàn)槎饪s系統(tǒng)的清洗方法為整個系統(tǒng)的循環(huán)清洗，其沖洗水是均一的，且由于物料沉積，每個罐底的位置可以被看做是清潔效果最差的點(diǎn)，所以選擇在每個罐體底部取樣確認(rèn)其清潔效果。二效濃縮系統(tǒng)取樣點(diǎn)示意圖如圖1所示。

5 清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算

清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算需要收集生產(chǎn)產(chǎn)品的半數(shù)致死量LD50，生產(chǎn)線生產(chǎn)過程中的最小批量MBS及下游客戶生產(chǎn)用于注射或服用的每日可用最大劑量TDD，并根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算公式計(jì)算出可接受的最小限度，最后計(jì)算出生產(chǎn)線清潔后可接受的清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。各產(chǎn)品的LD50、最小批量及TDD見表2。

5.1 產(chǎn)品殘留最大允許攜帶量（MACO）的計(jì)算

一般可通過以下幾種方法計(jì)算產(chǎn)品殘留。

5.1.1 方法一：基于治療日劑量（TDD）的計(jì)算

MACO=

上式中，MACO為最大允許攜帶量，Maximum Allowable Carryover。SF為安全因子（根據(jù)TDD的計(jì)算通常是1000），Safety factor。TDD為治療日劑量，Therapeutic Daily Dose。MBS為下批最小批量，Minimum Batch Size of next batch。

在二效濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)的L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽是中間產(chǎn)品，后工序還有精制工藝，不是最終的產(chǎn)品，所以該方法不適用。

5.1.2 方法二：基于毒性數(shù)據(jù)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

安全量（不能觀察出影響的值）的計(jì)算NOEL（No Observed Effect Level）：

NOEL=

上式中，NOEL為安全量，不能觀察出影響的值（單位為mg），No Observable（Observed）Effect Level。LD50（X）為動物致命劑量（單位為mg/kg）。70為成人平均體重70 kg。2 000為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

MACO的計(jì)算：

MACO=

上式中，MACO為最大允許攜帶量，Maximum Allowable Carryover。SF為安全因子，當(dāng)生產(chǎn)的API用于注射劑時，安全系數(shù)取1 000。MDD為下一產(chǎn)品最大日劑量，Maximum Daily Dose。MBS（n）為下批最小批量，Minimum Batch Size of next batch。

在二效濃縮系統(tǒng)生產(chǎn)的L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽是中間產(chǎn)品，后工序還有精制工藝，不是最終的產(chǎn)品，所以該方法不適用。

5.1.3 方法三：基于單個未知雜質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算

對于所有產(chǎn)品的雜質(zhì)限度，對單個未知雜質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)最小的為≤0.05%;在藥典中，其他氨基酸的標(biāo)準(zhǔn)為≤0.5%，我們選用≤0.05%的標(biāo)準(zhǔn)（比標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)10倍），即下一批次最小投料量為6 000 kg，則殘留量應(yīng)≤6 000 kg×0.05%=3 kg=

3 000 000 mg，即3 kg÷6 000 kg=0.05%=500 ppm。

5.1.4 總結(jié)

匯總3種計(jì)算方法計(jì)算的“到下一批產(chǎn)品允許殘留量”的結(jié)果，選擇3種方法中的最小值，作為清潔可接受殘留水平的計(jì)算依據(jù)。從二效濃縮系統(tǒng)的3種計(jì)算結(jié)果可知，到下一批產(chǎn)品允許殘留量最小值為3 000 000 mg，殘留到產(chǎn)品的濃度最小值為500 ppm，即所有產(chǎn)品清潔后到下一批產(chǎn)品允許殘留應(yīng)≤3 000 000 mg，允許殘留濃度應(yīng)≤500 ppm。

5.2 沖洗水取樣可接受殘留水平計(jì)算

根據(jù)文中“4.2”評估的結(jié)果，二效濃縮系統(tǒng)需要對設(shè)備沖洗水進(jìn)行取樣檢測，以下部分將針對設(shè)備沖洗水可接受殘留水平的計(jì)算進(jìn)行詳解。

清潔后設(shè)備和管路都會排空，按常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)備內(nèi)表面的液體殘留（掛壁部分）不超過設(shè)備總?cè)莘e的0.1%，這些殘留全部進(jìn)入下批產(chǎn)品中，則最大可能的污染殘留計(jì)算：交叉污染（ppm）=設(shè)備體積×0.1%×有機(jī)物濃度。沖洗水的量：500 ppm=（53×0.1%×有機(jī)物濃度）/1 000 L;故有機(jī)物濃度=交叉污染（ppm）×18 868;因?yàn)榻徊嫖廴緫?yīng)≤500 ppm，所以有機(jī)物濃度≤500 ppm×18 868=9 434 000 ppm。通過檢測設(shè)備中的樣品TOC檢測清洗后的有機(jī)物殘留：有機(jī)物的濃度（ppm）=TOC濃度×100。產(chǎn)品分子中含碳原子數(shù)量見表3。

例如：L-賴氨酸鹽酸鹽生產(chǎn)后清洗TOC≤3 718 883 ppm時，殘留有機(jī)物濃度≤9 434 000 ppm，則交叉污染≤500 ppm，符合要求。

L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽生產(chǎn)結(jié)束后清潔設(shè)備時取TOC≤3 224 541 ppm，殘留有機(jī)物濃度≤9 434 000 ppm，則交叉污染≤500 ppm，符合要求。各個產(chǎn)品在飽和濃度下的TOC見表4。

所有產(chǎn)品常溫下的飽和溶液，其TOC都<3224541 ppm，所以L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽生產(chǎn)結(jié)束后清潔設(shè)備時取TOC≤157 680 ppm二效濃縮系統(tǒng)的清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 清潔劑殘留標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)使用的清潔劑評估清潔劑的殘留標(biāo)準(zhǔn)，如清潔方法中使用酸或堿作為清潔劑，清潔結(jié)束后應(yīng)該取樣檢測沖洗水中清潔劑的殘留，可以檢測沖洗水的酸堿度，也可以檢測沖洗水的pH與清洗水的pH值是否一致。二效濃縮系統(tǒng)的清潔劑為水，不需要檢測清潔劑殘留。

5.4 清潔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)證次數(shù)

目測排出水無色、澄清透明;沖洗水TOC≤157 680 ppm。

6 分析方法

用總有機(jī)碳方法對樣品進(jìn)行檢測檢測。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]APIC.GUIDANCE ON ASPECTS OF CLEANING VA-

LIDATION IN ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDDIENT PLANTS[Z].Revision September，2016.

[2]孫平.普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材——食品添加劑[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.

[3]chemical book.L-精氨酸鹽酸鹽說明書[Z].2017.

[4]中華人民共和國衛(wèi)生部令第79號.中國藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）附錄2：原料藥，第二十四條：清潔驗(yàn)證[S].

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]