一種凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：凍干藥品無(wú)菌生產(chǎn)工藝，要求生產(chǎn)環(huán)境和過(guò)程盡量減少污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其核心設(shè)備凍干機(jī)的預(yù)清洗是實(shí)現(xiàn)此目的的重要環(huán)節(jié)。鑒于此，針對(duì)凍干機(jī)在線清洗設(shè)計(jì)了清洗站系統(tǒng)，包括純化水罐、注射水罐、供水泵及管路、回水泵及管路、換熱器及保溫循環(huán)管路等。該清洗站系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)保溫、純化水粗洗、循環(huán)清洗和注射水最終清洗并回收的方式，在保證清洗水潔凈質(zhì)量的前提下，節(jié)約了清洗用水總量。

關(guān)鍵詞：凍干機(jī)；清洗站；無(wú)菌生產(chǎn)；純化水；注射水

中圖分類號(hào)：TP23；TQ460.5" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）14-0055-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.14.012

0" " 引言

為保證凍干無(wú)菌生產(chǎn)工藝，凍干機(jī)內(nèi)部板層等風(fēng)險(xiǎn)部位需要在凍干前徹底清潔和消毒，最大可能減少污染風(fēng)險(xiǎn)[1]。凍干機(jī)清洗用水要求量大且水質(zhì)潔凈度高，由于制水系統(tǒng)的制水速度有限，一般情況下不能保證凍干機(jī)批次連續(xù)清洗的用水量需求，所以對(duì)凍干機(jī)清洗前，一般使用儲(chǔ)水罐提前準(zhǔn)備一定量的水，由于清洗潔凈效果還受到水壓大小的影響，清洗時(shí)會(huì)使用增壓泵把水罐內(nèi)的水增壓并打到凍干機(jī)內(nèi)以取得良好的清洗效果。這一過(guò)程有兩個(gè)問(wèn)題：一是清洗水要保證其無(wú)菌水平需要溫度高于70 ℃[2]，但水存儲(chǔ)在水罐里，時(shí)間越長(zhǎng)溫度越低，如不能及時(shí)用完，水溫很容易低于要求，增加污染風(fēng)險(xiǎn)；二是清洗水壓力高，凍干機(jī)內(nèi)清洗區(qū)域大，耗水量往往以噸計(jì)，純化水和注射用水的制備成本又比較高，所以如何盡量節(jié)約用水量也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題[3]。

1" " 研究現(xiàn)狀

關(guān)于保證清洗水無(wú)菌水平的研究，有學(xué)者提出的方法是提高進(jìn)入水罐前水的溫度[4]，即在儲(chǔ)水罐之前，通過(guò)外部加熱升高進(jìn)水的溫度，使水溫達(dá)到80 ℃甚至90 ℃，以求清洗水使用前高于70 ℃。還有學(xué)者采用對(duì)供水進(jìn)行二次加熱的辦法[5]，即在水罐到凍干機(jī)的管路上安裝換熱裝置，以提高給凍干機(jī)清洗用水的溫度，使其溫度保持70 ℃以上。上述兩種方法均存在一些缺點(diǎn)，比如提高水溫、增加保溫，水儲(chǔ)存時(shí)間久了溫度還是會(huì)降下來(lái)；供水管路上加換熱器，供水的溫度達(dá)到了要求，但水罐里的水儲(chǔ)存過(guò)程中的溫度仍可能低于70 ℃，存在污染的風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)于清洗節(jié)水的問(wèn)題，主要解決辦法有單罐循環(huán)清洗[6]和多罐分級(jí)清洗[7]兩種方式。單罐循環(huán)清洗，配置有自吸泵可以把清洗凍干機(jī)的水吸回水罐，實(shí)現(xiàn)清洗水在凍干機(jī)和水罐之間的循環(huán)流動(dòng)，但是單一的水質(zhì)，加上回水影響，清洗水的潔凈質(zhì)量不能保證，難以取得更高等級(jí)要求的清洗效果。多罐分級(jí)清洗，每個(gè)水罐里水的潔凈級(jí)別不一樣，先用級(jí)別低的水給凍干機(jī)粗洗，然后依次提高清洗水的潔凈級(jí)別進(jìn)行精洗，以最終達(dá)到凍干機(jī)的清潔要求，這樣做可以相對(duì)降低清洗成本，但該方法實(shí)際的用水量并沒(méi)有減少，只是降低了高成本的用水量。

2" " 設(shè)計(jì)說(shuō)明

凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)設(shè)計(jì)有兩個(gè)水罐，分別儲(chǔ)存凍干機(jī)清洗用的純化水和注射水，兩個(gè)水罐里的水都可實(shí)現(xiàn)循環(huán)保溫功能，配合供水泵和回水泵及其管路，清洗站可實(shí)現(xiàn)凍干機(jī)純化水清洗、注射水清洗、沖洗排污、循環(huán)清洗、注射水回收等功能。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)設(shè)計(jì)了純化水罐、注射水罐、供水泵及管路、回水泵及管路、換熱器及保溫循環(huán)管路等，如圖1所示。

下面結(jié)合圖2說(shuō)明凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)各部分的工作過(guò)程。

凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)啟動(dòng)后，注射水罐呼吸器加熱器11和純化水罐呼吸器加熱器14分別開(kāi)始工作，根據(jù)注射水罐呼吸器溫度探頭12和純化水罐呼吸器溫度探頭15監(jiān)測(cè)到的呼吸器溫度，控制注射水罐呼吸器和純化水罐呼吸器溫度維持在設(shè)定溫度之上，以防呼吸器上產(chǎn)生的冷凝水影響呼吸器的通透性。

在給凍干機(jī)進(jìn)行清洗前，注射水罐和純化水罐首先進(jìn)行注水，注射水進(jìn)水閥1和純化水進(jìn)水閥2打開(kāi)，當(dāng)注射水罐水位計(jì)13和純化水罐水位計(jì)16監(jiān)測(cè)到的各個(gè)水罐到達(dá)設(shè)定注水水位后，注射水進(jìn)水閥1和純化水進(jìn)水閥2關(guān)閉。

注射水罐和純化水罐注水完成后，兩個(gè)水罐可以分別進(jìn)行自循環(huán)保溫，下面以注射水罐自循環(huán)過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明：首先注射水罐循環(huán)出水閥17和注射水罐循環(huán)回水閥3打開(kāi)，回水泵22啟動(dòng)，只要回水泵流量開(kāi)關(guān)21有信號(hào)，回水泵22將繼續(xù)工作，如果回水泵流量開(kāi)關(guān)21信號(hào)消失10 s以上，回水泵22將停止工作并報(bào)警。當(dāng)循環(huán)水溫度探頭5的溫度低于70 ℃時(shí)，蒸汽閥7打開(kāi)，蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽手動(dòng)調(diào)節(jié)閥8調(diào)整適量大小后，進(jìn)入換熱器6給循環(huán)水加熱，換熱后形成的冷凝水和剩余蒸汽經(jīng)過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)疏水閥9和疏水閥10排走。當(dāng)循環(huán)水溫度探頭5的溫度高于75 ℃后，蒸汽閥7關(guān)閉。通過(guò)上述方式，注射水罐中的水經(jīng)過(guò)循環(huán)加熱始終保持在70 ℃以上。

凍干機(jī)清洗開(kāi)始，首先進(jìn)行純化水粗洗排污過(guò)程，純化水罐供水閥20打開(kāi)，供水管路放空閥34打開(kāi)30 s后關(guān)閉，供水泵29注入引水后啟動(dòng)，供給清洗純化水給凍干機(jī)進(jìn)行沖洗。只要供水泵流量開(kāi)關(guān)26有信號(hào)，供水泵29將繼續(xù)工作，如果供水泵流量開(kāi)關(guān)26信號(hào)消失10 s以上，供水泵29將停止工作并報(bào)警；如果供水壓力變送器27和供水壓力表28壓力超過(guò)500 kPa（5 bar），供水泵29也將停止工作并報(bào)警；如果供水溫度探頭25的溫度低于70 ℃，純化水罐開(kāi)始自循環(huán)加熱并報(bào)警。如無(wú)報(bào)警，回水泵排水閥24打開(kāi)，回水泵22啟動(dòng)，把凍干機(jī)沖洗后的污水直接排掉。

凍干機(jī)經(jīng)過(guò)粗洗排污后，進(jìn)入純化水循環(huán)清洗過(guò)程，回水泵排水閥24關(guān)閉，純化水罐循環(huán)回水閥4打開(kāi)，供水泵29和回水泵22繼續(xù)工作，清洗水在凍干機(jī)和純化水罐之間循環(huán)使用。如果供水泵流量開(kāi)關(guān)26和回水泵流量開(kāi)關(guān)21信號(hào)消失10 s以上，供水泵29和回水泵22將會(huì)停止，它們停止工作延時(shí)60 s后，還會(huì)再次啟動(dòng)繼續(xù)循環(huán)清洗。

在純化水循環(huán)清洗結(jié)束后，純化水罐將會(huì)被清空，進(jìn)入注射水最終清洗并回收階段，注射水罐供水閥18打開(kāi)，供水泵29啟動(dòng)，純化水罐循環(huán)回水閥4打開(kāi)后，回水泵22啟動(dòng)，注射水在給凍干機(jī)清洗結(jié)束后回到純化水罐儲(chǔ)存起來(lái)，以備下次或給另一臺(tái)凍干機(jī)粗洗排污使用。如純化水罐水位計(jì)16監(jiān)測(cè)到水位到達(dá)最高水位后，回水泵排水閥24打開(kāi)，純化水罐循環(huán)回水閥4關(guān)閉，多余的回水將被排走。

3" " 驗(yàn)證

在清洗站系統(tǒng)和20 m2凍干機(jī)管路連接后進(jìn)行聯(lián)動(dòng)清洗測(cè)試，分別記錄清洗過(guò)程中各工作階段清洗供水溫度、純化水罐內(nèi)水溫度和注射水罐內(nèi)水溫度的最小值，結(jié)果如表1所示。

從表1可以看到，凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)可以在凍干機(jī)清洗使用之前和使用過(guò)程中，通過(guò)換熱器和保溫循環(huán)管路保證水罐內(nèi)清洗水的溫度一直維持在70 ℃以上，從而解決了水罐內(nèi)的水儲(chǔ)存過(guò)程中降溫的問(wèn)題，減少了污染的風(fēng)險(xiǎn)。

把凍干機(jī)清洗次數(shù)分別設(shè)為3、4、5次，比較雙罐分級(jí)清洗方法和本方案的清洗用水總量，比較結(jié)果如表2所示。

從表2可見(jiàn)，凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)通過(guò)純化水粗洗排污、循環(huán)清洗、注射水最終清洗水回收的方式對(duì)凍干機(jī)進(jìn)行清洗的方案能有效減少用水量，清洗次數(shù)越多，節(jié)水效果越明顯。

4" " 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種凍干機(jī)用清洗站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明：該清洗站系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)保溫、純化水粗洗、循環(huán)清洗和注射水最終清洗并回收的方式，在保證清洗水潔凈質(zhì)量的前提下，節(jié)約了清洗用水總量。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）[S].

[2] EMA.The rules governing medicinal products in the European Union volume 4 EU guidelines for good manufacturing practice for medicinal products for human and veterinary use[S].

[3] 游佳麗，黃思源.CIP過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題[J].流程工業(yè)，2023（12）：54-55．

[4] 俞秀麗，田耀華.對(duì)制藥設(shè)備CIP與SIP相關(guān)問(wèn)題的探討[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2008，29（2）：36-39.

[5] 董玉燕，馮銀平.基于西門子PLC在線清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010，22（5）：310-312.

[6] 趙延武，陳世鵬.CIP清洗自控系統(tǒng)在藥品生產(chǎn)清潔中的應(yīng)用[J].流程工業(yè)，2021（9）：62-64.

[7] 于穎，田耀華，黃娟.在線清洗（CIP）新技術(shù)及設(shè)備[J].機(jī)電信息，2010（5）：1-11.

收稿日期：2024-03-11

作者簡(jiǎn)介：鄒洪武（1980—），男，山東淄博人，高級(jí)工程師，研究方向：凍干、滅菌等自動(dòng)化技術(shù)。