一种冻干机用清洗站系统的设计

0引言

为保证冻干无菌生产工艺,冻干机内部板层等风险部位需要在冻干前彻底清洁和消毒,最大可能减少污染风险^[1]。冻干机清洗用水要求量大且水质洁净度高,由于制水系统的制水速度有限,一般情况下不能保证冻干机批次连续清洗的用水量需求,所以对冻干机清洗前,一般使用储水罐提前准备一定量的水,由于清洗洁净效果还受到水压大小的影响,清洗时会使用增压泵把水罐内的水增压并打到冻干机内以取得良好的清洗效果。这一过程有两个问题:一是清洗水要保证其无菌水平需要温度高于70℃ ^[2],但水存储在水罐里,时间越长温度越低,如不能及时用完,水温很容易低于要求,增加污染风险;二是清洗水压力高,冻干机内清洗区域大,耗水量往往以吨计,纯化水和注射用水的制备成本又比较高,所以如何尽量节约用水量也是一个亟待解决的问题^[3]。

1研究现状

关于保证清洗水无菌水平的研究,有学者提出的方法是提高进入水罐前水的温度^[4],即在储水罐之前,通过外部加热升高进水的温度,使水温达到80℃甚至90℃ ,以求清洗水使用前高于70℃ 。还有学者采用对供水进行二次加热的办法^[5],即在水罐到冻干机的管路上安装换热装置,以提高给冻干机清洗用水的温度,使其温度保持70℃以上。上述两种方法均存在一些缺点,比如提高水温、增加保温,水储存时间久了温度还是会降下来;供水管路上加换热器,供

水的温度达到了要求,但水罐里的水储存过程中的温度仍可能低于70℃,存在污染的风险。

关于清洗节水的问题,主要解决办法有单罐循环清洗^[6]和多罐分级清洗^[7]两种方式。单罐循环清洗,配置有自吸泵可以把清洗冻干机的水吸回水罐,实现清洗水在冻干机和水罐之间的循环流动,但是单一的水质,加上回水影响,清洗水的洁净质量不能保证,难以取得更高等级要求的清洗效果。多罐分级清洗,每个水罐里水的洁净级别不一样,先用级别低的水给冻干机粗洗,然后依次提高清洗水的洁净级别进行精洗,以最终达到冻干机的清洁要求,这样做可以相对降低清洗成本,但该方法实际的用水量并没有减少,只是降低了高成本的用水量。

2设计说明

冻干机用清洗站系统设计有两个水罐,分别储存冻干机清洗用的纯化水和注射水,两个水罐里的水都可实现循环保温功能,配合供水泵和回水泵及其管路,清洗站可实现冻干机纯化水清洗、注射水清洗、冲洗排污、循环清洗、注射水回收等功能。为了实现上述功能,冻干机用清洗站系统设计了纯化水罐、注射水罐、供水泵及管路、回水泵及管路、换热器及保温循环管路等,如图1所示。

下面结合图2说明冻干机用清洗站系统各部分的工作过程。

冻干机用清洗站系统启动后,注射水罐呼吸器加热器11和纯化水罐呼吸器加热器14分别开始工作,根据注射水罐呼吸器温度探头12和纯化水罐呼吸器温度探头15监测到的呼吸器温度,控制注射水罐呼吸器和纯化水罐呼吸器温度维持在设定温度之上,以防呼吸器上产生的冷凝水影响呼吸器的通透性。

在给冻干机进行清洗前,注射水罐和纯化水罐首先进行注水,注射水进水阀1和纯化水进水阀2打开,当注射水罐水位计13和纯化水罐水位计16监测到的各个水罐到达设定注水水位后,注射水进水阀1和纯化水进水阀2关闭。

注射水罐和纯化水罐注水完成后,两个水罐可以分别进行自循环保温,下面以注射水罐自循环过程为例进行说明:首先注射水罐循环出水阀17和注射水罐循环回水阀3打开,回水泵22启动,只要回水泵流量开关21有信号,回水泵22将继续工作,如果回水泵流量开关21信号消失10 s以上,回水泵22将停止工作并报警。当循环水温度探头5的温度低于70℃时,蒸汽阀7打开,蒸汽经过蒸汽手动调节阀8调整适量大小后,进入换热器6给循环水加热,换热后形成的冷凝水和剩余蒸汽经过手动调节疏水阀9和疏水阀10排走。当循环水温度探头5的温度高于75℃后,蒸汽阀7关闭。通过上述方式,注射水罐中的水经过循环加热始终保持在70℃以上。

冻干机清洗开始,首先进行纯化水粗洗排污过程,纯化水罐供水阀20打开,供水管路放空阀34打开30 s后关闭,供水泵29注入引水后启动,供给清洗纯化水给冻干机进行冲洗。只要供水泵流量开关26有信号,供水泵29将继续工作,如果供水泵流量开关26信号消失10 s以上,供水泵29将停止工作并报警;如果供水压力变送器27和供水压力表28压力超过500kpa(5 bar),供水泵29也将停止工作并报警;如果供水温度探头25的温度低于70℃ ,纯化水罐开始自循环加热并报警。如无报警,回水泵排水阀24打开,回水泵22启动,把冻干机冲洗后的污水直接排掉。

冻干机经过粗洗排污后,进入纯化水循环清洗过程,回水泵排水阀24关闭,纯化水罐循环回水阀4打开,供水泵29和回水泵22继续工作,清洗水在冻干机和纯化水罐之间循环使用。如果供水泵流量开关26和回水泵流量开关21信号消失10 s以上,供水泵29和回水泵22将会停止,它们停止工作延时60s后,还会再次启动继续循环清洗。

在纯化水循环清洗结束后,纯化水罐将会被清空,进入注射水最终清洗并回收阶段,注射水罐供水阀18打开,供水泵29启动,纯化水罐循环回水阀4打开后,回水泵22启动,注射水在给冻干机清洗结束后回到纯化水罐储存起来,以备下次或给另一台冻干机粗洗排污使用。如纯化水罐水位计16监测到水位到达最高水位后,回水泵排水阀24打开,纯化水罐循环回水阀4关闭,多余的回水将被排走。

3 验证

在清洗站系统和20 m2冻干机管路连接后进行联动清洗测试,分别记录清洗过程中各工作阶段清洗供水温度、纯化水罐内水温度和注射水罐内水温度的最小值,结果如表1所示。

从表1可以看到,冻干机用清洗站系统可以在冻干机清洗使用之前和使用过程中,通过换热器和保温循环管路保证水罐内清洗水的温度一直维持在70℃以上,从而解决了水罐内的水储存过程中降温的问题,减少了污染的风险。

把冻干机清洗次数分别设为3、4、5次,比较双罐分级清洗方法和本方案的清洗用水总量,比较结果如表2所示。

从表2可见,冻干机用清洗站系统通过纯化水粗洗排污、循环清洗、注射水最终清洗水回收的方式对冻干机进行清洗的方案能有效减少用水量,清洗次数越多,节水效果越明显。

4结束语

本文介绍了一种冻干机用清洗站系统的设计,并对该系统进行了测试,测试结果表明:该清洗站系统通过循环保温、纯化水粗洗、循环清洗和注射水最终清洗并回收的方式,在保证清洗水洁净质量的前提下,节约了清洗用水总量。

[参考文献]

[1]药品生产质量管理规范(2010年修订)[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]游佳丽,黄思源.CIP过程中的常见问题[J].流程工业,2023(12):54-55.

[4]俞秀丽,田耀华.对制药设备CIP与SIP相关问题的探讨[J].医药工程设计,2008,29(2):36—39.

[5]董玉燕,冯银平.基于西门子PLC在线清洗系统设计[J].现代商贸工业,2010,22(5):310—312.

[6]赵延武, 陈世鹏.CIP清洗自控系统在药品生产清洁中的应用[J].流程工业,2021(9):62—64.

[7]于颖,田耀华,黄娟.在线清洗(CIP)新技术及设备[J].机电信息,2010(5):1—11.

2024年第14期第12篇