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药厂洁净蒸汽如何验证

嘉峪检测网        2024-03-21 08:25

蒸汽亦称“水蒸气”。根据压力和温度对各种蒸汽的分类为:饱和蒸汽,过热蒸汽。蒸汽主要用途有加热/加湿;还可以产生动力;作为机器驱动等。药品GMP检查指南中提到——凡影响产品质量的所有公用设施(如纯蒸汽、压缩空气、氮气等)都应通过验证,并按日常监控计划监控。
 
 

 
纯蒸汽常被用于制药行业的无菌生产中。无菌生产所用到的物料、容器、设备等物品需要使用纯蒸汽进行湿热灭菌处理。纯蒸汽的主要检测指标,如微生物限度、电导率、TOC等应满足《中华人民共和国药典》中注射用水的质量指标规定。
 
当液体在有限的密闭空间中蒸发时,液体分子通过液面进入上面空间,成为蒸汽分子。由于蒸汽分子处于紊乱的热运动之中,它们相互碰撞,并和容器壁以及液面发生碰撞,在和液面碰撞时,有的分子则被液体分子所吸引,而重新返回液体中成为液体分子。开始蒸发时,进入空间的分子数目多于返回液体中分子的数目,随着蒸发的继续进行,空间蒸汽分子的密度不断增大,因而返回液体中的分子数目也增多。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时,则蒸发与凝结处于动平衡状态,这时虽然蒸发和凝结仍在进行,但空间中蒸汽分子的密度不再增大,此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体,其蒸汽称为干饱和蒸汽(也称饱和蒸汽)。饱和蒸汽具有很多优点,特别是在100℃ (212 ℉)及以上的温度下,这使得它成为了出色的热源,其中的一些优点如下:
 
 
使用饱和蒸汽加热需要明白以下几点:
 
1.在加热过程中如果不使用干饱和蒸汽可能会造成产品加热效率降低,和常识相反的是,锅炉所产生的蒸汽往往都不是干蒸汽,而是包含着一些没有完全蒸发的水分子的湿蒸汽。
 
2.热辐射的热量损失使得一些蒸汽凝结,因此湿蒸汽会更加潮湿,并且形成冷凝水。因此,必须在管道适当的部位安装疏水阀从而将冷凝水排出。
 
3.重的冷凝水会从蒸汽中落下并且被管道底部的疏水阀排出,但是夹带着小水滴的湿蒸汽还是会降低产品的换热效率。因此,必须在管道的某些部位安装汽水分离器。
 
4.由于蒸汽在管道中的摩擦等会造成压力的损失,因此也会导致蒸汽温度的相应损失。
 
如果把饱和蒸汽继续进行加热,其温度将会升高,并超过该压力下的饱和温度。这种超过饱和温度的蒸汽就称为过热蒸汽。过热蒸汽有其本身的应用领域,如用在发电机组的透平,通过喷嘴至电机,推动电机转动。但是过热蒸汽很少用于工业制程的热量传递过程,这是因为过热蒸汽在冷凝释放蒸发焓之前必须先冷却到饱和温度,很显然,与饱和蒸汽的蒸发焓相比,过热蒸汽冷却到饱和温度释放的热量是很小的,从而会降低工艺制程设备的性能。
 
为了保证驱动设备不会因为冷凝水受损,因此一般使用过热蒸汽。
 
为了提高热效率和工作能力,例如:在低压蒸汽下的过热度达到极大的比容,甚至真空的情况。
 
供给和排放时都使用过热蒸汽有个明显的优点就是在蒸汽驱动设备的时候不会产生冷凝水,这样就能有效的避免由于碳酸侵蚀和腐蚀设备的危险。此外,汽轮机的理论热效率是和其出口和入口的焓值相关联的。因此提高了过热蒸汽的压力就等于提高汽轮机入口方向的焓值,从而有效提供了热效率。
 
工业蒸汽就是普通蒸汽锅炉直接加热炉水而产生的蒸汽。工业蒸汽作为热量载体一般用于间接加热或没有要求的直接接触加热使用。普通工业蒸汽基本满足大多数的直接或间接加热要求,相对于其它加热介质或流体,蒸汽是最干净、安全、无菌、高效的热媒介。蒸汽在输送中,会由于冷凝而产生对碳钢管道的腐蚀,腐蚀物如被携带至生产工艺中,可能对最终产品形成影响。当蒸汽中含有3%以上的冷凝水时,虽然蒸汽的温度达标,但由于分布在产品表面的冷凝水对热量传递的阻碍,蒸汽温度经过冷凝水膜时会逐步递减,使得到达产品的实际接触温度会低于设计温度要求。特别是锅炉携带的炉水,其水质可能会污染与蒸汽直接接触的产品。空气等不凝性气体的存在会对蒸汽的温度形成另外的影响,蒸汽系统内的空气未排除或未完全排除,一方面由于空气是热的不良导体,空气的存在会形成冷点,使得附着空气的产品达不到设计温度。蒸汽过热度是影响蒸汽灭菌的一个重要因素,经常会被忽略。饱和蒸汽灭菌原理是蒸汽遇冷产品凝结而释放出大量的潜热能,使产品的温度上升。而过热蒸汽,其性质相当于干燥的空气,其本身的传热效率低下;另外一方面,过热蒸汽释放显热而温度下降没有达到饱和点时,不会发生冷凝,此时放出的热量非常小,使得热量传输达不到灭菌要求。此现象在过热3℃以上时即表现明显。蒸汽过热还可导致物品快速老化。
 
公司总结会上指出最近越来越多的医药生产厂家关心纯蒸汽,那么什么是纯蒸汽?纯蒸汽有什么作用?纯蒸汽与我们一直在做的蒸汽又有什么差别呢?洁净蒸汽的标准是干度95%以上;洁净度99%,冷凝水满足EN285要求;不凝性气体3.5%以下(具体数据不同的企业会有一定差异);纯蒸汽其冷凝水的质量必须符合注射用水的标准,在水质的要求上洁净蒸汽的要求不算太严格,而纯蒸汽则是以纯化水为原水产生的蒸汽。因此,当纯蒸汽用于湿热灭菌时,为了确保灭菌质量,除以上检测指标外,制药行业还必须定期对纯蒸汽进行与灭菌质量相关的三个重要的检测项目:不凝性气体含量、过热度以及干燥度。
 
一、为什么要测试?
 
饱和蒸汽灭菌的半对数模式有一个假设,即饱和蒸汽中没有不凝性气体以及过热现象。湿蒸汽、过热蒸汽和含有不凝性气体的蒸汽,对多孔/固体物品程序的灭菌率有潜在的不良影响。
 
1)不凝性气体测试的必要性:
 
不凝性气体是蒸汽发生器生产的蒸汽中可能夹带的气体。这些不凝性气体(比如空气、氮气和二氧化碳)使蒸汽从纯的、汽相状态的水成为蒸汽和气体的混合物。
 
2)过热值测试的必要性:
 
过热蒸汽是指在某一压力下,其温度值超出该压力下的沸点温度。过热蒸汽是一种透明的无色气体,只有当温度下降到沸点温度时才会发生冷凝。只有这时才会产生灭菌所需的水汽,因此对工艺过程具有一定的危险性。
 
3)干燥度测试的必要性:
 
蒸汽的干燥值(一个干燥百分值的测试)是饱和蒸汽灭菌程序所用蒸汽中携带液相水量的测试值。干燥值为0表示有100%的水,干燥值为1.0 表示不含液相水的干燥蒸汽。
 
在日常灭菌过程中,不希望采用湿润的蒸汽,因为与干燥蒸汽相比,能量较低,而且更重要的是可能导致载荷湿润。因为由于水分的存在,细菌截留性能可能会受到不良影响。湿润的载荷被视为是未灭菌的。
 
二、测试仪器
 
纯蒸汽三项品质测试仪的套装,操作更方便,结果更准确。
 
三、测试步骤
 
1)不凝性气体测试
 
将蒸汽品质测试套件中的不凝性气体测试装置固定于合适的高度,冷却水入口连接压力水源(28℃以下),出口连接储水桶,冷凝水出口连接地漏。关闭不凝性气体测试装置的水流限流阀和蒸汽限流阀。将不凝性气体测试装置与取样点连接,打开冷凝水出口阀和玻璃管上的排气阀,在玻璃管中加入冷水并调节水位直至两边玻璃管的水位都在刻度0处。
 
将温度表的热电偶连接到不凝性气体测试装置的插槽中,打开水流限流阀和蒸汽限流阀,调节它们的流量,使得温度表测得冷凝温度稳定在80~90℃之间,再次调节使得两边玻璃管的水位都在刻度0处。
 
同时关闭冷凝水出口阀和玻璃管上的排气阀,可以看到右侧管由于气体增加液位慢慢降低,左侧管液位慢慢升高,一段时间后读数得到右侧管气体增加的体积Vb和左侧管水增加的体积Vc。
 
不凝性气体比例=Vb/Vc ×100%
 
接受标准:不凝性气体所占比例须小于3.5%
 
2)过热值测试
 
将皮托管水平同轴地连接到蒸汽管道上。
 
将温度探头插入扩充管并使其位于扩充管的中心。扩充管外套上保护套。将扩充管连上皮托管。
 
打开蒸汽,稳定后记录扩充管中的温度(Te)。按以下公式计算过热值,单位℃:
 
过热值=Te – T0
 
T0是当地大气压下水的沸点。
 
接受标准:
 
在扩充管中测得的过热值须不超过25℃。
 
过热值如是负值则取0℃。
 
3)干燥度测试
 
将一个温度探头通过密封盖插入取样点的蒸汽管道中,并使其位于管道的轴心。打开蒸汽,稳定后记录蒸汽供应管道中的温度(Ts)。
 
橡皮塞的不锈钢长管连接橡皮管。用橡皮塞塞住空保温瓶。秤重并记录重量(M1)。
 
取下橡皮塞在保温瓶中加入650±50克冷水(低于27℃)。塞上橡皮塞,保证瓶外干燥无水残留,秤重并记录重量(M2)。
 
将温度探头从橡皮塞的不锈钢短管中插入保温瓶的水中。记录保温瓶中水的初始温度(T0)。
 
将皮托管水平同轴地连接到蒸汽管道上。
 
打开蒸汽,稳定后将橡皮管连接上皮托管。调节橡皮管使冷凝水可顺畅地流入保温瓶中。
 
当保温瓶内水的温度达到接近80℃时断开橡皮管和皮托管的连接,同时摇动保温瓶以使其充分混合,记录最终水温(T1)。
 
秤重并记录最终重量(M3)。
 
实际加入水的重量 Mw = M2 - M1。
 
按以下公式计算蒸汽的干燥度:
 
 
L=在温度为Ts时饱和干燥蒸汽的潜伏热(kJ·kg-1)。
 
收集的冷凝水的重量 Mc = M3 - M2。
 
接受标准:纯蒸汽的干燥度须大于95%
 
洁净蒸汽至少包含给水纯度、蒸汽本身的干度(冷凝水含量)、不凝性气体含量、过热度、合适的蒸汽压力和温度、以及足够的流量。
 
特别是洁净蒸汽的流量,流量的波动直接导致洁净蒸汽的压力和温度变化,同时洁净蒸汽流量的变化也会很大程度地影响到蒸汽的干度。
 
洁净蒸汽的洁净度保证不仅在于洁净蒸汽的产生,还包含其洁净输送管道系统设计以及洁净蒸汽加热系统的控制和冷凝水排放方案。
 
洁净蒸汽的过热度往往是由于洁净蒸汽的减压导致的,较小的减压比和温度检测可有效控制洁净蒸汽的过热度。
 
基于食品饮料工艺、医用加湿和灭菌、化妆品容器清洁、白酒原料蒸煮和生啤灌装用洁净蒸汽的要求和技术参数各有不同,但医用洁净蒸汽的标准至少包含以下参数(供参考,注意与上文的验证数据有差异,可根据验证要,做到有理有据即可):
 
干度98%以上,
 
洁净度99%,
 
冷凝水纯度满足EN285要求
 
不凝性气体0.2%以下,
 
适应负载变换10-110%。
 
全负载压力波动0.2barg
 
过热度小于2℃
 
工业蒸汽、超净过滤洁净蒸汽、洁净蒸汽、医药用纯净蒸汽的设备投资和运行费用以及管理难度都有较大不同。只有依据实际的工艺和实际需求来选择适合等级的蒸汽。洁净蒸汽在食品安全的大环境下,会越来越多地被广泛使用,但是只有使用合格的洁净蒸汽才能真正实现安全卫生的生产要求。
 

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