制药用洁净管路的设计及安装要点

史寒东

摘  要：洁净管路在制药工业上具有广泛应用，因药品无菌性的特殊要求，因此，洁净管路的合理设计及安装是药品无菌或微生物控制的基本保障。工艺管道系统组成通常包含仪器、仪表、阀门、管路、泵等，通过各组件的合理设计及安装，来实现无菌或微生物控制保障。

关键词：工艺管路系统的设计;系统组件的材质选择;正确的施工及管理

1工艺管路系统的设计

材料选择：根据《药品生产质量管理规范》的要求，为了实现工艺管道系统不对药品产生污染性，因此，系统组件的材质便成了一项重要内容，制药业工艺管道通常选择奥氏体不锈钢材质管路，广泛应用的有304、316、316L等，不锈钢管路、管件一般内壁采用机抛，内壁表面粗糙度Ra<0.45um;仪器、仪表应选择耐腐蚀、无脱落、易清洁的产品;洁净管路对流通介质有微生物限度要求的通常选用卫生级隔膜阀，一般注射用水系统管路使用卫生级隔膜阀，纯化水管路使用卫生级隔膜阀或卫生级球阀，药液管路采用卫生级隔膜阀，纯蒸汽管路采用卫生级球阀，洁净压缩空气管路采用卫生级球阀。

清洁及灭菌：为了更好的控制系统微生物，应定期对管路系统进行清洁和灭菌，清洁或灭菌频率根据产品的无菌要求进行确定。在清洗和灭菌过程中应对所有管路进行有效冲洗且冲洗后要进行全部排空。为了满足全部排空需求，在工艺管路设计时，应满足至少0.5%的管理坡度，不同管道走向采用不同坡度方式，灭菌时，保证蒸汽压力和冷凝水及时排出，保证系统末端或系统内最冷点位置也能达到灭菌温度要求。

满足工艺或用量需求：工艺管路主要指配液系统管路及洁净公用工程分配管路。针对配液系统，首先采用工艺优先原则，根据产品工艺特点进行管路流程设计。公用工程分配管路应从整个系统管网的用量考虑，统筹计算各使用点的用水量、用水时间等，对分配泵、管路及储罐大小进行设计。

2 工艺管路系统的施工

现场检查：管道、管件、密封件等检查：检查上述内容是否具有出厂合格证和材质证明;管道、管件表面不得有裂纹、毛刺、壁厚均匀;现场是否具备洁净管路安装条件，对已焊接结束的洁净管路是否做好密封处理;不同材质管路是否有明显标识区别存放。

管支架的安装：洁净管道中，管支架是安装的基础条件。它可以承受管道的重力载荷，阻止管道发生非预期方向的位移，控制摆动、振动或者冲击。安装管支架时要注意安装间距，薄壁不锈钢管支架间距不应大于15米，固定支架应设置在变径、分支、接口及穿越承重墙或楼板的两侧。在蒸汽管道中，主管道支架采用滑动支架。

焊接切口：在管路或管件焊接时，优先选用管道切管机进行，切片围绕管中心低转速切割，保证切割处无温度升高，没有灰尘及切割瘤，切口与管道中心线垂直，保证自动焊接的顺利进行。

焊接：洁净管路安装中优先选用焊接连接，焊接优先选用自动焊接，其次为手工焊接，均需要具备焊接资质人员进行操作。自动焊接时采用惰性气体保护，如氩气、氮气保护焊接。焊接附近的氧含量越低焊接的质量越好，这种焊缝管道内的氧化铬保护层受破坏越小，且自动焊接时不使用焊条，完全利用不锈钢自身材料熔接而成，最大限度的保证了焊接件的材料组分，有利于满足洁净管路的防腐要求。手工焊接是在无法使用自动轨迹焊的地方，手工焊接应对每一个焊口进行内窥镜检测，确保焊接质量，自动焊只需对20%焊接口检测。

仪器、仪表、阀门的安装：此项内容为系统有效运行提供参数保证，是系统的重要组成部分。在管路系统中，难免会有支路设计的需要，如在支路阀门关闭时，支路和主路就会存在一定的死水，在设计过程中，一定要尽量缩小这段距离，需要使支路的阀门尽可能的接近主路。目前常用的参照有

2001年ISPE水和纯蒸汽基准指南的“从主管外壁开始测到支管盲端或阀门密封点的长度L≤3倍的支管直径D（3D）”。

2009年ASME BPE的由主管内壁到支管盲端或阀门密封点的长度L≤2倍的支管直径D。

1993年美国高纯水检查指南的由主管中心开始测到支管盲端或阀门密封点的长度L≤6倍的支管直径D（6D）。

WHO的由主管外壁到支管盲端或阀门密封点的长度L≤1.5倍的支管直径D。

同样，在阀门的安装过程中也考虑自排尽功能，例如：隔膜阀在横向安装时，应具备一定的安装角度，不同管径的隔膜阀的自排安装角度不同，某些进口品牌隔膜阀厂家，在出厂时在管径外壁设置一条参照线，在安装时，时参照线垂直于对接管中心位置，此角度为最佳安装角度。

压力测试：洁净管路系统在安装结束后，应对管路的密闭性就进行测试，检查是否存在焊接泄露或漏焊情况。根据管道内介质设计压力，应采用1.15倍设计压力或使用压力的1.5倍。试验时应当逐步缓慢增加压力，当压力升至试验压力的50%时，如未发现异常或泄露现象，继续按试验压力的10%逐级升压，直至试验压力，然后将要将至设计压力进行检查，保压一个小时后压力下降至0.02Mpa，方可进行流体试漏试验，试验中严禁带压紧固螺栓或其他。有缺陷的连接点应该被移除后重新测试，在修复后重新测试，测试压力需和原来指定测试压力相同。所有不锈钢管道在气压测试后应立即排空。

管路的清洗及钝化：由于管道在安装施工过程中，在管道内外表面会附着或进入灰尘及杂物，因此，管道在安装连接完毕后，第一步做的应该是管路清洗。首先用经过滤的无菌压缩空气对管路进行吹洗数遍，将管路内的杂质、异物、灰尘吹掉;其次，用0.1%NaOH溶液进行循环清洗，去除焊接位置及管路油污，系统内所有阀门至少由关闭专向开启数次，用于排放该点位置的清洗液。再次，将清洗液排尽，冲洗管路至中性为止。清洗结束后对管路进行钝化处理，钝化目的为在管路内壁形成一层氧化膜，增加管路的耐腐蚀性。钝化溶液通产采用8%硝酸溶液，在45℃-55℃下循环60分钟，而后排放冲洗至进出口電导率相同为止。

3 总结

以上内容是对洁净管路设计、施工要点进行简要概述，最终目的为控制洁净管路内的微生物滋生。需要在设计过程中做好风险评估，在施工过程中做好管理与监控。

参考文献

[1]张功臣.制药用书系统.第二版

[2]何国强.制药流体工艺实施手册.

[3]《药品生产质量管理规范》（2010年修订）

[4]ISPE 制药工程指南