血液制品项目特点分析及暖通设计应对措施

创业   2024-11-11 19:03   北京  

针对血液制品生产车间的特点,结合GMP要求和国家相关设计规范,提出相应的技术措施及解决方案。


Part.00

引 言

血液制品生产车间通常具有洁净度级别多(往往包含GMP中A、B、C、D所有4个洁净度级别)、室内温湿度差别大、房间不同时使用率高、生产岗位净高迥异等特点,这就要求暖通设计人员依据生产实际情况合理划分空调系统,制定不同的空气处理流程,采取切实、科学的技术措施,为血液制品生产车间正常、高效地运行提供坚实的保障。

Part.01

洁净区域的洁净度级别

血液制品项目主要生产无菌产品,涉及的洁净度级别为GMP中A、B、C、D所有4个级别。这4个洁净度级别,对空气悬浮粒子及微生物限度都有具体的要求。

对空气悬浮粒子的基本要求[1]如表1所示。

表1 1 m3悬浮粒子最大允许数

对微生物限度的基本要求[1]如表2所示。

表2 对微生物限度的基本要求

Part.02

洁净区域尘埃粒子的来源及空气处理方式

生产血液制品,包括灌装、冻干、预灌注等区域,生产过程相对其他固体制剂生产车间更为洁净、生产过程中基本没有物料粉尘产生。由此可见,尘埃粒子主要来自操作工人、工艺(动)设备以及室外新风。其中,操作工人、工艺(动)设备等产尘量不大且较为稳定(在此不作详细叙述),而新风中含有的尘埃粒子则较多且波动性较大,将对净化空调系统产生明显的影响。

根据《洁净厂房设计规范》(GB 50073—2013)[2]第4.1.1条中的表1介绍,大气(即空调系统的新风)中的含尘浓度(公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子计数浓度)为:(1)市中心5.3×107~2.5×108 pc/m3,相当于150×104~708×104 pc/ft3;(2)市郊3.5×107~1.1×108 pc/m3,相当于99×104~311×104 pc/ft3。通常而言,洁净厂房建造于市郊的居多,空气品质市郊明显优于市中心,但即使是市郊的空气品质,其含尘浓度仍然远远高于洁净厂房内D级(最低级别)的空气含尘浓度。如国际标准ISO 14644-1中的8级,相当于美国联邦标准FS209E中的100000级,其含尘浓度(公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子计数浓度)为不超过100 000 pc/ft3,大约仅为市郊大气含尘浓度的1/30~1/10。上述大气含尘浓度是在正常天气情况下测得的,若在雾霾天气其含尘浓度将高得多。

基于上述分析,血液制品车间净化空调系统的空气处理过程,建议针对不同的洁净度级别采用以下两种处理方式之一:

(1)D级的净化空调系统:新风先经一级粗效(G4)及一级中效(F5或F6)过滤,再与净化区域的回风混合(全新风系统无回风),进行热湿处理,最后依次经一级中效(F7或F8)及一级高效(H13)过滤后送入空调区域;

(2)A、B及C级的净化空调系统,新风先经一级粗效(G4)及一级中效(F6或F7)过滤,再与净化区域的回风混合(全新风系统无回风),进行热湿处理,最后依次经一级中效(F8或F9)及一级高效(H14)过滤后送入空调区域。

所谓“细菌”,也称为“微生物”,通常有3种基本形态,即球形、杆形和螺旋形,分别称为球菌、杆菌和螺形菌,它们的公称粒径大多在0.6~3 μm,由此可见,一个所谓无尘(即没有公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子)的洁净室,在工程实际中可以认为是无菌的。因此,对于无菌车间(主要为A级、B级净化区)而言有效控制公称粒径≥0.5 μm的尘埃粒子(包括细菌)就显得至关重要了。

另外,净化空调系统在运行过程中,只要切实做好日常维护工作,就基本能保证空调系统的送风是无尘、无菌的,但即便如此,仍然无法确保所有空调房间内不产尘、不长菌,所以,血液制品无菌生产车间必须定期做好净化空调房间的大消毒工作。

当前常用的大消毒形式主要包括臭氧大消毒、过氧化氢(双氧水)大消毒、紫外灯照射大消毒及甲醛熏蒸大消毒等四种。其中,臭氧大消毒应用最为广泛,可应用于所有级别的洁净区,但该消毒形式消毒效果不够理想,故高级别(A、B级)的洁净区常常采用过氧化氢(双氧水)大消毒形式。紫外灯照射大消毒,消毒效果相对较差,一般不能作为正式的大消毒形式用于实际工程,仅可作为辅助性的消毒形式。甲醛熏蒸大消毒,虽然消毒效果较好,但甲醛有害人体健康,且消毒结束后在围护结构表面往往会残留一些粉末,需要清理,国内外现已基本禁止采用该大消毒形式了。

Part.03

空调区域温湿度

血液制品生产车间,其温度、湿度不同于普通药品生产车间的温度(18~26 ℃)、湿度(45%~65%),在洁净区(尤其是C级区)及CNC区往往还具有低温的要求。各生产区的温湿度通常如表3所示。

表3 各生产区的温湿度

从表3可知,血液制品车间的暖通工程,具有空调系统繁多、净化区域洁净度级别齐全(即含有A~D各个级别)、相同洁净度级别生产区的温湿度差异大等特点,因此,在进行暖通工程设计时,需根据车间内工艺生产的具体特点、不同的洁净度级别、不同的温湿度要求、不同时使用的区域,划分不同的(净化)空调系统。车间内众多空调系统,其空气过滤、热湿处理流程等存在较大差异,即便是CNC生产区域及辅助生产区域的空调系统,其送风建议至少采用一粗(G4)、一中(F5或F6)两级过滤并进行热湿处理后送入空调区域。

Part.04

部分生产区域有防爆要求

在血液制品生产过程中,有些生产区域(或岗位)因使用超过安全容量的有机溶媒,故有防爆要求,如血浆基础分离区、层析柱处理区域的清洁制备间等。尤其是血浆基础分离区,既有防爆的要求,又有C级(有时因工艺流程不同定为D级)的洁净度要求,这就要求服务于该区域的空调系统必须采用全新风空调系统,即对空调区域采用全送全排的气流组织形式。为节省暖通工程的投资,上述全新风空调系统的空气处理机组(空调箱)应采用普通型(即非防爆型)空气处理机组(空调箱),但必须将该空气处理机组(空调箱)放置于非防爆区,空调送风管在接往防爆区的墙体处应设置防火阀及止回阀。并且血浆基础分离区的环境温度通常要求控制在10~15 ℃,故空调系统的送、排风系统及建筑围护结构需要进行最小热阻计算,选择合适的风管保温材料及建筑保温层,以防风管系统及围护结构结露。同时还要设计合适的节能措施,以便合理、经济地回收排风中的能量。

Part.05

生产区域部分房间的净高较高

血液制品生产车间中,有些工艺设备(如洁净公用工程设施间、部分工艺操作间、血浆基础分离区内的工艺设备)高度较高,故布置上述工艺设备的生产区域的净高就需要相应提高,一般净高取4.0~8.0 m不等。工艺操作间及血浆基础分离区均有洁净度(D级或C级)要求,如血浆基础分离区,因工艺设备较多、较高,一般设有操作平台,为确保其洁净度及温湿度,需进行合理的气流组织,除需要在操作平台上、下区域分别设置送、排风口外,还要求操作平台采用不锈钢格栅制作,尽可能避免洁净区出现死角而影响洁净度。

Part.06

生产区域空调系统的备用要求

6.1

低温空调系统的需要

血液制品生产车间中,部分空调房间的室内温度为0~5 ℃及2~8 ℃,如2~8 ℃的房间/储存间 、0 ~5 ℃ 离 心 分 离 室 及 2 ~8 ℃ 储 存 室 、IMIG/IVIG储存间等。因此,服务于上述空调房间的空调(包括净化空调)系统,其送风温度较普通空调系统的送风温度要低得多,通常仅为-4~+2 ℃。依据《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2015)[3]第8.5.4.1条规定,空气冷却器(即表冷器)“冷媒的进口温度应低于空气的出口温度至少3.5 ℃”,那么,在不考虑风机温升且空调区域无相对湿度要求的情况下,上述空调系统-4~+2 ℃的送风温度,即为表冷器的出风温度,此时冷媒进口温度至少为-7.5~-1.5 ℃。若工艺生产过程中对空调区域的相对湿度有所要求(如不大于65%),且空调系统不能利用二次回风,就必须对表冷器的出风进行再加热,以降低出风的相对湿度并满足送风要求,但为确保上述空调区域的温度要求,上述空调系统-4~+2 ℃的送风温度是不能改变的,这就要求表冷器冷媒的进口温度,较上述的-7.5~-1.5 ℃温度更低,因此上述空调系统的冷媒通常采用-10~-5 ℃的乙二醇溶液。然而,该冷媒进入表冷器并通过其翅片与空气进行热交换,将不可避免地引起表冷器的结霜,随着结霜的加剧,表冷器的通路面积将逐步减少,并导致空调系统送风量大幅下降,从而无法满足空调区域温湿度、洁净度的要求。因此,上述空调系统的表冷器必须要有备用,通常一用一备,自动切换。当使用中的表冷器因结霜使压差逐步增加至设定值时,将自动切换至备用表冷器,送风通路也随之改变,使空调系统正常运行。结霜表冷器将自动进入融霜模式。而融霜,较为常见的有电加热融霜和热媒加热融霜两种形式。在实际工程项目中,电加热融霜较易产生故障且融霜效果相对较差,目前很少被采用;热媒加热融霜则较为常见,该热媒通常采用与-10 ℃/-5 ℃乙二醇低温冷媒的组分相同的乙二醇溶液,并经蒸汽—乙二醇溶液(或热水—乙二醇溶液)热交换机组制备成60 ℃/50 ℃的乙二醇溶液,自动切换并进入需要融霜的表冷器进行融霜,融霜完毕后即成为备用表冷器待命。需要指出的是,如需要加快融霜速度,则可提高热媒的入口温度,即将热媒的入口温度由上述的60 ℃提高到70 ℃、80 ℃等,但该表冷器就不宜采用铜管套铝片的表冷器了,以免铝片与铜管的接触面松动而影响表冷器的换热效果,建议采用铜管套铜片的表冷器。

6.2

连续生产的需要

为满足血液制品工艺生产的要求,有些房间或岗位若空调系统停机将产生重大经济损失,故需每天24 h不间断运行。如2~8 ℃的房间/储存间、孵放室、IVIG孵放室、0~5 ℃离心分离室及2~8 ℃储存室、IMIG/IVIG储存间等房间或岗位,其空调系统除上述表冷器需一用一备外,空调箱内的风机也必须考虑一用一备,故障时能自动切换,从而保证空调系统的正常运行。

Part.07

结 语

要建设一个较为完善的血液制品生产车间,暖通工程的设计往往十分重要,除需根据以上血液制品项目的特点,提出很有针对性的解决方案外,还需全面掌握工艺生产过程,合理划分(净化)空调、通风(包括排烟)系统,确定与工艺生产相匹配的自动控制方案,采取合理的节能措施,使(净化)空调、通风系统稳定、高效、节能地运行。

参考文献:
[1] 国家食品药品监督管理局药品认证管理中心组. 药品GMP指南:厂房设施与设备[M].北京:中国医药科技出版社,2011.
[2] 洁净厂房设计规范:GB 50073—2013[S].

[3] 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范:GB 50019—2015[S].


撰稿人 | 翟奇琛

责任编辑 | 邵丽竹

审核人 | 何发





必看视频

推荐阅读

制药设备定期回顾的探讨

直播预约 | 制药行业高效流体解决方案

制药企业真空冷冻干燥机的确认

本文作者翟奇琛,中石化上海工程有限公司,来源于机电信息,仅供交流学习。由“制药工艺与装备”平台整理发布,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除。欢迎关注“制药工艺与装备”公众号,获得最新制药业创新技术、新闻动态等热点话题。

制药工艺与装备
“制药业”的宗旨是“服务中国制药业”,用整合的资源更精准地服务业内人士,更好地履行媒体使命。
 最新文章