管道系統(tǒng)作為一個(gè)極為普遍的系統(tǒng)元素，廣泛存在于各個(gè)化工行業(yè)當(dāng)中。但是在每個(gè)行業(yè)中又有其一定的特殊性和專一性，即使在制藥行業(yè)也可再粗略地分為原料藥管道和制劑管道兩種性質(zhì)管道。本文主要針對(duì)本公司的使用情況對(duì)制劑方向的管道特點(diǎn)進(jìn)行簡要介紹，特別會(huì)對(duì)“潔凈”管道的特點(diǎn)進(jìn)行描述。
法規(guī)要求
醫(yī)藥制劑領(lǐng)域相對(duì)于原料藥領(lǐng)域，所要輸送的介質(zhì)相對(duì)比較常見，主要集中在軟化水、純化水、注射用水、純蒸汽、工藝壓縮空氣等，但其中有些需要高溫循環(huán)或低溫循環(huán)，有些有較高壓力，這些需要特別注意。
醫(yī)藥制劑行業(yè)中的管道要把“潔凈質(zhì)量”的概念放在重要的位置進(jìn)行考慮，特別是對(duì)微生物的防止及控制。一定要嚴(yán)格遵守中國GMP(Good Manufacturing Practice)中對(duì)管道要求的相關(guān)規(guī)定。如果產(chǎn)品涉及出口產(chǎn)品，也要遵守美國(FDA)和歐盟GMP中的相關(guān)要求。下面是中國GMP對(duì)此的一些要求及描述：
生產(chǎn)設(shè)備不得對(duì)藥品有任何危害，與藥品直接接觸的生產(chǎn)設(shè)備表面應(yīng)光潔、平整、易清洗或消毒、耐腐蝕，不得與藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或吸附藥品，或向藥品中釋放物質(zhì)而影響產(chǎn)品質(zhì)量并造成危害。
各種管道、照明設(shè)施、風(fēng)口和其它公用設(shè)施的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)避免出現(xiàn)不易清潔的部位，應(yīng)盡可能在潔凈區(qū)外部對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。
水處理設(shè)備及其輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)應(yīng)能確保制藥用水達(dá)到設(shè)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。水處理設(shè)備的運(yùn)行不得超出其設(shè)計(jì)能力。
純化水、注射用水儲(chǔ)罐和輸送管道所用材料應(yīng)無毒、耐腐蝕;儲(chǔ)罐的通氣口應(yīng)安裝不脫落纖維的疏水性除菌濾器;管道的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)避免死角、盲管。
純化水、注射用水的制備、儲(chǔ)存和分配應(yīng)能防止微生物的滋生，如注射用水可采用70℃以上保溫循環(huán)。
上面的要求和描述，是對(duì)潔凈管道要求的一個(gè)總原則，在設(shè)計(jì)之初一定要遵循這些原則，才能將制藥系統(tǒng)潔凈公用工程系統(tǒng)的生產(chǎn)處于可控范圍中。下文將逐步簡單介紹潔凈管道的一些特點(diǎn)。
潔凈管道、管件、閥門、墊片的材質(zhì)選擇
對(duì)應(yīng)中國GMP要求：“生產(chǎn)設(shè)備不得對(duì)藥品有任何危害，不得與藥品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或吸附藥品，或向藥品中釋放物質(zhì)而影響產(chǎn)品質(zhì)量并造成危害。”在潔凈管道材質(zhì)選擇上主要做如下考慮：
潔凈管道管件、閥門的材質(zhì)選擇
一般來講，潔凈管道管件、閥門材質(zhì)選擇的空間不是很大，大多數(shù)情況下奧氏體不銹鋼是用途最廣泛的一種材質(zhì)，可以用于各種制藥行業(yè)。
在這些不銹鋼組成當(dāng)中，不同元素扮演著不同的角色。較低的含碳量可以更加利于氬弧焊接的進(jìn)行，較高的鎳鉻含量可以更好預(yù)防腐蝕，較高的鎳含量還可以提高不銹鋼管道的延展性，一定含量的鉬元素還可以進(jìn)一步抵抗氯元素對(duì)管道的腐蝕。綜合以上因素和成本的考慮，316L這種材質(zhì)是最適合制藥潔凈管道的一種材質(zhì)。此外，其他材料也是可以使用的，比如316、904L、316Ti等，但是都存在一定的局限性。
材質(zhì)選擇最主要的考慮因素是在防銹上，要盡量減少管道中銹出現(xiàn)的可能性。如果管道中將輸送不能確定的流體，腐蝕測(cè)試是一種好辦法，可幫助設(shè)計(jì)人員選擇合適的材質(zhì)。
在管道系統(tǒng)中還有管件、閥門、墊片等其他組成部分，其中管件及閥門因與管道選擇一樣的材質(zhì)。一來可以擁有較好的抗腐蝕性，二來也可防止電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)生。
連接密封部件選擇
墊片作為潔凈管道的重要連接密封部件，有EPDM、PTFE、FPM和硅膠等材質(zhì)作為選擇。選擇的原則大多取決于溫度、壓力、和流體腐蝕度等。比如EPDM這種材質(zhì)就很難長時(shí)間耐受100℃以上的工作環(huán)境，因此被更多地用于溫度較低的系統(tǒng)，而在高溫系統(tǒng)，尤其是蒸汽系統(tǒng)中則更傾向于與選用PTFE或硅膠墊片等耐熱材質(zhì)。
在實(shí)際生產(chǎn)過程中確實(shí)目睹了有的地方在潔凈蒸汽管道系統(tǒng)中使用了不耐高溫的EPDM材質(zhì)墊片，而造成墊片老化破損從而污染管道的實(shí)例。因此在選擇應(yīng)用于高溫系統(tǒng)的墊片時(shí)，尤其要注意這個(gè)問題。如果別無選擇的話，一定要特別注意使用時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， EPDM墊片用于藥廠潔凈蒸汽系統(tǒng)一般不超過1年是可以接受的。
潔凈管道的連接方式
在潔凈管道中，管道的連接方式十分重要，如果管道的連接會(huì)導(dǎo)致有死水的產(chǎn)生，這將在很大程度上違背GMP對(duì)潔凈管道的要求。
焊接
潔凈管道最好的連接方式是焊接，在設(shè)計(jì)施工過程中要盡量使用焊接的方式連接管道。潔凈管道的焊接必須使用氬弧焊的方式，焊接過程要嚴(yán)格使用氬氣保護(hù)起來，并在測(cè)試過程中檢測(cè)氧氣的含量，得以確保在焊接過程中不會(huì)被氧氣在高溫狀態(tài)下氧化成鐵的氧化物。
焊接管件采用的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)統(tǒng)一，比如ASME BPE或DIN，以防止管件內(nèi)部出現(xiàn)臺(tái)階。如果在有可能的情況下，盡可能使用自動(dòng)焊機(jī)進(jìn)行焊接作業(yè)，能夠確保焊接的一致性，比如電極移動(dòng)速度、焊接電流、脈沖等。一般自動(dòng)焊口的檢查要求為20%內(nèi)窺鏡檢查。在有些情況下，自動(dòng)焊機(jī)無法進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，只能進(jìn)行手工焊接，一般手工焊接之后要進(jìn)行100%的內(nèi)窺鏡檢查。
卡箍連接
這種連接形式廣泛的用于醫(yī)藥制劑行業(yè)，見圖1。通過墊片的密封將很大程度上避免死水產(chǎn)生的可能性，而且受力較為均勻，使用時(shí)間長，拆卸方便。對(duì)應(yīng)需要頻繁拆卸，及考慮檢修需要時(shí)最經(jīng)常使用的連接方式。
衛(wèi)生結(jié)構(gòu)法蘭有時(shí)也會(huì)用于潔凈管道的連接，一般用于4以上的管道，但使用頻率較低;螺紋連接則不用于潔凈管道系統(tǒng)。
制藥潔凈管道系統(tǒng)的支路設(shè)計(jì)
在管道設(shè)計(jì)過程中，無法避免地會(huì)需要支路的產(chǎn)生，如果支路的閥門在關(guān)閉的情況下，那么在支路和主路之間就會(huì)形成一定的死水。在設(shè)計(jì)過程中，一定要盡量縮小這段距離，要使支路的閥門盡可能接近主路。
盡管各種關(guān)于支管設(shè)計(jì)的規(guī)定和提法甚至測(cè)量的方法不盡相同，但是目前所有提法都不是“法規(guī)”要求，而只是工程的建議和標(biāo)準(zhǔn)。目前比較正式的有：
2001年ISPE水和純蒸汽基準(zhǔn)指南的“從主管外壁開始測(cè)到支管盲端或閥門密封點(diǎn)的長度L≤3倍的支管直徑D(3D)”;
2009年ASME BPE的由主管內(nèi)壁到支管盲端或閥門密封點(diǎn)的長度L≤2倍的支管直徑D;
1993年美國高純水檢查指南的由主管中心開始測(cè)到支管盲端或閥門密封點(diǎn)的長度L≤6倍的支管直徑D(6D);
WHO的由主管外壁到支管盲端或閥門密封點(diǎn)的長度L≤1.5倍的支管直徑D。
在日常的設(shè)計(jì)施工過程中，國內(nèi)普遍采用ISPE的3D原則，6D原則也用于制藥行業(yè)。但即便是未滿足nD，只要是經(jīng)驗(yàn)證對(duì)水質(zhì)的影響不超限原則上也是可以接受的。
潔凈管道的自排凈要求
為了防止微生物滋生的風(fēng)險(xiǎn)，在制藥潔凈管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一定要注意在系統(tǒng)放空的狀態(tài)下，保證系統(tǒng)里面的水或其他介質(zhì)可以完全排放出系統(tǒng)。因此，在潔凈管道系統(tǒng)中保持一定坡度是必要的工程規(guī)范。
在實(shí)際安裝過程中涉及到多種不同的安裝形式，分別采用不同的方法處理。
管道坡度安裝型式
在設(shè)計(jì)過程中，一定要考慮系統(tǒng)尤其是水平管道的可排盡性。一般情況下，水平管道到設(shè)計(jì)排水點(diǎn)的坡度至少不小于0.5%。不同管道走向采用不同的坡度安裝方式，目的是為了保證良好的自排凈功能。圖6給出了正確的安裝方式和錯(cuò)誤的安裝方式。
儀表的安裝型式
同樣，儀表在安裝的過程中也應(yīng)考慮系統(tǒng)的自排凈功能，圖3為推薦和不推薦的儀表安裝方式。
圖4所示的安裝方式管道的自排凈功能明顯更好一些，但基于現(xiàn)場安裝的限制，圖3所示的安裝有時(shí)也可以采用，只要經(jīng)過驗(yàn)證，對(duì)水質(zhì)不會(huì)造成影響也是可以接受的。
潔凈管道的閥門選型及安裝角度
在潔凈管道系統(tǒng)中，閥門也有特殊的要求，要盡量避免死水產(chǎn)生。在眾多閥門中，最常用的的是隔膜閥。由于其特殊的設(shè)計(jì)，管道內(nèi)介質(zhì)100%不會(huì)與墊片外其他管件接觸，實(shí)現(xiàn)了良好的潔凈環(huán)境，因此在制藥行業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛。
在隔膜閥的安裝過程中同樣要考慮到閥門的自排功能，也就是要保證一定閥門安裝角度。圖7和圖8顯示了隔膜閥安裝過程中正確和錯(cuò)誤的安裝方式。
潔凈管道的管道粗糙度
管道內(nèi)部的粗糙度在制藥用不銹管道中也扮演著十分重要的地位。首先如果管道內(nèi)壁粗糙度很高，很有可能會(huì)在管道的凸凹處出現(xiàn)死水的現(xiàn)象。此凸凹處也因此很有可能成為細(xì)菌的棲息地，嚴(yán)重的話，可能會(huì)有生物膜的產(chǎn)生以致污染到產(chǎn)品或者制藥用水。其次，不光滑的不銹鋼管道內(nèi)壁也很有可能導(dǎo)致管道內(nèi)壁的腐蝕。因?yàn)楣艿纼?nèi)壁凸凹處靜止的水中很有可能會(huì)有一定濃度的氯離子存在，氯離子的存在會(huì)跟不銹鋼的鉻元素發(fā)生反應(yīng)。而這一反應(yīng)會(huì)大大加速不銹鋼的腐蝕，降低此處的不銹鋼腐蝕電位。
在設(shè)計(jì)的過程中，需要確定相應(yīng)的工藝以保證管道內(nèi)壁的粗糙度。制藥用水或者產(chǎn)品的管道接觸表面必須采用冷軋、鈍化、機(jī)械拋光或者電拋光工藝以確保管道內(nèi)壁的粗糙度小于1μm。
小結(jié)
以上簡要介紹了制藥行業(yè)潔凈管道的一些特點(diǎn)。其中關(guān)于死水盲管的控制與檢測(cè)、管道內(nèi)壁粗糙度的嚴(yán)格要求等都是針對(duì)管道中微生物的控制�？梢哉f微生物的控制和防止在潔凈管道的設(shè)計(jì)建設(shè)過程中應(yīng)該得到特別的重視和注意，這點(diǎn)是和其他行業(yè)相比，比較特殊的一點(diǎn)，任何的遺漏和疏忽都有可能導(dǎo)致最終的藥品受到影響，因此要防微杜漸�！�