制藥用水分配回路內交叉污染的預防
每當有任何外來物質進入水中時，就會發生交叉污染。污染源可能是來自設備的磨損顆粒，生產過程中留在設備上的余渣，或運行過程中產生的物質，如齒輪箱油、潤滑油、冷卻或加熱介質。設備以及該設備在系統中的正確安裝有助于確保水系統形成一個閉環，不會受任何系統外部環境污染。選擇適當的設備，有助于降低制藥用水分配回路發生交叉污染的風險。我們在下方列出了一些重點事項，以確保您選擇了適當的設備，能夠將系統中交叉污染的風險降至最低。
對系統進行設計并挑選適當設備，助您優化制藥生產流程
作為幾十年來面向生物技術和制藥行業的設備供應商，阿法拉伐十分清楚這個行業當前所面臨的挑戰。如果深入研究制藥用水系統——尤其是分配回路的話，如今最大的挑戰來自于細菌和生物膜、鐵丹紅現象以及交叉污染。為幫助客戶應對這些挑戰，同時優化總體擁有成本，我們將在一系列文章中分享經驗。
在這里，我們主要討論交叉污染問題。
如今，制藥用水分配回路內交叉污染的預防是生物技術和制藥公司面臨的主要挑戰之一。
造成交叉污染最常見的原因是選錯了設備。選對了設備，不僅可以為您將交叉污染的風險降至最低，還能減少由于維護和保養而導致的運營成本和停機時間。哪怕是一個組件的最細微的設計問題，也會影響整個系統。
適當的設備不僅有助于特定質量和數量的水分配，還為您保證高純水以及更重要的最終產品的安全性、有效性和質量。
選擇適當設備
為保證制藥用水系統分配回路的可靠持續運行，選對設備非常關鍵。選擇那些經過專門設計以盡量減少交叉污染風險的泵、閥門、換熱器和管道及配件，可以確保制藥生產商能夠最大限度地延長正常運行時間和減少停機時間，同時保護藥劑產品的純度、安全性、質量和完整性。
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離心泵
目標：
泵對于將水以適當的流量輸送到使用位置并確保水在分配回路中保持循環至關重要。 我們需要保持水的循環，以保證水在整個系統中都處于預期溫度，并可在分配回路內產生足夠的剪切力。這有助于預防夾帶殘渣，同時也可將生物膜積存于表面的風險降至最低。
挑戰:
所有旋轉設備都會產生磨損。離心泵有一個軸封部件，其中的一個旋轉密封件繞固定密封件的軸旋轉。密封面之間的狹小空間必須使用水進行潤滑，以盡量減少密封面之間的直接接觸，并盡量避免由于兩密封面相互摩擦而產生磨損顆粒。眾所周知，如果這些軸封出現磨損，需要每隔一段時間進行更換。
現行良好生產規范（cGMP）規定，產品接觸面不得具有反應性、添加性和吸收性，這意味著軸封產生的磨損顆粒不能進入分配回路中。
解決方案：
選擇一個帶有外部軸封部件的泵，其外徑朝向泵的外部。來自旋轉密封件的離心力將迫使水從泵的內部流至外部。這就確保了密封面之間將生成一層潤滑膜，同時可最大限度地減少密封件磨損、避免密封件產生磨損顆粒。此外，密封面將不可避免地產生一些磨損顆粒；通過選用外部密封軸，可確保生成的磨損顆粒會在離心力作用下被運送出分配回路。
另外，醫藥用水——尤其是注射用水（WFI）——非常純凈，除了H2O外，不含任何其他離子。這就使得制藥用水非常“干”，可為密封面提供有限潤滑。密封面之間產生的摩擦會在密封面上產生電荷。如果使用具有不同電導率的密封面，密封面之間就會產生電弧，使得SiC被氧化為SiO2，形成蝕坑。這些蝕坑會進一步增加密封面之間的磨損，并進一步縮短軸封的使用壽命。這一現象被稱為電化學腐蝕。
阿法拉伐所有UltraPure離心泵都配備有外部軸封，既可確保密封件得到最佳潤滑，也能防止磨損顆粒進入閉環系統。阿法拉伐LKH UltraPure泵還配備有兩個密封面電導率相同的增強版SiC軸封；這可使電化學腐蝕的風險降至最低，進而最大限度地減少磨損顆粒的產生，并延長軸封的使用壽命。
阿法拉伐LKH UltraPure泵也是目前最節能的泵，從而可以為您實現系統的最低能耗和最低運行成本。
DVST隔膜閥
目標：
隔膜閥是（ASME BPE）推薦在制藥用水系統中使用的閥門。隔膜閥應在工藝流程內提供動態密封，并在工藝流程與大氣之間提供密封。隔膜閥還應能夠關閉、打開、引流或控制系統中的液體。應確保隔膜閥在系統內以及大氣和水之間提供密封，這對防止交叉污染至關重要。
挑戰：
用水系統中所有部件的設計必須確保衛生，不得有任何死角、縫隙或凹坑。隔膜閥特別容易發生磨損。用水系統中通常使用的是配備聚四氟乙烯（PTFE）隔膜的堰式隔膜閥，通常由PTFE表面和三元乙丙橡膠（EPDM）靠背組成。這樣的組合可在閥門致動過程中具有彈性和壓縮性能。但是，PTFE表面容易磨損，通常會在更耐用的EPDM靠背磨損之前破裂。
如果出現一點裂口，這兩種材料之間都會形成一條大縫隙，為微生物繁殖提供場所。 這條縫隙不僅會捕獲細菌，還會捕獲營養物質，從而使這條縫隙或凹坑成為細菌生長和生物膜積存的理想棲息地。而生物膜會繼續延伸，最終污染系統中的水。更糟糕的是，只有拆下閥門進行人工檢查，才能檢測到PTFE表面的裂口，而這時，交叉污染已經發生了。這條縫隙不僅捕獲細菌，還會捕獲對用水系統進行保養維護后使用的清潔劑和鈍化劑。在沖洗系統時，我們很難將這些化學物質從縫隙和系統中移除；而它們又會在系統正常運行過程中從縫隙中遷移出來，對水造成污染。
解決方案：
阿法拉伐為您提供高級單層EPDM隔膜作為PTFE/EPDM隔膜的替代品，可滿足您對制藥用水系統的各項要求。經過驗證，這種EPDM隔膜在制藥級用水中非常惰性，不會向水中滲入任何顏色或化學物質。此外，這種隔膜可用于高溫環境，甚至可經受長時間蒸汽操作。阿法拉伐DV-ST UltraPure隔膜閥在隔膜的上方和下方都有平整的連接面；沒有鋼脊擠壓隔膜，這意味著敏感的隔膜材料不會受到額外應力。由于沒有鋼脊，閥門使用壽命將延長，隔膜破裂的風險也會降至最低。而如果我們使用PTFE/EPDM雙層隔膜，而非EPDM單層隔膜，閥門通常會發生破裂。
阿法拉伐所有DV-ST UltraPure隔膜閥都裝有檢漏孔，便于檢測隔膜是否破損；這有助于降低污染風險。此外，所有鍛造閥和隔斷閥均使用低δ鐵素體和規定硫含量的閥體，這使得閥門擁有卓越的焊接質量，并能降低系統出現鐵丹紅現象的風險。
除緊湊、輕巧、多功能等特點外，這個安全、無縫隙隔膜閥還具有模塊化設計。這使得閥門可輕松適應單個制藥用水分配回路的確切要求。它為您帶來可靠、無污染性能，同時還能確保系統的安全、長期運行。
管殼式換熱器
目標：
管殼式換熱器是制藥用水分配回路中最常用的換熱器。用水系統中的細菌通常通過熱度控制。熱水回路中的溫度很高，一般在55°C到95°C之間，以防止細菌增長。冷水回路則通常通過將水加熱至60°C以上來進行消毒。溫度越高，細菌會被更快地消滅，系統也會更快進行消毒。消毒完成后，水會冷卻到初始溫度。水冷卻得越快，細菌生長的幾率就越小。在溫度接近45°C到35°C這一區間時尤其如此。
換熱器還能用于將熱水回路中的水冷卻至較低溫度。當我們要將水與熱敏藥物混合時，或要使用這些水手動清洗器具時，我們往往會進行這樣的操作，以免人員在清洗器具時燙傷雙手。同時要注意的是，冷卻要快速進行，以防止細菌生長。
挑戰：
交叉污染的風險取決于管殼式換熱器的設計。換熱器利用冷卻或加熱介質將熱量傳出或傳入制藥級用水。這種水的質量與回路內水的質量不同。如果換熱器發生泄漏，制藥級用水就有被污染的風險。為避免用水受冷卻或加熱介質污染，我們使用雙管板管殼式換熱器；內管焊接在外管板上。這種設計可消除交叉污染的風險，因為如果焊接點出現故障，系統不會發生泄漏，用水系統也不會與冷卻或加熱介質發生接觸。如果焊接點發生泄漏，操作人員也很容易就能發現，因為從外部就可以看見焊接點。另一個關鍵的設計元素是內管向內管板膨脹。如果這兩者的接合不是100%緊密，在內管和內管板間會出現一條縫隙。如果發生這種情況，兩個表面之間會存在很大的縫隙腐蝕風險。隨著時間推移，這種縫隙腐蝕會導致內管破裂，這意味著冷卻或加熱介質將對制藥級用水造成污染。不幸的是，縫隙腐蝕和泄露極少可以通過目視檢測，因此很難提前發現。
解決方案：
為滿足制藥用水分配回路的要求，我們強烈推薦您選擇設計用于衛生應用領域、具有高品質焊接工藝和管道膨脹性能的管殼式換熱器。阿法拉伐的Pharma-line管殼式換熱器十分關注內管的高品質焊接工藝和高品質膨脹性能。每一位焊工都經過充分培訓且取得資質。每一處焊接點都按照既定的標準操作程序進行焊接，并根據最高質量保證實踐進行記錄和控制。 我們還格外關注內管的膨脹性能，以確保不存在縫隙形成和發生縫隙腐蝕的風險。 我們還選用了超大的彎曲半徑，以盡量在彎曲區域進行最好的表面拋光；進而將生物膜生長的風險降至最低。 阿法拉伐Pharma-line為您提供高品質的焊接工藝和管道膨脹性能，具有無縫隙設計和無縫管道以及流暢的表面拋光工藝，以將交叉感染和生物膜生長的風險降至最低。所有部件的制造技術都經過嚴格控制，包括焊接、管道膨脹性能、管道彎曲以及拋光。
管道件
目標：
管道及配件應只用于連接回路中的各個部件和用戶使用點。如此，必須確保這些連接將水與環境分隔開來，并將對系統的影響降至最低。在水回路安裝過程中，管道和配件應便于回路進行焊接、清潔、鈍化、沖洗和排水。
挑戰：
在典型的用水分配回路中，管道及配件所占表面積占到整個系統的90%以上，構成目前與產品接觸表面積最大的部分。因此，管道及配件對用水系統有著最大的材料污染風險。現行良好生產規范（美國食品藥品管理局21CFR211.65 a）規定：“設備的構造應保證其與部件、工藝內物料或藥品接觸的表面不得具有反應性、添加性或吸收性，以確保不改變藥品的安全性、同一性、效力、質量或純度，使其超出官方或其它既定要求。”
由于管道及配件表面的拋光殘留物被深深地壓入表面，它們在清潔和鈍化的過程中很難去除。 而在水回路運行過程中，這些拋光殘留物又會遷移到水中。這些拋光殘留物還會在系統中生成鐵丹紅顆粒，進一步污染用水。
在水回路構建或安裝過程中，管道及配件的安裝成本通常比管道及配件還要昂貴。焊接端的材料質量和壁厚對于確保進行良好的焊接至關重要。如果焊接質量不良，必須將焊接點挖除，并用兩根焊條在原位置重新焊接一個新的焊接點。優質的管道及配件將最大程度降低進行重新焊接的需要。有些拋光不良的表面有拋光殘留物壓入表面當中，這些表面非常難以清潔。如果表面清潔不徹底，就無法實現鈍化。對表面進行高品質拋光處理，確保表面不含任何拋光殘留物，將有利于我們快速、輕松進行清潔和鈍化。
解決方案：
選擇那些惰性（無反應性、添加性或吸收性）的管道及配件將有助于將材料污染的風險降至最低。阿法拉伐Tri-Clover® UltraPure管道及配件采用成熟的標準操作程序進行拋光和清潔，在制藥行業的使用已經有幾十年。阿法拉伐只與成熟的優選原材料供應商合作，原材料經焊接優化處理。在阿法拉伐工廠，我們對所有配件展開全面質量控制。對于每一個配件，都要確保化學一致性、表面粗糙度和外觀、精確尺寸（包括壁厚、橢圓度、方形端頭等）、標記、包裝和標簽。阿法拉伐的管道及配件同時還符合ASME生物加工設備（BPE）認證要求。
阿法拉伐Q-doc：良好記錄文件，為質量保駕護航
為減少污染風險、停機時間和成本，阿法拉伐用于制藥行業的所有UltraPure設備和部件都有阿法拉伐Q-doc提供支持。基于良好的文檔操作規范（GDP），Q-doc是阿法拉伐UltraPure設備的全面文件包，包括泵、閥門、換熱器和管道及配件，可提供從原材料到最終設備交付的整個設備及替換件供應鏈的完全透明性。
阿法拉伐Q-doc包括合規性聲明、材料證書、相關測試證書以及有關標準部件所必需的阿法拉伐備件包的信息。在Q-doc幫助下，我們為客戶提供了透明且有據可查的原始設備質量保證。它對材料或制造程序的每一處變更進行跟蹤，包括有關產品接觸部件（如鋼和墊圈）的詳細信息。這既能確保產品安全性，又可簡化購買和安裝過程以及鑒定、校驗和變更控制程序。總之，Q-doc保護您的制藥用水分配回路，避免交叉污染風險，為您帶來長期的安心使用。