管道工艺设计资料

工艺用水的分配与输送管道

制药工艺用水的分配与输送在实际的应用过程中，处于十分关键和及其敏感的地位。分配与输送系统因生命科学领域内工艺用水的种类（去离子水、纯化水、注射用水、无菌注射用水及某些生物技术上的应用）繁多，工艺用水的贮存方式的各异，分配输送系统的输送条件（冷或热），输送距离的远近以及不同的制造工艺用水的水质要求和微生物控制水平，差异很大且组成方式的种类很多，而不同的组成方式与微生物控制方法又正是过去研究和了解较少的内容。本章拟围绕上述的不同情况，对工艺用水系统的分配与输送方式作比较全面的介绍。

一、分配输送系统的设计原则

在工艺用水系统的分配输送系统的组成设计中，不仅应考虑到通过循环能够使水在管道中连续不断地流动，而且应该确保能够定期对系统进行清洗，使之恢复到使用前的良好状态，使用经验证明，不断循环的分配输送系统容易维持系统内正常供水中微生物控制水平。在分配输送的设计中，工艺供水泵的设计为能够在完全湍流条件下工作，因为处于湍流冲刷状态的水，由于其流体动力特性的原因，始终使系统管道的内壁表面处于被湍激的水流高速冲刷的状态，能够有效的阻碍管壁上生物薄膜的形成。分配输送水系统的部件和输送管路应该保持适当的倾斜（通常大约为0.1%），并应设计又多个放水点，以便系统在必要时能够完全放空。

如前所述，工艺用水分配输送系统中应设水的贮罐，这样就可以尽可能地完善系统设备的处理能力。当贮水系统不断地供应以满足生产需求时，也需要进行经常性的维护。系统设计和运行管理中都必须认真考虑以下问题：

1、防止系统管壁内生物膜的形成；

2、尽量把水对系统管道或水泵的腐蚀降到最小程度：

3、怎样更有助于在贮罐中消毒，并且保护机械设备的完整性；

4、怎样对包括贮罐与管道内壁表面在内的抛光与钝化处理。即采用内表面平滑的贮罐，而且贮罐的顶端应有喷淋球或喷淋管喷洒洗涤，这样可以使贮罐顶部空隙的部分湿润与贮水的部分保持一致；

5、怎样有助于降低腐蚀，阻止生物膜的形成，还有助于提高进行热消毒和化学消毒时的处理过程的完整性；

6、怎样防止贮罐内部的水被外部空气污染。贮罐需要开口通气以补偿由于水位改变引起的下力变化，应使用一个疏水性的除菌级呼吸过滤器安装在贮罐排气口，以保护贮罐内部贮水的生物完整性。

二、纯化水的分配与输送

纯化水作为制药工艺用水的一种类型的水，其分配输送的特点是冷水输送。从GMP 规范和药典中均可以了解到，纯化水在制药工艺过程中的主要用途是，作为非注射级的化学原料药品的生产用水和肠道制剂的工艺用水，以及非肠道药品生产工艺过程的辅助用水。因此，纯化水的分配和输送系统相对于注射用水系统的要求要低一些。

纯化水的分配输送系统可以采用循环配送或不循环输送。这仍然要取决于具体的药品生产工艺过程对水质和生产时序的安排。当药品生产工艺对纯化水的水质要求不高，或者生产时间不长，用水时间相对集中。此时，可以采用非循环输的直流纯化水系统。如果药品的生产工艺对纯化水的水质要求较高时，特别是用水点分布较宽，用水时间的分布时断时续而且整个工艺用水的时间较长。此时，最好采用循环方式的分配输送系统。

对于纯化水的分配和输送系统，按照GMP规范的要求，尽管并不要求一定要使用循环系统。但明确规定纯化水的分配输送系统必须有防止系统受到污染，维持系统内水微生物状态的有效措施。因此。在制药工业的应用上，纯化水系统中常设置适当的微生物控制措施，例如，对产品水的分配输送（包括贮罐）系统进行定期且有效的消毒处理。纯化水系统中常见的消毒方法属于物理消毒的采用热处理的巴氏灭菌法、紫外线灭菌法；属于化学剂消毒的臭氧消毒法和双氧水消毒法等多种方法。对于制药工艺用水中的纯化水系统来说，无论采用哪一种消毒方法，重要的是确认消毒方法的效果和消毒方法对工艺用水有无负面的影响。

纯化水的分配和输送管道系统的设计，与注射用水以及生命科学领域内的其他应用中的水系统的要求是相同或者是类似的，这一部分的有关内容留待注射用水分配输送系统中再详细地加以描述。

三、微生物对制药工艺用水系统的污染

微生物污染，对制药工业中的工艺用水来说，即是一个极需严肃对待的严重的问题，又是一个并不鲜见的问题。无论是要求最高的注射水系统或是普通的纯化水系统，作为制药工艺用水，都应严格的将水系统中的微生物污染水平控制在药品生产工艺要求规格标准下。尽管由于各个国家工业化发展的水平不一样，其制药工业的水平和要求也不尽相同。但中外所有关于水系统规范或文献都无一例外的，或多或少的都要求对艺用水系统中的微生物进行检测和控制。以避免和减少微生物污染对制药工艺工程造成破坏。而对于工艺用水系统中的微生物控制大都围绕对污染菌源种类的分析判断，确定控制方法。

通常围绕对工艺用水的制备、贮存单元和配水管道采用各种方法进行消毒灭菌，将工艺用水系统中的微生物数量控制在药品生产工艺所需的标准以内。

水系统中的微生物污染主要来源于进料水。进料水的质量低必须满足饮用水的质量要

求。在饮用水中，大肠杆菌已经得到控制。进料水中有可能存在大量其它微生物，其类别主要是革兰氏阴性菌，这些微生物有可能不利于一道水处理的净化工序。水系统微生物污染主要分为外源性污染和内源性污染两大类。

微生物对制药工艺用水系统的污染种类较多，主要污染来源于以下几个方面。

1、原水的污染

在纯化水系统的原水中可以找到各种细菌，细菌和直径通常在0.5um-5um之间。区分细菌种类的方法有正膜和负膜，它以在干燥和清洗过程后保持干燥为基础。膜试验的结果要依靠细胞壁的结构，因此显示许多其它性质。

多数水生的细菌是膜负性的，在纯化水系统中发现的细菌一般是负性的，因为正的细菌不能在低营养状态下存活。负性的细菌比正的对热更敏感，因此不能在高于60度的条件下增殖。然而，在系统中的膜负性的生物体不能完全被除掉，卫生处理和测试过程必须将其考虑在内。

2、外源性微生物污染

水系统中的微生物污染主要来源于进料水。进料水的质量最低必须满足饮用水的质量要求。在饮用水中，大肠杆菌已经得到控制。进料水中有可能存在大量的微生物。其类别主要是革兰氏阴性菌，这些微生物有可能不利于下一道的水处理的净化工序。水系弘的微生物污染主要分为外源性污染和内源性污染两大类。

外源性污染主要指来自水系统外部的原因，对系统内部造成的污染。水系统微生物污染的外部来源主要有以下一些方面：

在贮罐上的排气口没有使用呼吸过滤器保护造成污染；