工藝用水系統2016.3.24

2023/2/512023/2/5北京李宏業(yè)136011192401

工藝用水系統

風險管理

主講人：李宏業(yè)歐美GMP認證高級咨詢師北京宏匯萊科技有限公司總經理南通海發(fā)水處理工程有限公司總工程師全國醫(yī)藥技術市場協會全國醫(yī)藥教育協會講師天津大學制藥工程碩士班GMP課程專職講師國家食品藥品監(jiān)督管理局高級研修學院培訓講師

2023/2/52Water概述今天，水系統為什么這樣重要?FDA記錄問題的65％與水有關；水系統在過去的藥廠設計中重視不夠；對醫(yī)藥工業(yè)的工藝用水系統研究不夠；

2023/2/53水中需除去的物質①電解質

②顆粒③有機物④微生物1.電解質

各類可溶性無機物、有機物以離子狀態(tài)在水中；由于具有導電性，可通過測量水的電導率反映這類電解質在水中的含量；2023/2/54理想的純化水（不含雜質）在25℃下的電阻率為18.2兆歐.厘米（電導率0.055μS/cm)；

水的電導率隨溫度變化，溫度越高，電導率越大。2.溶解氣體

水中的溶解氣體包括CO2、CO、H2S、Cl2、O2、CH4、N2等，通常用氣相或液相色譜儀測定其含量；2023/2/553.有機物有機酸、有機金屬化合物等在水中常以陰性或中性狀態(tài)存在，分子量大，通常用總有機炭（TOC)和化學耗氧量(COD)反映這類物資在水中相對含量；4.懸浮顆粒泥沙、塵埃、微生物、膠化顆粒、有機物等，用顆粒計數器反映這類雜質在水中的含量；5.微生物

包括細菌、浮游生物、藻類、病毒、熱原等。2023/2/562023/2/5工藝用水系統－概述工藝用水分類飲用水（符合環(huán)境衛(wèi)生要求，無大腸桿菌，菌落數＜500CFU/ml）軟化水（符合飲用水要求，出水硬度＜

3PPm）純化水（既符合飲用水的要求，又符合藥典指標要求;菌落數＜100CFU/ml）注射用水（符合藥典的要求，菌落數＜10CFU/100ml）62023/2/57

工藝用水系統－概述

原水

深井水

--通過深井開采的水自來水

--城市自來水公司提供的水飲用水2023/2/572023/2/58工藝用水系統－概述

飲用水管理飲用水的標準符合WHO、ISO或國家標準儲水池定期清洗，清洗要有衛(wèi)生防疫部門的認可有儲水池就要有二次供水水質監(jiān)測報告儲水池的人孔、維修孔必須密閉并且加鎖加氯殺菌（國標總氯?0.05)自來水泵定期切換2023/2/582023/2/59原水、自來水及飲用水的風險點井水及自來水的日常檢測井水及自來水的第三方檢驗水池、水罐密閉加鎖，不可隨意打開二次供水加氯弄清原水、自來水及飲用水的關系2023/2/59北京李宏業(yè)136011192402023/2/5102023/2/5工藝用水系統驗證－概述飲用水的處理軟化去離子去除顆粒物除菌處理102023/2/5112023/2/511處理技術懸浮物有機物離子微粒微生物熱原凝聚沉淀+

++砂過濾+

++活性炭吸附+

+筒式過濾+

++

++

+反滲透（RO）+

+++

+++

++

++

++

++

++

+離子交換+

++

+紫外線殺菌++

++

+膜過濾（MF）+

++

++

++超過濾（UF）+

++

+多效蒸餾+

+++

++

+工藝用水處理技術2023/2/512軟化水管理軟化前處理

--沙濾,多項介質過濾取決于SDI的數值

--除氯

-活性碳法

-化學方法(NaHSO3)軟化水的標準軟化管理要求--00ppm----2ppm

--硬度計定期校正

--軟化器要定期切換

--操作、切換要有記錄（設備日志）軟化后要考慮系統循環(huán)2023/2/5122023/2/513軟化過程的風險點弄清水的污染指數SDI根據SDI確定預過濾，沙濾、多相解質等除氯的方式

--化學除氯（NaHSO3的流量、液位控制）

--有機碳過濾器的熱水消毒硬度測試

--硬度計按時校驗

--絡合滴定液的效期軟化器（附圖一、二）

--手動切換填寫設備日志

--串聯式軟化器2023/2/5132023/2/514全自動串聯式軟化器（圖一）2023/2/515陽離子軟化器（串聯）（圖二）2023/2/5162023/2/5工藝用水系統驗證－概述純化水以飲用水為水源應符合藥典標準化學微生物防止再污染防止微生物繁殖162023/2/5172023/2/5工藝用水系統驗證－概述純化水處理離子交換超濾反滲透（附圖三）電滲析蒸餾（附圖四）172023/2/518反滲透設備（圖三）2023/2/519多效蒸餾水機（圖四）2023/2/5202023/2/5工藝用水系統驗證－概述注射用水以飲用水或純化水為水源制備歐洲藥典和中國藥典要求用蒸餾法制備美國藥典中可使用反滲透及蒸餾法202023/2/5212023/2/521工藝用水系統驗證－概述水質類型用途水質要求飲用水①制備純化水的水源②非無菌原料藥最終精制前所有中間體的生產、培養(yǎng)基配制③設備、容器的初洗應符合生活飲用水標準純化水①制備注射用水(純蒸汽)的水源②非無菌藥品直接接觸藥品的設備、器具和包裝材料最后一次洗滌用水③注射劑、無菌藥品瓶子的初洗④非無菌藥品的配料⑤非無菌原料藥精制應符合藥典標準注射用水①無菌產品直接接觸藥品的包裝材料最后一次精洗用水②注射劑、無菌沖洗劑配料③無菌原料藥精制④無菌原料藥直接接觸無菌原料的包裝材料的最后洗滌用水應符合藥典標準純蒸汽①無菌藥品物料、容器、設備、無菌衣或其他物品需進入無菌作業(yè)區(qū)的濕熱滅菌處理②培養(yǎng)基的濕熱滅菌純蒸汽冷凝水應符合藥典注射用水標準2023/2/522純化水的管理純化水的標準根據SDI考慮絮凝劑R/O反滲透膜

--產水比率減少10%

--電導率增加10%

--入口壓力增加10%離線備用泵自反滲透膜開始系統必須循環(huán)2023/2/5222023/2/523反滲透和電子除鹽EDI風險點反滲透膜前是否加絮凝劑反滲透膜的正常運行參數離線備用泵反滲透和連續(xù)除鹽回路要循環(huán)（附圖五）連續(xù)除鹽正常運行參數反滲透和連續(xù)除鹽的微生物控制反滲透和連續(xù)除鹽的熱水消毒會縮短壽命2023/2/5232023/2/524圖五2023/2/525純化/注射水的回路風險點回路中不能使用球閥，使用隔膜閥（無死角隔膜閥）不能有螺紋連接，可用法蘭，建議用傘葉法蘭管道內表面粗糙度Ra<0.5u

--純化水316L或304

--注射水316L新系統要做清洗鈍化2023/2/5252023/2/526純水系統（熱水消毒）（附圖六）巴氏消毒（附圖七）換熱器的選擇（附圖八、九）系統的保溫與循環(huán)系統的溫度測定點2023/2/5262023/2/527熱水消毒設備（圖六）2023/2/528巴氏消毒系統（圖七）溫度指示控制蒸汽疏水器熱水凝結水

鍋爐蒸汽TIC板式換熱器待消毒裝置（活性炭過濾器）2023/2/529雙管板列管式換熱器（圖八）2023/2/530雙管板列管式換熱器(有效避免交叉污染)（圖九）2023/2/531純化/注射水的回路、儲罐風險點管道焊接要有記錄，手工焊接100%，自動焊接20%成像記錄（附圖十～圖十五）焊工要有焊工證書并存檔管道死角3至6倍管道直徑（附圖十六、十七）

●

盲管檢查●長度不符合要求的盲管中存留了部分不參與循環(huán)的“死水”●三種判斷方法（推薦）

——1993年美國高純水檢查指南中的由主管中心開始測到閥門密封點的6D——2001年ISPE水和蒸汽基準指南的從主管外壁到支管閥門密封點的長度L<=3倍支管直徑D——2009年ASMEBPE的2D，是從主管內壁到支管盲端或閥門密封點L，直管內徑為D，L<=2D2023/2/5312023/2/532

回水進罐要裝噴淋球（附圖十八）液位最好采用稱重式測量主管路要有千分之三的坡度，泵口為最低點，管路中的水能在泵口處完全排掉。2023/2/533不銹鋼管道的連接(焊接)（圖十）人工TIC焊接

(厚度0~3mm)機械自動TIG軌跡焊接2023/2/534手工焊接的缺陷（圖十一）2023/2/535自動焊接原理

直管段長度焊鉗夾持點軌道焊接點頭部

使用自動TIG焊接如管道焊機，電極圍繞管外壁旋轉完成焊接過程。只有當技術上不允許自動焊接時才采用用手動焊接。（圖十二）2023/2/536自動焊接器材

（圖十三）2023/2/537德國全自動焊機（圖十四）

2023/2/538內窺鏡檢測儀（圖十五）2023/2/539使用點死段短死水段長死水段任何不流動的支管=死水段圖十六2023/2/540支管路死水段長度為6倍管徑小于直徑D零死水段閥的密封點死水段D=支管的直徑零死水段圖十七2023/2/541圖十八2023/2/542工藝用水泵應具有的能力

泵通常處在系統的最低點；45度排水角度，蒸汽在線滅菌后泵體上部不積存氣體(SIP)；（附圖十九）可保護性自身排放，但應注意死角；要求選用的水泵能在湍流（紊流,雷諾數Re＞

2000，流速>2m/s）狀態(tài)下正常工作，湍流能夠阻礙微生物膜的形成。水泵的位置通常是系

統的最低處,送水泵的型式和安裝方式應方便排

盡系統內積水和不積存氣體。2023/2/543氣室衛(wèi)生級工藝用水泵（圖十九)2023/2/544通過試驗確定標準的焊接參數，連續(xù)焊接能夠保證質量；全封閉焊接頭同時保護內外兩側；通常不需要填充材料；可將人為失誤減至最少。自動軌跡焊接的優(yōu)點2023/2/545惰性保護氣體純度對焊接管道的影響

氬氣保護焊接的變色區(qū)殘余氧含量的影響2023/2/546純化/注射水的回路、儲罐風險點儀表連接應采用衛(wèi)生接口連接呼吸器要采用不脫落纖維的疏水性除菌濾器最好能電加熱（附圖二十～圖二十三）呼吸器要定期測試更換紫外線殺菌燈的燈管要定期更換(純化水)

--工作時間、紫外強度、燈管報警（附圖二十四）2023/2/5462023/2/547貯罐呼吸過濾器的使用注意（圖二十）呼吸過濾器循環(huán)泵除菌呼吸過濾器（過濾效率：99.95%）根據需要設置無循環(huán)及滅菌系統時無作用形式如左圖，十分簡單增設時，防止過濾器上部積冷凝水，導致吸癟?？刹捎帽胤绞郊幢睾粑^濾器貯罐2023/2/548密理博呼吸器（圖二十一）2023/2/549密理博電加熱呼吸器（圖二十二）2023/2/550呼吸器在線滅菌示意圖（圖二十三）2023/2/551紫外滅菌燈（圖二十四）2023/2/5512023/2/552純化/注射水的回路風險點水管路要有流量計、恒壓裝置控制流速--0.915米/秒、3英尺/秒(ISPE國際制藥工程師協會)

--速度過低,有細菌滋生的危險

--速度過高,管壁長Rouge

--換熱器要用雙管板式,冷熱媒的

--壓力要小于純水壓力2023/2/5522023/2/553回水控制的風險點溫度、流速、電導率及TOC

（附圖二十五）2023/2/5532023/2/554回水控制（圖二十五）2023/2/555注射水系統的風險點注射水標準注射用水可采用70℃以上保溫循環(huán)注射水管道、儲罐316L管道焊接及連接光滑閥門選用隔膜閥（附圖二十六）要有適當的過濾器儲罐呼吸器要采用疏水性,電加熱避免潮濕濾芯要做完整性實驗2023/2/5552023/2/556隔膜閥原理及選用（圖二十六）鍛造

閥體鑄造

閥體閥蓋

橫隔膜

閥體隔膜2023/2/557水系統的風險點潔凈蒸汽消毒前要將水排凈除電子記錄外要有設備日志打印及電子記錄應保存5年系統一旦崩潰應能立即恢復系統不能有泄漏、滴漏微生物定期取樣圖紙管理與控制

2023/2/5572023/2/558水系統的風險點變更及不符合的管理年度回顧

--目的

--范圍

--內容

-年度變更及不符合事件匯總總結

-年度校正計劃執(zhí)行情況

-年度預防性維修計劃執(zhí)行情況

-年度測試趨勢（化學、微生物）

--結論2023/2/5582023/2/559風險問題潔凈區(qū)取樣

--酒精消毒X

--排水√

--取樣√潔凈區(qū)取樣與生產過程用水必須一致非潔凈區(qū)取樣

--酒精消毒√

--排水√

--取樣√2023/2/5592023/2/560風險問題純化水的回路/用點安裝0.2u的過濾器

--沒有安裝的必要注射水的回路/用點安裝0.2u的過濾器

--沒有安裝的必要，若安裝會產生內毒素的風險2023/2/5602023/2/561風險問題臭氧消毒--有專門的研究文獻證明，臭氧對某些的細菌是不起作用的--臭氧的濃度和滅菌的效果無明確的對應關系--最可靠、最穩(wěn)定的消毒方法：巴氏消毒和蒸汽消毒2023/2/561北京李宏業(yè)136011192402023/2/562風險問題所有用于連接在用水點的軟管，必須有編號，按照生產過程中使用的管件，清洗、干燥管理禁止長時間連接在用水點，用水后立即拆掉2023/2/5622023/2/5632023/2/5純化水系統驗證－設計確認設計要求預處理設備能除去5μm以上粒徑的微粒預處理后的水質（以下指標應根據具體設備而定）濁度：<1.0Ftu；氯化物：<150mg/L；PH值：5-8；進水溫度：10-35℃多介質過濾器：能自動反沖、再生、排放軟水器：能自動反沖、再生、排放活性炭過濾器：能自動反沖，可用熱水或蒸汽消毒63（附圖二十七）2023/2/564活性炭過濾器（圖二十七）2023/2/5652023/2/5純化水系統驗證－設計確認反滲透設備反滲透主機的設計：水的利用率應達到70—75%，反滲透系統的總脫鹽率應≥97%反滲透裝置應有自動清洗功能。反滲透裝置進口處應安裝3.0μm的過濾器儲罐316L不銹鋼制作，內壁電拋光并作鈍化處理。貯水罐上安裝0.22μm疏水性的通氣過濾器，并可以通純蒸汽消毒。能經受121℃高溫的消毒。排水閥采用不銹鋼聚四氟乙烯隔膜閥652023/2/5662023/2/566純化水系統驗證－設計確認管道系統和分配系統316L或304不銹鋼，管材內壁電拋光并作鈍化處理管道采用熱熔式氬弧焊焊接連接（焊接前確定焊接參數），或采用衛(wèi)生接頭分段連接。閥門采用不銹鋼聚四氟乙烯隔膜閥，衛(wèi)生夾頭連接。管道有一定傾斜度，便于排除存水。管道采用循環(huán)布置，各用水點采用串聯聯接關系?；厮魅胭A罐。使用點裝閥門處的“死角”段（deadleg）長度：加熱系統不得大于6倍管徑，冷卻系統不得大于4倍管徑。662023/2/5672023/2/5純化水系統驗證－設計確認所用的純化水管路可用巴氏殺菌消毒（80℃~90℃）或純蒸汽殺菌消毒（121℃）。輸送泵316L不銹鋼制（浸水部分），電拋光并鈍化處理。（附圖二十八、二十九）衛(wèi)生夾頭作連接件。潤滑劑采用純化水本身?？赏耆懦e水熱交換器熱交換器用于加熱或冷卻注射用水，或者作為清潔蒸汽冷卻凝用。采用316L不銹鋼制；672023/2/568水系統管壁表面質量的重要性

①系統運行過程中的潔凈能力

②微生物引起的表面截留

③抵抗腐蝕的能力

④移動金屬雜質滯留

電拋光前電拋光后管道表面電拋光圖二十八2023/2/569不銹鋼管道的內壁純化：

酸洗鈍化液采用15%的化學純的硝酸、84％的純化水、1％的氫氟酸，在50℃～60℃溫度下循環(huán)15分鐘，在不銹鋼的表面形成一個“氧化鉻”工藝保護層,再用無鹽水再沖洗30分鐘，檢查系統進出口PH相等為合格。鈍化后管道表面FeFeFeFeFeFeFeFeFeFeCrCrCrCrCrCrCrCrCrOCrOCrOCrOCrOCrOCrOCrOCrOCr焊縫無鈍化保護層CrO鈍化保護層圖二十九2023/2/5702023/2/5純化水系統驗證－設計確認按衛(wèi)生要求設計；電拋光和鈍化處理；可完全排除積水。紫外滅菌器（附圖三十）要求有記錄時間的儀表和光強度的儀表浸水部分采用316L不銹鋼，石英燈罩應可拆卸702023/2/571紫外線殺菌器的結構（圖三十）2023/2/5722023/2/5純化水系統驗證－設計確認系統參數要求出水能力供水壓力進水的水質要求功耗產量供應商審計722023/2/5732023/2/5純化水系統驗證－安裝確認公用系統連接純化水制備裝置多介質過濾器活性炭過濾器過濾器材質充填物質：質量與填充效果壓力原水流速732023/2/5742023/2/5純化水系統驗證－安裝確認精密過濾器過濾器外殼材質過濾器材質完整性試驗反滲透系統反滲透膜的材質連接狀況流量壓力電導率顯示742023/2/5752023/2/5純化水系統驗證－安裝確認儲罐及呼吸器材質呼吸器的規(guī)格呼吸器完整性試驗輸送泵滅菌器（紫外、巴氏）材質紫外時間計數器光強度監(jiān)測752023/2/5762023/2/5純化水系統驗證－安裝確認管道分配系統（附圖三十一）管道、閥門的材質不銹鋼316L隔膜閥管道的連接和試壓6D原則762023/2/577純化水分配系統（圖三十一）2023/2/5782023/2/5純化水系統驗證－安裝確認管道的清洗、鈍化、消毒純化水循環(huán)預沖洗1%NaOH溶液（72℃~75℃）循環(huán)清洗純化水沖洗8%硝酸溶液（49℃~52℃）循環(huán)鈍化純化水連續(xù)沖洗排放口出水PH=5~7進、出口純化水電導率一致消毒782023/2/5792023/2/5純化水系統驗證－安裝確認儀器儀表的校準電導儀流量計壓力表792023/2/5802023/2/5純化水系統驗證－運行確認系統運行參數的檢查運行時各過濾器的壓差出水能力工作溫度反滲透裝置的運行壓力、出水能力滅菌系統能否正常工作802023/2/5812023/2/5純化水系統驗證－運行確認水處理單元的水質檢測多介質過濾器水的濁度活性炭過濾器氯化物PH反滲透系統脫鹽率電導率滅菌器（紫外、巴氏）微生物數812023/2/5822023/2/582純化水系統驗證－性能確認第一階段2-4個周期取樣計劃取樣點取樣頻次儲罐每天一次總送水口每天一次總回水口每天一次使用點每周期一次2023/2/5832023/2/583純化水系統驗證－性能確認第二階段2-4個周期取樣計劃取樣點取樣頻次儲罐每天一次總送水口每天一次總回水口每天一次使用點每周期一次2023/2/5842023/2/584純化水系統驗證－性能確認第三階段（至少1年的日常監(jiān)測數據10-11個月）取樣計劃取樣點取樣頻率監(jiān)控指標送回水總管及支管每周微生物各使用點輪流取樣每周微生物最遠用水點每天化學、微生物貯罐每周化學、微生物2023/2/5852023/2/5純化水系統驗證－性能確認第一階段完成后，若水質符合藥典標準，則可以進行使用第一、第二階段驗證完成后，應制定警戒限和行動限852023/2/5862023/2/5注射用水系統驗證設計確認要點蒸餾水機采用316L不銹鋼制的多效蒸餾水機或清潔蒸汽發(fā)生器；電拋光并作鈍化處理；裝有測量、記錄和自動控制電導率的儀器，當電導率超過設定值時可自動轉向排水純蒸汽消毒系統管道分配系統的保溫

（附圖三十二）862023/2/587蒸餾水分配系統（圖三十二）2023/2/5882023/2/5注射用水系統驗證安裝確認要點管道焊接用于氬弧焊的設備焊接參數（頻率、電流等）焊接接頭的數量X光探傷（附圖三十三）不銹鋼管道的材質（附圖三十四）所使用的不銹鋼管的批號、來源882023/2/589X光探傷（圖三十三）2023/2/590光譜儀（圖三十四）2023/2/5912023/2/5注射用水系統驗證運行確認要點檢查注射用水處理各個設備的運行情況檢查電壓電流、大爐蒸汽、供水壓力。檢查測定設備的參數通過化驗分析每個設備進、出口處的水質來確定該設備的去除率、效率、流量，看是否達到設計要求912023/2/5922023/2/5注射用水系統驗證檢查管路情況，堵漏、更換有缺陷的閥門和密封圈。檢查水泵，保證水泵按規(guī)定方向運轉檢查閥門和控制裝置工作是否正常檢查貯水罐的運行溫度，70度以上保溫循環(huán)922023/2/5932023/2/5注射用水系統驗證性能確認要點化學微生物細菌內毒素932023/2/594驗證過程中的風險驗證文件的邏輯性草案和報告的區(qū)分草案批準后，執(zhí)行前的培訓所有的使用點在一個月內取樣潔凈區(qū)取樣與生產過程的操作一致2023/2/5942023/2/595水系統檢查容易