在制药行业,中间体以及精细化工制造工业中,加工管道的不充分清洗经常是导致高水平残留物的一个主要原因。这里主要列出了在清洗加工管道时可能遇到的各种问题。这不作为在线清洗系统过程中的一个设计指导,但是能够强调出设计不当有可能导致不恰当的清洗。
这些问题可以被分为两大类:一类与洁净室管道设计相关,另一类与加工清洗参数有关。
(1)洁净室管道设计
好的管道设计有一些基本的好的设计特征。当管道系统的清洗设计不恰当,辨认出最坏状况是非常重要的,然后要修改管道或者是设计一套专用的SOP。
①死角
理想情况下,是要避免出现死角的。既然这是不可能的,所以严密检查死角有两个非常重要的方面:长度和方向。
死角的长度和管径的比率影响着清洗效果。这个比率越小,越容易清洗。这个比率没有一个可接受的普遍标准,因为他受好几个因素的影响,包括:通过管道可达到的最小流速。不过,设计师在设计制药清洗系统时,L/D比率一般不会超过1.5~2.0。
在超出这个比率的现存系统中,严密检查这个区域能达到的流速及覆盖范围,验证表面的清洁度是非常重要的。提高流速也是改进冲洗覆盖范围的一个方法。
如果清洗不充分,死角部分要被替换或者修改,死角将被单独清洗,如使用手工清洗方式。现在也可以买到低L/D比率的卫生部件和T形管道。
一般来说,死角应该是水平走向的。向上直立的死角有可能会存留空气和油类。这将会阻碍清洗剂与这些区域的充分接触。向下的死角不能完全排掉污水,也会导致微粒和细菌的残留。
②向下倾斜。管道应当倾斜允许清洗剂及冲洗剂自由排出。如果这一步没做好,清洗特别是冲洗过程的效率就会降低。排水功能非常重要,特别是在微生物容易滋生的地方。在这种情况下,管道应该被牢靠地支撑好,这样,管道的倾斜就被维护好。典型的管道倾斜范围从每英尺(305mm)1/16’’(1.6mm)到1/8’’(3.2mm)。
③在线测试设备。测试设备采用可清洗的设计,有利于避免清洗的时候需要手动拆卸。这里对于各种可清洗测试设备的设计就不作一一讨论。可清洗的设计将包含最小死角距离,消除缺口和凹陷;衬垫和O型圈的冲洗设计,应用可兼容和低吸收材料作为密封和隔膜材料。
(2)加工清洗参数
①流速。管道清洗不充分最重要、最常见的因素是清洗剂的流速不够。众所周知,影响清洗效果的因素包括清洗时间、温度、清洗剂的成分和冲击力(包括冲击力或者表面的冲击压力)。因此,为了获得成功的功效,在清洗产品残留物时,所选用的温度、时间和浓度应该基于最坏的情况或者是表面最低水平冲击力或者在活动压力的基础上,要求表面反应压力低于所要求的。这样清洗效果将大打折扣。
参数的量化和监测,比如时间、温度和浓度都比较简单然而,管道系统中位置的测定,特别是墙上作用力较低的地方,常常做得不好。
所推荐可取的管内的清洗剂的平均流速应当至少在1.5m/s(5in/s)。这是通常被接受的CIP系统的设计标准,这个高速是为了确保能够去除系统中堵住的气泡,而不是为了达到表面必要的冲击力。1.5m/s的速度很典型地导致管内湍流,在流速不能达到的情况下,应严密检查管道的布局、气体和微粒的截流以及对流体特征。在最低要求下,管内流速应当形成湍流。此外,仅仅达到湍流的速度并不能导致死角内的气体和微粒被清除。雷诺系数计算能够用来辨别最坏情况水流位置并能决定这些区域的结果水流特征。
在清洗大段管道时,比如说大容量的设备,压力会下降,流速也会下降。因此,我们推荐测量每段管道的流速或通过计算证实足以达到要求。
②溶液饱和度。一些被产品严重污染过的长管道,清洗溶液在上游溶解残渣,在它达到管道系统下游的部分,溶液可能达到饱和。这可能导致下流部分管道清洗不干净。当这种情况发生时,有必要用足够高浓度的清洗液来清洗整个管道。在污染情况一般的管道里,这也不算个问题。
为了达到一个较好的清洗效果,确保系统中所有洁净室管道都与清洗剂充分接触非常重要。清洗过的管道要清晰地分开标示。处理过的阀门应当避免用于防止渗漏阀带来污染。如果这些管道的区域不能遵照卫生级和可清洗的标准,那么这些区域要么需要被修改,要么被分开来使用。
管内的流速应该不止是形成湍流,还要带走堵住的气体并能够使清洗剂跟管内所有表面充分接触。清洗剂的浓度、温度和清洗时间也应当足够,以清洗最坏情况下的残渣和最坏情况下的可能的污垢负载。