純蒸汽發(fā)生器

一.純蒸汽發(fā)生器

      市場(chǎng)上純蒸汽的生產(chǎn)設(shè)備常采用工業(yè)蒸汽為熱源，采用換熱器和蒸發(fā)柱進(jìn)行熱量交換并產(chǎn)生蒸汽，并進(jìn)行有效的汽、液分離方式以獲取純蒸汽。以工業(yè)蒸汽作為加熱源的換熱器，包括蒸發(fā)柱推薦使用雙管板式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以防止純蒸汽被加熱介質(zhì)所污染。

目前主要的純蒸汽制備方式有沸騰蒸發(fā)和降膜蒸發(fā)兩種。

  1. 沸騰蒸發(fā)式蒸汽發(fā)生器的工作原理如下：原水通過進(jìn)料泵進(jìn)入到分離器的管程中，并由液位傳感器俞PLC連接控制液位；工業(yè)蒸汽則進(jìn)入到蒸發(fā)器的殼程中對(duì)管程中的原水進(jìn)行加熱蒸發(fā)，從而使原水轉(zhuǎn)變成夾雜少許小液滴的蒸汽，在低速及分離器的高度行程中通過重力作用將小液滴從蒸汽中分離出去，并讓其回到原水中進(jìn)行重新蒸發(fā)，而濃水從設(shè)備底部進(jìn)行聯(lián)系排放。蒸汽則通過一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的潔凈絲網(wǎng)裝置并進(jìn)入到分離器的頂部，而純蒸汽通過輸出管路進(jìn)入到分配系統(tǒng)的各使用點(diǎn)。純蒸汽在使用前進(jìn)行取樣和在線檢測(cè)，并在要求力值范圍內(nèi)輸送到使用。就其蒸發(fā)方式來看，沸騰蒸發(fā)式蒸發(fā)發(fā)生汽本質(zhì)上為傳統(tǒng)的鍋爐蒸發(fā)方式。工業(yè)蒸汽的調(diào)節(jié)使純蒸汽的壓力可以根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求通過程序進(jìn)行設(shè)置并可以穩(wěn)定維持在客戶射的的壓力值。在原水原水蒸發(fā)過程中，通過液位來控制料水的補(bǔ)給，使料水的液位始終維持在正常的水平，對(duì)于濃水可以在程序中設(shè)置間歇排放。

      2. 降膜蒸發(fā)式蒸汽發(fā)生器多采用同多效蒸餾水機(jī)效蒸發(fā)柱相同的蒸發(fā)柱，其主要原理為原水在效預(yù)熱器被工業(yè)蒸汽加熱后，進(jìn)入緩沖儲(chǔ)罐和過熱水循環(huán)泵，通過循環(huán)泵進(jìn)入蒸發(fā)器頂部，經(jīng)分配盤裝置均勻地分布進(jìn)入蒸發(fā)列管內(nèi)并并形成薄膜狀的水流，通過工業(yè)蒸汽進(jìn)行熱交換；在液管中的液膜很快被蒸發(fā)成蒸汽，蒸汽繼續(xù)在蒸發(fā)器中盤旋上升，經(jīng)過汽、液分離裝置，作為純蒸汽從純蒸汽出口輸出，夾帶熱源的殘液則在柱體底部連續(xù)地排除。少量純蒸汽被冷凝取樣器冷卻收集，經(jīng)電導(dǎo)率在線檢測(cè)判斷純蒸汽是否合格。

       用于濕熱滅菌的純蒸汽冷凝液必須符合注射用水的藥典質(zhì)量指標(biāo)，其內(nèi)毒素指標(biāo)是一個(gè)非常重要的考查指標(biāo)。在純蒸汽發(fā)生器中，去除內(nèi)毒素的原理主要是源于內(nèi)毒素具有不揮發(fā)性。汽、液分離的效率越高，設(shè)備產(chǎn)出的蒸汽就越純凈，越穩(wěn)定。倘若蒸汽中夾帶著液滴，那附著于液滴中的內(nèi)毒素就會(huì)污染純蒸汽。純蒸汽發(fā)生器在設(shè)計(jì)上對(duì)于蒸汽與所夾帶的水、汽分離需要尤為謹(jǐn)慎。藥典要求注射用水的內(nèi)毒素含量低于0.25EU/ml，純蒸汽發(fā)生器可將原水中的內(nèi)毒素降低3~4個(gè)對(duì)數(shù)數(shù)量級(jí)。采用三級(jí)分離設(shè)計(jì)原理制備的純蒸汽，其冷凝水中內(nèi)毒素含量達(dá)到低于0.01EU/ml的水平，它能非常好地預(yù)防純蒸汽中內(nèi)毒素污染所帶來的無菌注射劑用藥風(fēng)險(xiǎn)。

二.純蒸汽分配系統(tǒng)

       生產(chǎn)出來的合格純蒸汽將通過純蒸汽分配管道輸送到各個(gè)使用點(diǎn)。純蒸汽主要用于給濕熱滅菌柜和配料系統(tǒng)進(jìn)行在線滅菌，也可用于關(guān)鍵崗位的空調(diào)加濕。純蒸汽分配系統(tǒng)中的所有部件應(yīng)具有可排盡性，由于純蒸汽系統(tǒng)的工作溫度非常高，設(shè)計(jì)合理的純蒸汽管道系統(tǒng)本身具備自我滅菌功能，其微生物污染風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。因此，純蒸汽發(fā)生器和分配管網(wǎng)系統(tǒng)可以接受機(jī)械拋光Ra<0.8µm作為表面粗度。當(dāng)然，若企業(yè)選擇電解拋光級(jí)別的材料進(jìn)行建造，其純蒸汽系統(tǒng)的焊接與鈍化質(zhì)量會(huì)更有保證。為限制壓降、延長(zhǎng)管道壽命，通常純蒸汽分配主管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流速一般不超過37m/s,使用點(diǎn)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)流速一般為20~30/s，管道管件的連接應(yīng)采用自動(dòng)氬弧焊接、衛(wèi)生級(jí)高壓卡箍或法蘭，儀表應(yīng)首先選擇衛(wèi)生級(jí)卡箍連接，位于排放管道上隔斷閥之后的儀表。由于排放管道保持高溫狀態(tài)，可以選擇合適螺紋連接。

        當(dāng)純蒸汽用于濕熱滅菌工藝時(shí)，其冷凝水水質(zhì)須滿足注射用水指標(biāo)的相關(guān)要求。用于菲腸道無菌制劑或其他特殊場(chǎng)合的純蒸汽必須控制蒸汽中的內(nèi)毒素含量。與注射用水一樣，純蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)也多采用不銹鋼316L的部件進(jìn)行建造。分配系統(tǒng)中冷凝水的聚焦是純蒸汽系統(tǒng)發(fā)生微生物污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)之一，倘若純蒸汽夾帶著冷凝水，融于冷凝水中的內(nèi)毒素就很可能被帶入到產(chǎn)品中。

       純蒸汽使用點(diǎn)的設(shè)計(jì)通常包括一個(gè)便于操作的隔斷閥和具有導(dǎo)向性的疏水閥。使用點(diǎn)閥門的供應(yīng)管道通常被設(shè)計(jì)成是從頂部主管道到冷凝水疏水閥的一個(gè)分支。

        球閥、隔膜閥和疏水閥是純蒸汽系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的幾類閥門。衛(wèi)生級(jí)球閥可廣泛使用于無菌氣體系統(tǒng)，如純蒸汽系統(tǒng)、無菌氮?dú)庀到y(tǒng)、無菌壓縮空氣系統(tǒng)等，衛(wèi)生級(jí)球閥的材質(zhì)是SS316L，采用衛(wèi)生級(jí)卡箍連接、三片式設(shè)計(jì)，便于維修和拆卸。需要注意的是，因球閥的結(jié)構(gòu)原因，它被禁止使用在無菌流體工藝系統(tǒng)中，因?yàn)殛P(guān)閉時(shí)球閥中央的積水極易成為微生物的滋生地并發(fā)生系統(tǒng)微生物污染。采用PTFE/EPDM復(fù)合膜片設(shè)計(jì)的隔膜閥能耐受150度以上高溫，且能反復(fù)使用。因此帶雙膜片的隔膜閥也被廣泛應(yīng)用與純蒸汽等高溫系統(tǒng)。熱靜力疏水是純蒸汽系統(tǒng)的理想疏水閥，為保證純蒸汽系統(tǒng)的安全性，該疏水閥為SS316L材質(zhì)設(shè)計(jì)，衛(wèi)生級(jí)卡箍連接。

       與制藥用水系統(tǒng)一樣，純蒸汽分配系統(tǒng)應(yīng)采用軌道焊接，安裝后需要再鈍化，分配管道坡度不應(yīng)逆蒸汽方向設(shè)計(jì)，以防蒸汽夾帶水和冷凝水聚集。純蒸汽分配系統(tǒng)應(yīng)有充分排除空氣的裝置，每30~50m處需要在垂直上升管的底部安裝一個(gè)熱靜力疏水裝置。全系統(tǒng)中的其他任何低至點(diǎn)處均需安裝熱靜力疏水閥。

       空氣隔斷也稱空氣隙（AIR gap或AIR break)。ASME BPE標(biāo)準(zhǔn)建議，在設(shè)備或系統(tǒng)末端，采用空氣隔斷的方式能有效避免反向污染，因?yàn)榕潘到y(tǒng)可能形成被壓而導(dǎo)致的冷凝水或廢水反方向流動(dòng)，而對(duì)純蒸汽系統(tǒng)形成污染，其中當(dāng)排水管內(nèi)徑(d)>12.7mm時(shí)，排水口與地漏的距離（H）為2d；當(dāng)d<12.7mm時(shí)，H=25mm。

三.純蒸汽取樣

        純蒸汽取樣主要包含純蒸汽“純度”取樣和純蒸汽“質(zhì)量”取樣兩部分。

       氣態(tài)下測(cè)定純蒸汽電導(dǎo)率將導(dǎo)致讀數(shù)低于預(yù)期值，所以，必須先將純蒸汽進(jìn)行冷卻，然后再測(cè)冷凝水的的電導(dǎo)率值。純蒸汽不能污染藥品，如果如果取樣的要求包含檢測(cè)內(nèi)毒素或熱源，所使用的取樣器、管道和閥門應(yīng)是衛(wèi)生級(jí)結(jié)構(gòu)。在運(yùn)行確認(rèn)階斷，每個(gè)使用點(diǎn)都應(yīng)進(jìn)行“冷凝水純度”的取樣監(jiān)測(cè)，取樣位置一般位于純蒸汽發(fā)生器出口、分配管網(wǎng)上和各個(gè)使用點(diǎn)處。在純蒸汽發(fā)生器出口和分配系統(tǒng)中的至至遠(yuǎn)點(diǎn)可安裝持久性的在線取樣器。例如，制藥企業(yè)通常在純蒸汽發(fā)生器的出口上安裝帶有電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)和警報(bào)器的在線取樣器。純蒸汽使用點(diǎn)的取樣常采用便攜式取樣器或集成式取樣模塊來進(jìn)行，其主要特點(diǎn)是靈活方便，易于取樣。

       的濕熱滅菌需要使用過熱度的干燥飽和蒸汽，用于濕熱滅菌等核心工藝設(shè)備或系統(tǒng)的純蒸汽還須檢測(cè)其不凝性氣體含量、干燥度和過熱度是否在可供范圍內(nèi)。純蒸汽“質(zhì)量"取樣可用于確定純蒸汽的干燥度、過熱度以及不凝性氣體含量，可通過使用蒸汽熱量計(jì)、測(cè)量蒸汽的干燥度或飽和度水平來進(jìn)行判定。蒸汽熱量計(jì)主要用于測(cè)量汽水混合物中的蒸汽比例，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)EN285中提供了蒸汽質(zhì)量測(cè)試的詳細(xì)指導(dǎo)方法。