Правильно подобрать оборудование для SIP системы
Стерилизация-на-месте (SIP) системы играют важную роль в работе многих фармацевтических и биотехнологических объектов. В этой статье рассматриваются проектные требования, критерии отбора и ожидания в отношении регулирующих клапанов, регуляторов, запорной арматуры и пара ловушек.
В фармацевтических и биотехнологических растений сегодняшнем стерилизации-на-месте (SIP) процессы становятся все более и более важное значение. Характере пакетной обработки и связь между временем и температурой для стерилизации спроса высокоэффективных SIP систем. Соответствующими клапанами и конденсатоотводчиков должен выполнять с высокой эффективностью при встрече строгим требованиям чистоты.
SIP системы предназначены для стерилизации сбора технологического оборудования после партии продукции будет завершена. Оборудование типа биореакторов, ферментеров и сопровождающих труб должны быть очищены и / или стерилизовать перед новым циклом производства может начаться. Эти системы построены из высококачественной нержавеющей стали и утвердил гибких материалов (например тефлоновым покрытием трубопроводов).
Паровая давление, как правило, в диапазоне 20-30 фунтов на квадратный дюйм, при соответствующих температурах от 121 ° C до 135 ° C. Связь между давлением и температурой является фиксированной и известны. Стерилизация времена меняются, и зависят от температуры и природы этого пункта стерилизации. В общем, чем ниже температура, тем больше времени требуется для стерилизации. Стерилизации отношение время / температура в обычном процессе SIP составляет около 121 ° С в течение 30-40 минут. Для оборудования с труднодоступный регионов, стерилизация раз может быть больше.
Паровая качества также является важным фактором. Как правило, посвященный генератор чистого пара-используется для обеспечения необходимого объема пара при заданной температуре и давлении, необходимых для стерилизации каждой единицы оборудования.
Чтобы гарантировать, что каждый компонент и во всех областях трубопроводы остаются на стерилизацию температуры за отчетный период, температурные датчики расположены в критически важных областях и в труднодоступный местах, с тем чтобы обеспечить полную стерилизацию. В течение всего этого процесса, модулирующих клапанов поддержания необходимого давления пара чистой, температура и расход уровнях.
В процессе SIP, конденсат образуется из пара и должны быть быстро удалена. Правильное размещение чистой конденсатоотводчики будет обеспечить своевременное и надлежащее удаление конденсата, который, в свою очередь, будет способствовать поддержанию высоких температурах, необходимых для стерилизации.
Общие критерии проектирования оборудования
ASME биопереработки оборудование (BPE) кодекса (1) является руководящим стандарт для разработки, настройки, выбор материалов и отделки поверхности требования к компонентам, используемым в системах паровой стерилизации. Следующие характеристики важны и должны рассматриваться при оценке компонентов для использования в системах SIP:
Коррозионно-стойкой и отделкой тела - как правило, типа из нержавеющей стали 316L используется. Данный материал представляет собой отличный выбор для агрессивного характера чистого пара. Она также используется для его расширенные свойства сварки.
Продуктов питания и / или фармацевтического класса мягких товаров - уплотнительные материалы должны быть одобрены местными продуктов питания и медикаментов учреждениями. Большинство производителей обеспечить эластомеров соответствующей продуктами и лекарствами США (FDA) Код Название 21 Пункт 177, что позволяет многократного использования в контакте с пищевыми продуктами. Часто, эти материалы также должны соответствовать Фармакопеи США (USP) Код класса VI, раздел 88, которая касается конкретно фармацевтических и биотехнологических продуктов. Оборудования и требований к испытаниям для USP класса VI эластомеров часто считаются более строгими, чем для FDA одобренных материалов.
Самоотливной дизайн - Это требует отсутствия потоков в элементах и ликвидации отложений объемы в медиа-контактных площадок. Темы и налетчиков объемы могут предотвратить полное опорожнение или произвести очистку и стерилизацию более сложным, что создает возможности для роста бактерий, которые могут загрязнить процесс жидкости.
Санитарные соединения процесса - Они отличаются от обычных промышленных резьбовым или фланцевых соединений. Различные типы связи включают в себя наружную резьбу, санитарно фланцев, труб под сварку (или стыковой сварки) арматура и фитинги зажим. Зажим конструкции, как правило, предпочтительнее, так как они проще в установке и могут быть удалены быстрее для чистки, ремонта или замены.
Поверхностная обработка - гладкие, механически полированной внутренней поверхностью, как правило, требуется. Общие спецификации отделки поверхности 20 R ^ ^ к югу (20 микро-дюйма). Электрополировка или пассивация может потребоваться.
Поскольку пара стерилизации жидкостей, некоторые критерии паровой системы дизайна являются менее жесткими, чем требования в отношении процесса компоненты. Например, компоненты с раздвижными или вращающихся уплотнений стеблей, как правило, запрещено в оборудование для производства продукта. Шаровые краны включения уплотнения вращающихся стебля и провести мертвый объем между сиденьями, однако, часто используются в качестве запорной арматуры в системах SIP. Как правило, такие шаровые включать положения для легкой чистки и / или для чистки проводить меры объема.
Температуры и потока пара можно регулировать с помощью клапана управления и связанных с ним компонентов, а также контроллер. Кроме того, регулятор давления может быть использован, так как существует прямая корреляция между температурой и давлением для сухой, насыщенный стерилизации паром.
Санитарные клапаны
Использование санитарных клапанов как правило, включает модуляции потока для управления либо давления или температуры пара, в зависимости от типа контроллера. Наиболее точные средства контроля давления и температуры с выдвижным шпинделем миру стиля управления клапаном, который можно использовать один из двух методов, для того чтобы загерметизировать ножке - раздвижные стволовых уплотнительным кольцом или герметичность диафрагмы (рис. 1).
Основное преимущество O-кольцо стволовых печать является то, что нижняя усилие не требуется. Так как давление среды в O-кольцо-запечатанном клапан не действует на большой площади диафрагмы, меньше приводов и нижней подачи воздуха давления могут быть использованы. Кроме того, различные кольца материалы легко доступны, чтобы клапанный вариант, который будет настроен для конкретного процесса. Для паровой услуг, использование perfluoroelastomers быстро растет из-за их высокой стойкостью к температуре.
Недостаток уплотнительным кольцом, что стволовые возвратно-поступательные движения через уплотнительное кольцо. В ходе циклов SIP, клапан должен быть открытым, это означает, части стебля будет двигаться над стерилизации среды. Для газовых и паровых услуги, это может быть приемлемым, в зависимости от продукта, производства. Кроме того, пара портов выше уплотнительное кольцо может быть использован для обеспечения стерилизации в верхней части стебля.
В 2-кусок ствола и замены клапана с диафрагмой стволовых печать, диафрагма образует герметичный для окружающей среды. Хотя тенденция среди пользователей явно движутся в сторону диафрагмы уплотнение для технологических систем, использование кольца колпачки в чистой системы пара остается в силе.
После правильного проектирования клапан был определен ряд критериев эффективности должны быть рассмотрены до отбора, в том числе:
Непрерывных оценок пара - Для некоторых клапанов диафрагмой, непрерывный стаж пар ограничивается диапазон 30-60 мин при 20-30-пси пара. Хотя это и достаточно для покрытия потребностей цикла SIP, лучшим выбором будет выбор диафрагмы, что имеет более широкие непрерывной оценки пара-службе. Диафрагмы материала в сочетании с клапаном внутреннего дизайна будет диктовать диафрагмы жизни.
Утечку через седло клапана и диафрагмы производительности - в стволовых и замены конструкция показана на рисунке 1, плагин закрывает клапан против отверстия. Выбор дизайна, которая предлагает специальную печать места и отдельные уплотнения ствола (для внешней прокладки) может повысить обрезки жизни. Конструкции, что функция диафрагмы, как закрытие членом в отверстия (рис. 2) может быть подвергнуто более быстрому износу.
Расходная характеристика - посвященный заглушкой и посвященный диафрагмы печать способствовать обеспечению конкретных и последовательных потоков характеристики. Нижняя вилка фасонной уступить равнопроцентная или линейная характеристика потока по мере необходимости. Конструкции также доступны с мягкими сиденьями для запорной Класс VI. Глобус-стиль дизайна используя диафрагму в качестве места печать может быть нелинейными или не равные характерные процент или характерные изменения мат в различных точках удара.
Позиционеры - В запечатанном мембранные клапаны, диафрагмы области уплотнения подвергаются на выходе давление будет требовать больших привода силы и использование позиционера обеспечить точный ответ контроллера сигнала. Интеллектуальный позиционер становятся все более распространенным, благодаря своим превосходным точности диагностических обратной связи и самостоятельного ввода в эксплуатацию возможностей. В современных Харт или fleldbus систем, различные манипуляторы могут быть установлены независимо от бренда системы контроля без ущерба для связи или диагностические функции.
Санитарные регуляторы давления
Прямого действия давления, регулирующая арматура (PRVs) можно найти в большинстве систем SIP. Их простота в зависимости привлекательна, поскольку ни внешнего управляющего сигнала не требуется. Типичным санитарных регулятора показано на рисунке 3.
Некоторые конструктивные особенности должны быть включены в clean-in-place/sterilize-in-place (CIP / SIP) применения, в том числе устойчивых к коррозии материалов, температура совместимости эластомеров, и самостоятельно крылом конструкции. Особое значение для регуляторов давления (и обратно-регуляторы давления) является мне возможность для того, чтобы клапан остается открытым в ходе циклов SIP. Если регуляторы давления работают с низким уровнем уставки (менее 20 фунтов на квадратный дюйм), нормальная стерилизации давление может привести к тому, чтобы закрыть клапан и предотвратить уборка / стерилизации среды от идущие вниз по течению трубопроводов. Различные методы для обеспечения того, клапаны остаются открытыми в MESE случаи, такие, как ручное булавки замок, автоматизированная механическая блокировка контактов, а также автоматизированных пневматических камер в приводе.
Неотъемлемым элементом любой пружинный регулятор является отклонением от заданного по мере увеличения клапан мощности. Это явление называется спада или компенсации, которая выражается в процентах от заданного значения. (Например, если весной установлен на уровне 100 фунтов на квадратный дюйм, а фактически наблюдаемые давление на выходе только 90 фунтов на квадратный дюйм, спада составляет 10%.) Поскольку клапан потенциал постепенно увеличивался, давление на выходе обычно падает. Это спада в выходное давление возникает в результате множества весной расслабляются клапан открывается.
Хорошо продуманные, соответствующего размера санитарно регулятора давления должны испытывать не более чем на 10% -20% спада. Таблицы эксплуатационных характеристик листинг коэффициент расхода (C ^ югу V ^) или потока при различных процентах спада для различных условий эксплуатации на основе тестов, имеются у производителей. Они должны быть оценены при выборе регуляторов.
Для данного потока требований, важно выбрать клапан, который предлагает самую высокую C ^ V ^ к югу на самом низком спада процентах. Регуляторы, которые должны показываться значительного спада приведет к снижению давления вниз по течению и, следовательно, более низких температурах. Это, в свою очередь, приводит к более длительное время стерилизации, возможность неполной стерилизации, и в конечном итоге, возможно, меньше производства пакетов в год.
Санитарные клапаны изоляции
Изоляция клапанов, применяемых в сантехнических систем должны быть в соответствии с ASME BPE кодекса.
В процессе системы, плотины стиле мембранный клапан (рис. 4) обычно используется, чтобы обеспечить drainability и герметичность ствола.
Для чистого пара системы, однако, шаровые краны предлагаем надежные конструкции с высокой пропускной способностью и жестким запорной и, таким образом, являются жизнеспособными и экономической альтернативы. Эти 3 частей шаровых кранов (рис. 5) легко демонтировать для очистки и порты для паровых очищения и осушения провести мертвый объем между сиденьями. "Истинного родила" дизайн используется с наиболее соответствующие отверстия в шаре и конец связи.
Санитарные конденсатоотводчики
В старых SIP систем, стандартные промышленные из нержавеющей стали ловушками (или изменение нержавеющей стали ловушки) часто основной выбор для отвода конденсата. Обоснование было то, что конденсата выпускается в заголовке умов и не далее представлены ниже по течению технологического оборудования. Впоследствии, санитарно конденсатоотводчики, также известный как чистой конденсатоотводчики, стали более распространены и являются предметом более тщательного изучения.
Многие из рассмотренных выше разработать критерии для клапанов применяются для очистки конденсатоотводчиков, что касается строительных материалов, отделки поверхности и drainability.
Различные виды чистой конденсатоотводчики существуют сегодня на рынке, в том числе термодинамические ловушки диска, плавающего ловушки, fixedorifice ловушки, и термостатические отделители элемента. Из них наиболее распространенным является термостатический конденсатоотводчик, который включает сильфон привода и как плагин шара или конуса, стиля питания и места конструкции (рис. 6).
Если мех собраний и размер отверстия оптимизированы, шар-штекер с характерным быстрым потоком открытие позволит высших потоков на столько же к югу от охлаждения. (Sub охлаждения представляет собой разницу между температурой, при которой пар конденсируется, и температура, при которой ловушки будет выполнять требуемого расхода.)
Сильфонные узлы являются собственностью каждой ловушки производителя. Объем и к югу от охлаждения карт, основанных на фактических испытаний должны быть получены от производителя, и оцениваться для обеспечения лучшей производительности ловушку.
Закрытие мысли
Компонент конструкции должны соответствовать ASME BPE кодекса. В связи с самостоятельной стерилизации характеристики пара, некоторые конструктивные широты допустимо, например, что раздвижные или вращающихся колпачки и налетчиков томов компонентов может быть терпимо, если Существуют положения для чистки, очищения и осушения.
Важных вопросов для достижения оптимальной производительности системы чистой паром контроля входного давления в сочетании с необходимостью для удаления конденсата с минимальным югу от охлаждения. Регулирующие клапаны могут предложить преимущества по сравнению с регуляторами в плане поддержания заданного давления в широком диапазоне сливаются с возможностью удаленного изменения уставки и эксплуатационных параметров в процессе эксплуатации. Позиционеры позволит также коммуникации и диагностики. Однако регулирующие органы часто и, как правило, рассматриваются в качестве достаточной точностью значительное сокращение капитальных затрат.
Термостатические конденсатоотводчики санитарных являются преобладающим выбором в системах SIP, а также значительное R
Кое-кто в фармацевтической отрасли стали встать на более высоких температур циклов стерилизации, чем типичный 121 ° C-135 ° C диапазоне. Высокая температура, короткий рабочий день (HTST) стерилизации систем при температурах от 140 ° C до 160 ° C, становятся все более распространенными.
Другой тенденцией является переход к более постоянной обработки в фармацевтической промышленности. FDA это начинают обращать внимание на это движение через процесс аналитические технологии (PAT) инициативы. PAT является "система для проектирования, анализа и контроля производства на основе своевременного измерения (например, при обработке) критических качества и эксплуатационных свойств сырья и в процессе производства материалов и процессов, с целью обеспечения качества конечного продукта" (2). Потенциальной эволюции в сторону более непрерывной обработки (и потенциально более требующих стерилизации циклов) требует более высокого рабочим циклом диафрагма регулирующая арматура для пара. Большие краны для непрерывной работы потребуется также, как будет меньше клапаны для такого оборудования, как мобильные, модульные генераторы чистого пара-и стерилизаторов.
Клапан и ловушки конструкции значительно изменились с момента их создания двух десятилетий назад. Расширенная конструкций, новых материалов и требовательных приложений продолжают появляться в биотехнологической и фармацевтической областях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Американское общество инженеров-механиков ", BPE - 2005 BioPracessing оборудование", ASME. Нью-Йорк. Нью-Йорк (2005).
2. За пищевыми продуктами и лекарственными препаратами, "Процесс аналитические технологии (PAT) инициатива", FDA, Центр оценки лекарственных препаратов и научных исследований. <a target="_blank" href="http://www.fda.gov/cder/OPS/PAT.htm" rel="nofollow"> www.fda.gov / CDER / OPS / PAT.htm </ >.
Дополнительная литература
Duzick, Т. C, "Влияние Эластомер Исполнение по Фармацевтическое производство", фармацевтическая инженерия, 20 (2). с. 22-34 (март / апрель 2000).
Латам, T., "Чистота системы пар," Фармацевтическая инженерия, 15 (2), с. 8-19 (март / апрель 1995).
Знаки, DM, "Комплексный подход к CIP / SIP дизайн для Биопроцесс оборудование," Фармацевтическая инженерия. 19 (2), с. 34-45 (март / апрель 1999).
Симко Д., "Влияние термического Велоспорт на тюленей в Шаровые краны и зажим типа арматуры," Фармацевтическая инженерия, 22 (6). с. 30-40 (ноябрь / Ди-2002).
Смит, PJ, "Проектирование чистых систем распределения пара," Фармацевтическая инженерия, 15 (2), с. 72-79 (март / апрель 1995).
Татхилл АГ ", Нержавеющая сталь: чистоты поверхности," Фармацевтическая инженерия, 14 (6). с. 34-44 (ноябрь / декабрь 1994).
Уайенсек, М., "Biotech развития CIP. Пример Примеры Использование QRM," Фармацевтическая инженерия, 26 (5). с. 8-20 (сентябрь / октябрь 2006).
Тони Джордж
РИЧАРДС INDUSTRIES
Тони Джордж Ричардс вступил в промышленности (E-почта: <a href="mailto:tgeorge@nchardsincl.com"> tgeorge@nchardsincl.com </ A>) в 1986 году и занимал пост вице-президент по инжинирингу, вице-президент по производству и операции, и президента. Он недавно вышел на пенсию, и служит на неполный рабочий день, как старший вице-президент и технический директор компании. Он начал свою карьеру, работая в США, коммерческие программы по ядерной энергетике у Вестингауза в Питтсбурге, где он стал менеджером систем и оборудования, используемых в ядерной безопасности и сдерживания. Он был использован Xomox корпорации в качестве технического директора, а затем генеральный менеджер и вице-президент по операциям США. Он является представителем США в отрасли управления потоком Международной электротехнической комиссии (которая разрабатывает электрический и контроля стандартов), а также является председателем подкомитета по контролю над ISA клапан калибровки стандартов. Он имеет степень бакалавра в области машиностроения из Univ. в Лондоне и MS в области ядерной энергетики с Маркетт университет, а также является выпускником Гарвардского Advanced Management Program ..
