双管板换热器在制药设备CIP与SIP中的应用

摘要：新版的GMP已经颁布实施，其中的新增内容对无菌产品的设备选用提出了更高的要求，这就要求药品制剂生产厂家更加严格的控制生产的整个过程，利用高效可靠的生产设备完成优质产品的生产。CIP与SIP系统作为整个生产系统中的一个子系统，对无菌生产起着举足轻重的作用。换热器是CIP与SIP系统的组成单元，它要求能够保证在高洁净度的情况下，完成对清洗介质的换热。双管板换热器作为一款全新换热器，其独特的结构设计，使其能够配置于高洁净度的CIP与SIP系统中，并且能够出色的完成换热任务。

关键词：双管板换热器 CIP与SIP 高洁净度

一、引言

近年来无菌制剂产品越来越多，其生产过程中的卫生要求也是越来越严格，2010年新版GMP的实施，对灭菌装备提出了更高的要求。因此，在医药无菌产品生产过程中，使用高效、洁净的生产设备是保证理想产品质量的关键。

CIP（Cleaning in Place ）/SIP(sterilizing in Place)指的是在线清洗与在线灭菌，这种技术设备应用于药品制剂的生产前和生产后，其作用是清洗生产设备并通过灭菌使生产系统达到洁净的无菌状态，以保证所生产的药品制剂具有合格的产品质量。

本文主要介绍适用于高洁净生产过程的双管板换热器，其在药用CIP与SIP设备中的应用。其独特的设计能够保证换热管内完全排空和保持清洁状态，同时能够避免交叉污染，确保在无菌状态下完成对清洗介质的加热。

二、CIP/SIP在无菌产品生产系统中的应用

无菌产品全封闭的生产系统在投料生产前必须进行灭菌，常规的方法有化学法灭菌和蒸汽法灭菌。由于化学剂与产品制剂具有不兼容性，所以在化学剂清洗完后，还需要一次CIP清洗，这次清洗必须达到无菌。

1、CIP与SIP系统设备的组成与工作流程

CIP与SIP系统一般包括两个贮液罐，一台循环泵（一台回流泵）、一台热交换设备、一套温度、压力控制系统，真空系统。该系统可与多个清洗目标相连实现灭菌操作。

系统使用前或长时间待机后，需要进行自刷洗灭菌，用贮液罐内的注射用水经热交换器加热后，由循环泵加压循环回储液罐，并由清洗球喷出，对本系统内的贮液罐与管路进行清洗灭菌，从而保证整个清洗系统处于无菌状态，确保安装在设备上的清洗管道不会由于阀门泄漏对物料造成污染。

2、CIP与SIP操作中清洗/灭菌方式的选择

在线灭菌包括两种方式：化学法灭菌和蒸汽法灭菌。化学法灭菌是将灭菌剂注入储液罐，工作流程如同CIP，灭完菌后需要再完成一次注射用水的冲洗，并且要通过检验来验证灭菌效果。蒸汽法灭菌是密闭整个循环系统，利用真空系统排除内部的空气，再将注射用水经过热交换器升温，成为过热水经循环泵泵至待灭菌设备，由喷淋球喷出。此时，有部分注射用水经减压，立刻汽化成饱和蒸汽，过热注射用水与饱和蒸汽不断使生产系统升温，最终恒定控制生产系统温度在121℃以上，并继续循环至设定时间，利用过热水释放的显热来达到灭菌及热平衡的目的。

三、换热器在清洗/灭菌设备中的应用

换热器是清洗灭菌系统中不可缺少的换热单元，双管板换热器能够保证加热介质在最短的时间内完成热清洗任务，而且在无菌产品的生产系统清洗中拥有较高的洁净度。而传统的管壳式换热器，在使用中除经常出现垫片螺栓法兰接头密封泄漏外，还会出现管板上的管口泄漏。

四、双管板换热器在药用CIP与SIP系统中的应用优势

双管板换热器主要应用于高洁净度的药品生产过程中，其独特的设计结构能够使得换热管内残存介质完全排空，保持清洁的状态。双管板结构能够避免常规换热器易发生交叉污染的危险。其设计特点如下：

1、双管板换热器的材料选用及表面光洁度

双管板换热器选用材料为316L(00Cr17Ni14Mo2)不锈钢，有效避免了因材质的膨胀系数不同引起的管板开裂现象；其光洁表面是通过电抛光方式来完成的，将暴露的杂质和表面层一起去除，保证粗糙度Ra

2、双管板结构设计

双管板换热器采用独特的双管板结构设计，最大限度的降低了管、壳程介质混溶所带来的交叉污染的危险。

3、全排空设计

双管板换热器设计有最低排空点，能够实现管内介质的全排空。从而有效的预防微生物的滋生。

4、最小间隙设计

在保证安全运行的前提下，双管板换热器采用优化后的换热管最小间隙设计。能够在有限的单位面积内尽可能多的增加换热管的数量，将单位面积内的换热管提升数倍以上，极大地提高了单位体积内的换热能力。将换热器在不增加体积的情况下，增强了换热效果。

5、高效的换热能力

双管板换热器确保在安全运行的情况下，尽可能的减小管壁厚度。设计上每一根换热管的壁厚仅有1mm，有效的改善了冷热流体的传热效果，相同条件下是传统管壳式换热器换热效率的5倍左右。

6、双管板换热器的后期维护

双管板系列换热器的结垢倾向低，结垢周期是常规换热器的5-7倍。即便是在结垢之后，垢质的清洗也非常简便。它避免了其他换热器的拆装，用稀硝酸进行循环清洗即可，安全、方便、价格低廉。

双管板系列换热器在参与SIP与CIP的过程中也是对自身垢质的清洗，基本上避免了设备后期维护时间和资源的耗费。

五、结语

随着新版GMP的颁布实施，国家相关监管部门对无菌产品生产企业的生产洁净要求更加严格。如何顺利通过认证，生产出优质的药用产品，是每个无菌产品生产企业所关注的焦点。CIP与SIP系统是每个无菌产品生产厂家制药系统中不可或缺的一环，它的有效运行能够保证原料药制品的优质洁净。双管板系列换热器结合了板式换热器和传统列管换热器的优点，完全符合FDA、cGMP、GMP等相关要求。并极大限度的避免其缺点，更适合应用于高卫生级别的CIP与SIP系统中，是无菌产品生产厂家的最佳选择。

参考文献:

[1]陈肖坤，熊熊.过热水CIP和SIP系统为无菌原料药生产构建防线.中国医药报，2005-10-8（8）.

[2]化工工艺设计手册第四版.化学工业出版社.