注射用水分配系统中热储存、独立循环的设计与应用

张功臣

（上海奥星制药技术装备有限公司，上海201600）

注射用水分配系统中热储存、独立循环的设计与应用

张功臣

（上海奥星制药技术装备有限公司，上海201600）

以注射用水的相关法规要求为切入点，阐述了通过分配系统决策树的形式来合理选择注射用水储存与分配系统的设计方案，并从节能角度，重点介绍了热储存、独立循环系统。

注射用水；分配系统；热储存；独立循环；设计；应用

0 引言

注射用水是制药生产过程中所必备的用水之一，特别是在无菌药品与生物制品生产中。注射用水除需要在质量上符合相关法规要求外，节能也成为了人们关注的话题。

本文以注射用水的相关法规要求为切入点，通过分配系统决策树的形式来合理选择注射用水储存与分配系统，并从节能角度重点介绍了注射用水的热储存、独立循环系统。

1 注射用水的相关法规要求

《中华人民共和国药典》是一个国家记载药品标准、规格的法典，制定药品标准对加强药品质量的监督管理、保证质量、保障用药安全有效、维护人民健康起着十分重要的作用。药品质量的内涵包括3个方面：真伪、纯度、品质优良度，三者的集中表现是使用中的有效性和安全性。

注射用水在中国、欧盟和美国药典中均有收录，表1为药典对注射用水的质量对照。

欧盟《药品生产质量管理规范》规定：水处理设施及其分配系统的设计、安装和维护应能确保供水达到适当的质量标准；水系统的运行不应超越其设计能力；注射用水的生产、储存和分配方式应能防止微生物生长，例如，在70℃以上保温循环。

中国《药品生产质量管理规范（1998年修订）》第34条规定：纯化水、注射用水的制备、储存和分配应能防止微生物的滋生和污染，注射用水的储存可采用80℃以上保温、65℃以上保温循环或4℃以下存放。中国《药品生产质量管理规范（2010年修订）》在第5章设备的第99条规定：纯化水、注射用水的制备、储存和分配应当能够防止微生物的滋生，纯化水可采用循环，注射用水可采用70℃以上保温循环。

与《药品生产质量管理规范（1998年修订）》相比，《药品生产质量管理规范（2010年修订）》对制药用水的要求更加接近欧盟GMP对制药用水的要求，新版药典采用更科学的方法来检测水质质量，引入电导率和TOC等国外流行的检测指标。同时，中国《药品生产质量管理规范（2010年修订）》采用“过程控制”分析理念（PAT技术），强调了防止微生物滋生的重要性，取消了“注射用水的储存可采用80℃以上保温、65℃以上保温循环或4℃以下存放”的规定，在注射用水水温控制方面有了更加柔性的建议，为注射用水系统EHS的实现提供了帮助。

表1 药典对注射用水的质量对照

2 注射用水的决策流程图

注射用水的储存与分配系统根据使用温度的不同，分为高温循环、常温循环和低温循环3个不同的设计形式。设计方案的选择不受法规约束，企业可结合用水点的温度要求、灭菌方式以及系统规模等因素，选择符合自身实际需求的设计方案。同时，企业还需考虑产品剂型、投资成本、用水效率、能耗、操作维护、运行风险等其他因素。

ISPE建议以分配系统决策树（图1）的形式来合理选择储存与分配系统的设计方案。

3 热储存、独立循环系统

部分制品因具有产品不耐热、生产环节易染菌等特征，在生产工艺上有着严格的质量风险控制要求。由于工艺岗位的生产需求，车间有较多的常温注射用水使用点，其使用温度多处于20～25℃，例如，器具清洗间的冲洗用水、培养基的配制用水、缓冲液的配制用水、冻干/水针制剂的配制用水、纯化与超滤的冲洗用水以及其他一些生产工艺用水等。

当制药用水系统采用高温法制备、系统中存在多个温度一致的常温或低温使用点且能耗为关键因素时，可采用热储存、独立循环系统，其原理如图2所示，它具有系统投资费用低、运行与能耗低、连续动态运行等特点，且能有效控制整个系统的微生物滋生风险，其最大好处是在能耗有限的情况下可实现热储存、冷却再加热系统。储罐内的热水经热交换器瞬时冷却后流至各使用点，并采用旁路管网重新回到输送泵入口端，通过罐体夹套工业蒸汽加热或回路主管网上的换热器加热的方式，实现系统的热储存。

图1 分配系统决策树

热储存、独立循环系统的生产模式如图3所示，当使用点需要用水时，换热器上冷却水开启，主循环系统处于低温循环状态，经比例调节阀控制下的大量回水经旁路管网直接进输送泵，少量回水经喷淋球进入储罐。其主要原理是采用高温储存方式来抑制储存系统的微生物繁殖，采用低温湍流循环的方式来抑制管网系统的微生物繁殖，并满足用水点的水温要求。

图2 热储存、独立循环系统原理图

图3 热储存、独立循环系统的生产模式

为保证系统有较好的微生物抑制作用，车间生产结束后（如每天生产下班后），系统定期关闭换热器的冷却状态，以保证循环管网的周期性热消毒状态。热储存、独立循环系统的消毒模式如图4所示，当使用点不需要用水时，换热器上的冷却水关闭，经比例调节阀控制下的大量回水经喷淋球进入储罐，少量回水经旁路管网直接进输送泵，从而保证热水流经全系统，并处于巴氏消毒状态。

4 结语

图5为笔者在国内某生物单抗车间对热储存、独立循环系统的实践案例。

图4 热储存、独立循环系统的消毒模式

图5 热储存、独立循环系统的实践案例

该项目中的高温注射用水系统应用于CIP工作站、洗瓶机和清洗剂等工作岗位，常温注射用水系统应用于器具清洗、培养基配制、缓冲液配制、冻干/制剂配制、纯化与超滤冲洗，以及消毒液配制等工艺岗位。车间生产结束后，热储存、常温循环系统自动切换为热储存、热循环系统，有效解决了常温用水与能耗之间的矛盾，且微生物控制效果非常明显。

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——《制药装备》编辑部

2015-06-17

张功臣（1980—），男，湖北人，工程师，从事洁净流体工艺系统设计工作。