基于风险分析的干热灭菌隧道运行维护

引言

制药企业的药品分装系统一般由超声波小瓶清洗机、干热灭菌隧道、灌装压塞机组成联动生产线。干热灭菌隧道主要用于小瓶微生物的灭菌与除热原工作,相对于该系统其他设备,干热灭菌隧道是唯一在正常生产过程中不用人为控制和干预的设备,其功能全靠自动化控制实现。因此,熟悉干热灭菌隧道的内部结构与工作原理,从运行与维护的角度对设备进行风险分析与控制,对于保证产品质量具有非常重要的意义。

BosCHHQo33L0型干热灭菌隧道作为制药分装系统中的灭菌设备,是目前市场上最为常见的机型之一,国内许多制药设备生产商也借鉴了它的设计原理与构造,在同类设备中具有一定的代表性。

1干热灭菌隧道系统组成与工作原理

1.1工作流程与原理

BosCHHQo33L0型干热灭菌隧道在正常工作模式下,瓶子经过洗瓶机清洁后进入隧道进瓶端1,累积到一定数量后,触发累积最小量传感器,网带运行,在层流条件下,进入预热区域2,热风烘干小瓶中残留的水分后进入加热区域3。经过高温灭菌和去热原处理,至冷却区域L和冷却区域5冷却后,在隧道出料口6传输至下游设备(灌装机)。抽湿风机7将瓶子挥发的水分引至总排风机8排出或循环,排风机保持隧道内外呈微正压环境,保证隧道上下游压差与洁净度。其工作原理如图1所示。

图1工作原理

1.2主要功能部件及技术参数

1.2.1小瓶输送系统

小瓶输送系统配有正常生产与清空两种生产模式。其主要由输瓶网带、网带电机、进瓶传感器、传动轴等部件组成。网带进瓶端与出瓶端采用延长设计方式,以防止倒瓶后掏瓶现象的发生。

1.2.2洁净层流系统

洁净层流系统分为进瓶预热层流系统、高温灭菌层流系统与冷却层流系统。

进瓶预热层流系统用以烘干隧道进瓶口小瓶内部的水分,以降低或消除灭菌段热量辐射损耗。其工作温度一般要求在60~90℃,风速要求控制在0.59m/s左右,其热量来源于加热段的扩散。其主要由风机、高效过滤器、压差表、风速监测装置组成。

高温灭菌层流系统是灭菌隧道的核心区域,用于小瓶的灭菌与除热原工作。可设定温度范围为20~350℃,工作温度一般在250~350℃,风速要求控制在0.65m/s左右。其主要由循环风机、高效过滤器、加热管、温度传感器、均流板、压差表、风速监测装置组成。

冷却层流系统将高温灭菌段输送过来的瓶子冷却至10~15℃左右,以保证灌装在瓶子里的制品性状不发生改变。该区域风速低于高温灭菌段,一般控制在0.60m/s。其主要由循环风机、高效过滤器、温度传感器、压差表、换热器、调节阀等部件组成。

1.2.3加热系统

加热系统为高温灭菌层流系统提供热量。其主要由加热管、控制器、固态继电器、交流接触器、风机、温度传感器等部件组成。

1.2.4压差平衡系统

为保证隧道内部的洁净要求,要求隧道与周围环境保持一个微正压,一般控制在2~LPa。压差平衡系统依靠压力传感器检测隧道内部与房间的压差,对比设定的压差期望值,通过调整隧道下排风机的转速来实现和平衡隧道内部与房间的压差。其主要由压差变送器、PID控制器,变频器、排风机等部件构成。

1.2.5控制系统

控制系统一般指电气控制系统和控制软件部分,包括控制程序、检测元件、控制元件、执行元件等。干热灭菌隧道控制系统主要由控制程序、工控机、PoC控制器、传感器、变频器、断路器、继电器等其他电子元器件构成。

2部件关键性评估与风险分析

根据部件的功能、用途、位置以及对产品的影响来评估其GMP关键程度,部件的GMP影响评估以产品的5个质量参数为基础(功效、特性、安全、纯度、质量)。

2.1关键部件评估方法和标准

以"是"或"否"回答以下7个问题:(1)部件是否用于证明符合所注册工艺的规定?(2)部件是否用于控制/检测一个关键工艺参数?(3)部件的正常操作或控制对产品质量或功效是否具有直接影响?(4)从部件获取的信息被记录为批记录、批放行数据或其他GMp相关文件的一部分?(5)部件是否与产品、产品成分、产品内包材直接接触?(6)部件是否用于获得、维护、检测或控制可以影响产品质量的关键工艺参数,而对控制系统无独立的验证?(7)部件用于创建或保持某种系统的关键状态?以上7个问题只要有1个回答为"是",就将该部件判定为关键部件。

根据以上判定条件,干热灭菌隧道包括以下关键部件:工控机、控制程序、pLC控制器、记录仪、变频器、输瓶网带、加热管、送风风机、高效过滤器、温度传感器、压差表、风速监测装置、压力变送器、换热器、排风机。

2.2风险识别分析方法

失败模式效果分析(FMEA)是一种对工艺或系统部件的失败模式及其对结果和/或产品性能可能产生的潜在影响的评估。应用失败模式效果分析工具,根据经验和维修历史数据对系统部件出现问题的可能性、被及时发现(可检测性)以及造成的后果进行评分,如表1所示。

对已经识别的风险进行评价,确认风险等,风险等级=可能性x严重性×可检测性。表2为风险等级与风险接受标准对照表。

2.3对选出的关键组件进行风险分析与控制

通过2.1的方法,我们找出了干热灭菌隧道的关键组件,按照表1、表2的赋分原则及方法对这些组件进行风险评估分析,提出了相应的风险控制方法与措施,如表3所示。

3结语

本文主要从设备运行对产品质量的影响角度考虑,结合设备自身故障发生的风险,通过对我司5台干热灭菌设备的解剖分析,确定了干热灭菌隧道的关键组件,对关键组件进行了风险评估,制定了相应的风险控制方法和设备预防性维护计划,大大降低了设备在生产过程中发生故障风险的可能性。