空气处理设备与洁净技术

第五章空气处理设备与洁净技术目录第一节空气净化基础第二节法规第三节空气处理设备思考题学习目标：①熟悉新版GMP对药品生产环境基本要求，了解国外法规对药品生产环境基本要求.②了解空气处理机组分类标准，掌握其组成形式。③熟悉空气过滤器工作原理。④掌握干湿球湿度计结构、原理。第五章空气处理设备与洁净技术空调系统（以下简称HVAC）是制药生产企业的一个关键的系统，它对制药生产企业能否实现其向患者提供安全有效的产品的目标具有重要的影响。如果药品生产环境从设计、制造、调试、运行和维护进行有效的控制，有助于保证产品的质量，提高产品的可靠性，降低空调系统初期投资成本和后期的运转成本。洁净车间视频第一节空气净化基础一、空气洁净技术的发展和它的重要性空气洁净技术最早发展产生在第二次世界大战期间的美国，当时主要是应用于军事领域，为了适应战争的需要（1939年发现了轴核的裂变，1945年投向日本广岛）；空气净化的核心—高效过滤器在当时研制成功。第一节空气净化基础我国在60年代初期对高效过滤器及层流洁净室研制成功，在1975年以后得到迅猛的发展。它的应用领域包括，军事方面如：飞机、导弹、核武器；工业部门：光学、机械、化工、宇航、半导体、电子；其他方面：医疗、制药、生物工程、动物饲养。第一节空气净化基础临床经验证明，用于静脉注射的和滴眼液等制剂，在生产过程中如被尘埃等微粒所污染，一定数量的微粒等异物随药剂进入人体血液循环系统可能出现以下情况：1.人体有300亿根微血管，最细的仅几微米，某些较大的微粒可能直接造成血管阻塞，引起局部缺水或水肿。2.如果红细胞聚集在侵入的微粒等异物上，可能形成血栓，导致血管闭塞和静脉炎；3.微粒侵入组织，在巨噬细胞的包围和培植下，可能引起异物肉芽肿；4.微粒等异物的相互作用，可能引起过敏反应和血小板减少的症状。第一节空气净化基础而注射针剂或输液药剂在生产过程中受到微生物污染，则不仅会导致药品变质，药效降低，还可能引起临床预料不到的疾病。最常见的是由于微生物所产生的多糖物，引起患者的热原反应。染菌较多的输液药剂还可能引起脓肿败血症及内毒素中毒，其后果严重。片剂、散剂、胶囊和油膏等普通制剂如生产过程中受到微生物污染，也可能引起临床的感染疾病。第一节空气净化基础二、空气净化的基础知识空气洁净技术就是通过阻隔式超细（亚微米量级）玻璃纤维过滤器把绝大部分微粒（固相的、液相的或固液两相的）阻留下来，保证过滤后的空气所含控制粒径以上的微粒数量在标准以内。第一节空气净化基础空气中的微生物主要附着在灰尘上，个别情况也可能单独悬浮在空气中。微生物污染的特点是，它具有生长、繁殖及延续生物学全过程的能力。只要条件适宜，就会通过细胞分裂繁殖成大的生物群体，这是与空气中其他粒状污染物根本不同的一点。而且微生物有极强的繁殖能力.第一节空气净化基础以细菌为例：在温、湿度适宜的条件下，一般每1/3～1/2h可分裂繁殖一次，其繁殖量可用下式计算：Nt=2gtNt——繁殖t小时后的细菌数，个；G——细菌每小时繁殖的代数，取2～3代/h；t——繁殖时间，h。第一节空气净化基础此外，细菌的生存能力极强，对恶劣环境有极强的抵抗力。它们能耐高温、高寒，还能抗宇宙辐射和太阳紫外线。长期使用某一杀菌剂后，细菌还会自生耐药性。这些特点都是大气气溶胶中一般非生物性粒状污染物质所没有的。空气洁净技术应用主要通过洁净室来实现第一节空气净化基础工业洁净室——以无生命微粒的控制为对象。主要控制无生命微粒对工作对象的污染，其内部一般保持正压。它适用于精密工业（精密轴承等）、电子工业（集成电路等）、宇航工业（高可靠性）、化学工业（高纯度）、原子能工业（高纯度、高精度、防污染）和胶片工业（高级航空胶片）等部门。第一节空气净化基础生物洁净室——以有生命微粒的控制为对象，又可分为：①一般生物洁净室，主要控制有生命微粒对工作对象的污染。同时其内部材料要能经受各种灭菌剂侵蚀，内部一般保持正压。实质上这是一种结构和材料允许作灭菌处理的工业洁净室，可用于食品工业（防止变质、生霉）、制药工业（高纯度、无菌制剂）、医疗设施（手术室、病房、各种制剂室、调剂室）、动物实验设施（无菌动物饲育）和研究实验设施（理化、洁净实验室）等部门。第一节空气净化基础生物洁净室与工业洁净室的区别第一节空气净化基础（一）洁净室污染源：1.大气尘（新风）室外大气的含尘浓度第一节空气净化基础第一节空气净化基础2.作业人员发尘量作业人员发尘量(一)（粒人·min≥0.5μm）序号人员动作普通工作服洁净工作服分套型全套型1立33900011300055802坐30200011200074203臂上下运动2980000298000186004上体前屈2240000538000242005臂自由运动2240000298000206006头部运动631000151000110007上体转动850000266000149008屈身3120000605000374009踏步28000008610004460010步行2920000101000056000第一节空气净化基础作业人员发尘量(二)（粒/人·min≥0.5μm）序号工作服型式及材料动作坐(四肢、头部自由活动)走动1全套型粗织尼龙工作服38.3x104322x1042分套型密织尼龙工作服18.1x104128x1043分套型密织尼龙工作服内衬的确良工作服7.2x10473.8x1044棉的确良工作服20.5x104108x1045电力纺工作服101x104677x1046普通服装210x104300x104第一节空气净化基础洁净室建筑表面发尘量（粒/min·㎡地面≥0.5μm）序号建筑表面发尘量资料来源1（0.8～1）x104电子部十一院《设计通讯》1975年2（0.3～0.9）x104电子部十一院《苏州半导体器件一厂洁净室测定》1978年30.77x104电子部十一院《北京西城半导体材料厂水平层流洁净室测定报告》1975年44.5x104电子部十一院《出国考察报告》1974年第一节空气净化基础洁净室建筑表面发尘量与作业人员发尘量的比较项目粒径洁净室建筑表面发尘量（粒/min·㎡地面）人员发尘量（粒/人·min）静止(基本静止)人员正常操作≥0.5μm1.25x10410x10450x104工艺生产过程产尘与生产设备、生产工艺、生产过程有关，不同的生产过程、工艺产尘量不同.（二）过滤机理空气过滤器捕集灰尘，主要依靠如下五种机械物理效应：惯性效应、拦截效应、扩散效应、筛效应、静电效应。为了便于说明，假设灰尘均为球形，并且与过滤器内部纤维接触时会因范德华力粘在纤维上。第一节空气净化基础1.惯性效应较大的灰尘粒子在气流中做惯性运动。气流遇纤维绕行，较大的灰尘因惯性来不及绕过而直接撞到纤维上。气流速度越高，灰尘粒径越大，纤维越细，纤维数量越多，灰尘因惯性力撞击纤维的可能性越大。第一节空气净化基础2.拦截效应小而轻的灰尘随气流运动。当气流绕过纤维时，擦到纤维表面的灰尘被拦截下来。拦截效应与气流速度无关。灰尘粒径越大，纤维越细，纤维越密，拦截效应越强。因此，为了获得好的拦截效应必须增加滤料中的纤维数量。第一节空气净化基础2.拦截效应小而轻的灰尘随气流运动。当气流绕过纤维时，擦到纤维表面的灰尘被拦截下来。拦截效应与气流速度无关。灰尘粒径越大，纤维越细，纤维越密，拦截效应越强。因此，为了获得好的拦截效应必须增加滤料中的纤维数量。第一节空气净化基础3.扩散效应小于1um的灰尘因受空气分子的撞击，通常做无规则扩散运动，也称“布朗运动”。如果撞到纤维上就会被捕获。灰尘粒径越小，纤维越细，气流速度越小，扩散运动就越剧烈，灰尘撞击纤维的机会越多。第一节空气净化基础4.筛效应灰尘的直径如果大于纤维之间的简隙，就会被拦住。要使空气过滤器对小灰尘粒子过滤效果好，其过滤材料中必须含有数量足够多的细纤维。第一节空气净化基础5.静电效应过滤器纤维和空气中的灰尘因此由于多种原因可能带上静电，灰尘会因此吸引到纤维上。但在实际使用中，空气中的烟气和有机气体会使这种静电效应很快消失。纤维很粗的化纤新过滤器往往因自带静电而有较高的初始效率，但在实际使用中过滤效果骤减。用户在选用这种过滤时，应倍加小心。第一节空气净化基础（三）工作环境与安全生产的品种不同，其工艺对温湿度的要求也不相同。总的原则是，温湿度波动范围越小越好。湿度过高产生的问题比较多。相地湿度超过55%，冷却水管壁上会结露，产品易发生受潮变质，同时管路也易生锈。此外，湿度太高时将通过空气中的水分子把尘埃吸附在表面难以清除。相对湿度越高，粘附的粒子越难去掉，但当相对湿度低于30%时，又由于静电力的作用使粒子也容易吸附于表面第一节空气净化基础人体舒适感与空气温度、湿度、吹过人体的空气速度、工作强度等有关。等效温度是根据“人体热平衡，舒适感的因素，环境空气温度，环境的相对湿度，人体附近空气流速，围护物表面及其它物体的表面温度的不同组合，可以符合于一个相同的冷热感觉”的综合气象条件，是关于空气温度、相对湿度、空气流动速度的多种组合的一个温度指标，即人体的实感温度。具体来讲所谓等效温度，是应对于相对湿度为50%，流速为0.15m/s时的等效空气湿度。第一节空气净化基础相对湿度θ相对湿度是表示湿空气饱和程度的一个量，它是湿空气里水蒸气分压与同温度下水的饱和蒸气压之比（通常以百分数表示）。第一节空气净化基础一、新版GMP对药品生产环境的基本要求第四十六条为降低污染和交又污染的风险，厂房、生产设施和设备应当根据所生产药品的特性、工艺流程及相应洁净度级别要求合理设计、布局和使用并符合下列要求:(一)应当综合考虑药品的特性、工艺和预定用途等因素，确定厂房、生产设施和设备多产品共用的可行性，并有相应评估报告；第二节法规(二)生产特殊性质的药品，如高致敏性药品(如青霉素类)或生物制品(如卡介苗或其他用活性微生物制备而成的药品)，必须采用专用和独立的厂房、生产设施和设备。青霉素类药品产尘量大的操作区域应当保持相叶负压，排至室外的废气应当经过净化处理并符合要求，排风口应当远离其他空气净化系统的进风口；第二节法规(三)生产B内酰胺结构类药品、性激素类避孕药品必须使用专用设施(如独立的空气净化系统)和设备，并与其他药品生产区严格分开；(四)生产某些激素类、细胞毒性类、高活性化学药品应当使用专用设施(如独立的空气净化系统)和设备;特殊情况下，如采取特别防护措施并经过必要的验证，上述药品制剂则可通过阶段性生产方式共用同一生产设施和设备；(五)用于上述第(二)、(三)、(四)项的空气净化系统，其排风应当经过净化处理；(六)药品生产厂房不得用于生产对药品质量有不利影响的非药用产品。第二节法规第四十八条应当根据药品品种、生产操作要求及外部环境状况等配置空调净化系统，使生产区有效通风，并有温度、湿度控制和空气净化过滤，保证药品的生产环境符合要求。洁净区与非洁净区之间、不同级别洁净区之间的压差应当不低于10帕斯卡。必要时，相同洁净度级别的不同功能区域(操作间)之间也应当保持适当的压差梯度。第二节法规口服液体和固体制剂、腔道用药(含直肠用药)、表皮外用药品等非无菌制剂生产的暴露工序区域及其直接接触药品的包装材料最终处理的暴露工序区域，应当参照“无菌药品”附录中D级洁净区的要求设置，企业可根据产品的标准和特性对该区域采取适当的微生物监控措施。第二节法规二、对空气悬浮粒子、微生物限度的基本要求新版GMP对空气悬浮粒子的基本要求药品生产质量管理规范(2010年修订)无菌药品附录第八条洁净区的设计必须符合相应的洁净度要求，包括达到“静态”和“动态”的标准。第二节法规第九条无菌药品生产所需的