可避免产品污染的压力测量


作者:Joachim Zipp,本文作者系德国克林根堡全球食品制药市场部经理。 日期:2016/09/27 来源:PROCESS《流程工业》

制药工艺中的压力测量仪器必须严格遵守最高安全标准,这主要基于保护消费者的目的,经由测量仪器和生产组件的最终产品严禁出现污染风险。因此,在生产工艺中每一阶段都必须保持无菌环境。在制药行业的敏感生产工艺中,人为因素导致的风险必须被降至最低。工厂运行已几乎实现全自动化,除了记录和处理可靠测量值之外,药厂所使用的测量仪器还应当稳定耐用、低维护和易于操作——不仅出于经济方面的考虑。对最终产品来说,这些特点也支持了工艺的安全性。调查数据显示,导致产品受污染的仪器损坏多数是因不正确操作造成的。其他原因则是由腐蚀或不可预见事件造成的,例如压力过度骤增。

隔膜密封或陶瓷传感器

对于制药行业的众多应用来说,隔膜密封是一种常用的解决方案。它主要由不锈钢或其他特殊材料制成的隔膜密封、测量仪器本身以及填充液组成,其中填充液是符合GMP规范的甘油或石蜡油。隔膜承受压力并将液压信号发送至可编程智能变送器或压力开关。因此,测量仪器与制药工艺是永久隔离的,它可提供免受外界影响的精确测量结果。隔膜密封可提供较高的操作灵活性。通过使用它们,几乎所有仪器都可以卫生地连接制药工艺。这是陶瓷传感器测量仪器所无法企及的一个优势。

在卫生应用中使用陶瓷传感器的主要原因是其高精度。压力测量是直接通过嵌入安装的电容传感器进行的,且无需任何系统填充液,当发生损坏时填充液会污染生产环境。与隔膜密封的金属膜片相比,陶瓷传感器被认为长期具有较高的耐剪切力或耐腐蚀性。当信号丢失时,操作人员可立即察觉到陶瓷传感器出现故障。如果隔膜密封系统中有一片膜片受损,测量功能依然有效。只有通过目视检查才能发现膜片受损。

但是,陶瓷传感器无法在组件受损情况下正常工作。这种情况往往在制药工艺中有硬水和硬流体时或者在突发热循环时发生。如果陶瓷组件破碎,空气和外部异物可能通过空气流通进入制药工艺并污染传感器。

但是,即便使用密封制药工艺,也可能发生产品受污染的情况。由于测量精度要求,密封膜片的厚度是受到限制的。因此,制药工艺中长期过载使用将会导致其变形进而产生卫生死角。产品微颗粒会在这些死角堆积逐渐产生微生物。使用陶瓷传感器也不排除产生类似效果。使用陶瓷传感器的不足之处是传感器与制药工艺金属件连接之间的密封:首先,污染物会扩散到密封件,并在下一个生产阶段再次释放出来。其次,密封件会因高温动力而变紧,从而在工艺连接处出现缝隙——一个出现潜在沉积物的点。如果这些问题不被察觉,他们就会被带入下一步工艺。这些未被发现的交叉污染通常会带来以百万成本计的严重监管与经济后果。因此,制药企业会竭力防止出现这类问题。

双膜片系统

Wika成功开发了可解决上述问题的方案:一个配有双膜片和膜片监测功能的隔膜密封系统可规避上述风险并避免产生相应的损失。使用该专利授权系统,两个膜片之间的空间被抽成真空,并使用一个测量仪表监测这个真空层。

监测类型可根据实际情况确定,这主要取决于不同生产工艺的敏感度。例如,在常规的现场目视检查中,根据表盘上的红绿色指示即可检查压力表,而在其他情况中则可能需要在控制室中以声光形式报警。如果使用的是高风险介质,操作人员可通过使用压力开关,在出现故障时,立即切断工艺生产。如果膜受损,第二个膜片可对制药工艺形成一个可靠的密封并保持压力监测,直到对损坏膜片进行修补。由于可以检测到系统内中断并立即报告,所以微生物无法通过未被检测的膜片。

隔膜压力表

尽管制药工艺的自动化程度较高,但也无法对每一个测量点实现全电子化覆盖。对于这些情况,平嵌膜片式压力表是特别适用的。该压力表可实现低压测量,它在过载情况下也能按照设计要求确保安全。即便有压力波动,它们可确保制药工艺密封。对于这些压力表,Wika还提供了膜片监测功能,该功能可立即指示压力组件是否出现破裂。

当制药行业越来越多地转向个性化药品的开发与制造时,容器的尺寸也变得越来越小,相应反应罐中测量仪器的可用空间也非常有限。对于隔膜压力表而言,这个问题更为严峻,因为被测压力值越低,隔膜压力表的尺寸必须越大。

为了解决这一问题,Wika已针对外部小区域应用开发了一个新型压力表——使用更小比例膜片的PG43SA-C型压力表,可测低压范围。该仪器除减低了对连接尺寸的要求外,还可在温度为134℃的饱和蒸汽条件下与容器一起进行消毒,而无需进行拆卸。即便在移动阶段,制药工艺也因此可以保持密封,从而确保质量要求。

结语

制药工艺对无菌环境的一致性维护要求越来越高。随着测量技术的发展,压力测量可在防范风险的同时亦能实现对精度与可靠性的高要求。