洁净空调系统的验证ppt课件.ppt
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1、洁净空调系统的洁净空调系统的设计、运行、验证设计、运行、验证1内内 容容1.1. HVACHVAC系统设计及其风险管理:系统设计及其风险管理:2.2. HVACHVAC日常运行、监控及其风险管理:日常运行、监控及其风险管理: 2.1、HVAC系统日常运行及其风险管理; 2.2、HVAC系统监控及其风险管理; 2.3、案例分析。3. HVAC3. HVAC系统的验证:系统的验证: 3.1、验证项目; 3.2、验证方法; 3.3、案例分析。 2洁净室 洁净空气处理单元冷源热源3高效 HVACHVAC风险控制项目风险控制项目n 风量、换气次数风量、换气次数 影响洁净度、微生物、 舒适度;n 新风量新
2、风量 影响人员舒适度n 层流风速层流风速 影响洁净度和微生物 n 系统自净时间系统自净时间 代表洁净室系统的洁净状态的“恢复能力”;影响洁净度和微生物n 气流组织气流组织 影响洁净度n HEPAHEPA 的的PAOPAO测试测试 影响洁净度和微生物 n 静压差静压差 影响洁净度和微生物n 悬浮粒子和微生物悬浮粒子和微生物 影响洁净度和微生物n 温度、相对湿度温度、相对湿度 主要影响产品工艺条件; 细菌的繁殖条件; 由操作舒适度带来对产品质量的影响。n 照度照度 影响产品的工艺条件n 噪声噪声 影响人员舒适度4HVACHVAC系统设计及其风险管理系统设计及其风险管理5 n 送风量、新风量、换气次
3、数、系统自净时间送风量、新风量、换气次数、系统自净时间 n 气流组织气流组织n 压差压差n 悬浮粒子悬浮粒子n 温度、相对湿度温度、相对湿度 n 防止污染与交叉污染的风险管理防止污染与交叉污染的风险管理n 特殊产品的空调系统特殊产品的空调系统n 自控自控送风量、换气次数、系统自净时间送风量、换气次数、系统自净时间n 送风量:送风量: 医药洁净室用以稀释室内污染物、保持生产区环境要求的洁净空气送风量,应取下列最大值: 为保持室内洁净级别所需风量,包括为满足15-20分钟洁净室自净时间所需风量。 根据热、湿负荷计算确定的风量。 向洁净室供给的新鲜空气量:通常按洁净室内每名操作人员40m3/时计算,
4、此外还应满足补偿从室内排出空气的需要。n 换气次数:换气次数:换气次数的计算,必须考虑到满足 “空间产生的热湿量、空间产生的微粒数、维持环境级别所需的自净时间”三个准则中的最不利情况。6换气次数换气次数l FDA: FDA: Air change rate is another important cleanroom design parameter. For Class 100,000 (ISO 8) supporting rooms, airflow sufficient to achieve at least 20 air changes per hour is typically ac
5、ceptable. Significantly higher air change rates are normally needed for Class 10,000 and Class 100 areas. l 20102010版版GMPGMP:没有明确规定换气次数。:没有明确规定换气次数。 附录附录1 1 无菌药品无菌药品 第七条:第七条: 每一步生产操作的环境都应达到适当的动态洁净度标准,尽可能降低产品或所处理的物料被微粒或微生物污染的风险。 第八条:第八条:洁净区的设计设计必须符合相应的洁净度要求,包括达到达到“静态静态”和和“动态动态”的标准的标准。7换气次数(续)换气次数(续)8
6、l 洁净室从使用状态到静止状态的恢复过程与其换气次数直接相关;换气次数越高,恢复过程越快。如无菌生产设施ISPE基准指南(附录12)中所述,如果基于向B级(7级)洁净室提供20 AC/hr清洁空气(完全均匀混合)计算恢复期,那么从ISO 7(使用状态)到ISO 5(静止状态)的恢复时间为14分钟,这符合我国GMP要求。l ISPE指南中经验法则的典型数值为: 洁净等级洁净等级换气次数换气次数FDA和ISPE的CNC(EU D级动态标准)级空间6到20 AC/hrISO8级(EU C级动态标准)空间20到40 AC/hrISO7级(EU B级动态标准)空间40到60 AC/hrISO5级(EU
7、A级)空间气流速度和形式自净时间与换气次数自净时间与换气次数914分钟21分钟30AC/hr 40AC/hr Class D粒子浓度20AC/hr 10AC/hr Class A Class C 时间(分钟)为了从C级恢复到A级,在换气次数20次/时的情况下,恢复时间大约14分钟,而当换气次数达到30次/时,恢复时间则变为9分钟。9分钟气流组织气流组织10单向流(层流):单向流(层流):指空气朝着同一个方向,以稳定均匀的方式和足够的速率流动。单向流能持续清除关键操作区域的颗粒。单向流形式:单向流形式:水平单向流、垂直单向流非单向流(乱流、紊流):非单向流(乱流、紊流): 具有多个通路循环特性或
8、气流方向不平行的气流。单向流单向流/ /层流层流将脏空气置换将脏空气置换乱流乱流- -紊流紊流 将脏空气稀释将脏空气稀释0.4520% m/s(指导值)(指导值)气流组织(续)气流组织(续)11第九条:单向流系统在其工作区域必须均匀送风,风速为0.36-0.54m/s(指导值)。应有数据证明单向流的状态并经过验证。第三十三条 :应能证明所用气流方式不会导致污染风险并有记录(如烟雾试验的录像) 换气次数换气次数附录附录1 1无菌药品无菌药品:122.5米米0.45米米/秒秒1米米工作面工作面l设高效过滤器的面积为1米2,从送风口到被保护面的距离为2.5米,按送风速度0.45米/秒计l每小时送风量
9、相当的换气次数:0.45米/秒3600秒1米2=1620米31620m3(1m22.5m)= 648次/小时l乱流B级,一般40-60次/小时气流组织(续)气流组织(续)基本合理合理 气流组织(续)气流组织(续)采用采用HEPA吊吊顶、分顶、分设二个设二个空气处空气处理系统理系统 采用风机过滤单元(采用风机过滤单元(FFU)拼装)拼装 采用单向流罩采用单向流罩气流组织(续)气流组织(续)单向流单向流形式形式优点优点缺点缺点适用适用范围范围注意事项注意事项单向流单向流罩拼装罩拼装或或FFUFFU拼装拼装造价相对较低热量积聚,造成A级区内的过热A区面积较小1、应当采取减少A级区与周围环境(背景区)
10、的温差,使单向流罩下A级区的温度不大于周围环境温度2,并不应高于+24。2、建议单向流装置采用侧墙下部的低位回风方式。3、应考虑FFU机组的噪声问题。分设二分设二个空气个空气处理系处理系统统1、较小的送/回风温差,2、有利于系统管理和节能。造价相对较高1、A区面积较大;2、特殊工艺要求。气流组织(续)气流组织(续)16气流组织(续)气流组织(续)采用采用HEPA吊吊顶、分设二顶、分设二个空气处理个空气处理系统系统 采用单向采用单向流罩流罩压压 差差走廊DCBD LF-层流缓冲 操作间 3 操作间 2 操作间 1缓冲30 Pa45 Pa60 PaA30 Pa0 Pa45 Pa缓冲45 Pa人、物
11、流缓冲间洁净区室外产尘间主要操作间Pap15Pap45相邻房间Pap15洁净度压 差温、湿度Pap15建立压差梯度的目的:控制微生物及微粒17n 按指定方向沿着建筑物缝隙(门缝、墙体贯穿处,导管等)的气流可以减少有害微粒的流通,如不存在较强干扰气流情况下,介于0.5到1.0米/秒之间流速能够控制较轻的粉尘和生物粒子。n 压差管理的基准应考虑如下的因素压差管理的基准应考虑如下的因素 :l 在门关闭时,防止非洁净区的空气由门缝渗入洁净区;l 在门开启时,保证有足够的气流向外流动,尽量削减由于开门动作和人员进入的瞬时带进来的气流,并在门开启状态下,保证气流方向是由高级别向低级别的,以便把带入的污染减
12、小到最低程度。l 能使无菌室的门自动关闭18压差(续)压差(续)19控制幅度12.5Pa25.0Pa27.515.010.022.520.5最差情况的压差:3.5Pa传感器允许误差压差(续)压差(续)17.0控制幅度n标准:EU-GMP:10-15Pa; FDA:=12.5Pa; 2010版GMP 10Pa;n压差的参考值 P=12.5Pa,使空调系统周期运行费用缩到最小n假定高级别洁净区域和低级别洁净区域的空气压差控制幅度为2.5Pa; 控制系统中传感器的检测精度(允差) 2Pa,低级别洁净区域和高级别洁净区域在特殊情况下的空气差压如下:压差(续)压差(续)n ISPEISPE:气流通过缝隙
13、(如门缝)的简化计算方法:气流通过缝隙(如门缝)的简化计算方法: VP(V/4005)2 2, V QA VP(Q/4005A)2 2其中: 4005为换算因子 V为速度,英尺/分 VP为速度压力,此处设为房间压差,英寸水柱 A为开孔面积,英尺2 2 Q为空气流量,英尺3 3/分 由上式,当孔口面积当孔口面积1 1英尺英尺2 2,风量为,风量为890890英尺英尺3 3/ /分时在孔口二侧可形成分时在孔口二侧可形成0.050.05英寸水柱(英寸水柱(12.5Pa12.5Pa)的压差。)的压差。由于建筑结构缝隙的存在,通常会使室内渗漏风量要比计算风量要大,为满足压差要求,ISPE建议再按每英寸2
14、 2房间面积附加(0.050.5CFM)的风量(视结构和压关而定),此估值可在调试期间通过渗漏测试进行调整。20为保持各洁净室内稳定的压力,空调系统和送至各个房间的风量均应保持恒定,常用的方法: l 风机变频风机变频 根据送风静压,调节变频器的频率,改变风机转速,提供系统所需风压,使系统风量保持恒定。 风机变频的优点比较明显:适应空调系统的阻力变化、可使系统风量恒定、房间压力稳定、节能、可满足值班送风要求、风机启动平稳。净化空调系统的压力控制装置净化空调系统的压力控制装置21排风使用变频技术控制室内送风量,保持室内换气次数始终符合工艺设计要求。变频控制空调系统示意图: 中效VFDPE高效粗效洁
15、净室90Pa180Pa30Pa60Pa 250Pa500Pa新风风机净化空调系统的压力控制装置(续)净化空调系统的压力控制装置(续)SDC22手动控制手动控制CAV/VAVCAV/VAV控制控制CAV+PCDCAV+PCD控制控制23CAVCAVPCDPCD净化空调系统的压力控制装置(续)净化空调系统的压力控制装置(续) 在送风和回风(排风)支管上设CAV定风量阀,用以控制一个房间或一个区域内的风量(压力)。CAV采用机械(风门)、电气(执行机构)的原理,检测风量和设定好风量进行比较后,风量过大时风门自动关小、风量过小时风门开大,以保持风量恒定。 在送风和回风(排风)支管上设VAV变风量阀,当
16、室内压力与设定值出现偏差时,即通过设在室内的差压传感器向VAV阀发出信号,改变送风和回风(排风)量,直到室内压力恢复正常。 在回风(排风)支管上设压力控制阀(PCD) ,当室内压力与设定值出现偏差时,对执行机构发出信号改变回风(排风)量,直到室内压力恢复正常。 CAV CAV、VAVVAV:通过风量的调整,来控制压力,速度比较缓慢。:通过风量的调整,来控制压力,速度比较缓慢。 PCD PCD:压力控制,反应很迅速。:压力控制,反应很迅速。净化空调系统的压力控制装置(续)净化空调系统的压力控制装置(续)24药品生产洁净区域洁净级别药品生产洁净区域洁净级别EU-GMP EU-GMP 、FDAFDA
17、、20102010版版GMPGMP洁净分区标准示例洁净分区标准示例250+大气压 15 Pa30 Pa45 PaMP人员进出气闸物料进出气闸非洁净区域 D 类区域(100,000) C 类区域(10,000)B 类区域(100乱流)A 类区域(100单向流)0+PMPMM+1万级 10万级 A级B级非洁净区域CD级别级别应应 用用A级高风险操作区高风险操作区,如灌装区、放置胶塞桶和与无菌制剂直接接触的敞口包装容器的区域及无菌装配或连接操作的区域,应用单向流操作台(罩)维持该区的环境状态。B级指无菌配制和灌装等高风险操作A级洁净区所处的背景区域背景区域。C级、D级指无菌药品生产过程中重要程度较低
18、重要程度较低操作步骤的洁净区。无菌药品的生产操作环境无菌药品的生产操作环境26洁净度级别洁净度级别最终灭菌产品生产操作示例最终灭菌产品生产操作示例C级背景下的局部A级高污染风险(1)的产品灌装(或灌封)C级产品灌装(或灌封)高污染风险(2)产品的配制和过滤眼用制剂、无菌软膏剂、无菌混悬剂等的配制、灌装(或灌封)直接接触药品的包装材料和器具最终清洗后的处理D级轧盖灌装前物料的准备产品配制(指浓配或采用密闭系统的配制)和过滤直接接触药品的包装材料和器具的最终清洗无菌药品的生产操作环境(续)无菌药品的生产操作环境(续)27洁净度级别非最终灭菌产品的无菌生产操作示例B级背景下的A级处于未完全密封(1)
19、状态下产品的操作和转运,如产品灌装(或灌封)、分装、压塞、轧盖(2)等灌装前无法除菌过滤的药液或产品的配制直接接触药品的包装材料、器具灭菌后的装配以及处于未完全密封状态下的转运和存放无菌原料药的粉碎、过筛、混合、分装B级处于未完全密封(1)状态下的产品置于完全密封容器内的转运直接接触药品的包装材料、器具灭菌后处于密闭容器内的转运和存放C级灌装前可除菌过滤的药液或产品的配制产品的过滤D级直接接触药品的包装材料、器具的最终清洗、装配或包装、灭菌28悬浮粒子悬浮粒子洁净度级别悬浮粒子最大允许数/立方米静态动态(3)0.5m5.0m(2)0.5m5.0m A级(1)352020352020 B级352
20、0293520002900C级3520002900352000029000D级352000029000不作规定不作规定附录附录1 1 无菌药品无菌药品第九条第九条 第七条:每一步生产操作的环境都应达到适当的动态洁净度标准动态洁净度标准,尽可能降低产品或所处理的物料被微粒或微生物污染的风险。 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“静态静态”和和“动态动态”的标准。n 为确认A级洁净区的级别,每个采样点的采样量不得少于1立方米。A A级级洁净区空气悬浮粒子的级别为洁净区空气悬浮粒子的级别为ISO 4.8ISO 4.8,以,以5.0m5.0m的悬浮粒子为限度标的悬浮粒子为限度标准。
21、准。B级洁净区(静态)的空气悬浮粒子的级别为ISO 5,同时包括表中两种粒径的悬浮粒子。对于C级洁净区(静态和动态)而言,空气悬浮粒子的级别分别为ISO 7和ISO 8。对于D级洁净区(静态)空气悬浮粒子的级别为ISO 8。测试方法可参照ISO14644-1。29悬浮粒子(续)悬浮粒子(续)ISO等级序数(N) 大于或等于被考虑的粒径的最大浓度限值 0.5m 5.0m ISO Class 4 352 ISO Class 5 352029悬浮粒子(续)悬浮粒子(续)30ISOISO洁净等级洁净等级n 空气中悬浮粒子洁净度以等级序数N命名。各种被考虑粒径D的粒子Cn的最大允许浓度用下述公式确定:
22、l Cn 大于或等于被考虑粒径的粒子最大允许浓度(pc/m3空气)。 Cn以有效数为3位四舍五入到最靠近的整数。 l N ISO 等级级别,ISO 等级级别N之间的中间数可以按0.1为最小允许递增值进行规定。 l D 以微米(m)计的被选粒径。l 0.1 为一常数,表示以微米(m)计的量纲。 l Cn=10N*(0.1/5)2.08=20, N=4.8n 在确认级别时,应使用采样管较短的便携式尘埃粒子计数器,避免5.0m悬浮粒子在远程采样系统的长采样管中沉降。在单向流系统中在单向流系统中,应采用等动力学的取样头。,应采用等动力学的取样头。 n 动态测试可在常规操作、培养基模拟灌装过程中进行,证
23、明达到动态的洁净度级别,但培养基模拟灌装试验要求在“最差状况”下进行动态测试。 31悬浮粒子(续)悬浮粒子(续)l V(层流罩风速)=0.45m/sl V2(采样风速) =V1(采样体积)/S(取样面积)=(28.3*10-3/60)/ *(38*10-3/2)2 =0.42m/sn 附录附录1 1无菌药品第十条无菌药品第十条 应按以下要求对洁净区的悬浮粒子进行动态监测:应按以下要求对洁净区的悬浮粒子进行动态监测:l 根据洁净度级别和空气净化系统确认的结果及风险评估,确定取样点的位置并进行日常动态监控。l 在关键操作的全过程关键操作的全过程中,包括设备组装操作,应对A级洁净区进行悬浮粒子监测。
24、生产过程中的污染(如活生物、放射危害)可能损坏尘埃粒子计数器时,应在设备调试操作和模拟操作期间进行测试。A级洁净区监测的频率及取样量,应能及时发现所有人为干预、偶发事件及任何系统的损坏。灌装或分装时,由于产品本身产生粒子或液滴,允许灌装点5.0m的悬浮粒子出现不符合标准的情况。l 在B级洁净区可采用与A级洁净区相似的监测系统。可根据B级洁净区对相邻A级洁净区的影响程度,调整采样频率和采样量。32悬浮粒子(续)悬浮粒子(续)温度、湿度控制温度、湿度控制n 当药品生产无特殊要求时,考虑人员的舒适性,故洁净区的温度和相对湿度可按如下数值设计: A级和B级洁净区:温度20-24,相对湿度45-60;
25、C级和D级洁净区:温度18-26,相对湿度45-65。n 当工艺和产品有特殊要求时,应按这些要求确定温度和相对湿度。 n 除湿:没有工艺特殊要求的环境:除湿采用露点除湿。有工艺要求的环境:可以采用除湿机。n 加湿:可分为: 直接喷干蒸汽、加热蒸发式、喷雾蒸发式、红外式。 低压蒸汽比水更适合GMP区域HVAC系统加湿,因为不含细菌,且容易获得。工业蒸汽要考虑加药、管材的锈蚀问题;加湿段要在高效过滤器的前段。33低湿度工艺系统低湿度工艺系统34除湿机除湿机 需要处理的湿空气通过缓慢转动的转轮,湿空气中的水份被转轮中的吸湿材料吸收变成干空气,经过除湿后的干空气再送入待除湿和调温的房间。在湿空气被干燥
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