GMP指南（第2版 2023年版）制药用水系统|纯蒸汽制备系统

纯蒸汽制备系统

在我国，纯蒸汽通常是以纯化水为原料，通过纯蒸汽发生器或多效蒸馏的第一蒸发器生成。当纯蒸汽冷凝时，必须符合注射用水的标准。

在全球范围内，饮用水、软化水、去离子水和纯化水都可以用作纯蒸汽发生器的原料。经过蒸发和分离后，这些水源中的微粒和细菌内毒素会被去除，然后在一定的压力下输送到使用地点。

纯蒸汽发生器通常由一个蒸发器、分离装置、预热器、取样冷却器、阀门、仪表和控制部分等组成。分离空间和分离器可以与蒸发器安装在一个容器中，也可以安装在不同的容器中。纯蒸汽发生器多采用工业蒸汽为热源，通过热交换器和蒸发柱进行热量交换并产生蒸汽，通过有效的汽-液分离方式以获取高品质的纯蒸汽。以工业蒸汽作为加热源的换热器，包括蒸发柱推荐使用双管板式结构，这种结构设计可以防止纯蒸汽被加热介质所污染。大产量的纯蒸汽发生器通常使用大型工业蒸汽锅炉来提供加热蒸汽，而小产量的纯蒸汽发生器则多采用电加热的方法生成纯蒸汽。

纯蒸汽发生器配备了取样器，用于在线检测纯蒸汽的质量。其检验标准是检查纯蒸汽冷凝水是否符合注射用水的标准。取样器需要实时监测纯蒸汽凝结水的电导率和温度，且在运行时，它内部的蒸汽凝结水为流动状态，单次取样量可连续达到500毫升以上。当纯蒸汽由多效蒸馏水机产生时，第一效蒸发器上需要安装两个阀门：一个用于控制第一效流出的原料水，从而与后续各效分离；另一个则是截断纯蒸汽，防止其进入下一效，而是直接输送到纯蒸汽使用点。

工作原理

原料水通过泵送入蒸发器的管道，与进入壳体部分的工业蒸汽进行热交换。经过蒸发处理的原料水在分离器中被分离，最终转化为纯蒸汽。纯蒸汽通过出口输送到使用地点。在使用之前，需对纯蒸汽进行取样和在线检测，并确保其压力在规定范围内。图4-17展示了典型纯蒸汽发生器的工作原理。

用途

纯蒸汽可以用于湿热灭菌以及其他工艺，例如对设备和管道进行灭菌。它的冷凝液会直接接触设备或物体表面，或者与用于分析物品性质的材料接触。

主要检测指标

●电导率：同注射用水；

● TOC: 同注射用水；

●细菌内毒素： 0.25EU/ml;

●其他化学纯度指标：同注射用水；

此外，还有一些与灭菌效果相关的检测指标，如不凝气体、过热度和干燥度。这些指标在HTM 01-01中有具体要求和检测方法，对灭菌工艺而言非常重要。因为随着蒸汽从气相转变为液相，潜热会大量释放，这直接关系到蒸汽灭菌的效果和效率。如果蒸汽过热，干燥度会影响相变，从而影响灭菌效果。因此，建议使用双管板式换热器，尤其是在以公用系统蒸汽作为加热源的情况下，这种结构可以防止纯蒸汽被加热介质污染。此外，除了产量很低的设备，大多数纯蒸汽发生器都配备了原料水预热器，并且最好带有排污冷却器，以处理排出的高温水。

热和溅起的水进行冷却。纯蒸汽冷凝物的电导率监测并非强制，有条件的企业可以在取样冷却器处安装在线的电导率仪用来监控纯蒸汽冷凝物的质量，另外纯蒸汽输出的压力和温度也是要监测的参数。

技术要求

纯蒸汽发生器是生产纯蒸汽的重要设备，其使用须符合GMP规范。其设计、材料和表面处理要求与多效蒸馏水机相同，这里不再赘述。纯蒸汽发生器的两大关键评价指标为：①水质，主要受蒸发过程中的汽液分离效率影响；②综合能耗比，主要受换热效率影响。纯蒸汽发生器通过蒸发原料水生产合格的纯蒸汽，而纯蒸汽的质量和各国或地区对原料水的质量要求也较高。在设计和生产纯蒸汽发生器时，通常需考虑以下几个方面：

●材料选择需要具有抗腐蚀性，不能由于设备自身原因带入新的污染物；

●结构设计要无卫生死角，在长期运行的过程中，被浓缩的重组分便于排尽；

●降低有洁净差别介质的交叉污染风险，通常纯蒸汽发生器采用的动力来源是工业蒸汽或电能，它们的洁净级别与纯蒸汽相比相差甚远；

●纯蒸汽发生器基于产能等多方面的工艺需求，通常都为压力容器设计，以适应其稳定的、高产量的需求；

设备在运行时不仅需要具备高效的能量转换率，还应考虑其对外部环境造成的热污染。在纯蒸汽分配系统中，冷凝水的积聚是微生物污染的潜在风险之一。如果纯蒸汽中带有冷凝水，那么冷凝水中溶解的内毒素可能会被带入最终产品。纯蒸汽的使用点设计通常包括一个方便操作的隔断阀和一个导向性的疏水阀，供给管道通常设计为从顶部主管道延伸到冷凝水疏水阀的分支。一个支路疏水装置可以服务于一个或多个相近的使用点。例如，对于多个功能相同的工艺罐体，如无菌原料药的配置、培养基和缓冲液的准备等，制药企业可以综合评估共用一套分支疏水装置的可行性。图4-18展示了《美国机械工程师协会 - 生物加工设备》推荐的纯蒸汽使用点设计原理，该设计可有效确保各个使用点冷凝水的及时排放，从而降低微生物和内毒素污染的风险。