纯蒸汽发生器

一.纯蒸汽发生器

      市场上纯蒸汽的生产设备常采用工业蒸汽为热源，采用换热器和蒸发柱进行热量交换并产生蒸汽，并进行有效的汽、液分离方式以获取纯蒸汽。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。

目前主要的纯蒸汽制备方式有沸腾蒸发和降膜蒸发两种。

  1. 沸腾蒸发式蒸汽发生器的工作原理如下：原水通过进料泵进入到分离器的管程中，并由液位传感器俞PLC连接控制液位；工业蒸汽则进入到蒸发器的壳程中对管程中的原水进行加热蒸发，从而使原水转变成夹杂少许小液滴的蒸汽，在低速及分离器的高度行程中通过重力作用将小液滴从蒸汽中分离出去，并让其回到原水中进行重新蒸发，而浓水从设备底部进行联系排放。蒸汽则通过一个特殊设计的洁净丝网装置并进入到分离器的顶部，而纯蒸汽通过输出管路进入到分配系统的各使用点。纯蒸汽在使用前进行取样和在线检测，并在要求力值范围内输送到使用。就其蒸发方式来看，沸腾蒸发式蒸发发生汽本质上为传统的锅炉蒸发方式。工业蒸汽的调节使纯蒸汽的压力可以根据生产工艺的要求通过程序进行设置并可以稳定维持在客户射的的压力值。在原水原水蒸发过程中，通过液位来控制料水的补给，使料水的液位始终维持在正常的水平，对于浓水可以在程序中设置间歇排放。

      2. 降膜蒸发式蒸汽发生器多采用同多效蒸馏水机效蒸发柱相同的蒸发柱，其主要原理为原水在效预热器被工业蒸汽加热后，进入缓冲储罐和过热水循环泵，通过循环泵进入蒸发器顶部，经分配盘装置均匀地分布进入蒸发列管内并并形成薄膜状的水流，通过工业蒸汽进行热交换；在液管中的液膜很快被蒸发成蒸汽，蒸汽继续在蒸发器中盘旋上升，经过汽、液分离装置，作为纯蒸汽从纯蒸汽出口输出，夹带热源的残液则在柱体底部连续地排除。少量纯蒸汽被冷凝取样器冷却收集，经电导率在线检测判断纯蒸汽是否合格。

       用于湿热灭菌的纯蒸汽冷凝液必须符合注射用水的药典质量指标，其内毒素指标是一个非常重要的考查指标。在纯蒸汽发生器中，去除内毒素的原理主要是源于内毒素具有不挥发性。汽、液分离的效率越高，设备产出的蒸汽就越纯净，越稳定。倘若蒸汽中夹带着液滴，那附着于液滴中的内毒素就会污染纯蒸汽。纯蒸汽发生器在设计上对于蒸汽与所夹带的水、汽分离需要尤为谨慎。药典要求注射用水的内毒素含量低于0.25EU/ml，纯蒸汽发生器可将原水中的内毒素降低3~4个对数数量级。采用三级分离设计原理制备的纯蒸汽，其冷凝水中内毒素含量达到低于0.01EU/ml的水平，它能非常好地预防纯蒸汽中内毒素污染所带来的无菌注射剂用药风险。

二.纯蒸汽分配系统

       生产出来的合格纯蒸汽将通过纯蒸汽分配管道输送到各个使用点。纯蒸汽主要用于给湿热灭菌柜和配料系统进行在线灭菌，也可用于关键岗位的空调加湿。纯蒸汽分配系统中的所有部件应具有可排尽性，由于纯蒸汽系统的工作温度非常高，设计合理的纯蒸汽管道系统本身具备自我灭菌功能，其微生物污染风险相对较小。因此，纯蒸汽发生器和分配管网系统可以接受机械抛光Ra<0.8µm作为表面粗度。当然，若企业选择电解抛光级别的材料进行建造，其纯蒸汽系统的焊接与钝化质量会更有保证。为限制压降、延长管道寿命，通常纯蒸汽分配主管网的设计流速一般不超过37m/s,使用点管网的设计流速一般为20~30/s，管道管件的连接应采用自动氩弧焊接、卫生级高压卡箍或法兰，仪表应首先选择卫生级卡箍连接，位于排放管道上隔断阀之后的仪表。由于排放管道保持高温状态，可以选择合适螺纹连接。

        当纯蒸汽用于湿热灭菌工艺时，其冷凝水水质须满足注射用水指标的相关要求。用于菲肠道无菌制剂或其他特殊场合的纯蒸汽必须控制蒸汽中的内毒素含量。与注射用水一样，纯蒸汽管网系统也多采用不锈钢316L的部件进行建造。分配系统中冷凝水的聚焦是纯蒸汽系统发生微生物污染的潜在风险之一，倘若纯蒸汽夹带着冷凝水，融于冷凝水中的内毒素就很可能被带入到产品中。

       纯蒸汽使用点的设计通常包括一个便于操作的隔断阀和具有导向性的疏水阀。使用点阀门的供应管道通常被设计成是从顶部主管道到冷凝水疏水阀的一个分支。

        球阀、隔膜阀和疏水阀是纯蒸汽系统中应用广泛的几类阀门。卫生级球阀可广泛使用于无菌气体系统，如纯蒸汽系统、无菌氮气系统、无菌压缩空气系统等，卫生级球阀的材质是SS316L，采用卫生级卡箍连接、三片式设计，便于维修和拆卸。需要注意的是，因球阀的结构原因，它被禁止使用在无菌流体工艺系统中，因为关闭时球阀中央的积水极易成为微生物的滋生地并发生系统微生物污染。采用PTFE/EPDM复合膜片设计的隔膜阀能耐受150度以上高温，且能反复使用。因此带双膜片的隔膜阀也被广泛应用与纯蒸汽等高温系统。热静力疏水是纯蒸汽系统的理想疏水阀，为保证纯蒸汽系统的安全性，该疏水阀为SS316L材质设计，卫生级卡箍连接。

       与制药用水系统一样，纯蒸汽分配系统应采用轨道焊接，安装后需要再钝化，分配管道坡度不应逆蒸汽方向设计，以防蒸汽夹带水和冷凝水聚集。纯蒸汽分配系统应有充分排除空气的装置，每30~50m处需要在垂直上升管的底部安装一个热静力疏水装置。全系统中的其他任何低至点处均需安装热静力疏水阀。

       空气隔断也称空气隙（AIR gap或AIR break)。ASME BPE标准建议，在设备或系统末端，采用空气隔断的方式能有效避免反向污染，因为排水系统可能形成被压而导致的冷凝水或废水反方向流动，而对纯蒸汽系统形成污染，其中当排水管内径(d)>12.7mm时，排水口与地漏的距离（H）为2d；当d<12.7mm时，H=25mm。

三.纯蒸汽取样

        纯蒸汽取样主要包含纯蒸汽“纯度”取样和纯蒸汽“质量”取样两部分。

       气态下测定纯蒸汽电导率将导致读数低于预期值，所以，必须先将纯蒸汽进行冷却，然后再测冷凝水的的电导率值。纯蒸汽不能污染药品，如果如果取样的要求包含检测内毒素或热源，所使用的取样器、管道和阀门应是卫生级结构。在运行确认阶断，每个使用点都应进行“冷凝水纯度”的取样监测，取样位置一般位于纯蒸汽发生器出口、分配管网上和各个使用点处。在纯蒸汽发生器出口和分配系统中的至至远点可安装持久性的在线取样器。例如，制药企业通常在纯蒸汽发生器的出口上安装带有电导率监测和警报器的在线取样器。纯蒸汽使用点的取样常采用便携式取样器或集成式取样模块来进行，其主要特点是灵活方便，易于取样。

       的湿热灭菌需要使用过热度的干燥饱和蒸汽，用于湿热灭菌等核心工艺设备或系统的纯蒸汽还须检测其不凝性气体含量、干燥度和过热度是否在可供范围内。纯蒸汽“质量"取样可用于确定纯蒸汽的干燥度、过热度以及不凝性气体含量，可通过使用蒸汽热量计、测量蒸汽的干燥度或饱和度水平来进行判定。蒸汽热量计主要用于测量汽水混合物中的蒸汽比例，英国标准EN285中提供了蒸汽质量测试的详细指导方法。