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純蒸汽發生器
更新時間：2019-03-15
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一.純蒸汽發生器
市場上純蒸汽的生產設備常采用工業蒸汽為熱源，采用換熱器和蒸發柱進行熱量交換并產生蒸汽，并進行有效的汽、液分離方式以獲取純蒸汽。以工業蒸汽作為加熱源的換熱器，包括蒸發柱推薦使用雙管板式結構，這種結構設計可以防止純蒸汽被加熱介質所污染。
目前主要的純蒸汽制備方式有沸騰蒸發和降膜蒸發兩種。
1. 沸騰蒸發式蒸汽發生器的工作原理如下：原水通過進料泵進入到分離器的管程中，并由液位傳感器俞PLC連接控制液位；工業蒸汽則進入到蒸發器的殼程中對管程中的原水進行加熱蒸發，從而使原水轉變成夾雜少許小液滴的蒸汽，在低速及分離器的高度行程中通過重力作用將小液滴從蒸汽中分離出去，并讓其回到原水中進行重新蒸發，而濃水從設備底部進行聯系排放。蒸汽則通過一個特殊設計的潔凈絲網裝置并進入到分離器的頂部，而純蒸汽通過輸出管路進入到分配系統的各使用點。純蒸汽在使用前進行取樣和在線檢測，并在要求力值范圍內輸送到使用。就其蒸發方式來看，沸騰蒸發式蒸發發生汽本質上為傳統的鍋爐蒸發方式。工業蒸汽的調節使純蒸汽的壓力可以根據生產工藝的要求通過程序進行設置并可以穩定維持在客戶射的的壓力值。在原水原水蒸發過程中，通過液位來控制料水的補給，使料水的液位始終維持在正常的水平，對于濃水可以在程序中設置間歇排放。
2. 降膜蒸發式蒸汽發生器多采用同多效蒸餾水機效蒸發柱相同的蒸發柱，其主要原理為原水在效預熱器被工業蒸汽加熱后，進入緩沖儲罐和過熱水循環泵，通過循環泵進入蒸發器頂部，經分配盤裝置均勻地分布進入蒸發列管內并并形成薄膜狀的水流，通過工業蒸汽進行熱交換；在液管中的液膜很快被蒸發成蒸汽，蒸汽繼續在蒸發器中盤旋上升，經過汽、液分離裝置，作為純蒸汽從純蒸汽出口輸出，夾帶熱源的殘液則在柱體底部連續地排除。少量純蒸汽被冷凝取樣器冷卻收集，經電導率在線檢測判斷純蒸汽是否合格。
用于濕熱滅菌的純蒸汽冷凝液必須符合注射用水的藥典質量指標，其內毒素指標是一個非常重要的考查指標。在純蒸汽發生器中，去除內毒素的原理主要是源于內毒素具有不揮發性。汽、液分離的效率越高，設備產出的蒸汽就越純凈，越穩定。倘若蒸汽中夾帶著液滴，那附著于液滴中的內毒素就會污染純蒸汽。純蒸汽發生器在設計上對于蒸汽與所夾帶的水、汽分離需要尤為謹慎。藥典要求注射用水的內毒素含量低于0.25EU/ml，純蒸汽發生器可將原水中的內毒素降低3~4個對數數量級。采用三級分離設計原理制備的純蒸汽，其冷凝水中內毒素含量達到低于0.01EU/ml的水平，它能非常好地預防純蒸汽中內毒素污染所帶來的無菌注射劑用藥風險。
二.純蒸汽分配系統
生產出來的合格純蒸汽將通過純蒸汽分配管道輸送到各個使用點。純蒸汽主要用于給濕熱滅菌柜和配料系統進行在線滅菌，也可用于關鍵崗位的空調加濕。純蒸汽分配系統中的所有部件應具有可排盡性，由于純蒸汽系統的工作溫度非常高，設計合理的純蒸汽管道系統本身具備自我滅菌功能，其微生物污染風險相對較小。因此，純蒸汽發生器和分配管網系統可以接受機械拋光Ra<0.8µm作為表面粗度。當然，若企業選擇電解拋光級別的材料進行建造，其純蒸汽系統的焊接與鈍化質量會更有保證。為限制壓降、延長管道壽命，通常純蒸汽分配主管網的設計流速一般不超過37m/s,使用點管網的設計流速一般為20~30/s，管道管件的連接應采用自動氬弧焊接、衛生級高壓卡箍或法蘭，儀表應首先選擇衛生級卡箍連接，位于排放管道上隔斷閥之后的儀表。由于排放管道保持高溫狀態，可以選擇合適螺紋連接。
當純蒸汽用于濕熱滅菌工藝時，其冷凝水水質須滿足注射用水指標的相關要求。用于菲腸道無菌制劑或其他特殊場合的純蒸汽必須控制蒸汽中的內毒素含量。與注射用水一樣，純蒸汽管網系統也多采用不銹鋼316L的部件進行建造。分配系統中冷凝水的聚焦是純蒸汽系統發生微生物污染的潛在風險之一，倘若純蒸汽夾帶著冷凝水，融于冷凝水中的內毒素就很可能被帶入到產品中。
純蒸汽使用點的設計通常包括一個便于操作的隔斷閥和具有導向性的疏水閥。使用點閥門的供應管道通常被設計成是從頂部主管道到冷凝水疏水閥的一個分支。
球閥、隔膜閥和疏水閥是純蒸汽系統中應用廣泛的幾類閥門。衛生級球閥可廣泛使用于無菌氣體系統，如純蒸汽系統、無菌氮氣系統、無菌壓縮空氣系統等，衛生級球閥的材質是SS316L，采用衛生級卡箍連接、三片式設計，便于維修和拆卸。需要注意的是，因球閥的結構原因，它被禁止使用在無菌流體工藝系統中，因為關閉時球閥中央的積水極易成為微生物的滋生地并發生系統微生物污染。采用PTFE/EPDM復合膜片設計的隔膜閥能耐受150度以上高溫，且能反復使用。因此帶雙膜片的隔膜閥也被廣泛應用與純蒸汽等高溫系統。熱靜力疏水是純蒸汽系統的理想疏水閥，為保證純蒸汽系統的安全性，該疏水閥為SS316L材質設計，衛生級卡箍連接。
與制藥用水系統一樣，純蒸汽分配系統應采用軌道焊接，安裝后需要再鈍化，分配管道坡度不應逆蒸汽方向設計，以防蒸汽夾帶水和冷凝水聚集。純蒸汽分配系統應有充分排除空氣的裝置，每30~50m處需要在垂直上升管的底部安裝一個熱靜力疏水裝置。全系統中的其他任何低至點處均需安裝熱靜力疏水閥。
空氣隔斷也稱空氣隙（AIR gap或AIR break)。ASME BPE標準建議，在設備或系統末端，采用空氣隔斷的方式能有效避免反向污染，因為排水系統可能形成被壓而導致的冷凝水或廢水反方向流動，而對純蒸汽系統形成污染，其中當排水管內徑(d)>12.7mm時，排水口與地漏的距離（H）為2d；當d<12.7mm時，H=25mm。
三.純蒸汽取樣
純蒸汽取樣主要包含純蒸汽“純度”取樣和純蒸汽“質量”取樣兩部分。
氣態下測定純蒸汽電導率將導致讀數低于預期值，所以，必須先將純蒸汽進行冷卻，然后再測冷凝水的的電導率值。純蒸汽不能污染藥品，如果如果取樣的要求包含檢測內毒素或熱源，所使用的取樣器、管道和閥門應是衛生級結構。在運行確認階斷，每個使用點都應進行“冷凝水純度”的取樣監測，取樣位置一般位于純蒸汽發生器出口、分配管網上和各個使用點處。在純蒸汽發生器出口和分配系統中的至至遠點可安裝持久性的在線取樣器。例如，制藥企業通常在純蒸汽發生器的出口上安裝帶有電導率監測和警報器的在線取樣器。純蒸汽使用點的取樣常采用便攜式取樣器或集成式取樣模塊來進行，其主要特點是靈活方便，易于取樣。
的濕熱滅菌需要使用過熱度的干燥飽和蒸汽，用于濕熱滅菌等核心工藝設備或系統的純蒸汽還須檢測其不凝性氣體含量、干燥度和過熱度是否在可供范圍內。純蒸汽“質量"取樣可用于確定純蒸汽的干燥度、過熱度以及不凝性氣體含量，可通過使用蒸汽熱量計、測量蒸汽的干燥度或飽和度水平來進行判定。蒸汽熱量計主要用于測量汽水混合物中的蒸汽比例，英國標準EN285中提供了蒸汽質量測試的詳細指導方法。
