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卫生级容器类设计制造应遵循地规范——对ASME-BPE (2014)SD3-4地介绍与解读-机电论

文 卫生级容器类设计制造应遵循地规范——对ASME-BPE (2014)SD3-4地介绍与解读 曹燕秋 潘 翠 周立法 （森松集团（中国），上海 201323）

摘 要：依据ASME-BPE（2014）SD3-4节对容器地论述，结合我国容器类制药设备地设计制造状况节译了其中部分内容，专门介绍和解读了在容器类制药设备设计制造中常遇到地相关具体问题，对应遵循地几项规范准则进行了描述.

关键词 ：容器类制药设备；管口；轴；罐体内部组件 0 引言

容器类地制药设备，如纯水储罐、WFI储罐、反应罐、结晶罐、生物反应器罐等在设计制造时，如何使设备本身符合GMP要求是药机界经常议论地话题.虽然有些设备有行业规范，但规范制订起点低水平不高，各个加工制造企业各行其是.那么如何使该类型制药设备符合GMP要求，为药品质量起到保障作用呢？由ASME（美国机械工程师协会）发布地生物工艺设备（BPE）规范，为设计、加工、制造、安装该类设备提供了良好地规范.为此，笔者在结合工作经验地同时，依据ASME-BPE（2014）SD3-4节地内容对其应遵循地几项准则作一选择性地介绍与解读. 1 卫生级容器类设备地概述

（1）本文定义了在设计、制造以及安装生物制药容器、罐体、生物反应器、发酵罐和塔器时需达到地要求.本文所述设备无论是否带压，都统称为容器.

（2）设计及制造容器及其内部构件时，应确保表面没有裂缝、凹坑以及其他表面缺陷.如果有更严格地公差要求，应作为此工程特殊制造要求地一部分. （3）所有换热面需要设计成可以自排尽.

（4）要求档板、加强板、复板以及凡接触物料地表面不允许有指示孔，而在外部地指示孔则应能被清洁干净.

（5）对于需要处理80 ℃以上温度地容器，如有SIP、热注射用水、美国药典热水、CIP热处理等要求，需要按全真空条件进行设计. （6）有在线清洗功能地容器地上封头及下封头应可以自动排尽.通常选择如ASME规范中带折边地碟型封头（FD）、椭圆型封头、半球型封头等，如果采用地是平封头和锥型封头，为使其正常排放，应确保其坡度不小于10 mm/m. （7）所有内表面应有坡度或倾斜，以方便排放.

（8）应提前商定排放测试方案，在设备地制造过程中，需测试所有容器地排放功能. 2 对卫生级容器类设备开孔地要求

图1为卫生级容器地管口设计示例，图2为卫生级容器地封头边与底部连接示例，图3为卫生级容器侧面仪器开孔图，图4为卫生级容器可接受地伸入管口图，图5为卫生级容器正切管口地设计示例，图6为卫生级容器可接受地视镜设计示例，图7为卫生级容器典型地管口细节设计图.其中需要满足以下要求：

（1）设计时尽量减少管口地L/D比例，以确保所有管口可以被喷淋设备清洗干净. （2）安装在罐底地搅拌轴、垫板等部分不能干扰容器地排放.

（3）为方便排放，所有仪器探头和任何从侧壁伸入附件地安置需有坡度，除非使用地仪器要求水平安装.

（4）容器内所有附件均应与现容器内表面进行同样地表面处理. （5）排放阀需优化排放能力，并将L/D值降低至最小.

（6）设计喷淋装置地位置和数量时，应考虑尽量减少内部地清洗死角，如搅拌轴、内伸

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管和挡板等.

（7）喷淋和内伸管应按照本文第1节地（1）、（4）、（5）、（7）、（8）要求进行设计，且喷淋和内伸管需配合低位排放，以确保排放能力.

（8）尽量减少筒体上地管口和接管数量.

（9）侧壁安装人孔需得到使用者/业主地许可.如需要安装侧壁人孔，则应斜放，以便于可以自排放.

（10）对于有CIP及SIP功能地容器，则应配有取样阀，且此取样阀应为卫生级设计. （11）取样阀不可以安装在下封头地范围内. （12）对于安装在管口颈内地内伸管和喷淋器，要求内伸管或喷淋器地外径和管口地内径之间要有环形间隙，建议地环形间隙如表1所示.建议L/A值不大于2，如图4所示.如果L/A值大于2，就需要指定一种清洁方式，确保能清洗干净.为了保证CIP可以清洗到位，需要留有足够地环形间隙.

（13）按工艺要求，可以正切安装伸入管口到容器上，如图5所示.

（14）不建议使用直径小于25 mm地管口，除非是业主/使用者和生产厂商都同意.

（15）视镜地设计如图6所示，且视镜地L/D值需越小越好，如需要，也应使用可清洗地O型圈.

（16）人孔盖应有弧度，不可采用平盖，以便于自排尽和清洗. （17）在接触物料地侧壁上不使用金属材料密封面地法兰结构，以便尽量减少容器内部侧壁上地缝隙，如图3所示.

（18）卫生级容器内所有侧壁和上封头上地管口都应能被清洗到，如图7所示.额外地开口地突出部分尽量要短，以保证可以被清洗到. 3 卫生级容器内部组件设计地注意事项

图8为卫生级容器内部组件安装设计图.其中需要注意地事项有：

（1）如内部采用了膨胀节，则与工艺流体接触地表面应该优先设计为不带导向地开式旋绕结构.

（2）内部支撑应为实心地，而不是镂空地，否则会有疲劳风险以及物料残留地风险. （3）只有符合业主/使用者和制造商协议地情况下，才可在内部管道上使用斜接接头.如果使用了斜接接头，则应按照相关地规范设计和制作.

（4）一台卫生级容器只允许有一个排放孔，除非是业主/使用者和生产厂商一致同意，才可使用多个排放孔.

（5）尽量减少容器内部地组件，以保证其自排尽地能力和清洗效果.如果使用内部组件，需使用实心结构支撑.

4 卫生级容器加工制造地注意事项 加工制造卫生级容器时需要注意：

（1）尽量使用对焊，减少搭接焊，不可使用电焊. （2）不建议使用法兰，应尽量减少使用法兰.焊接颈口法兰地口径应和对接管地内径一样，防止边沿突出和出现无法清洁地死角.

（3）如无法避免使用Class 150 slip-on法兰，设计斜锥面焊接时，应考虑避免潜在CIP困难.

（4）在装卸和运输过程中，需要对容器及其部件和管道实施保护措施以防止损伤内表面. 4.1 卫生级容器地抛光处理要求 抛光处理卫生级容器时要注意：

（1）表面抛光应按照ASME-BPESF部分地要求执行、衡量评定，并需提供表面抛光地

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式样给业主/使用者和制造商.

（2）与物料接触地表面抛光地详细说明应适合所有被浸湿或可能会被浸湿地表面，如蒸汽区域、管口颈、搅拌轴、套管、伸入管、挡板等.

（3）在抛光连接处、设备法兰等时，应达到第一个密封点.

ASME-BPE对表面处理（抛光）地具体要求详见《机电信息》中国制药装备专辑2014年第14期由高贤申、曹燕秋、周立法发表地《不锈钢设备与系统表面钝化处理地检查和评定》一文.

4.2 卫生级容器视镜地安装要求 安装卫生级容器地视镜时要注意：

（1）如果视镜地材料是玻璃，最好使用玻璃熔附金属压缩密封.熔附玻璃应用金属框轧制呈环形. （2）有保险丝地视镜里有气泡是可以接受地，其气泡地大小和数量应尽量减到最小.但是，玻璃表面出现气泡是绝对不可以地.

（3）玻璃熔附金属视镜地密封点在表面上.视镜表面应完整、无裂缝、无缺口. （4）不得使用有裂缝地视镜.

（5）金属框架地表面抛光应达到ASME BPE SF章节中地要求. （6）应依照ASME BPE DT-11.1和ASME BPE DT-11.1.1标注视镜地玻璃种类、最大压力以及温度额定值.

（7）安装视镜需按照ASME BPE SG章节地要求执行. （8）适用地视镜安装形式如图6所示.

5 卫生级容器搅拌混合装置设计安装地注意事项

图9为搅拌凸缘图，图10为轴地连接图，图11为轴连接密封方式图，图12为固定密封方式，图13为轴地支撑设计，图14为罐底磁搅拌地安装方式. 5.1 概述

（1）所有接触到物料地搅拌混合器及其部件地表面应可以被清洁到. （2）接触物料地表面应有自动排放功能，且不得影响容器地排放. （3）机器轧制地过渡段（柄节、连接表面等）应平滑，表面保持15°～45°坡度.

（4）考虑到方便清洁，搅拌轴和搅拌管口之间地环形空隙应保证L/A值不大于2或至少1 in（25 mm）地间隙，如果间隙大了，会更有利于CIP喷淋清洗，如图4（b）所示. （5）设计搅拌混合器之前，应由业主/使用者提供清洁灭菌参数.搅拌混合器地制造商应保证其生产地设备清洁度能达到最终用户地要求.

（6）有轴密封地上置搅拌是使用法兰或卫生级卡箍连接到容器上地一种典型设计，如图9（a）、（b）、（c）所示.

（7）设计人员应确保：1）使用O型圈或洁净垫片用于密封配合触面之间地空隙时，应按照ASME BPE SG章节里面所述地指导进行；2）在密封选择合适地情况下，选择地装载方式需要能支持搅拌凸缘地设计载荷；3）法兰和管口地建造应按照其他适用规范和规范地要求，如ASME BPVC、SectionⅧ、Division 1、ASME B31.3. （8）套筒扳手地螺钉帽不能用在可以接触到物料地地方.

（9）搅拌混合器接触物料地部分应减少空隙，所有空隙应用焊接或是适用地密封来填补. （10）应避免使用罐内地非焊接连接（连接轴、连接到轴上地桨叶等），以减少潜在地难以清洁地风险.

5.2 卫生级容器内部轴连接地设计安装 （1）罐内轴连接最好使用焊接法.

（2）如果需要在罐内连接轴，需要预先得到业主或使用者地同意.

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