产品概述

制药用纯化水制备与分配系统，是依据《药品生产质量管理规范》（GMP）及相关药典标准，为制药、生物制品、医疗器械等生命科学领域提供符合法定质量标准的纯化水的成套装备。该系统并非单一设备，而是一个涵盖原水处理、纯化水制备、储存、分配及在线监控的完整工程体系，是保障药品生产质量和工艺稳定性的关键基础设施。

典型应用领域

• 制剂生产：口服液、滴眼剂、注射剂（非无菌）的配制、清洗。
• 原料药生产：化学反应介质、设备及容器清洗。
• 生物制品：细胞培养基配制、生物反应器补料、层析系统冲洗、纯化缓冲液配制。
• 医疗器械：高值耗材的终末漂洗、检验用水。
• 实验室：分析仪器用水、试剂配制、动物实验。

核心技术原理与水质标准

纯化水定义与药典标准

纯化水系指饮用水经蒸馏法、离子交换法、反渗透法或其他适宜方法制得的制药用水，不含任何附加剂。其核心质量属性由全球主流药典共同定义。

表1：主流药典纯化水关键质量指标对比

生物制品用水特殊要求

生物制品生产对纯化水有更严苛的要求，除满足药典标准外，还需关注：

• 低内毒素水平：某些细胞培养或缓冲液配制环节要求内毒素含量极低（如<0.25 EU/mL）。
• 低生物负荷：国际制药工程协会（ISPE）等机构建议将微生物行动限收紧至50 CFU/mL，以降低风险。
• 无特定抑制剂：确保水中无残留消毒剂（如臭氧、氯）或金属离子，以免影响细胞生长或蛋白稳定性。

系统工艺流程

本系统采用 “全自动预处理 + 双级RO/EDI核心纯化 + 热消毒储存与循环分配” 的模块化设计，确保水质持续稳定。

工艺流程总图：

原水（饮用水）→ 【预处理单元】 → 【核心纯化单元】 → 【纯化水储罐】 → 【循环分配单元】 → 【使用点】
        ↑（多介质/活性炭/软化）   ↑（一级RO→二级RO/EDI）    ↑（热消毒）          ↑（换热器、管网）

1 预处理单元

• 目的：保护下游核心膜组件，确保进水符合RO膜要求（SDI15<5，余氯<0.1ppm，硬度达标）。
• 核心设备：多介质过滤器、活性炭过滤器、软化器（或阻垢剂投加）、5μm精密过滤器。

2 核心纯化单元

1. 一级反渗透：去除>97%的离子、有机物、微生物及内毒素，产水电导率通常<50 μS/cm。
2. 二级精处理：根据水质要求，可选择：
   • 二级反渗透：进一步脱盐，产水电导率<5 μS/cm。
   • 电去离子：在直流电场下深度去除离子，产水电阻率可达5-15 MΩ·cm，无需化学再生。
3. 终端抛光（可选）：针对极高要求，可增设超滤（UF）或抛光混床，确保极低的TOC和内毒素。

3 储存与分配单元（关键抑菌环节）

• 储罐：采用316L不锈钢，配备疏水性通风过滤器（0.22μm）、喷淋球、温度传感器。
• 循环管路：316L不锈钢管道，设计成闭合循环，保证所有使用点水质一致。
• 关键设计参数：
  • 循环流速：主管道流速应≥1.0 m/s，盲端流速≥1.5 m/s，以抑制生物膜形成。
  • 消毒方式：
    • 巴氏消毒：储罐及循环系统定期（如每周）在80-85℃下循环30-60分钟。
    • 纯蒸汽消毒：适用于耐受高温的系统，121℃灭菌。
    • 化学消毒：在系统污染或长期停用后，使用过氧乙酸、氢氧化钠等进行处理。

设计依据与标准规范

本系统的设计、制造、验证及验收严格遵循以下强制性标准与行业指南：

1 药典与GMP法规

• 《中华人民共和国药典》2025年版（四部通则0261 制药用水）
• 《药品生产质量管理规范》（GMP） 及其附录《制药用水》
• FDA cGMP (21 CFR Part 211) 及 EU GMP 附录1

2 工程与设备标准

• ASME BPE（生物加工设备标准）：全球生物医药行业设备建造的权威标准，涵盖材料、设计、制造、焊接及检验。
• GB/T 19249-2017《反渗透水处理设备》
• GB/T 29430-2012《电去离子纯水制备装置》
• ISPE Baseline Guide: Water & Steam Systems（国际制药工程协会基准指南）

3 材料与焊接标准

• 材料：所有与纯化水接触的表面必须为316L不锈钢，管道内表面机械抛光+电化学抛光（EP），Ra ≤ 0.5 μm。
• 焊接：必须采用自动轨道氩弧焊（GTAW），焊口内表面光滑无凹陷，焊缝需进行100%内窥镜检查（符合ASME BPE MJ-8.2-1标准）。

主要抑菌措施与微生物控制策略

微生物控制是纯化水系统的核心。本系统采用 “多屏障阻断+定期消毒+在线监测” 的综合策略。

1 物理与化学屏障

1. 膜法截留：RO膜可有效去除>99%的细菌及内毒素。
2. 紫外消毒：在RO产水端安装254nm UV灯，持续杀灭水中浮游菌。
3. 臭氧消毒：可周期性注入臭氧对储存与分配系统进行强氧化消毒，后经UV或热降解残留臭氧。
4. 高温循环：系统在60-80℃高温下循环，或定期巴氏消毒，从根本上抑制微生物繁殖。

2 生物膜防控

生物膜是导致微生物污染反复的根源。防控措施包括：

• 系统设计：消除死角和低流速区域，坡度排放。
• 定期消毒：严格执行季度性化学消毒或蒸汽消毒程序，专门针对生物膜。
• 表面处理：高光洁度的电抛光管道内壁减少细菌附着点。

3 监测与预警

• 在线监测：实时监测TOC、电导率、流量、温度、臭氧浓度等。
• 离线监测：定期对各使用点进行微生物、内毒素取样检测。
• 建立警戒限与行动限：根据历史数据制定（如微生物警戒限50 CFU/mL，行动限100 CFU/mL），并建立趋势分析机制。

焊接与管道施工工艺特点

纯化水系统的可靠性极大程度取决于管道施工质量。本系统严格执行以下工艺：

1 焊接工艺

• 自动轨道焊为主：≥1英寸的管道连接强制执行自动轨道焊，确保焊接参数（电流、速度、脉冲）精确一致，焊缝均匀光滑。
• 手工焊为辅：仅在无法自动焊的位置由取得ASME IX卷资格认证的焊工进行焊接，并需更严格的控制与检查。
• 气体保护：采用高纯度氩气（≥99.999%）进行内保护与外保护，防止焊缝氧化。

2 焊缝检验与验收

• 80%以上内窥镜检查：使用带测量功能的内窥镜，对每道焊缝进行内部检查，确保无缩径、凹陷、焊瘤或颜色异常。
• 无损检测：根据规范要求，对特定比例的焊缝进行X射线或染料渗透检测。
• 文档记录：每道焊缝均有唯一编号，并记录焊工、参数、检查结果，实现完全追溯。

3 管道安装与清洁

• 安装前保护：管道管件在洁净室内脱脂、包装，安装前始终保持密封。
• 安装后化学清洗与钝化：使用柠檬酸、硝酸等对全系统进行循环清洗，去除杂质并在不锈钢表面形成致密的钝化膜。
• 最终冲洗与验证：用高纯水冲洗至出水水质达标，随后进行完整的安装确认（IQ）、运行确认（OQ）和性能确认（PQ）。