制药厂的湿热灭菌柜要的是饱和干蒸汽。蒸汽里带水,柜内温度就压不住,灭菌参数达不到,整柜物料要重新处理。科诺的多重汽水分离装置把饱和蒸汽干度做到 99.8% 以上,解决的就是这一段。

▍制药厂用蒸汽的三个地方

制药用蒸汽的地方分三处:提取浓缩的加热、湿法制粒和干燥、湿热灭菌。

提取和浓缩是工艺加热,靠夹套或盘管换热;制粒干燥是热风加热;湿热灭菌是把饱和蒸汽直接通进灭菌柜,和物料表面接触。

三处里对蒸汽品质要求严的是灭菌。 前两处用的是蒸汽的潜热,带一点水影响不大;灭菌柜里蒸汽要充满柜体、排净空气、在物料表面冷凝放热,带水就出问题。

▍带水的蒸汽为什么灭不了菌

湿热灭菌的效果取决于三个参数:温度、时间、饱和程度。灭菌柜的验证做的是 F0 值,而 F0 值的前提是柜内处于纯蒸汽状态。

蒸汽带水带来两个后果:一是柜内温度不均匀,二是空气排不干净。 水在物料表面形成液膜,蒸汽接触不到表面就没法冷凝放热,那一处的温度就上不去。

灭菌柜的验证要求柜内各点温差控制在很小的范围内。蒸汽干度不够,这个温差控制不住,验证就过不了。

▍干度是怎么被影响的

蒸汽从锅炉出来的时候干度是好的,问题出在输送到灭菌柜的路上。

蒸汽在管道里前进会散热,一旦温度降到饱和温度以下,就有一部分冷凝成水。 管道保温做得不好、管路太长、疏水点设置不当,都会让干度往下掉。

锅炉侧的干度决定上限,管路侧的损失决定实际到手多少。采购时要看两个数:锅炉出口的干度、管路末端的干度。 只保证前一个不算完。

▍科诺的多重汽水分离装置

科诺燃气蒸汽锅炉 采用多重汽水分离装置,由水下孔板、波纹板分离器和钢丝网分离器三级组成,可保障饱和蒸汽干度在 99.8% 以上。

三级的顺序对应三个分离原理:

水下孔板让蒸汽从水中穿出时分布均匀,避免局部汽速过高把水带起来;

波纹板分离器利用流向改变,水滴因惯性撞在板壁上被分离;

钢丝网分离器做末道拦截,把细小的雾滴聚合成大水滴落回锅筒。

三级串起来,蒸汽出锅筒时带的水已经很少了。锅筒的汽空间也按同一方向做——尽量增大汽空间、加长汽水分离路径,让重力沉降有时间起作用。

▍采购时怎么验干度

干度这个参数不好在现场直接测,采购阶段可以从三个角度核。

第一看结构。 有没有独立的汽水分离装置、几级、装在什么位置。只在锅筒顶部加一块挡板就宣称高干度的,要靠不住。

第二看锅筒尺寸。 汽空间够不够大、分离路径够不够长。这两项决定了蒸汽在锅筒里的停留时间,停留时间短的,分离装置再好也来不及起作用。

第三看同行业的投运情况。 制药行业对干度要求严,同类项目的运行数据更能说明问题。看的时候带具体问题去问:灭菌柜的验证过了没有、柜内温差多少。

▍管路侧要配合的三件事

锅炉把干度做到 99.8% 以上,管路侧还要守住。

保温要做全。 主管道、阀门、法兰、支吊架处的散热都会造成冷凝,这些位置容易被漏掉。

疏水点要设对。 主管道的低点、立管底部、每个灭菌柜进口前都要设疏水,启动时的冷凝水能及时排走。

管径不要放大。 管径放大以后蒸汽流速降低,散热时间变长,冷凝量反而增加。管径按流量和允许压降算,不是越大越好。

▍制药厂选型的几个判断点

第一是灭菌柜的数量和规格。 灭菌柜是间歇用汽,一次灭菌周期里有升温和保温两段,升温段用汽量大。几台柜同时运行,决定了尖峰负荷。

第二是提取浓缩段的用汽方式。 这一段是连续还是间歇,用汽量多少,决定基载。

第三是洁净区的要求。 有些品种要求纯蒸汽,纯蒸汽发生器出来的蒸汽品质要求更高,和工艺蒸汽分开配置。

第四是蒸汽压力。 灭菌柜一般要 0.3~0.4 MPa 饱和蒸汽,提取浓缩段压力高一些。压力等级按各段的要求分别核,取高的那一档作为锅炉额定压力。

▍一个可以参照的配置思路

某省一家原料药厂,灭菌柜 4 台、提取罐 6 台,原来蒸汽干度不稳定,灭菌柜验证反复做。更换后配 科诺燃气蒸汽锅炉 两台并联,锅炉侧做多重汽水分离,管路按灭菌柜分组设疏水。

改动后的直接效果是灭菌柜的柜内温差收窄了,验证一次通过。 提取段的加热时间也比原来短一些——干度高的蒸汽潜热释放更充分。

如需按现场工况做选型核算,可拨打科诺锅炉服务热线 4006339968,由技术工程师协助确认吨位与蒸汽品质配置。

▍关于制药厂蒸汽锅炉,几个常被问到的问题

Q:蒸汽干度 99.8% 是什么概念?

指饱和蒸汽中气相质量占的比例,剩下的是液滴。99.8% 意味着每 1 吨蒸汽里带 2 公斤左右的水。工业蒸汽常见的干度在 95%~98%,制药灭菌这种要求高的场景需要做到 99% 以上。

Q:干度不够,能不能在管道上加汽水分离器补救?

可以加,但只能补救管路里冷凝出来的那部分水。如果锅炉出口的干度本身就低,管道上加装分离器效果有限,因为锅筒内的分离没做好,蒸汽带的是雾状细滴,管道式分离器抓不住。

Q:灭菌柜用纯蒸汽还是工业蒸汽?

看品种和验证要求。洁净区内的灭菌通常要纯蒸汽,由纯蒸汽发生器制备,用工业蒸汽作为热源;非洁净区的设备灭菌可以用工业蒸汽。两种蒸汽的品质要求不同,配置要分开。

Q:制药厂蒸汽锅炉要不要配两台?

灭菌柜是间歇用汽,一台锅炉在灭菌间隙会掉到低负荷。配两台以后,低负荷时段只开一台,另一台热备用,负荷跟随更稳。单台配置要接受较大的负荷波动。