醫藥用衛生級移動罐的設計制造和檢驗

沈 紅 倪衛鋼 張 昊

（1, 德希尼布工程咨詢(上海)有限公司，上海 200031；2. 基伊埃工程技術(中國)有限公司，上海 201101）

在醫藥生產中，因衛生和傳遞的要求，經常會使用很多衛生級移動罐（圖1，圖2）。這些衛生級移動罐大都使用在醫藥產品的生產末期或終端產品上，因而對衛生級移動罐的衛生條件要求更高。設計和制造優質的衛生級移動罐，能最大程度的保證藥品的衛生安全，減少終端產品的浪費。

1 設計

設計總體要求：

衛生級移動罐設計應該考慮到材料，使用和移動的要求等，設計時要考慮重量，超過400 L總體積的罐子建議用固定罐。罐體的寬度也要考慮，最大寬度一般不超過1.2 m。另外，衛生級移動罐的設計還要考慮到出料位置，清洗方式，滅菌方式。出料位置如果是上出料，清洗時要考慮罐子的倒置。關于滅菌方式，有滅菌柜滅菌，純蒸汽罐體滅菌等方式。如果采用滅菌柜滅菌，移動罐不需要設計防燙層，衛生級移動罐上的相關儀表和附件應該能夠容易拆卸。

1.1 罐體材料的選擇

罐體的材料不得對藥品性質、純度、質量產生影響，罐體材料要有安全性，可辨別性及使用強度。要考慮所選材料與藥物等介質接觸時，以及在腐蝕性、氣味性的環境條件下不發生反應、不釋放微粒、不易附著或吸附異物。還要考慮該材料在生產，清洗和消毒工藝中的可適應程度。通常材料要選擇316L 或更高等級的材料（AL6XN，2205等），板材要選用冷軋板，因冷軋表面致密，可減少表面缺陷。對于用于保溫或加熱夾套的材料，也要選擇304L，以減少罐體材料和夾套材料之間的差異，從而減少因衛生級移動罐外表面的腐蝕而產生不衛生的因素。罐體材料要有EN3.1證書。衛生級移動罐的密封材料一般選用醫藥級的硅膠墊片，或者PTFE，EPDM墊片。選擇密封材料時，要考慮該材料的生物兼容性，工藝兼容性，阻滲性，表面光潔度，微粒發生性和可萃性等，密封材料的證書要規范，證書上至少要有制造商名稱，部件號，批號，材料構成，制造數據，以及和標準實驗要求的一致性[1]。

圖1 手提式衛生級移動罐

圖2 腳輪式衛生級移動罐

1.2 衛生級移動罐罐體強度的設計

根據《固定式壓力容器安全技術檢察規程 TSG R0004-2009》中第1.2款注1-1：對于為某一特定用途、僅在裝置或者廠區內部搬動，使用的壓力容器,按照固定式壓力容器進行監督管理[2]。所以，罐體壁厚要根據設計條件按GB150計算，但還要考慮到衛生級移動罐的搬運時對剛度的要求。由于在將產品從衛生級移動罐中吸出時，罐體將承受負壓，這還要考慮衛生級移動罐在負壓狀態下的剛度。這些對剛度的要求，在設計厚度時均要綜合考慮。

在考慮罐體厚度時,也要考慮到板的厚度對焊接變形的影響,過薄的板材在焊接時容易產生焊接變形，這些焊接變形的消除（打磨）又影響罐壁的實際厚度。罐體表面拋光也會影響罐體的厚度，但此影響是可忽略不計的。

例：設計壓力：-0.1/0.3MPa，設計溫度：150℃，內徑：350 mm，筒體高度600 mm，帶腳輪，帶攪拌，計算厚度：考慮負壓，有效厚度僅1.5 mm，公稱厚度：2.0 mm，考慮裝攪拌，移動等因素，最后厚度選為4.0 mm。

1.3 衛生級移動罐的衛生設計

衛生級移動罐的衛生設計是該罐設計的一個重要環節，衛生級移動罐在使用中涉及到頻繁的更換品種，批次，為避免物料的交叉污染，成分改變和化學反應，清洗罐內部、外部表面是操作中必不可少的。所以，罐體的內外形要簡潔，容易清洗是最基本的要求，罐內表面不能有死角，要保證罐內的清洗方法能清洗到每一個角落，所有的有角處要圓滑。衛生級移動罐的外表面也要光滑，易清洗，無結垢的死角（圖3）。材料的表面（和產品接觸的面）粗糙度要到SFVV6等級即0.64μm或0.64μm+電解拋光（圖4）。其他表面的粗糙度也要達到0.8μm。罐內的焊縫要和罐體的粗糙度一致，特別是角焊縫，不但要有和罐體一致的粗糙度，還要圓滑。拋光的整體表面要粗糙度均勻一致。

圖3 外表面拋光0.8μm

圖4 內表面拋光（64μm+電解拋光）

罐體要有足夠的自排凈（僅依靠重力排凈）能力，罐的排凈口要安排在罐的最低點（圖5）。接管、法蘭等管件和罐體內表面的安排要低于內表面，或和內表面齊平，不能高于內表面。這些管件和罐體焊接處的內表面余高要磨平。在罐側壁和蓋上的管件接口要有斜度，或接管要有斜度，以利于排凈。

衛生級移動罐上接管的長度和內徑比（L/D，L為接管在罐頂上最大邊長）也是設計時的一個重要因素。為了能對衛生級移動罐容易的進行CIP，這個比例（L/D）要盡可能小，對于無流體通過的接管，如：視鏡，溫度計接口等，L/D要小于2：1。接管和筒體或蓋板聯接處盡可能采用斜度開口型，以利于CIP清洗（圖6）。

圖5 排凈口在罐的最低點

圖6 蓋上內表面的管件接口帶有斜度，有利于清洗

有CIP 接口的衛生級移動罐，CIP接口的位置、CIP管深入長度，噴淋頭的形式設計等，要考慮CIP的效果，這些方面可向專業的噴淋頭廠家咨詢，必要時通過衛生級移動罐的核黃素試驗來校正和修改噴淋頭的位置。插入管要選衛生級無縫管，插入管材料要等于或優于內罐的材料。插入管的端頭要拋光圓滑，以免在使用時從罐中取出放入，劃傷罐壁。插入管的長度要選擇準確，插入管過短，可能不能將產品全部抽出，浪費產品。插入管過長，和罐底表面相碰，損壞罐壁。插入管的固定接口和插入管之間的間隙要足夠大，以保證該間隙能被就地清洗和消毒。

1.4 衛生級移動罐體人性化的設計

許多衛生級移動罐在工作時，很多時候需要工人的操作。為了便于工人的操作（圖7）。設計時要考慮衛生級移動罐的人性化,如：不能太重，移動和停止時都要穩定，要容易平衡，開啟關閉衛生級移動罐上的附件要方便，把手桿不要太細，太細的手桿讓工作人員在搬運時感到不適（圖8）。銘牌架既要能保持衛生，易清洗，又要不妨礙工人的工作，罐上的接口不要靠的太近，以避免太近的接口妨礙工人的操作。

圖7 間隙太小妨礙旋緊操作

圖8 把手太細

1.5 衛生級移動罐的附件設計

衛生級移動罐上的附件設計即要考慮到功能，又要考慮衛生潔凈的要求。有些衛生級移動罐帶有攪拌，該攪拌的選型要考慮功能和衛生?，F在大都選衛生級磁力攪拌。為了在攪拌槳工作時容易產生有效的紊流，攪拌安裝位置要偏離衛生級移動罐底中心一定的距離A，當衛生級移動罐的內徑L小于1 000 mm時，A=0.5 L；當衛生級移動罐的內徑L大于等于1 000 mm時，A=0.3L～0.5 L。攪拌所帶的馬達要符合衛生要求，特別是馬達的潤滑油，要使用衛生級的潤滑油（圖9）。有帶腳輪的衛生級移動罐，在選取腳輪時要考慮腳輪衛生條件，腳輪上的金屬部件包括螺栓螺母應是不銹鋼，和地面接觸的非金屬材料要不易產生粉末，無異味等。底閥要選取和罐體一致不銹鋼材料，結構上要易排凈無殘存的型式。衛生級移動罐上的視鏡要選金屬燒結壓制型視鏡，并帶有金屬保護柵，玻璃無氣泡,溝槽，裂紋等缺陷（圖10）。

圖9 衛生級移動罐底部衛生級磁力攪拌器

圖10 帶有金屬保護柵的金屬燒結壓制型視鏡

2 制造

衛生級移動罐的主要制造工藝如下：

下料→卷板→組對→開孔→焊接→拋光→清洗

下料時要注意材料的追蹤，要在板材上記錄材料追蹤號，要用不影響板材的記號筆,或使用其他追蹤方法。鋼板上帶有標記號碼的一面用作衛生級移動罐的外面。下料時就要將板材正反面保護膜貼好。筒體的下料要以封頭的尺寸為依據，以減少錯邊。一般封頭由外協加工，封頭加工好后可預先拋光。有時筒節內表面也可做些預拋光。組對時要注意對齊，減少錯邊，在不得以存在標準允許的錯邊時，也要保證內表明齊平（圖11）。點焊定位要均勻，且點焊也要避免內外表面氧化。點焊上如有缺陷，在正式焊接前要處理掉（圖12）。

圖11 筒體和封頭的組對

圖12 筒體和封頭的點焊

開孔也是很重要的一道工藝，開孔的尺寸掌握不好，會造成焊接困難,增加焊接熱輸入，從而影響變形。也增加了拋光的難度。開孔以機械開孔翻邊為好。

焊接是制造衛生級移動罐的主要工藝，焊接要按ASME Part MJ Material joining和AWS D18.3 Specification for welding of Tanks，Vessel，and Other Equipment in Sanitary（Hygienic）Applications進行，要有滿足的焊接工藝評定和合格的焊工。因衛生級移動罐一般壁較薄，容易產生變形，焊接時要采取防變形手段（圖13）。另外，焊接時防止表面氧化也是一個重要的工作。衛生級移動罐上插入的焊接要按 AWS D18.1 Specification for Welding of Austenitic Stainless Steel Tube and Pipe Systems in Sanitary（Hygienic） Applications進行。焊接完成后的無損檢測按有關法規進行。

圖13 將二個衛生級移動罐對口固定，減少變形

當在罐體上焊接磁力攪拌器底座和底閥底座時，一定要遵照磁力攪拌器和底閥的焊接技術要求，要采用跳焊的方法，焊接時要注意采取氬氣冷卻，必要時要加防止變形的工裝和采用水冷。因為磁力攪拌器底座和底閥底座的變形，將影響攪拌的效果和底閥的密封，而且很難修復（圖14，圖15）。

圖15 在罐底焊接好的底閥底座（罐外部照片）

衛生級移動罐表面光潔度直接影響著產品的質量，表面（和產品接觸的面）光潔度要達到SFVV6等級（0.64μm或0.64μm+電解拋光）。其他表面的光潔度也要達到0.8μm。罐內的焊縫要和罐體的光潔度一致，特別是角焊縫，不但要有和罐體一致的光潔度，還要圓滑。但衛生級移動罐通常較小，使得拋光困難，所以要特別注意那些不易拋光的死角。手工拋光達到0.64μm后，再采用電解拋光，使表面更光滑，光潔度更均勻（圖16 ）。

拋光工作（手工拋光+電解拋光）完成后，對罐內外表面用清潔的水進行全面的清洗，清洗完成后，用干凈的棉布擦干凈，等待最終檢驗和驗收。對不進行電解拋光的部位，要先進行酸洗鈍化后再進行清洗圖。

圖16 拋光（手工拋光+電解拋光）完成后內表面的效果

3 檢驗

檢驗按ASME BPE SD-5 Test and Inspection進行，許多檢驗的工作貫穿在衛生級移動罐的制造過程中，如：尺寸，方位，焊接質量，NDT，拋光度等。制造過程中的檢驗能保證及時發現問題，及時處理（圖 17）。

圖17 衛生級移動罐內壁拋光度檢查

除制造過程中的檢驗外，最終檢驗非常重要,由于衛生級移動罐的結構形式各不相同，檢驗項目也根據衛生級移動罐的結構形式而變化，最終檢驗的主要項目包括：水壓試驗，氣密試驗，體積檢測，排凈試驗，噴淋球試驗 （核黃素試驗），攪拌試驗等[3]。

水壓試驗要按圖紙和標準要求的壓力和時間進行，一般為設計壓力的1.25倍，水質必須是干凈且符合標準的要求（純凈水或0.2μm過濾的去氯離子水）。帶底閥的衛生級移動罐，要檢驗底閥閥芯是否干凈，如閥芯上有異物必須去處且清洗干凈，在進水前要將底閥開關數次，再關閉進水。如果衛生級移動罐數量較多，可將數個罐串聯進行水壓和氣密試驗，氣密試驗的壓力一般為設計壓力的1.15倍。水壓試驗時，要注意檢驗底閥的密封性。

體積檢驗主要是測量衛生級移動罐的實際容積和設計的差異，驗證該差異是否在要求的范圍內。排凈試驗是檢驗衛生級移動罐的排凈能力，即僅依靠重力，衛生級移動罐底部的水要能完夠全排干凈（圖18，圖19）。

圖18 測量衛生級移動罐的容積

圖19 檢查水排凈的能力

噴淋球試驗（核黃素試驗）是將核黃素噴灑在衛生級移動罐所有和產品接觸的內表面（罐壁，接管口內等），在核黃素干燥以前，按以后生產時的清洗工藝（壓力，流量，時間等），在常溫下，通過噴淋球，對衛生級移動罐內進行清洗，然后用紫外線燈對表面進行照射檢查，看這些表面是否有核黃素的殘留（圖20，圖21）。

圖20 噴淋清洗后，用紫外線燈檢驗是否有核黃素殘留在罐壁

圖21 噴淋清洗后，用紫外線燈檢驗是否有核黃素殘留接管內表面

帶攪拌槳的衛生級移動罐還要進行攪拌試驗，該試驗主要檢查攪拌效果，看在一定的水位和時間內，能否產生有效的渦流（圖22，圖23），此外，還應檢查電機在工作時的一些狀態，如：轉速，電流，震動,噪音，表面溫度等。

圖22 衛生級移動罐攪拌試驗時產生的紊流 （低水位）

圖23 衛生級移動罐攪拌試驗時產生的紊流（工作水位）

帶腳輪的衛生級移動罐還要進行行走試驗，檢驗移動行走時的平穩度，剎車等效果。所有試驗完成后，衛生級移動罐內外表面要按要求擦洗干凈，待干燥后,密封包裝。

衛生級移動罐的質量文件要按ASME BPE SD-6 Documentation 的要求。這些質量文件至少要保存三年。

[1] ASME BPE Part SG Equipment Seals，ASME 生物工藝設備 SG章節：設備密封，83-84.

[2] TSG R0004-2009. 固定式壓力容器安全技術檢察規程 [S].

[3] ASME BPE SD-5 Test and Inspection，ASME 生物工藝設備SD-5：試驗和檢驗，44-45.