在生物制药行业中，蒸汽是关键的公用工程介质，广泛应用于灭菌、纯化、设备清洗（CIP）、工艺加热、洁净区加湿等环节。由于生物制药对洁净度、无菌性、可追溯性、合规性（GMP/FDA/EMA）要求极高，其蒸汽系统需满足高纯度、高可靠性、可验证性等特殊要求。
以下是一套面向生物制药行业的高纯蒸汽发生器应用方案，兼顾法规符合性与工程实用性。
一、应用场景与蒸汽类型
| 应用场景 | 所需蒸汽类型 | 关键要求 |
|---|---|---|
| 湿热灭菌（高压灭菌柜、SIP） | 纯蒸汽（Pure Steam） | 无化学添加剂、低内毒素（<0.25 EU/mL）、无挥发性杂质、符合USP <1231>、EP 2.2.44 |
| 洁净区加湿 | 洁净蒸汽（Clean Steam）或纯蒸汽 | 无油、无颗粒、低微生物、不污染环境 |
| CIP/SIP 系统加热 | 工业蒸汽或纯蒸汽（视接触物料与否） | 若接触产品或直接接触设备内表面，必须用纯蒸汽 |
| 工艺加热（夹套/盘管） | 工业蒸汽（间接加热） | 不接触产品，可使用洁净工业蒸汽 |
✅ 核心原则：凡与药品、药液、直接接触产品的设备表面接触的蒸汽，必须使用“纯蒸汽”。
二、纯蒸汽发生器系统方案
系统组：纯蒸汽发生器成
- 工作原理：以**注射用水（WFI）或高纯纯化水（PW）**为原料，通过电加热或洁净蒸汽（工业蒸汽）间接加热，产生不含任何添加剂的饱和纯蒸汽。
- 结构类型：
- 电加热式：适用于中小规模，无外来污染源，启动快。
- 洁净蒸汽换热式：利用洁净工业蒸汽作为热源，通过双管板换热器加热WFI，产汽量大，适合大型药厂。
3. 关键性能参数
| 参数 | 要求 |
|---|---|
| 原料水 | WFI（首选）或电导率 ≤1.3 μS/cm 的 PW |
| 蒸汽干度 | ≥95%（避免湿蒸汽影响灭菌效果） |
| 不凝性气体 | ≤3.5%（影响灭菌温度均匀性） |
| 内毒素 | <0.25 EU/mL（符合药典） |
| 微生物 | 不得检出（通常通过高温自灭菌设计保障） |
| 材质 | 接触部分为 316L 不锈钢，电解抛光 Ra ≤0.4 μm |
| 设计标准 | ASME BPE、GMP、FDA 21 CFR Part 211、EU GMP Annex 1 |
三、系统设计要点
1. 材质与表面处理
- 所有湿部件采用 316L 不锈钢，内表面电解抛光（EP），防止微生物滋生。
- 焊接采用自动轨道焊，100% 氩气保护，内窥镜检测。
2. 无死角与自排空设计
- 管道坡度 ≥1%，确保冷凝水完全排出。
- 避免“盲管”（L/D ≤2），采用卫生级隔膜阀、无菌取样阀。
3. 在线监测与验证支持
- 配置在线电导率仪、温度/压力传感器，实时监测蒸汽品质。
- 预留验证接口（如蒸汽取样点、冷凝水取样点），便于IQ/OQ/PQ验证。
- 支持数据记录与审计追踪（符合21 CFR Part 11）。
4. 冷凝水处理
- 纯蒸汽冷凝水可回收为WFI补充水（需检测合格）。
- 设置冷凝水内毒素与电导率在线检测，不合格自动排放。
四、典型应用配置示例
场景：无菌制剂车间 SIP 系统 + 高压灭菌柜
- 蒸汽需求：峰值 500 kg/h，持续 2 小时
- 方案配置：
- 纯蒸汽发生器：1 台 600 kg/h 电加热式，316L EP
- 原料水：WFI 储罐 → 多级离心泵 → 发生器
- 蒸汽分配：带保温的卫生级分配系统，带疏水阀组
- 控制系统：PLC + HMI，带报警、数据导出、电子签名
- 验证文件：提供FAT/SAT、DQ/IQ/OQ协议模板
五、合规性与验证
- 设计确认（DQ）：确认设备符合URS（用户需求说明）及GMP要求。
- 安装确认（IQ）：验证材质、焊接、仪表校准等。
- 运行确认（OQ）：测试产汽能力、干度、不凝性气体、内毒素等。
- 性能确认（PQ）：在实际负载下连续运行，证明系统稳定性。
提示：纯蒸汽系统必须纳入年度再验证计划，定期检测内毒素、电导率、微生物。
六、优势总结
| 传统工业蒸汽 | 生物制药纯蒸汽发生器 |
|---|---|
| 含化学处理剂（如胺、联氨） | 仅用水，无任何添加 |
| 内毒素/杂质风险高 | 符合药典纯度标准 |
| 无法用于直接灭菌 | 满足SIP/灭菌柜要求 |
| 难以通过GMP审计 | 全生命周期合规支持 |
七、选型建议
- 优先选择电加热纯蒸汽发生器（避免外来蒸汽污染风险）。
- 确保供应商具备制药行业经验，能提供完整验证支持文件。
- 系统设计需由具备GMP资质的工程公司完成，避免合规风险。
