Чистые помещения и изоляторные технологии на фармацевтических предприятиях

Примечательно, что класс 9 ИСО соответствует обычным офисным, производственным и другим помещениям, не являющимся чистыми помещениями.

На фармацевтических производствах, как правило, сочетают различные типы чистых зон, располагая их по принципу «матрешки»: помещения разных классов чистоты встраиваются друг в друга по мере снижения уровня чистоты, при этом важно исключить попадание в них воздуха из примыкающих, более загрязненных зон. «Воздушные» и передаточные шлюзы являются при этом буферной зоной между различными типами чистых помещений. Таким образом, формируется комплекс чистых помещений. Проектирование комплекса чистых помещений - это основополагающая задача, во время выполнения которой учитывается множество факторов, включая:

- логическую последовательность операций производственного процесса,

- организацию потоков перемещения основного и вспомогательного сырья, персонала, готовой продукции, вспомогательных материалов и устранение их нежелательных пересечений, соблюдая максимальную изоляцию чистых зон,

- размещение инженерно-технического оснащения и инженерно-технологического оборудования и трубопроводов.

Также чистые помещения можно разделить на два типа по способу обеспечения вентиляции. Это турбулентно вентилируемые чистые помещения и чистые помещения с однонаправленным потоком воздуха. Турбулентно вентилируемые чистые помещения называются еще помещениями с неоднонаправленным потоком воздуха. Первоначально чистые помещения с однонаправленным потоком называли чистыми помещениями с «ламинарным потоком». В чистых помещениях с однонаправленным потоком используется гораздо большее количество воздуха, чем в турбулентно вентилируемых чистых помещениях, и они обеспечивают более высокий уровень чистоты.

В турбулентно вентилируемых чистых помещениях очищенный фильтрами воздух подается через установленные на потолке воздухораспределители. Поступающий воздух смешивается с воздухом, находящимся внутри помещения, а удаление загрязнений в виде аэрозольных частиц происходит через систему воздухозаборных решеток, которые находятся в нижней части стен. Как правило, в таких помещениях воздухообмен гораздо выше, чем в обычных помещениях, например, офисных. В турбулентно вентилируемых чистых помещениях загрязнения, выделяемые персоналом и оборудованием, смешиваются с поступающим воздухом и разбавляются, а затем удаляются.

Воздух в помещение с однонаправленным воздушным потоком подается через высокоэффективные фильтры, которые устанавливаются по всей поверхности потолка (или в некоторых системах - стены). Этот воздух движется через помещение в одном направлении со скоростью около 0,4 м/сек и выходит через пол, удаляя таким образом из помещения взвешенные в воздухе загрязнения. Такая система потребляет больше воздуха по сравнению с турбулентно вентилируемыми помещениями, поскольку движение воздуха идет в одном направлении, система сводит к минимуму распространение аэрозольных загрязнений внутри чистого помещения и удаляет их через пол.

Как в турбулентно вентилируемых чистых помещениях, так и в чистых помещениях с однонаправленным воздушным потоком часто используются такие устройства подачи очищенного воздуха, как боксы с однонаправленным потоком или изоляторы. Эти устройства обеспечивают локальный поток очищенного воздуха и высокие параметры чистоты воздуха там, где это необходимо, например, на участке, где изделие не защищено от воздействия загрязнений.

3. Конструкции и материалы для чистых помещений

Можно условно выделить следующие основные подходы к созданию чистых помещений:

1. Определение принципа разделения зон с различными классами чистоты. Разработка планировочных решений чистых помещений.

2. Формирование потоков воздуха. Обеспечение необходимых характеристик однонаправленного потока воздуха.

3. Обеспечение баланса воздухообмена, необходимой доли наружного воздуха, а для помещений классов 5 ИСО -- 9 ИСО -- кратности воздухообмена. Построение системы вентиляции и кондиционирования.

4. Применение HEPA и ULPA фильтров и многоступенчатой фильтрации воздуха.

5. Обеспечение необходимого перепада давления (если требуется).

6. Разработка эффективных проектно-конструкторских решений, использование надлежащих материалов и оборудования. Правильный выбор подрядчика. Строительство и монтаж в соответствии с «протоколом чистоты».

7. Основная идея протокола чистоты состоит в том, что нельзя добиться высокого класса чистоты без соблюдения требований чистоты при строительстве (загрязнения, привнесенные, накопленные и неубранные при строительстве, нельзя полностью удалить в построенном чистом помещении при его подготовке к пуску. объем и содержание протокола чистоты зависят от класса чистого помещения).

8. Контроль параметров воздуха: концентрации частиц, концентрации микроорганизмов (при необходимости), однонаправленности и скорости однонаправленного потока воздуха, перепада давления, целостности HEPA и ULPA фильтров, времени восстановления параметров чистого помещения и пр.

9. Правильная эксплуатация чистых помещений, включая требования к одежде, порядку очистки, дезинфекции и пр.

10. Обучение персонала, выполнение им требований личной гигиены, правильного поведения, переодевания и пр.

11. Аттестация проекта и самого чистого помещения на всех этапах его создания.

Материалы для чистых помещений должны удовлетворять следующим требованиям:

- соответствовать классу чистого помещения и его назначению;

- обеспечивать гладкость поверхностей, отсутствие шероховатостей, пор, раковин;

- быть износостойкими и выдерживать механические нагрузки с учетом процессов, проходящих вы помещении;

- обладать стойкость к моющим и дезинфицирующим веществам;

- быть устойчивыми к коррозии, воздействию химических веществ, используемых в технологическом процессе;

- не создавать благоприятных условий для роста микроорганизмов;

- обладать антистатическими или электропроводными свойствами;

- не выделять вредных веществ;

- соответствовать требованиям пожарной безопасности.

Существует два принципиально разных метода строительства чистых помещений. Первый метод - это строительство на месте из различного рода материалов с отделкой поверхностей и выполнения всего комплекса сборочно-монтажных работ. Ко второму же методу относится установка модульных чистых помещений, собранных на заводе-изготовителе. Наиболее распространенным является первый метод.

В качестве стен чистых помещений используются листовые материалы и панели (для всех классов чистоты), а также кирпичные и бетонные стены с высококачественной отделкой поверхностей (для классов чистоты 7 ИСО и 8 ИСО). Применяются следующие решения: сэндвич-панели (два листа металла с наполнителем между ними), панели из одинарного листа или листовой материал в качестве обшивки бетонных, кирпичных стен. В качестве листовых материалов используют оцинкованную стал с порошковым, эпоксидным или иным покрытием, алюминий, нержавеющую сталь, пластиковые материалы. При выборе материалов также необходимо учитывать легкость их ремонта. Например, при повреждении листового металла с порошковым или эпоксидным покрытием место повреждения легко ремонтируется, что невозможно сделать на листах из пластмассы.

Что касается потолков для чистых помещений, то можно выделить три типа подшивных потолков:

- Легкие потолки. В основном такие потолки используются в чистых помещениях класса 8 ИСО. К преимуществам можно отнести малый вес, возможность демонтажа любой панели изнутри чистого помещения, способность выдерживать давление до 50 Па и простоту монтажа. Недостатками являются малая допустимая статическая нагрузка и недостаточная герметичность, что сказывается при использовании в помещениях высоких классов чистоты.

- Кассетные потолки. Данный вид потолков может быть использован в чистых помещениях любых классов. Плюсы кассетного потолка - это малый вес, высокая герметичность, способность выдерживать давление до 150 Па и простота монтажа. Но демонтировать кассеты можно только из запотолочного пространства, что, безусловно, является минусом.

- Панельные потолки. Может использоваться в чистых помещениях любых классов, выдерживать давление до 150 Па и нести высокую статическую нагрузку.

Для отделки полов часто используют наливные полы из эпоксидных, полиуретановых и акриловых композиций. В зависимости от конкретных свойств, которые необходимо получить, наливные полы могут содержать несколько слоев, каждый из которых отвечает за или иные свойства покрытия. Тем не менее такой род покрытия плохо поддается ремонту, поэтому при появлении трещин или других дефектов пола требуется полная замена покрытия, а также перед вводом в эксплуатацию требуется выдержать пол без нагрузки 14 дней, что затрудняет его использование. Тем не менее наливные полы обладают высокими изолирующими свойствами.

Также широкое применение находят линолеумы, изготовленные из синтетического сырья, которые обладают высокой ремонтопригодностью, обеспечивают возможность устройства плавного и непрерывного примыкания к стенам и легко и быстро укладываются.

4. Одежда для чистых помещений

Одежда может выполнять разные функции:

- защищать технологический процесс, продукт и окружающую среду от загрязнений, выделяемых человеком;

- защищать человека от вредного влияния окружающей среды, в том числе от технологического процесса, используемых в нем материалов и продуктов производства;

- создавать комфортные условия для персонала.

Но основным назначением технологической одежды является защита воздушной среды чистого помещения от загрязнений, выделяемых человеком, так как в чистом помещении человек, как правило, является основным источником частиц и микроорганизмов. Это означает, что одежда должна выполнять функции фильтра, удерживающего загрязнения, выделяемые человеком, и служить барьером между человеком и окружающей средой. Решению этой задачи служат также маска, препятствующая распространению выделений из носа и рта, и перчатки, предохраняющие от переноса загрязнений руками человека. Наравне с этим одежда должна не аккумулировать заряженные аэрозольные частицы.

Одежда для чистых помещений не защищает человека от химически активных веществ. В отдельных случаях, например, в биологически опасных производствах, требуется комбинация двух противоположных свойств одежды: защиты продукта от человека и защиты человека от продукта.

Материал, используемый в одежде для чистых помещений, должен не пропускать загрязнений, не выделять их обладать прочностью, износостойкостью, хорошей теплопроводностью и не вызывать дискомфорта у персонала. При применении в медицине и фармацевтической промышленности он должен допускать стерилизацию.

К самой одежде для чистых помещений предъявляется более 20 различных требований,но самыми важными из них являются: практическое отсутствие собственного пыления («ворсоотделения») и антистатические свойства. Требование, чтобы одежда в чистом помещении не была источником загрязнения, обеспечивается довольно просто: текстильные материалы для нее изготавливаются из непрерывных синтетических нитей, устойчивых к истиранию и не образующих катышков.

Как известно, синтетические текстильные материалы отличаются высоким электрическим сопротивлением и очень низкой гигроскопичностью. Следовательно, выполнение первого требования предопределяет повышенную электризуемость используемых текстильных материалов.

Накопление статического заряда на одежде в чистых помещениях крайне опасно. Электризуемость одежды может привести к ее загрязнению еще до входа в чистое помещение из за«прилипания» мелких частиц к поверхности ткани (это явление особенно критично при переходе из комнат для переодевания, в которых влажность не контролируется, в чистые помещения с контролируемой влажностью); разряд статического электричества при эксплуатации неантистатичной одежды на микроэлектронных и полупроводниковых предприятиях приводит к разрушению микроэлектронных изделий; при использовании электризующейся одежды во взрывоопасной среде разряд неминуемо при ведет к взрыву. Необходимо принять во внимание также крайне отрицательное влияние статического электричества на поверхности одежды на здоровье человека.

Известные приемы борьбы с накоплением статического электричества на поверхности материалов, в том числе текстильных, основываются на обработке поверхностей растворами антистатиков, т.е. веществ, которые имеют довольно высокую собственную проводимость, увеличивают влажность поверхности и тем самым способствуют более быстрому рассеиванию статического электричества. Однако, для одежды чистых помещений такой метод категорически неприемлем, т.к. опасность перехода антистатиков с поверхности текстиля в технологическую воздушную среду очень велика. Для придания антистатических свойств текстильным материалам, которые используются в чистых помещениях, возможны два метода модификации. Один из них - введение антистатиков в объем полимера до получения нитей. Второй метод, который используется гораздо чаще, состоит в том, что в структуру ткани при ткачестве вводят карбоновые электропроводящие нити. Нити вводятся либо только в продольном направлении, либо в продольном и в поперечном направлениях. Такая модификация довольно эффективна. Введение углеродных нитей уменьшает удельное поверхностное и удельное объемное сопротивление ткани на 1 - 3 порядка. К сожалению, опыт эксплуатации одежды из таких тканей показывает, что ее антистатичность не всегда удовлетворяет требования потребителей. Чаще всего ткани имеют антистатичные свойства только при относительной влажности воздуха выше 60% и, как правило, только с одной стороны.

5. Изоляторные технологии

Безусловно, изоляторы не являются новым решением в технике чистых помещений. Они более 60 лет используются для обеспечения безопасной работы с радиоактивными материалами. За это время они распространились и на другие сферы.

Так что же такое изолятор? Изолятор - это локальное контролируемое пространство, ограниченное оболочкой, с целью изоляции внутренней среды от наружной таким образом, чтобы перенос потенциальных загрязнений из одной среды в другую был сведен до минимума или исключен.

Изоляторы нашли широкое применение в фармацевтической промышленности. Они приходят на смену традиционной технике чистых помещений в асептическом производстве лекарственных средств и при работе с цитостатическими материалами, например, субстанциями, подавляющими рост клеток, которые используются при лечении онкологических заболеваний или трансплантации.

Наряду с традиционными свойствами чистых помещений - обеспечение чистоты за счет HEPA (HighEfficiencyParticulateAir) фильтров, изоляторы обладают еще четырьмя качествами, обеспечивающими безопасность:

- разделение процесса и оператора;

- разделение циркуляции воздуха внутри изолятора и вне его;

- возможность эффективной биологической деконтаминации и даже стерилизации внутренних поверхностей изолятора;

- стерильная передача материалов и других предметов в изолятор и из него.

Для того, чтобы удовлетворить этим требованиям изолятор имеет специальные конструктивные решения и возможности (рис. 2):

- узлы перчатки-рукава или полукостюмы для выполнения операция внутри изолятора без нарушений изолирующего барьера;

- передаточные устройства, обеспечивающие стерильную подачу и извлечение материалов;

- систему вентиляции и фильтрации воздуха;

- способ поддерживать положительные или отрицательные давления или специальные условия, например, пониженную влажность воздуха;

- материал, совместимые с требованиями биологической деконтаминации внутреннего объема с применением необходимых стерилизующих средств.

Рисунок 1. Некоторые основные особенности изоляторов:
1 - вентилятор; 2 - приточный фильтр; 3 - вытяжной фильтр; 4 - гибкие стены из поливинилхлорида; 5 - перчатки с рукавами; 6 - полукостюм; 7 - передаточное окно; 8 - внутренний стерильный объем

Возможны два варианта построения стенок изолятора. К первому относится принцип мягких стен, когда оболочка изготавливается из гибкого прозрачного поливинилхлорида, закрепляемого в обычную каркасную конструкцию. Второй вариант обуславливает использование принципа жестких стен, который состоит из комбинации твердого металлического каркаса с жесткими вставками внутри него и прозрачных стенок из стекла или плексигласа, по возможности большей площади. В настоящее время применение мягких стен ограничено, в основном, лабораториями. В изоляторах, защищающих технологические линии, применяются жесткие стены практически без исключений.

Главное направление развития фармацевтической технологии связано с применением изолированных модулей как интегрированной стандартной части оборудования. Например, разработана линия наполнения ампул, интегрированная в изолятор. Основными принципиальными элементами данной линии являются:

- компактность всей установки, чтобы был обеспечен доступ с обеих сторон для устройства перчатка-рукав;

- минимальное время нахождения ампул в зоне наполнения;

- оптимальное расположение и прямолинейное движение потока ампул внутри оборудования;

- простота расположения всех конструктивных элементов внутри изолированного объема;

- минимальные размеры устройств транспортирования ампул в оборудование и из него.

Таким образом, изоляторные системы развиваются и модернизируются и, возможно, в будущем заменят полностью технологию чистых помещений, в виду своей компактности, удобности, а также экономической выгодности. Ведь по сравнению с обычными чистыми помещениями изолирующие технологии требуют на 30-40% меньше затрат при условии, что изоляторы могут обеспечить большие показания стерильности.

Заключение

Чистые помещения прошли долгий путь развития и заняли свое место на производствах в различных областях. Несомненно, что развитие технологий будет совершенствовать и модернизировать чистые помещения далее.

В данный момент существует ряд требований, предъявляемых ко всем аспектам, связанным с чистыми помещениями, начиная с подготовки к укладке напольных покрытий и заканчивая материалом носков, которые будут надевать сотрудники, работающие внутри чистых помещений. Все это необходимо для обеспечения безопасности и качественности выпускаемой продукции. Особенно это важно на фармацевтических предприятиях.

Наряду с чистыми помещениями широко используются изоляторные технологии, которые имеют ряд преимуществ и, возможно, когда-нибудь смогут заменить чистые помещения.

Тем не менее, пока эти две технологии сосуществуют и помогают людям добиваться все новых успехов в производстве различных продуктов: от лекарственных средств до микроплат.

Список литературы

1. ГОСТ ИСО 14644 - 1 - 2017

2. ГОСТ ИСО 14644 - 4

3. ГОСТ Р 52538 - 2006

4. ГОСТ Р 52249 - 2009

5. Уйат, У. История чистых помещений / У. Уйат // Чистые помещения и технологические среды - 2002 - №4

6. Власенко, В.И. Специальные свойства одежды для чистых помещений / В.И. Власенко, Н.Г.Левицкая // Промышленное обозрение - 2008 - №10 - С. 66-68

7. Чистые помещения / Под ред. Федотова А.Е. - Москва: Асинком, 2003. - 576 с.

8. Баракова, А.Ш. Особенности при проектировании чистых помещений на примере фармацевтических предприятий / А.Ш. Баракова, Э.Т. Мурзагалиева, И.И. Остапенко // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований - 2017 - №7-1 - С. 7-10

Размещено на Allbest.ru