在洁净室中的称量
时间：2009-09-22 阅读：1605
在洁净室中的称量
当需要为您的洁净室环境选择合适的秤时，您必须了解您的安装地点，并定义一个确切的标准
Ingolf Popel 赛多利斯集团
Ingolf Popel于1989年加入赛多利斯公司，并担任过多项职务。他的专业背景包括市场、产品、直接销售管理和间接投资产品销售管理的经验。他目前的职位是，负责整个工业秤和台秤的产品线。在这个职位上，他的主要重点是制药业和新兴地区，如中国，包括亚洲/太平洋和美洲。他具有商业经济学学士学位。
您针对什么类型的洁净室分类？
洁净室是指仅存在低污染物的环境，包括环境中存在的空气微生物，粉尘和化学蒸气。洁净区通过HEPA或ULPA过滤器过滤，通道由气密仓密封。进入洁净室必须穿戴防尘服，手套，口罩和发网，以防止微粒扩散。而人一般每分钟就可以释放出500万大于0.3微米的微粒！洁净室使用的设备同样必须限制释放到空气中的大量微粒，这些设备包括工业秤，天平和灌装称重系统等。
表1，2和3中，洁净室标准US FED STD 209E由每立方英尺存在微粒的zui大数量来分类（但这种标准2001年11月过期并被ISO 14644-1标准所代替）（1）。
一旦由允许的微粒数决定了洁净室的类型（例如100级，ISO5级标准），那么就可选择适当的称重设备以满足当前环境的要求，而这种选择主要是基于设备的材料结构和是否有可移动的部件，如升降板系统，需要便于移动等
表1：US FED STD 209E 表2 ISO14644-1标准
表3 洁净室等级对照
在洁净室称量的基本法定要求有哪些？
按GMP指南，使用的称重设备必须有合适的量程和等级（3.40EU GMP指南）。这些设备必须定期进行校准且校准记录必须保存（3.41EU GMP指南）。由于称重对后续加工和产品质量很重要，所以该设备要基于应用工作量的多少，做定期校验。这需要通过标准作业程序（SOP）的具体过程定义。对每一段称量量程，都必须定义其允许的误差限，也就是与标称值的zui大允许误差，以及相应的测量不确定度。（误差确定可参见如USP25第41章的指南）
安装在洁净室中的秤还有一个要求就是了解实际的精度需求。目前有几个主要生产厂商的秤都可以满足高精度的要求，但当工业秤不仅必须满足高精度，也必须面对有严格的清洁要求的时候，真正的问题出现了。根据欧洲GMP指南的规定，称重设备在每道称重作业程序完成后必须清洁，以避免杂质传递到下一道工序，清洗必须包括秤的底部或是基坑，因为这是常常易于受到污染的区域。
所以当你再次进入洁净室时，请留意一下您所使用的秤、天平或是称重传感器–您通常可以在混料或是存储罐下找到它们–请检查一下它们，其是否由不锈钢制成而且易于清洗？它们是否有很多死角或是缝隙可能残留污物？答案通常是：这些是不锈钢的制成，但看起来非常不容易清洗。因为事实是，大多数秤均不是专为洁净的环境所设计的，即使其在一定程度上符合前面所说的指南的规定。所以现在秤的制造商正着手为洁净室环境设计特殊的解决方案。
适合洁净室使用的秤有怎样的设计和结构呢？
不锈钢框架
大多数称重设备，在10万和1万级洁净室中不会有任何问题，但更高等级的区域需要有更好的不锈钢材料（意味着更好的抛光和更小的表面粗糙度）和更易于清洁。
制药和医疗技术行业有更为严格的卫生要求。越来越多的公司开始信任表面光滑，易于保持清洁的电抛光不锈钢表面。电抛光表面可满足zui严格的卫生要求，因为其表面平滑，无论是微生物，还是残留物，都不易残存。此外，它还具有良好的耐腐蚀性，能承受在无菌环境中使用的zui强烈的清洗剂。奥氏体不锈钢是在制药行业中与产品表面接触的材料。
不锈钢等级及性能
不锈钢对化学品、水溶液等有一定的耐腐蚀性。大多数等级的不锈钢都含有12%的铬以及zui多1.2%的碳。高抗腐蚀不锈钢的金属表面有一层不易发生化学反应的保护层，此保护层由金属氧化物或氢氧化物构成，含有丰富的铬，只有几个埃的厚度，保护层将金属和侵蚀的介质隔开。不锈钢防护层并不是稳定不动的，经过一段时间，各组分和结构，与周围介质间会达到一定的平衡状态。因此，保护层一旦形成，便不可能扩散进另一种介质中。而如果保护层被破坏，通常它会自动重组。如果某种介质不能形成足够的防护层，或现有的防护层被穿透或*被某种化学品破坏，腐蚀损坏就可能随之而来。
铬是衡量一种不锈钢的保护层能力强弱的决定性合金。若铬含量大于12%，在正常大气腐蚀环境下就防止生锈。铬含量进一步增加，或添加钼或其他合金元素，将增强不锈钢的抗腐蚀性能，使之能够适应有更强腐蚀的环境。而只有溶入金属中的合金添加物可以形成钝化，这就是为什么的抗腐蚀性来自于基层的，因为它们无需隔离而且不会因为金相间析出或作用而耗尽铬和钼。
在一些特殊材料的数据表中描述了要达到*的材料结构所采用的热处理工艺。不锈钢可能受到因表面磨损而造成局部腐蚀或其它各种形式的腐蚀，而在强酸和强碱的环境下，主要是表面磨损腐蚀（2）
当你再次进入洁净室时，请留意一下您所使用的秤、天平或是称重传感器–您通常可以在混料或是存储罐下找到它们–请检查一下它们，其是否由不锈钢制成而且易于清洗？它们是否有很多死角或是缝隙可能残留污物？答案通常是：这些是不锈钢的制成，但看起来非常不容易清洗。
图1 曲线表示算术平均值
不锈钢称重表面
至关重要的是，设备的表面易于清洁。所有与产品接触的表面必须*抗腐蚀，不仅对产品本身，而且包括洗涤剂和其他所有用于设备清洁、消毒和杀菌的物品。此外，这些表面必须由非吸收性材料制造并规定其允许的表面粗糙度。表面特性必须满足规定的平均粗糙度（Ra）指标，必须没有如孔、刷痕、沟槽或裂隙等缺陷。对于较大的表面，Ra应不大于0.8μ。不接触产品的表面必须够平滑以保证可以容易进行*的清洁。
Ra是指钢在其表面上下的平均粗糙度，也就是算术平均值（AA）或中心线平均值。平均粗糙度由粗糙轮廓线和平均线之间区域定义；图1说明了这点数学上的代表意义（超过给定值的高度的值的积分）。常用下面的工艺来得到较低的表面粗糙度：
◆喷砂处理 – 用于非合金金属的研磨抛光材料不能用于抛光不锈钢，因为摩擦后的铁粒子有可能导致不锈钢锈蚀。为了避免生锈和腐蚀，我们必须确保用于不锈钢的抛光剂不含有铁和硫。
◆ 电解法抛光 - 用电解法抛光，也称为化学抛光，是对那些需要抛光部分不能用机械方法处理的理想方法，例如，部分有复杂的结构或薄壁，或材料容易弯曲变形等。在电解抛光过程中，将需要抛光的部分浸入一个特殊的缸中使之为阳极。而浸入缸中的阴极金属使金属离子从阳极试件表面迁移，同时降低材料其表面粗糙度，大大增加了铬在表面的比例。这反过来又提高了耐腐蚀性。超光滑表面的优点是明显的，因为它可以防止沉淀而可能导致的缝隙腐蚀。只有一个*光滑、光亮的表面才能有效地抵抗可能源于裂缝或孔洞的腐蚀。电解抛光不锈钢表面粗糙度可低至0.2至0.3微米。
图2a:带有压力提升系统的制药生产线平台秤 图2b:制药生产线平台秤可打开90度
在封闭的称量位中 方便清洁秤的底部
在封闭的称量位中 方便清洁秤的底部
机械设计
利用不锈钢材料设计称重设备结构只是适应洁净室环境的一个方面。对在日常称量中使用的平板秤（如装卸秤）可能只在乎一件事——价格，这在不需要精度要求或卫生清洁时，是一个很好的思路；但是，这样一个大众化的秤不应该在一个洁净的或对卫生有严格要求的环境中使用。通常，为洁净室环境设计的秤还应具有以下共同的特点：
◆开放式的框架设计，便于清洗和消毒
◆极为有限的角落和缝隙，消除细菌聚集点
◆大平台必须装有压力提升装置以便清洗平台底部
◆大平台必须装有压力提升装置以便清洗平台底部
图2显示了一个为洁净室环境所设计的超低台面的台秤。这是一个*的电解抛光结构，圆弧倒角和集成的压力提升系统，以满足洁净室的基本需要。
总结
为洁净室环境选择一个正确的秤并不像看起来这么容易。目前，首要因素是必须进行调查以确定此称量设备，不仅需要满足您的精度要求，也需要满足严格清洁要求。仔细检查您洁净室里使用的秤，并问自己以下问题：*，秤的分辨率和量程？用秤的zui大量程除以分辨率（可读性）。如果此数小于30,000，那么你可以用价格仅略高一点点的的更高精度的秤来替换它。其次，秤看起来易于清洗吗？即使每个秤都看起来都很容易清洁表面，但是当你将秤台抬起来呢？它有没有一个开放式的框架设计，以及是否有很多死角和缝隙？您的平板秤的底部是否无法清洗？如果你的秤应用于卫生领域但不容易清洗干净，则到了考虑更换的时候。
当您为洁净室购买称重设备前，请向称重领域的专家咨询。大多数主要的制造商都提供免费或电子邮件咨询，有的可以提供给客户免费现场咨询。
图3：抛光前后的不锈钢 图4：Combics平台秤具有开放设计的框架结构
作者：ingolf.popel@sartorius.com
参考资料
1 http://www.iest.org/publctns/fedstd209.htm
2 更多不同介质下的不锈钢抗腐蚀性的细节，请参见“不锈钢的腐蚀”，可以从www.nirosta.de下载（点击“English”，然后点击 “Products > Materials”