高賢申 曹燕秋 周立法

（森松集團(tuán)（中國(guó)），上海201323）

0 引言

“藥廠的生產(chǎn)設(shè)備不得對(duì)藥品質(zhì)量產(chǎn)生任何不利影響，與藥品直接接觸的生產(chǎn)設(shè)備表面應(yīng)當(dāng)平整、光潔、易清洗或消毒、耐腐蝕，并防止這類設(shè)備成為污染源”，上述是GMP對(duì)制藥設(shè)備，尤其是與物料直接接觸的設(shè)備表面提出的基本要求。為了達(dá)到設(shè)備表面“平整、光滑、易清洗或易消毒滅菌”的目的，就要對(duì)設(shè)備表面進(jìn)行“表面處理”，即拋光處理。

由于拋光方式、操作人員的人為因素、材料性質(zhì)、環(huán)境以及檢查方法的不同，對(duì)表面處理的最終質(zhì)量判斷也會(huì)出現(xiàn)差異，為了有一個(gè)公認(rèn)的表面處理準(zhǔn)則，參閱ASME BPE SF章節(jié)編譯了本文，供藥廠和設(shè)備制造廠技術(shù)人員參考選用。

1 表面處理驗(yàn)收準(zhǔn)則適用范圍

本文是為凡與產(chǎn)品及工藝物料接觸的金屬或聚合物材料表面處理結(jié)果提供的驗(yàn)收準(zhǔn)則。

2 對(duì)金屬材料的適用范圍

2.1 適用于直接或間接與產(chǎn)品/工藝物料接觸的系統(tǒng)

直接或間接與產(chǎn)品/工藝物料接觸的系統(tǒng)包括但不限于每次一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)，例如，美國(guó)藥典（USP）注射用水系統(tǒng)；美國(guó)藥典（USP）純化水系統(tǒng)；美國(guó)藥典（USP）純蒸汽系統(tǒng)；其他與產(chǎn)品/工藝物料接觸的表面系統(tǒng)。

2.2 表面處理的驗(yàn)收準(zhǔn)則

鍛制的不銹鋼化學(xué)成分如表1所示，對(duì)設(shè)備和工程中常用的奧氏體不銹鋼表面驗(yàn)收的準(zhǔn)則如表2、表3所示，與產(chǎn)品接觸金屬材料表面的電解拋光驗(yàn)收準(zhǔn)則在滿足表2的基礎(chǔ)上，還要滿足表3規(guī)定。其他合金材料的表面驗(yàn)收準(zhǔn)則可能有所不同，必須經(jīng)業(yè)主/用戶和供應(yīng)商雙方在材料訂貨前一致同意。可采用目視比對(duì)表或樣品作為產(chǎn)品接觸表面合格驗(yàn)收和/或不合格拒收依據(jù)。

2.3 與產(chǎn)品接觸表面檢測(cè)方法的分類

產(chǎn)品接觸表面檢測(cè)宜采用以下一種或幾種方法：（1）目視檢測(cè)：直接目視檢測(cè)、間接目視檢測(cè)，如內(nèi)窺鏡、反射鏡等；（2）液體滲透檢測(cè)；（3）表面粗糙度檢測(cè)設(shè)備，如粗糙度檢測(cè)儀；（4）電子顯微鏡掃描儀；（5）電子光譜化學(xué)分析儀；（6）螺旋式電子光譜分析儀；（7）復(fù)制品：ASTM E1351。

表1 鍛制不銹鋼化學(xué)成分 單位：wt%

目視檢測(cè)應(yīng)根據(jù)ASME BPV鍋爐壓力容器規(guī)范第5卷第9章的檢查要求進(jìn)行。

值得注意的是，當(dāng)采用如LED燈等某種光源觀察電解拋光表面時(shí)，表面光澤可能會(huì)出現(xiàn)輕微的變化，這不應(yīng)作為拒收的原因。

2.4 表面處理呈現(xiàn)的狀態(tài)

與產(chǎn)品接觸表面應(yīng)該按照本章相關(guān)章節(jié)要求采用機(jī)械拋光、冷加工、機(jī)械加工、鈍化或電解拋光工藝。當(dāng)業(yè)主/用戶有要求時(shí)，電解拋光和鈍化承包商應(yīng)按照本章相關(guān)附錄規(guī)定對(duì)程序進(jìn)行評(píng)定。所有表面應(yīng)該清潔，表面粗糙度值應(yīng)滿足與產(chǎn)品/工藝物料接觸金屬材料表面Ra讀數(shù)值允許范圍（表4）。對(duì)制造商制作和包裝的完工元件/設(shè)備也應(yīng)有清潔度要求。后續(xù)的運(yùn)輸、貯存、裝卸和/或安裝可能影響清潔度，這應(yīng)作為業(yè)主/用戶和制造商/服務(wù)商之間的合同事項(xiàng)予以規(guī)定。

表2 與產(chǎn)品/工藝物料接觸金屬材料表面質(zhì)量驗(yàn)收準(zhǔn)則

表3 與產(chǎn)品/工藝物料接觸且經(jīng)電解拋光后金屬材料表面質(zhì)量附加驗(yàn)收準(zhǔn)則

2.5 電解拋光程序的評(píng)定

本章節(jié)的評(píng)定是用于對(duì)生物工程、制藥、保健品等系統(tǒng)以及附屬設(shè)備中凡與產(chǎn)品/工藝物料接觸的元部件表面的電解拋光工藝進(jìn)行評(píng)定的一種方法。

2.5.1 電解拋光的目的

（1）必須無(wú)表面氧化物及非預(yù)期的金相組織；（2）利用材料表面化學(xué)特性消除元件制造過(guò)程中產(chǎn)生的損傷或性能降低；（3）確保去除機(jī)械加工和成型過(guò)程中產(chǎn)生的不規(guī)則表面；（4）提高耐腐蝕性能。

2.5.2 電解拋光程序評(píng)定方法

電解拋光程序評(píng)定方法是為改善元部件表面質(zhì)量所采用的電解拋光工藝評(píng)定提供的通用指南。

電解拋光服務(wù)商應(yīng)對(duì)每一種電解拋光方法，如浸泡法、現(xiàn)場(chǎng)電解法進(jìn)行試樣和試板，以證明這些方法能達(dá)到所要求的表面效果。

電解拋光服務(wù)商也應(yīng)證明有能力重復(fù)采用這些評(píng)定試樣或試板合格的方法可同樣用于產(chǎn)品元件和/或設(shè)備上。

表4 與產(chǎn)品/工藝物料接觸金屬材料表面Ra讀數(shù)值允許范圍

電解拋光服務(wù)商應(yīng)制定書面的質(zhì)量控制文件，文件至少應(yīng)描述下述內(nèi)容：（1）預(yù)拋光檢查工藝；（2）預(yù)清洗工藝；（3）電解液池（最小和最大）操作溫度下的具體重力。

2.5.3 電解拋光基本參數(shù)

電解拋光服務(wù)商應(yīng)編制電解拋光程序，編制的程序應(yīng)確保用于評(píng)定試樣的基本參數(shù)可以重復(fù)使用，電解拋光程序至少應(yīng)包括下述基本參數(shù)：（1）電流、時(shí)間（最小和最大）；（2）電解池溫度范圍（最小和最大）；（3）電解拋光工藝；（4）最終沖洗、清洗工藝；（5）最終檢查要求。

2.5.4 電解拋光應(yīng)提供的文件

電解拋光服務(wù)商至少必須編制并保存下述附加文件：（1）每一個(gè)工藝過(guò)程評(píng)定試樣的SEM記錄；（2）每一個(gè)工藝過(guò)程評(píng)定試樣的XPS（ESCA）記錄，結(jié)果需滿足電解拋光評(píng)定試樣表面最低要求（表5）；（3）用于評(píng)定工藝過(guò)程的實(shí)際試樣；（4）電解工藝過(guò)程控制記錄；（5）所采用電解拋光程序；（6）最終Ra值（有要求時(shí)）；（7）每一項(xiàng)工作的合格證明復(fù)印件。

表5 電解拋光評(píng)定試樣表面最低要求

2.5.5 電解拋光合格證明

如客戶有要求時(shí)，電解拋光服務(wù)商應(yīng)提供合格證明，并包含每一種類型的元部件，合格證明包括但不限于：（1）服務(wù)商名稱；（2）顧客名稱；（3）元、部件描述；（4）電解拋光程序標(biāo)識(shí)號(hào)；（5）最終表面處理報(bào)告（注明Ra值）。

2.6 金屬材料表面鈍化程序

本章所述鈍化程序僅限于系統(tǒng)和元件中新安裝或新改造的部分。鈍化應(yīng)按照經(jīng)批準(zhǔn)的質(zhì)量保證/控制計(jì)劃執(zhí)行。鈍化的方法包括規(guī)定首次水沖洗、化學(xué)清洗和脫脂、鈍化和最終沖洗的程序，其應(yīng)按照書面程序和文件規(guī)定進(jìn)行評(píng)定。該程序應(yīng)規(guī)定鈍化基本參數(shù)的可接受范圍。非強(qiáng)制性附錄E《鈍化程序的評(píng)定要求》提供了對(duì)鈍化實(shí)踐方法和被鈍化表面質(zhì)量評(píng)定指南。金屬材料禁止局部鈍化。酸洗工藝不能作為鈍化的替換方法。

在滿足上述表2和/或表3的基礎(chǔ)上，與產(chǎn)品/工藝物料接觸的鈍化表面的驗(yàn)收準(zhǔn)則還需滿足表6的規(guī)定，用于保證鈍化層質(zhì)量的測(cè)試方法由業(yè)主/用戶與承包商商定。

2.7 關(guān)于不銹鋼與紅銹

紅銹是在與不銹鋼高純工藝系統(tǒng)（包括水或純蒸汽）中自然產(chǎn)生的現(xiàn)象。其出現(xiàn)程度根據(jù)下述情況而異：（1）系統(tǒng)內(nèi)每一個(gè)元件的不銹鋼材質(zhì)情況；（2）該系統(tǒng)的制作工藝如何，如焊接、表面處理、鈍化處理；（3）該系統(tǒng)暴露于哪種工況條件，如水的純度、工藝化學(xué)物、溫度、壓力、機(jī)械應(yīng)力、流速和氧環(huán)境；（4）該系統(tǒng)的維護(hù)情況。

表6 與產(chǎn)品接觸鈍化金屬材料表面質(zhì)量驗(yàn)收準(zhǔn)則

若系統(tǒng)中出現(xiàn)紅銹，則需要評(píng)價(jià)它對(duì)產(chǎn)品、工藝和/或系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的潛在影響。非強(qiáng)制性附錄D《紅銹和不銹鋼》提供了在工藝方案中和實(shí)際產(chǎn)品接觸表面檢測(cè)紅銹的方法，也提供了在各種制作和運(yùn)行實(shí)踐中減少紅銹形成的方法及補(bǔ)救方法/技術(shù)。

3 適用聚合材料的幾項(xiàng)規(guī)定

3.1 適用系統(tǒng)

本章節(jié)適用于業(yè)主/用戶所有使用聚合物材料的系統(tǒng)。

與產(chǎn)品接觸表面的要求適用于直接或間接與指定產(chǎn)品接觸的系統(tǒng)所有的可人為接近或不可接近的區(qū)域。

這些系統(tǒng)應(yīng)包括工藝系統(tǒng)和潔凈公用工程。

3.2 聚合物材料

這些系統(tǒng)中首選的施工材料應(yīng)符合PM-2材料的要求。

3.3 與產(chǎn)品接觸表面檢測(cè)方法分類

與產(chǎn)品接觸表面檢測(cè)宜采用以下一種或幾種方法：

（1）目視檢測(cè)：直接目視檢測(cè)，如通過(guò)管壁照明；間接目視檢測(cè)，如內(nèi)窺鏡、鏡子等。

（2）表面粗糙度檢測(cè)設(shè)備，如粗糙度檢測(cè)儀。

與產(chǎn)品接觸聚合材料表面的驗(yàn)收準(zhǔn)則如表7所示。

與產(chǎn)品接觸聚合材料表面的驗(yàn)收準(zhǔn)則在滿足表7的基礎(chǔ)上，還要滿足與產(chǎn)品接觸聚合材料表面Ra讀數(shù)值（表8）規(guī)定。

表7 與產(chǎn)品接觸聚合材料表面質(zhì)量驗(yàn)收準(zhǔn)則

表8 與產(chǎn)品接觸聚合材料表面Ra讀數(shù)值

目視檢測(cè)應(yīng)在足夠的室內(nèi)照明下進(jìn)行。當(dāng)對(duì)照明有盲區(qū)或較暗區(qū)域以及對(duì)有疑問區(qū)域進(jìn)行復(fù)查時(shí)，可以采用補(bǔ)充照明。

3.4 表面狀態(tài)的描述

可得到的聚合材料表面狀態(tài)如下：

（1）管道/管子和管件：1）注塑成型后的表面；2）壓制成型后的表面；3）機(jī)械加工后的表面；4）注塑件、壓制件或機(jī)械加工件經(jīng)制作后的表面。

（2）板材、棒材和塊材：1）注塑成型后的表面；2）壓制成型后的表面；3）注塑成型、壓制成型再經(jīng)機(jī)械加工后的表面。

4 結(jié)語(yǔ)

與藥物直接接觸的設(shè)備表面處理后的狀況的優(yōu)劣會(huì)直接影響藥物的內(nèi)在質(zhì)量。不合格的表面狀況不僅會(huì)造成諸如積液、粘壁、排料不完全、沉積物料等現(xiàn)象，也會(huì)給設(shè)備的可清洗帶來(lái)麻煩，使設(shè)備難于清洗干凈。在對(duì)表面處理的處理方式上，無(wú)論是采用機(jī)械拋光，還是電解拋光，嚴(yán)格掌握表面處理的驗(yàn)收準(zhǔn)則是保障藥品質(zhì)量不可缺少的環(huán)節(jié)。本文依據(jù)ASME BPE-SF章節(jié)對(duì)設(shè)備的表面處理后的驗(yàn)收準(zhǔn)則，結(jié)合制藥設(shè)備使用狀況做了編譯，供藥界同仁參考使用，以期提高我國(guó)制藥裝備的制造水平。

［1］國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局藥品認(rèn)證管理中心.藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范［S］.中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2010

［2］ ASME BPE-2012 Bioprocessing Equipment［S］

［3］高賢申，曹燕秋，周立法.不銹鋼設(shè)備與系統(tǒng)表面鈍化處理的檢查和評(píng)定［J］.機(jī)電信息，2014（14）

［4］高賢申，曹燕秋，周立法.不銹鋼系統(tǒng)“紅銹”形成的因素及消除方法［J］.機(jī)電信息，2014年（11）