制藥企業壓縮空氣系統及壓縮空氣質量控制方法的探討

許建明 麥志雄 梁云飛　

制藥企業壓縮空氣系統及壓縮空氣質量控制方法的探討

許建明1麥志雄2梁云飛2

（1.廣西梧州中恒集團股份有限公司，廣西 梧州 543000；2.廣西梧州制藥（集團）股份有限公司，廣西 梧州 543000）

文章簡要闡述了壓縮空氣的定義以及特點，詳細介紹了制藥企業壓縮空氣系統的質量要求、系統構成以及運行原理。在藥品的生產當中，由于壓縮空氣會與藥品直接或間接接觸，與藥品直接接觸的壓縮空氣的品質則直接影響了產品質量的好壞，因此文章對《藥品生產質量管理規范》（GMP）要求下的制藥企業壓縮空氣質量控制方法進行了進一步的探討，并對其包括含油量、露點、懸浮粒子和浮游菌等方面的質量控制方法進行了實施，確保經過嚴格凈化措施后出來的壓縮空氣質量得到可靠的保證，證明壓縮空氣質量符合GMP要求。

壓縮空氣系統；質量控制方法；GMP

引言

壓縮空氣是一種動力源，被廣泛應用于工業活動中。在制藥企業，壓縮空氣特指進入潔凈室或者與清潔的產品容器或物料相互接觸的空氣，主要用于灌裝機、蒸汽滅菌設備、洗瓶機、制粒機和包裝機等，可為相關設備提供動力源，或用于日常的干燥、吹掃、自動控制和物流運輸等。由于在藥品的生產過程中，特別是無菌產品的生產，壓縮空氣直接或間接與產品進行接觸，有可能影響到產品的質量，所以為了保證壓縮空氣的質量，必須對壓縮空氣系統采取嚴格的凈化控制措施和進行檢測項目的控制。對壓縮空氣系統所產生的壓縮空氣進行質量控制，用以證明系統符合《藥品生產質量管理規范》（GMP）和生產工藝要求，使制藥企業生產出質量合格的產品。

1 制藥企業用壓縮空氣系統

制藥企業用壓縮空氣系統是生產壓縮空氣主要設備的統稱，生產出的壓縮空氣按用途可以分為工藝用氣和儀表用氣兩類，工藝用氣一般會與工藝產品有接觸，有可能會影響到產品的質量，屬于直接影響系統，需要重點關注，而儀表用氣主要是給設備提供動力，屬于間接影響系統[1]。

1.1 壓縮空氣定義及特點

壓縮空氣，即空氣經過機械壓縮后形成的氣體，由于空氣被壓縮，體積變小，使得其內部壓強增大。當外部的機械外力撤銷后，壓縮空氣恢復到原來的體積，對外就會產生強大的壓力能。

壓縮空氣具有以下特點：（1）壓縮空氣是一種透明氣體，無有害性能，無起火危險，輸送方便；（2）是僅次于電力以外的第二大動力能源，是具有多重用途的工藝氣源，可應用于化工、醫藥、汽車制造、輕工、機械等部門行業；（3）可進行儀表、閥門的控制，還用于加工中心、機床、列車制動閥的控制；（4）可用于金屬表面噴砂、噴漆等。

1.2 制藥用壓縮空氣質量要求

根據GMP的要求，制藥企業所用的壓縮空氣系統應采用無油無水壓縮空氣系統，壓縮空氣經過無油空氣壓縮機壓縮后，經冷凝器冷卻、分子篩除水、管道過濾器過濾掉塵埃粒子后，就可以得到干燥、潔凈的壓縮空氣。

而與藥物直接接觸的壓縮空氣，則應設置凈化裝置，干燥設備的出風口應該有放置空氣倒灌的裝置，經過凈化處理的空氣應該符合規定的空氣潔凈度要求。制藥企業生產的壓縮空氣根據產品質量和工藝的要求，可以參考ISO 8573的相關要求進行質量控制，如壓縮空氣的露點應≤-20℃，含油量應≤0.01 mg/m3，懸浮粒子應符合相應級別潔凈區塵埃粒子相關規定，壓縮空氣的微生物也應該符合藥品生產工藝的要求。

另外，無菌生產工藝使用的壓縮空氣，需要在使用點經過0.22 μm孔徑的終端氣體過濾器過濾掉可能存在的微生物和微粒，氣體過濾器為疏水性過濾器，可方便用純蒸汽進行在線蒸汽滅菌。而最終滅菌產品使用的壓縮空氣，則建議經過除菌過濾器后再使用，由于風險較低，可六個月到一年更換一次過濾器，也不必對過濾器進行滅菌。

1.3 制藥用壓縮空氣系統運行流程及結構

制藥用壓縮空氣系統通常由無油空氣壓縮機、儲氣罐、油水分離器、干燥機和過濾器組成[2]，其流程如圖1所示。

圖1 壓縮空氣系統運行流程圖

1.3.1 無油空氣壓縮機

無油空氣壓縮機是產生壓縮空氣的主要設備，其工作循環可以分為吸氣、壓縮和排氣三個過程，隨著螺旋形轉子的旋轉，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環，被密封在齒間容積中的氣體隨著齒移動所占據的體積也隨之減少，導致壓力升高，從而實現氣體的壓縮過程，當齒間容積與排氣孔口連通后，即開始排氣過程。

1.3.2 儲氣罐

壓縮空氣儲氣罐的作用是用來儲存壓縮空氣，也起到減少流脈動的作用。當壓縮空氣氣體瞬時消耗之后，可以從罐體內進行補償，從而避免壓縮空氣的頻繁波動，此外，罐體還具有排水和排污的作用。

1.3.3 油水分離器

油水分離器的作用是分離壓縮空氣中的水分和油，一般由外殼、分離器、濾芯和排污部件組成，當含有大量油和水固體雜質的壓縮空氣進入分離器后，沿其內壁旋而下，所產生的離心作用，使油水從汽流中析出并沿壁向下流到油水分離器底部，然后再由濾芯進行精過濾。

1.3.4 冷凍式干燥機

冷凍式壓縮空氣干燥機的原理是利用冷卻后的空氣，降低空氣溫度，將濕空氣中的水分通過冷凝后從空氣中析出，從而得到較干燥的空氣。

壓縮空氣首先進入冷凍式干燥機的預冷器，與來自吸干機的干燥壓縮空氣進行熱交換，使干燥壓縮空氣溫度升高，同時降低了進入蒸發器的壓縮空氣溫度，除去一部分水分，使其降至常溫。此后，壓縮空氣再進入蒸發器進行熱交換，使壓縮空氣冷卻至10℃左右，此時，壓縮空氣中的大部分水分及部分雜質被凝結，水分經自動排水器排除，干燥后的壓縮空氣就會進入吸干機，進一步除去水分，使露點溫度符合要求。

1.3.5 過濾器

壓縮空氣過濾器是結合除油、除臭、除塵為一體的精密過濾器，用于冷凍式干燥機之后，可以確保空氣中不含油分。

1.4 壓縮空氣污染物及來源

壓縮空氣并不是一種沒有問題的動力源，壓縮空氣的污染，會導致實際生產過程中產生各種各樣的問題。一般來說，壓縮空氣系統主要有十種污染物，分別為水蒸氣、微生物、塵埃、油蒸汽、水霧、凝結水、液態油、油霧、鐵銹和管道剝落物。而這十種污染物，通常來自大氣、空氣壓縮機、儲氣罐和管路。

2 壓縮空氣質量控制方法

由于制藥企業生產的藥品會直接或間接地接觸壓縮空氣，因此需要采取相應的措施除去壓縮空氣附帶的污染物，并通過相應的質量控制方法對壓縮空氣系統產出的壓縮空氣進行檢測，從而判定壓縮空氣是否符合相關質量要求。對于非直接接觸藥物的壓縮空氣，一般只進行壓力測量，對于直接接觸藥物的壓縮空氣，還需要對其進行含油量、露點、懸浮粒子和微生物等方面的測試[3]。以下將對這幾個質量控制方法進行探討。

2.1 檢測儀器與材料

德爾格壓縮空氣檢測儀、LighthouseAC100H浮游菌檢測儀、浮游菌采樣儀、胰酪大豆胨瓊脂培養基、90 mm玻璃培養皿、恒溫培養箱。

2.2 質量控制方法

2.2.1 含油量測試

由于制藥企業用壓縮空氣有可能會直接或間接與藥物接觸，基于GMP中需要有效防止污染和交叉污染的重要規定，特別是無菌制劑車間，防止壓縮空氣中的油污染到生產過程中的藥品，就尤為重要。所以對壓縮空氣的含油量進行檢測，可以對壓縮空氣質量進行控制，也確保了藥品生產的質量。

常規含油量的測試通常采用顯色反應的方法，其原理為一定量的空氣通過吸附了濃硫酸的載體后，油份和濃硫酸反應后會顯黑色。

在藥品生產中，可選取藥液濃配和稀配中的液體壓送、洗瓶機吹瓶、物料的密閉輸送這三個有可能直接或間接與藥物進行接觸的使用點進行檢測，測試步驟如下：

（1）把油檢測盒安裝在適配器上，將適配器插入檢測儀；

（2）打開使用點的壓縮空氣進行檢測，鎖定4 L/min的空氣流量，用計時器進行計時，測量5 min，測試完成后，取出油檢測盒；

（3）撕開檢測盒保護膜，觀察檢測盒油斑，并與對照油斑進行比較，一般該測試連續進行三次。

2.2.1.1 判定標準

壓縮空氣的含油量應不大于0.1 mg/m3。

2.2.1.2 測試結果

實驗人員根據操作步驟對濃配、稀配、吹瓶、物料輸送這四個使用點各進行了三次含油量測試，其含油量均比0.1 mg/m3的對照小，說明壓縮空氣系統經過除油措施后，能夠產出潔凈的壓縮空氣，也證明了通過該質量控制的手段，能夠定性地檢測出壓縮空氣中油分，防止含油壓縮空氣與藥物接觸，污染藥品而滋生細菌。

2.2.2 露點測試

壓縮空氣露點的檢測，實質是空氣中含水量的檢測，露點的標準取決于藥品對水分的敏感程度、空氣與產品接觸的量。對于以水為主要溶劑的注射液而言，空氣中含水量多少對產品本身沒有什么風險，但考慮到水分對氣體傳輸管道的腐蝕性，還有含水會加速細菌的生長繁殖速度，以及讓某些藥品吸潮變質，對壓縮空氣進行露點的質量控制，就尤為重要了。露點與水分含量的關系見表1。

表1 露點與水分含量對照表

采用德爾格壓縮空氣質量檢測儀，對壓縮空氣進行露點檢測，測試步驟如下：（1）把水分檢測管安裝在適配器上，將適配器插入檢測儀；（2）打開使用點的壓縮空氣進行檢測，鎖定4 L/min的空氣流量，用計時器進行計時，測量5 min，測試完成后，取出水分檢測管，并讀取水分含量數據。

2.2.2.1 判定標準

水分含量應小于1.07 g/m3，即露點溫度應小于-20℃。

2.2.2.2 測試結果

實驗人員根據操作步驟對濃配、稀配、吹瓶、物料輸送這四個壓縮空氣使用點各進行了三次水分測試，其露點均小于-20℃，符合醫藥行業壓縮空氣相關要求，防止壓縮空氣中的水分在生產過程帶來微生物，影響藥品的質量。

2.2.3 浮游菌測試

浮游菌測試也是壓縮空氣質量控制中一項重要測試項目，通過測試，可以考察壓縮空氣細菌污染情況，其測試步驟如下：（1）將各用氣點的壓縮空氣出口分別連接至減壓閥（減壓閥設定壓力為0.1 MPa），并將減壓閥與不銹鋼裝置連接；（2）排放壓縮空氣5 min，然后將不銹鋼裝置整體罩住浮游菌采樣儀；（3）開啟浮游菌采樣儀，采樣量為1 m3，高流速氣流撞擊在培養皿表面，采樣結束后，將采集的培養皿置于恒溫培養箱培養72 h，并觀察結果。

2.2.3.1 判定標準

一般應根據產品風險來確定壓縮空氣的微生物限度，壓縮空氣浮游菌測試的判定標準，可以參考GMP附錄里無菌藥品浮游菌的標準，詳見表2。

表2 壓縮空氣浮游菌測試標準

2.2.3.2 測試結果

壓縮空氣浮游菌測試結果如表3所示。

表3 壓縮空氣浮游菌測試結果

由表3檢測結果可以看出，壓縮空氣所在區域浮游菌的測試結果均為小于1 cfu/m3，說明經過壓縮空氣凈化系統過濾后出來的壓縮空氣，能夠完全符合醫藥行業微生物要求，甚至能夠達到A級潔凈區浮游菌的標準，把控制浮游菌作為測試壓縮空氣的質量控制方法，可以監測壓縮空氣微生物水平，降低藥品生產過程中受到污染的風險。

2.2.4 懸浮粒子測試

懸浮粒子來自于交通運輸、工業活動、建筑工地和森林燃燒等眾多污染源，是指不超過10微米的顆粒物，包括釋放的煙塵、車塵、化學顆粒、有機和無機的有害物質等。由于壓縮空氣由氣體壓縮而成，所以對懸浮粒子進行控制就很有必要，對壓縮空氣的懸浮粒子進行檢測，可以依照以下步驟進行：（1）將各用氣點的壓縮空氣出口分別連接至減壓閥（減壓閥設定壓力為0.1 MPa）；（2）排放壓縮空氣5 min，然后將減壓閥與懸浮粒子采樣儀連接；（3）開啟懸浮粒子采樣儀，采樣時間為10 min，采樣結束后記錄結果。

2.2.4.1 判定標準

壓縮空氣懸浮粒子測試的判定標準，可以參考GMP附錄里無菌藥品懸浮粒子靜態的標準，詳見表4。

表4 壓縮空氣懸浮粒子測試標準

2.2.4.2 測試結果

壓縮空氣懸浮粒子測試結果如表5所示。

表5 壓縮空氣懸浮粒子測試結果

由表5的壓縮空氣懸浮粒子檢測數據可以看出，壓縮空氣所在區域測試點的懸浮粒子測試結果均符合相應級別的要求，甚至能達到A級潔凈區級別懸浮粒子的要求，該質量控制方法能有效監測壓縮空氣系統性能，保障藥品生產質量安全。

3 結束語

制藥行業的潔凈壓縮空氣制備系統，一般以空氣壓縮機、干燥及過濾凈化設備為核心，并結合各種輔助設備共同組成，在實際運行中，則以藥品劑型對壓縮空氣的要求為導向來采取合適的工藝流程，所以流程并非一成不變的，需要根據藥品生產實際情況靈活配置，還需要重點考慮生產規模、藥品劑型對壓縮空氣的要求，從而提高壓縮空氣凈化工藝流程的可行性。根據GMP要求，制藥企業還需要定期對壓縮空氣系統進行驗證，而壓縮空氣作為藥品生產過程中一種關鍵的介質，需要對其質量進行控制，除了含油量、露點、懸浮粒子和浮游菌外，希望更多工藝技術人員能夠開發出更多質量控制手段來提高質量標準，保證壓縮空氣正常運行，給藥品生產質量提供更多支持。

[1] 國家食品藥品監督管理局藥品認證管理中心. 藥品GMP指南: 無菌藥品[M]. 北京: 中國醫藥科技出版社，2011.

[2] 陳琦. 制藥行業壓縮空氣的凈化系統及驗證[J]. 機電信息，2014(32): 18-23.

[3] 魚寶生，全新利，尚功雙. 制劑用壓縮空氣系統的設計與驗證[J]. 醫藥工程設計雜志，2001，22(2): 19-25.

Discussion on Compressed Air System and Compressed Air Quality Control Methods in Pharmaceutical Enterprises

This paper briefly expounds the definition and characteristics of compressed air, and introduces the quality requirements, system composition and operation principle of compressed air system in pharmaceutical enterprises in detail. In the production of drugs, the quality of compressed air in direct or indirect contact with drugs directly affects the quality of products. Therefore, this paper further discusses the quality control methods of compressed air in pharmaceutical enterprises under GMP requirements, and implements the quality control methods including oil content, dew point, suspended particles and planktonic bacteria to ensure that the quality of compressed air produced after strict purification measures is reliably guaranteed, proving that the quality of compressed air meets the requirements of GMP.

compressed air system; quality control methods; GMP

TH41

A

1008-1151(2023)09-0046-04

2023-03-13

梧州市科技計劃項目（202102015）。

許建明，女，廣西梧州中恒集團股份有限公司工程師，研究方向為質量管理。

麥志雄，男，廣西梧州制藥（集團）股份有限公司高級工程師，研究方向為中藥、民族藥質量標準建立和質量風險管理。