Lựa chọn thép không gỉ cho thiết bị dược phẩm

Mặc dù ngành dược phẩm đã triển khai GMP từ nhiều năm và việc áp dụng cũng khá thuần thục nhưng một số nhân viên quản lý và mua sắm thiết bị của doanh nghiệp dược phẩm vẫn còn lúng túng trong việc lựa chọn nguyên liệu cho thiết bị dược phẩm, đặc biệt là lựa chọn nguyên liệu kim loại. Nói chung, họ đồng ý rằng việc lựa chọn vật liệu thép không gỉ 316L là phù hợp với yêu cầu của GMP, ví dụ, khi chúng tôi nhận được Máy ép vỉ URS từ khách hàng, cần nhấn mạnh rằng các bộ phận tiếp xúc với thuốc phải là 316L, bất kể cụ thể là gì. môi trường mà nó được sử dụng. Trên thực tế, đây là một cách hiểu sai về GMP.

Yêu cầu của GMP đối với Vật liệu Thiết bị Dược phẩm
Theo quy định GMP của Trung Quốc: “Bề mặt của thiết bị tiếp xúc trực tiếp với thuốc phải nhẵn, dễ làm sạch hoặc khử trùng, chống ăn mòn, không có sự thay đổi hóa học của thuốc và không bị hấp phụ thuốc;”
Theo quy định cGMP của Mỹ: “Bề mặt của thiết bị không được phản ứng với vật liệu trung gian hoặc thuốc, không hấp phụ, không hấp phụ, không làm thay đổi độ an toàn của thuốc, thay đổi đặc điểm nhận dạng, hàm lượng, chất lượng hoặc độ tinh khiết, khiến nó vượt quá các yêu cầu theo luật định hoặc các yêu cầu đã được thiết lập khác.”
Tức là chúng ta không thấy quy định bắt buộc về lựa chọn thiết bị dược phẩm trong tất cả các văn bản liên quan đến GMP, GMP chỉ đưa ra quy định định hướng về lựa chọn thiết bị dược phẩm mà không có quy định cụ thể.
Yêu cầu của công nghệ dược phẩm đối với thiết bị dược phẩm
Khi lo ngại về thực tế là vật liệu thiết bị dược phẩm phải “dễ làm sạch hoặc khử trùng, chống ăn mòn và không bị biến đổi hóa học với thuốc hoặc hấp phụ thuốc”, đừng quên nguyên tắc lựa chọn khác, đó là kiểm soát hiệu quả các hạt không hòa tan. đồng thời.

Các hạt trong thuốc bao gồm các hạt bụi, kim loại hoặc các hạt khác; sự tồn tại của các hạt sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của thuốc, gây nguy hiểm trực tiếp đến tính mạng và sự an toàn của con người. Một số lượng lớn dữ liệu lâm sàng cho thấy nếu thuốc bị ô nhiễm bởi các hạt bụi 7-2μm, đặc biệt là thuốc tiêm tĩnh mạch, có thể dẫn đến phản ứng pyrogen, viêm động mạch phổi, vi huyết khối hoặc u hạt dị vật, v.v., hoặc thậm chí có thể gây tử vong . Do đó, Dược điển Trung Quốc đã đưa ra cách giải thích rõ ràng về hạn chế truyền các hạt không hòa tan vào năm 1985 lần đầu tiên, nghĩa là các hạt trên mililit lớn hơn hoặc bằng 10μm sẽ không vượt quá 50, các hạt lớn hơn hoặc bằng 25μm không được vượt quá năm.
Trong khi đó, tài liệu cũng nêu rõ: các hạt ô nhiễm vô trùng và không hòa tan là hai điểm khác biệt chính giữa thuốc số lượng lớn vô trùng và nguyên liệu thô không vô trùng; chúng cũng là một trong những dự án quan trọng nhất trong quá trình sản xuất và kiểm soát. Kiểm soát sự nhiễm bẩn của các hạt không hòa tan là một trong những biện pháp kiểm soát khó khăn nhất trong sản xuất nguyên liệu thô vô trùng. Các hạt không hòa tan của mỗi sản phẩm vô trùng phải được kiểm soát trong một phạm vi nhất định, nghĩa là các hạt mịn không hòa tan trên 10μm và dưới 25μm phải được kiểm soát trong phạm vi 300 / g trở xuống và các hạt mịn không hòa tan trên 25μm phải được kiểm soát đến 30 / g hoặc ít hơn4.

Nguồn của các hạt không hòa tan được liệt kê có bốn khía cạnh trong quy trình sản xuất, đó là hệ thống tiện ích, hệ điều hành, hệ thống vật liệu xử lý và hệ thống thiết bị hoặc dụng cụ. Việc kiểm soát hạt không hòa tan và lựa chọn vật liệu của hệ thống thiết bị hoặc thiết bị có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, khi một phần vật liệu và bề mặt của máy tiếp xúc với nhau ở tốc độ cao sẽ sinh ra một lượng hạt kim loại nhất định do độ cứng bề mặt thấp, ví dụ: Ví dụ, thép không gỉ 316L có độ cứng bề mặt tương đối mềm, sự tiếp xúc giữa chuyển động tốc độ cao của vật liệu và bề mặt mềm của các bộ phận sẽ tạo ra các hạt kim loại. Để đảm bảo lượng ô nhiễm hạt không hòa tan, nhiều quy trình liên quan khác nhau phải được kiểm soát chặt chẽ, đặc biệt là việc lựa chọn nguyên liệu.
Thảo luận về việc lựa chọn thép không gỉ dùng trong thiết bị dược phẩm
Trong các vật liệu kim loại, thép không gỉ austenit là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các sản phẩm thiết bị dược phẩm. Các loại phổ biến là 316L (00Cr17Ni14Mo2), 316 (0Cr17Ni12Mo2), 304L (00Cr19Ni11), 304 (0Cr19Ni9) và 1Cr18Ni9Ti và đặc điểm chung của chúng là chống ăn mòn và chịu nhiệt tốt. Điểm chung của các loại thép không gỉ austenit này là khả năng chống ăn mòn và “khả năng chống ăn mòn” của chúng là tương đối, đề cập đến đặc tính ổn định hóa học cao trong một số điều kiện bên ngoài và môi trường ăn mòn nhất định. Tuy nhiên, thép không gỉ austenit như vậy trong trường hợp sử dụng một số phương tiện nhất định sẽ tạo ra sự ăn mòn giữa các hạt, rỗ hoặc các loại ăn mòn khác, đặc biệt là trong chất chứa Cl rất dễ tạo ra sự ăn mòn, thường là cacbon cực thấp hoặc cacbon thấp. phương pháp được sử dụng để giải quyết vấn đề (tức là chọn 316L hoặc 304L). Tuy nhiên, lượng carbon cực thấp không phải là cách cơ bản để giải quyết vấn đề ăn mòn đó mà liên quan đến các yếu tố khác.

Cần lưu ý rằng thép không gỉ austenit carbon cực thấp trong các sản phẩm thiết bị dược phẩm sẽ có ba vấn đề như sau: (1) khi hàm lượng Cl – trong môi trường vượt quá một giá trị nhất định, ngay cả khi thép không gỉ austenit carbon cực thấp sẽ bị ăn mòn; (2) khi hàm lượng Cl – trong môi trường ở mức nhỏ, thép không gỉ austenit có hàm lượng carbon cực thấp sẽ bị ăn mòn do xử lý và gia công không đúng cách; (3) do lượng C giảm nên các chỉ số cơ học toàn diện của thép không gỉ austenit carbon cực thấp tương đối thấp, đặc biệt khi độ cứng bề mặt thấp, dễ tạo ra các hạt không hòa tan với tốc độ cao như vậy trong vận hành vật chất.
Vì vậy, cần lưu ý rằng 316L không phải là thép không gỉ không bị ăn mòn, cũng không phải là vật liệu không có các hạt kim loại, đừng nghĩ rằng việc lựa chọn 316L phải phù hợp với tiêu chuẩn GMP.
3.1. Sự ăn mòn của thép không gỉ austenit và phương pháp chống ăn mòn
Sự ăn mòn phổ biến của thép không gỉ austenit là ăn mòn giữa các hạt và rỗ. Cơ chế ăn mòn5 như sau. Đầu tiên là ăn mòn giữa các hạt. Khi thép không gỉ austenit được sản xuất và hàn và khi nhiệt độ gia nhiệt và tốc độ gia nhiệt ở vùng nhiệt độ nhạy cảm, cacbon siêu bão hòa trong vật liệu sẽ được tách ra ngoài ranh giới hạt, sẽ kết hợp với crom để tạo thành crom. cacbua. Sau đó, cái gọi là vùng thiếu crom được hình thành, điều này sẽ dẫn đến giảm thế điện cực. Khi nó tiếp xúc với Cl- và các môi trường ăn mòn khác sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn pin vi mô. Sự ăn mòn tuy chỉ xảy ra ở bề mặt hạt nhưng sẽ nhanh chóng đi vào phần bên trong tạo thành sự ăn mòn giữa các hạt. Thứ hai là rỗ. Khi vật liệu tiếp xúc với môi trường ăn mòn như Cl-, Cl- sẽ kết hợp với các ion kim loại sau khi xâm nhập vào các vùng khuyết tật của vật liệu như tạp chất, vùng thiếu crom, ranh giới hạt, vùng nhiệt bị ảnh hưởng do hàn, v.v., và cuối cùng dẫn đến rỗ.

Các phương pháp chống ăn mòn thép không gỉ austenit: (1) Giảm hàm lượng cacbon trong thép không gỉ. Thép không gỉ carbon thấp hoặc thép không gỉ carbon cực thấp có sẵn để giảm hoặc tránh ăn mòn giữa các hạt. (2) Giải pháp xử lý. Để cacbon hóa được hòa tan hoàn toàn trong austenite ở nhiệt độ cao để loại bỏ xu hướng ăn mòn giữa các hạt. Khi mua thép không gỉ austenit, nói chung có thể chọn các sản phẩm đã qua xử lý bằng dung dịch. (3) Loại thép không gỉ chứa Mo 316 có thể tạo thành một lớp màng bảo vệ để ngăn ngừa rỗ hiệu quả. (4) Ưu tiên hàn hồ quang argon tự động và có thể chọn hàn hồ quang argon thủ công nếu nó không hoạt động khi hàn. Dòng điện thấp và làm mát nhanh cũng như làm mát bằng nước có thể được sử dụng để giảm diện tích nhiệt bị ảnh hưởng. Qua đó có thể giảm hoặc tránh được hiện tượng ăn mòn và rỗ giữa các hạt. (5) Xử lý thụ động ngâm chua. Vật liệu sau khi hàn cần được đánh bóng và xử lý tẩy gỉ thụ động ở thành trong nên bề mặt bên trong của vật liệu sẽ có một lớp màng thụ động dày đặc có thể trì hoãn hoặc tránh Cl- xâm nhập vào màng thụ động để tránh bị rỗ. Người ta thường cho rằng giá trị độ nhám bề mặt của thép không gỉ sau khi đánh bóng càng thấp; thì tốt hơn là thép không gỉ. Nhưng việc xử lý thụ động tẩy chua bị bỏ qua. Sau khi xử lý thụ động tẩy, một lớp màng thụ động dày đặc sẽ được hình thành, có thể trì hoãn hoặc tránh Cl- thâm nhập vào màng thụ động để tránh rỗ. Về đánh bóng, cách tốt nhất là đánh bóng cơ học thủ công, cộng với đánh bóng điện phân. Ưu điểm của phương pháp này là: 1) Bề mặt bột và kim loại được tạo ra bằng cách đánh bóng cơ học có thể được loại bỏ bằng cách đánh bóng điện phân; 2) Nó có thể làm cho bề mặt mịn màng và hiệu quả làm sạch tốt hơn; 3) Mọi vết rỗ hoặc khuyết tật hàn đều rõ ràng và có thể được sửa chữa sau khi đánh bóng điện phân; 4) Một màng thụ động rất tốt có thể được hình thành trên bề mặt thép không gỉ sau khi đánh bóng điện phân để cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn; 5) Loại bỏ ứng suất dư bên trong do đánh bóng cơ học; 6) Cải tiến thiết kế kết cấu để giảm mối hàn. Đối với các vật liệu được sử dụng ở nhiệt độ cao, chúng ta nên cố gắng giảm cấu trúc giãn nở nhiệt, vùng tác động nhiệt hoặc vùng tập trung ứng suất để giảm xu hướng của hai loại ăn mòn này.

3.2. Các hạt không hòa tan của thép không gỉ austenit
Trong sản xuất thiết bị dược phẩm, người ta quan tâm đến việc chống ăn mòn, nhưng một vấn đề quan trọng khác thường bị bỏ qua, đó là kiểm soát các hạt không hòa tan. Một số bộ phận của thiết bị dược phẩm sẽ tiếp xúc trực tiếp với thuốc khi hoạt động ở tốc độ cao, dẫn đến mài mòn. Một lượng nhỏ các hạt kim loại sinh ra do mài mòn sẽ dính vào thuốc.
Ví dụ, trong quá trình nghiền của máy nghiền đa năng, vật liệu có thể tiếp xúc trực tiếp với các bộ phận cơ khí. Sự mài mòn của các bộ phận cơ khí sau va chạm, ép đùn và cắt là những tạp chất nghiêm trọng, không hòa tan và ô nhiễm các hạt kim loại được tạo ra trong quá trình nghiền.
Ứng dụng, lựa chọn và gia công thép không gỉ Austenitic
4.1. Nguyên tắc cơ bản của điều trị
Các nguyên tắc cơ bản của việc lựa chọn thép không gỉ austenit là: (1) Khi các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với vật liệu lỏng, đặc biệt là đường ống phun nước, nên chọn loại thép không gỉ austenit carbon cực thấp 316L; (2) Khi các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với vật liệu rắn, nên chọn thép không gỉ austenit thông thường; (3) Khi có xung đột trong việc kiểm soát các hạt chống ăn mòn và không hòa tan, nên chọn thép không gỉ austenit theo đối tượng kiểm soát chính. Sau đó cố gắng xử lý đúng đắn các khía cạnh khác. Khi thép không gỉ không đáp ứng được các yêu cầu trên thì có thể ưu tiên sử dụng các vật liệu khác; (4) Điều đó không có nghĩa là thép không gỉ austenit phù hợp với tiêu chuẩn GMP khi được chọn. Xử lý và xử lý thụ động cũng như các phương pháp khác nên được áp dụng để nâng cao hơn nữa chất lượng của nó.

4.2. Lựa chọn vật liệu thép không gỉ austenit
Các vật liệu bằng thép không gỉ austenit được sử dụng trong các sản phẩm thiết bị dược phẩm thường bao gồm tấm, ống, thanh cũng như đúc và rèn. Các phương pháp xử lý là hàn nguội, gia công, v.v. Trong quá trình thiết kế thiết bị dược phẩm, các sản phẩm khác nhau có yêu cầu thiết kế khác nhau, chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn, độ bền, độ cứng, độ cứng, v.v. Đối với thép không gỉ austenit, khả năng chống ăn mòn, độ bền, độ cứng và khả năng gia công của nó có những đặc tính vốn có nên không phù hợp ở những bộ phận có yêu cầu cao về độ cứng và khả năng chống mài mòn, chẳng hạn như máy đột dập của Máy ép viên, tiếp xúc trực tiếp với thuốc khi làm việc. Tuy nhiên, loại thép không gỉ austenit 316L thường không được sử dụng cho mục đích này. Độ cứng bề mặt khi thiết kế chày & khuôn của Máy ép viên phải đạt HRC ≥ 45 và vật liệu lựa chọn hiện nay là Cr12MoV, Cr12, 9Cr18Mo, W18Cr4VCo5, 5CrW2Si và CW6Mo5Cr4V3, v.v., vì chày & khuôn của Máy dập viên Máy thường được kết nối trực tiếp với vật liệu bột, nghĩa là không có Cl- và các chất ăn mòn khác. Nếu chọn vật liệu làm chày 316L không đủ độ cứng sẽ dẫn đến sai lệch vượt tiêu chuẩn và bị rỉ sét các cạnh, góc của chày sau thời gian sử dụng ngắn. Lấy bộ nạp của Máy ép vỉ làm ví dụ, nhìn chung chỉ có vật liệu của phễu được sử dụng 316L, trong khi vật liệu của các bộ phận khác thường là nhôm, tấm mica, silicone, v.v. Điều đó có nghĩa là các vật liệu tiếp xúc trực tiếp với thuốc đôi khi không nhất thiết phải được lựa chọn bằng thép không gỉ austenit. Khi xem xét khả năng chống ăn mòn và độ cứng, chúng ta nên cân nhắc ưu và nhược điểm để lựa chọn vật liệu theo các yếu tố toàn diện như quy trình và ứng dụng.
Lựa chọn vật liệu phi kim loại cho thiết bị dược phẩm
Ngoài vật liệu kim loại, còn có một số lượng lớn vật liệu phi kim loại dành cho thiết bị dược phẩm như nhựa, cao su, gốm sứ và các vật liệu khác. Ví dụ, vật liệu của bộ cấp liệu của Máy ép vỉ thường sử dụng silica gel, tấm mica, v.v. Trên bề mặt của Máy ép vỉ có một lớp Teflon tạo thành tấm gia nhiệt để tránh dính vào các vật liệu khác. Trong quá trình lựa chọn, nó thường phải đáp ứng tiêu chí này, không độc hại và chống ăn mòn, không bong tróc khi sử dụng, không có phản ứng khi tiếp xúc với thuốc, không hấp phụ và không thay đổi độ an toàn của thuốc, v.v.
Máy móc Jornen
17-04-2017