过滤器资料大全之液体除菌过滤在医药行业中的应用

液体除菌过滤在医药行业中的应用

前言

微滤（MF）是发展最早，制备技术最成熟的膜形式之一，孔径在0.05～10μm之间，可以将细菌、微粒、亚微粒、胶团等不溶物除去，使滤液纯净，国际上统称为绝对过滤。在医药行业中精密过滤技术得到广泛应用。由微孔滤膜折叠制成的精密滤芯适用于滤除硬质、软质、颗粒状、纤维状等各种固体颗粒。并且具有过滤面积大、纳污力强、流量大、装卸方便的优点。

1 过滤器的分类

1.1深层过滤器

特性	结果
3～30mm厚	高产品残留
宽广孔径分布	公称孔径，无非破坏性完整性测试
随意结构	颗粒截流率30-90%
在动态条件下结构会移动	过滤后高颗粒，有纤维脱落
颗粒吸附在膜基质上和物理拦截	颗粒可能由于过载移动发生和穿透
高承污能力	长寿命
截留率随流速和压力而改变	较好使用在非脉动流动中
低运行压差	0-15psig(0-1bar),0-30psig(0-2bar)

例如：玻璃纤维，线绕式，压板式

1.2 表面过滤器

特性	结果
薄	较少残留/损失
较窄孔径分布	较好截流率，不能进行非破坏测试
较多聚合物结构	性能较稳定，变化小
无纤维释放	较高过滤质量，无基质污染
中等承污能力	合理寿命
具有深层和膜的特性	膜内部颗粒吸附在膜基质上和物理拦截，膜表面大小排除机理
截留不随流速和压力改变	能使用在流速不稳定和改变的情况
较好的运行压差	0-30psig（0-2bar），0-40psig（0-3bar）

例如：纤维素酯涂纤维或聚酯片

1.3  膜过滤器

例如：尼龙、聚醚砜、聚偏二氟乙烯

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特性	结果
0.01-0.2mm非常薄	几乎无吸附
狭窄孔结构	有确切截流率，可作非破坏性完整性测试
强度好、坚硬	截留率不随环境改变
铸造膜	制造一致
无纤维释放	非常干净
颗粒截留机理，大小排除，吸附	非常高效截留率
大颗粒截面在膜表面	堵塞比其他类型膜快
截留与冲击力无关	性能可靠，恒定
好的运行压差	0-30psig（0-2bar），0-40psig（0-3bar）

    基于上列特点，微孔膜主要是用来对一些只含微量悬浮粒子的液体进行精密过滤。从而得到澄清度极高的液体，或用来检测、分离某些液体中残存的微量不溶性物质，以及对气体进行类似的处理。对于含固量高的液体，则应结合深层过滤或其它预处理方法来进行。

2、典型过滤器

类型	圆盘过滤器	层叠式圆盘	折叠式
特点	13-293-mm直径 可同时使用深层、表面滤膜 通常用于小批量过滤 成本低 重 安装困难	膜结合在圆盘支撑的两边 圆盘支撑结合在一起 所有过滤器平行过滤 残夜低 小型使用方便 有可替换的和一次性使用的过滤器 非金属 非移动构造 承受反压低	膜在支撑材料间 热熔 2-5种材料 较高的正/反压承受能力 大过滤面积 多次蒸汽灭菌 各种规格、表面积和O型圈结构 能将预过滤和除菌过滤膜结合在一起

3、液体过滤器的选型

主要影响因素

a、 液体特性……选择何种滤材

b、流量（体积）……过滤器大小

c、系统压力、温度（是否消毒） ……外壳材料、耐压要求

d、有效压差、初装压差要求 ……过滤器大小

e、过滤程度（除菌或除颗粒等 ……过滤精度

f、 连续操作、间歇操作 ……过滤器大小

g、 污染程度，前处理情况 ……是否需预过滤

3.1 确定过滤器的过滤精度

按工艺要求进行：如：

除菌0.2μm过滤器去除裸眼可见颗粒40μm过滤器

3.2 选择合适的过滤材料

由液体特性决定，参考化学兼容性表。

另外对水及水溶液尽量选亲水性膜过滤器。

本公司常用过滤芯性能简介：

水、乙醇、水基药液——N6、N66等。

90℃蒸馏水——PES

荷电——在水中可产生正电势，通过静电吸引去除热源、胶体等。PH3-10保持强电性。

PTFE——改型亲水性膜

PTFE——疏水膜，在过滤溶酶方面有特性优势。

预过滤器：

JPF—YUD：玻璃纤维滤材、树脂固结，孔隙率高，在水溶液中可产生正电势。

CR：连续变径聚丙烯纤维缠绕而成的深层滤芯渐变孔径。

JPP：聚丙烯滤材、膜式滤芯

CP：以聚丙烯喷制而成

JSS：金属粉末烧结滤芯、高温、高粘度液体除颗粒，蒸汽除颗粒过滤，可反吹。

JJS：不锈钢纺织网折叠而成滤芯

JST：钛合金粉末烧结滤芯，过滤活性炭。

PA、PE：聚乙烯加活性炭烧结而成。

3.3 壳体材料

室温，除颗粒——PP外壳

消毒、除菌、较严格液体过滤——不锈钢316L或304对含Cl-溶液，还需PTFE内衬。

除菌级外壳选用卫生级：

少用或不用螺纹

无死角

易于清洗

内外表面镜面抛光

采用卫生级阀门，压力表

3.4  过滤器大小的确定

由有效压差、初装压差要求、过滤量、操作方式确定。

除菌过滤器，连续操作，一般初装压差为有效压差的10%左右

间歇操作，一般初装压差要求为有效压差的30%左右

初装压差——流量关系可由过滤器产品介绍中查出。

流量不变，粘度增加1倍，压差增加1倍。

对照水的压差与流量关系，计算所需溶液的压差。

实例：

除菌过滤无盐水，室温，流量1000L/h（1T/h）

一天连续过滤8小时，进口压力2bar，出口不少于0.5bar，有效压差2-0.5=1.5bar，初装压差：0.15bar

水过滤除菌，选尼龙6，JN0.22μm过滤器

查流量——压差关系：

0.20bar  8L/min·10″

0.15bar  6L/min·10″

所以，需10英寸滤芯3个

可用1支30英寸长滤芯或3支10英寸滤芯。

3.5 预过滤器的选择

使用预过滤器的目的，是延长终过滤器的寿命，降低成本。

如果前处理比较好，终过滤器寿命比较经济，可不选用。

对于一些特殊液体，需进行可滤性试验，确定最佳（预——终）过滤组合，另外要进行经济核算。

深层预过滤器：容污力大，初装压差高，过滤过程中压差变化小，孔径分布宽，成本低。

过滤污染严重，低价值液体时选用。

膜式预过滤器：容污力小，初装压差低，但过滤过程中压差变化大，孔径分布窄，成本高。

洁净度高，高价值液体初装压差要求低时选用。

4、过滤器的安装使用

4.1  安装

未安装滤芯前，吹扫，冲洗，取出管道中杂质、焊渣等。

按滤芯安装标准程序安装滤芯并将滤壳安装复原。（润湿O型圈，检查过滤外壳方向，不要过紧，避免直接用于接触过滤器，使用前冲洗过滤器）

4.2  蒸汽消毒

4.2.1  操作步骤

   1、关闭V3、V4阀，全开V2阀；

   2、缓慢打开V1阀，调节V1阀开启度，以使管道、过滤器壳体中容积水、冷凝水通过V2阀排尽；

                               
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3、V2阀关闭一半，V3针形阀手柄按打开方向旋转360°；

4、调节V1阀，使K1压力读数保持在0.11MPa；

5、V3阀有蒸汽排出后，调节V1、V3阀，以使K1压力读数保持在0.11MPa，K2压力读数保持在0.08～0.09MPa，此时开始计算灭菌消毒时间；

6、灭菌消毒时间控制在30分钟；

7、关闭V1阀，打开V2阀，待蒸气排尽后关闭V2、V3阀，此时灭菌消毒过程完成

4.2.2  注意事项

1、消毒用蒸汽必须是饱和蒸汽，蒸汽进入过滤器的压力K1必须控制在0.12MPa以下，否则滤膜将有可能被损坏；

2、蒸汽灭菌过程中，V2阀不可全关闭，K1、K2 压差必须控制在0.03MPa以内，否则滤芯将有可能被损坏；

3、滤芯如用非水溶剂（如酒精）作为介质使用过（如测试），蒸汽灭菌前必须将非水溶剂清洗干净，否则在做蒸汽灭菌时滤膜将会被损坏。

                               
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4.3 完整性检测

4.3.1 为什么做完整性测试？

通常理解：

1.过滤是一个操作的关键步骤

2.确认制造规格

3.检测O形环垫圈、密封垫的泄漏

4.确认正确的过滤孔径

5.确认消毒前完整性

6.确认蒸汽和消毒锅灭菌后完整性

7.贸易需要

8.法规要求

9.公司标准操作步骤

10.审查需要

4.3.2  完整性试验方法

油雾法（DOP）

DOP是美国FDA认证为无毒害的油，在DOP仪内喷成油雾状，其油滴的平均粒径为0.3μm，分布为1.3-0.01μm，这种油雾通过过滤器过滤，如果截流率达到99.997%，通常可以成其为绝对滤除微生物。DOP仪的效率档为99.99995%，精度最高档为0.01μm，因此，如果滤芯通过DOP仪的最高档，那些滤芯就完全可以绝对滤除空气中的细菌和噬菌体。

油雾法适用于气体用过滤器可靠性的评价。

气泡点是气体从湿润的最大膜孔快速流出的压力气泡点显示过滤结构内保持液体的力的大小。是最传统的非破坏性测试。

扩散流法适用于各种流体用过滤器可靠性的评价。比泡点法更定量、更精确。
6 A4 a- W( J/ Q  Q6 S2 ^4.3.3  典型的过滤器使用流程图：

装配过滤系统——湿润过滤膜——使用前完整性测试——过滤器灭菌——使用前完整性测试——使用过滤膜——冲洗过滤膜——用后进行完整性测试（溶剂或产品）——去除滤芯，清洗设备。

4.3.4  对除菌滤器进行完整性试验

1.将滤芯用过滤器厂家推荐的液体（如水、乙醇等）进行润湿。

2.按完整性测试仪标准程序及厂家提供的标准值对滤芯进行检测。

完整性测试失败的可能原因：

滤芯湿润不完全

密封不好（滤壳密封圈，滤芯O型圈）

管线有泄漏（接头、阀门等）

滤芯损坏

4.3.5过滤

完整性试验通过后，即可进行液体过滤，注意轻开阀门，滤壳排气。

4.3.6过滤后的处理

用适当的溶剂（水或药液用溶剂）将过滤液体换出，关闭阀门，保持至下一生产批次。
8 _* [8 j9 q* q/ o5 I* q1 w4 K7 e, P5、滤芯使用的几个问题

5.1  更换滤芯的主要影响因素

过滤流量太小

压差达到有效压差

达到累计消毒时间

达到化学兼容性要求时间

不能通过完整性测试

5.2  滤芯的清洗

1.推荐正向漂洗，不推荐反向清洗，反向清洗易损坏滤芯，效果也不明显。

如果滤芯是因为蛋白等凝胶物质堵塞，可用稀碱溶液等将其溶解、清洗除去，部分恢复过滤器性能。

2.用1%NaOH溶液（40-60℃）将滤芯浸泡2小时，CN-CA滤芯不用此法处理。

3.用0.5%的HCl溶液将滤芯浸泡10分钟用纯水冲洗干净

5.3  滤芯长期不使用的贮存
将滤芯用水冲洗干净，在50~60℃下烘干，套上塑料袋，置于干燥清洁处，切勿靠近锋利物体，以免损坏滤膜，造成不可挽回的损失。

液体除菌过滤器在线蒸汽灭菌操作规程

1.适用范围：

本规程适用于以饱和蒸汽作介质时的液体过滤器（除菌微孔膜折叠式滤芯）在线灭菌消毒。

2.基本条件：

2.1 蒸汽为饱和状态，其进气压力应大于0.11MPa 。

2.2 装置示意

                               
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1 —过滤器外壳       2 —折叠式滤芯        
2 g9 R' z3 G+ T1 V% t. @  L

v1— 调节阀(蒸汽)  v2— 滤器排污阀  v3— 调节阀(针形阀)  v4— 下游系统阀

k1、k2—压力表(蒸汽)

3.操作步骤

3.1 关闭v3、v4阀，全开v2阀。

3.2 缓慢打开v1阀，调节v1阀开启度，以使管道、过滤器壳体中容积水、冷

凝水通过v2阀排尽。

3.3  v2阀关闭一半，v3针形阀手柄按打开方向旋转360°。

3.4 调节v1阀，使k1压力读数保持在0.11MPa 。

3.5 v3阀有蒸汽排出后，调节v1、v3阀，以使k1压力读数保持在0.11MPa，k2

压力读数保持在0.08~0.09MPa，此时开始计算灭菌消毒时间。

3.6 灭菌消毒时间控制在30分钟。

3.7 关闭v1阀，打开v2阀，待蒸汽排尽后关闭v2阀，此时灭菌消毒过程完成。

4.注意事项

4.1消毒用蒸汽必须是饱和蒸汽,蒸汽进入过滤器的压力k1必须控制在0.12MPa以下，否则滤膜将有可能被损坏。

4.2 蒸汽灭菌过程中，v2阀不可全关闭，k1、k2压差必须控制在0.03MPa以内，

否则滤芯将有可能被损坏。

4.3 滤芯如用非水溶剂(例如酒精)作为介质使用过(例如测试)，蒸汽灭菌前必

须将非水溶剂清洗干净，否则在作蒸汽灭菌时滤膜将会被损坏。

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