二效浓缩系统清洁验证设计

周成

【摘 要】多品种共线生产在很多原料药生产厂家是一个很普遍的现象，同一设备或同一生产线在生产不同的原料药时，需要进行相应的清洁验证，以证明清洁方法的可靠性。清洁验证中需要找出设备或生产线上最差条件的生产品种，并对其清洁方法及清洁效果进行验证，以确保在切换品种的生产时，设备清洁符合要求，设备清洁后的残留在可控的范围内，不会对下一个生产的品种造成交叉污染。

【关键词】二效浓缩系统;清洁方法;验证

【中图分类号】TQ461 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）06-0063-03

原料药生产企业面临越来越多的困境：生产线利用率不高，同一生产线需要进行不同产品的生产，这就涉及共用生产线中清洁验证的问题。如何确定生产线的清洁方法，如何找出该生产线最差的生产品种，以及如何定义清洁的验收标准等已成为困扰企业的一大难题。

本文结合实例，分别从清洁验证的范围、清洁方法的确定及清洁验收标准的计算进行详细分析，以确定清洁验证方案的设计方法。

1 背景和目的

以一套二效浓缩系统用于L-赖氨酸盐酸盐溶液和L-精氨酸盐酸盐溶液的浓缩生产为例，L-赖氨酸盐酸盐溶液和 L-精氨酸盐酸盐溶液为原料药的前体物料，后续生产步骤还需经过精制生产过程。本方案的目的是对二效浓缩系统的清洁方法进行验证，证明按照预订的程序进行清洁后，二效浓缩系统达到预期的清洁效果，下一产品中的残留物在可接受的范围内。

2 范围

要定义清洁验证的范围，如二效浓缩系统包含的设备主要有贮罐V1、贮罐V2、一效浓缩V3、二效浓缩V4及中转罐V5。

3 验证工作的实施

3.1 二效浓缩生产的产品特性

要列出清洁验证涉及的产品及产品的一些属性（如溶解度），涉及生产线的一些基本信息（如设备的体积及总表面积），以供后续计算清洁验收标准用。如果在二效浓缩系统生产的产品有L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐，其产品在水中的溶解度分别如下：L-赖氨酸盐酸盐在水中的溶解度为400 g/kg（75 ℃），L-精氨酸盐酸盐在水中的溶解度为1 000 g/kg（25 ℃）。

从氨基酸在水中的溶解度看出，在该系统中生产的产品其溶解度都很大，从这一特征中可以看出，可以选择用水作为生产设备的清洁剂，并针对设备的特点确定适宜的清洁方法。

3.2 验证产品

由二效浓缩系统生产产品的特性可以看出，这些产品易溶于水，可以用水作为系统的清洁剂。因为设备的清洗过程实际上是一个物料溶解的过程，所以溶解度最小的产品将视为清洁最差的情况。根据产品的溶解度数据，溶解度最低的产品是L-赖氨酸盐酸盐，所以二效浓缩系统最差情况的产品是L-赖氨酸盐酸盐，即最差的设备清洁情况为L-赖氨酸盐酸盐生产后的清洁。

3.3 验证设备基本信息

验证设备基本信息主要是收集产品生产过程中接触设备的内表面积和总体积。设备总体积主要是用于计算设备冲洗水验收标准的基础数据之一，而设备总表面积是用于计算设备擦拭标准的。不同的产品在同一生产线中所使用的设备可能相同，也有可能不同。L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐用二效浓缩系统生产过程中所使用的设备均一样，二效浓缩系统的设备表面积及总体积见表1。

4 清洁验收标准

4.1 清洁方法

结合生产线生产品种的属性及设备的特点定义设备的清洁方法，本次生产线所生产的品种在水中的溶解度大，可以用水对设备进行清洁。二效浓缩系统的清洁方法根据系统的特性定义如下。二效浓缩系统的清洗方式为CIP清洗（在线清洗），按照CIP1→CIP2→CIP3的顺序进行清洗。

CIP 1：依次用水喷淋V1、V2、V3、V4、V5 至少1 min，喷淋结束后冲洗水排污。

CIP 2：用约14 m3在60 ℃下循环清洗，喷淋V1、V2、V3、V4、V5 至少10 min，喷淋结束后清洗水排污。

CIP 3：用水喷淋V1、V2、V3、V4、V5至少1 min，喷淋结束后冲洗水排污，目测排出水无色、澄清透明。

4.2 清洁取样方法

需要在清洁验证方案中定义设备清洁后的取样方法，一般的取樣方法有擦拭法、冲洗法及萃取法，可以根据设备的特性进行相应评估，选择合适的取样方法。二效浓缩系统的取样方法评估及选择如下：L-赖氨酸盐酸盐的饱和溶液为400 g/kg（75 ℃），L-精氨酸盐酸盐的饱和溶液为1 000 g/kg（25 ℃）。按照生产工艺，二效浓缩系统将约10%的L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐浓缩为约30%的浓缩液。L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐在这个浓度下为溶液不饱和状态，距离饱和条件较远。整个浓缩系统生产过程中物料均为溶液状态，产品晶体析出的可能性小。

浓缩系统每个罐的顶部均有喷淋球，喷淋球可360°喷淋清洗水至设备内表面。清洗过程为热清洗液循环清洗喷淋，清洗效果好。

产品在水中的溶解度大，较易溶于水中被清洗;设备内部有喷淋球喷淋设备内表面;清洗过程包含热水循环喷淋清洗;设备表面光滑，易清洗干净，冲洗取样能够代表清洗的效果;二效浓缩为高真空浓缩系统。由于频繁打开设备人为进行擦拭取样易磨损设备的密封垫片造成真空达不到要求，擦拭取样不好操作，所以二效浓缩系统的清洁验证过程将不进行擦拭取样，仅进行设备冲洗水的取样。

对设备进行清洁后，用压力为0.2 MPa的水1 000 L 冲洗设备内表面，取该冲洗水进行检测。

4.3 取样点选择

取样点的选择应该考虑生产设备中条件最差的情况，如设备难以清洗的部位或设备的末端，且需要在方案中以图文的形式标明取样的点，并要阐明选择的理由。例如，二效浓缩系统的取样点均选择罐底的取样阀门，因为二效浓缩系统的清洗方法为整个系统的循环清洗，其冲洗水是均一的，且由于物料沉积，每个罐底的位置可以被看做是清洁效果最差的点，所以选择在每个罐体底部取样确认其清洁效果。二效浓缩系统取样点示意图如图1所示。

5 清洁验收标准计算

清洁验收标准的计算需要收集生产产品的半数致死量LD50，生产线生产过程中的最小批量MBS及下游客户生产用于注射或服用的每日可用最大剂量TDD，并根据相应的计算公式计算出可接受的最小限度，最后计算出生产线清洁后可接受的清洁验收标准。各产品的LD50、最小批量及TDD见表2。

5.1 产品残留最大允许携带量（MACO）的计算

一般可通过以下几种方法计算产品残留。

5.1.1 方法一：基于治疗日剂量（TDD）的计算

MACO=

上式中，MACO为最大允许携带量，Maximum Allowable Carryover。SF为安全因子（根据TDD的计算通常是1000），Safety factor。TDD为治疗日剂量，Therapeutic Daily Dose。MBS为下批最小批量，Minimum Batch Size of next batch。

在二效浓缩系统生产的L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐是中间产品，后工序还有精制工艺，不是最终的产品，所以该方法不适用。

5.1.2 方法二：基于毒性数据的计算标准

安全量（不能观察出影响的值）的计算NOEL（No Observed Effect Level）：

NOEL=

上式中，NOEL为安全量，不能观察出影响的值（单位为mg），No Observable（Observed）Effect Level。LD50（X）为动物致命剂量（单位为mg/kg）。70为成人平均体重70 kg。2 000为经验常数。

MACO的计算：

MACO=

上式中，MACO为最大允许携带量，Maximum Allowable Carryover。SF为安全因子，当生产的API用于注射剂时，安全系数取1 000。MDD为下一产品最大日剂量，Maximum Daily Dose。MBS（n）为下批最小批量，Minimum Batch Size of next batch。

在二效浓缩系统生产的L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐是中间产品，后工序还有精制工艺，不是最终的产品，所以该方法不适用。

5.1.3 方法三：基于单个未知杂质标准的计算

对于所有产品的杂质限度，对单个未知杂质的标准最小的为≤0.05%;在药典中，其他氨基酸的标准为≤0.5%，我们选用≤0.05%的标准（比标准严10倍），即下一批次最小投料量为6 000 kg，则残留量应≤6 000 kg×0.05%=3 kg=

3 000 000 mg，即3 kg÷6 000 kg=0.05%=500 ppm。

5.1.4 总结

汇总3种计算方法计算的“到下一批产品允许残留量”的结果，选择3种方法中的最小值，作为清洁可接受残留水平的计算依据。从二效浓缩系统的3种计算结果可知，到下一批产品允许残留量最小值为3 000 000 mg，残留到产品的浓度最小值为500 ppm，即所有产品清洁后到下一批产品允许残留应≤3 000 000 mg，允许残留浓度应≤500 ppm。

5.2 冲洗水取样可接受残留水平计算

根据文中“4.2”评估的结果，二效浓缩系统需要对设备冲洗水进行取样检测，以下部分将针对设备冲洗水可接受残留水平的计算进行详解。

清洁后设备和管路都会排空，按常规的经验，在设备内表面的液体残留（挂壁部分）不超过设备总容积的0.1%，这些残留全部进入下批产品中，则最大可能的污染残留计算：交叉污染（ppm）=设备体积×0.1%×有机物浓度。冲洗水的量：500 ppm=（53×0.1%×有机物浓度）/1 000 L;故有机物浓度=交叉污染（ppm）×18 868;因为交叉污染应≤500 ppm，所以有机物浓度≤500 ppm×18 868=9 434 000 ppm。通过检测设备中的样品TOC检测清洗后的有机物残留：有机物的浓度（ppm）=TOC浓度×100。产品分子中含碳原子数量见表3。

例如：L-赖氨酸盐酸盐生产后清洗TOC≤3 718 883 ppm时，残留有机物浓度≤9 434 000 ppm，则交叉污染≤500 ppm，符合要求。

L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸鹽酸盐生产结束后清洁设备时取TOC≤3 224 541 ppm，残留有机物浓度≤9 434 000 ppm，则交叉污染≤500 ppm，符合要求。各个产品在饱和浓度下的TOC见表4。

所有产品常温下的饱和溶液，其TOC都<3224541 ppm，所以L-赖氨酸盐酸盐和L-精氨酸盐酸盐生产结束后清洁设备时取TOC≤157 680 ppm二效浓缩系统的清洁验收标准。

5.3 清洁剂残留标准

根据使用的清洁剂评估清洁剂的残留标准，如清洁方法中使用酸或碱作为清洁剂，清洁结束后应该取样检测冲洗水中清洁剂的残留，可以检测冲洗水的酸碱度，也可以检测冲洗水的pH与清洗水的pH值是否一致。二效浓缩系统的清洁剂为水，不需要检测清洁剂残留。

5.4 清洁验收标准及验证次数

目测排出水无色、澄清透明;冲洗水TOC≤157 680 ppm。

6 分析方法

用总有机碳方法对样品进行检测检测。

参 考 文 献

[1]APIC.GUIDANCE ON ASPECTS OF CLEANING VA-

LIDATION IN ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDDIENT PLANTS[Z].Revision September，2016.

[2]孙平.普通高等教育“十一五”国家级规划教材——食品添加剂[M].北京：中国轻工业出版社，2009.

[3]chemical book.L-精氨酸盐酸盐说明书[Z].2017.

[4]中华人民共和国卫生部令第79号.中国药品生产质量管理规范（2010年修订）附录2：原料药，第二十四条：清洁验证[S].

[责任编辑：钟声贤]