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发酵罐、配液系统、纯化水:生物制药项目仪表配置清单(含温度开关选型)

来源:基尔普朗克传感器(上海)有限公司
2026-10-27 返回列表

先给结论:整套严格遵循cGMP、3A/EHEDG、SIP 121℃反复灭菌、无死角、316L EP Ra≤0.8μm、FDA/USP Class VI;重点单独讲温度开关(电子型优先,淘汰机械式电接点),再分三大工段给出完整仪表清单。

一、温度开关选型(生物制药核心要点)

1)选型原则(SIP 工况必看)

  1. 优先电子型温度开关(一体式:Pt100 + 开关量 + 4–20mA 模拟量),严禁普通机械式电接点温度计:机械式有填充液、密封死角,反复 SIP 易漏液、校验失效、无法通过 GMP 验证Endress+Ha...。

  2. 结构:齐平无死角、Tri-clamp 卡箍快装、探杆带散热颈,防止蒸汽高温烧毁电子模块;接触介质 316L 电解抛光 EP,Ra≤0.8μm。

  3. 芯体:Pt100 A 级 / AA 级,三线 / 四线;输出:1~2 路 PNP/NPN 开关 + 4–20mA+HART;支持 IO-Link 数字化。

  4. 密封件:水相 SIP 选EPDM(USP Class VI);酸碱 CIP + 有机溶剂工况选FFKM;硅胶禁止长期 SIP。

  5. 认证:3A、EHEDG、FDA 材质声明、3.1 材质证书;关键灭菌回路加 SIL2。

  6. 量程:罐体 0~150℃;WFI 回路 0~100℃;SIP 蒸汽 0~160℃;设定点:灭菌 121℃、保温 70~80℃、高低温联锁保护。

2)品牌选型(2026 实测)

  • 进口(无菌原液、验证严苛):E+H TTR35(卫生电子温度开关,两路开关 + 模拟量,SIP 稳定,3A/EHEDG 齐全)、GEMÜ 3240Endress+Ha...。

  • 国产(国产化攻关、性价比):一体化卫生 PT100 温度变送开关,卡箍齐平结构,带两路继电器输出,可提供 DQ/IQ/OQ 全套文件。

3)开关点位配置(联锁用途)

  • 发酵罐:罐内温度高 / 低联锁、夹套蒸汽超温保护、SIP 灭菌温度确认开关(独立开关,不依赖变送器信号,保障安全联锁 SIL)。

  • 配液罐:药液温度上下限报警、CIP 清洗温度确认。

  • WFI 纯化水回路:回水温度低开关(低于 70℃触发回流升温,防止微生物滋生,药典强制要求)。

二、三大工段完整仪表配置清单(GMP 版,含位号、规格、安装要求)

通用硬性规范(全工段统一)

  1. 接液材质:316L(1.4435)电解抛光 EP,Ra≤0.8μm;WFI 工段 Ra≤0.5μm。

  2. 连接:全部 Tri-clamp 卡箍(50.5 卡盘),无螺纹、无死角;密封圈 EPDM/FFKM,USP Class VI。

  3. 灭菌:可反复 121℃ SIP;电子元件带散热颈,避免蒸汽直吹。

  4. 输出:4–20mA+HART;数字化项目增加 PA/Profinet 总线;关键联锁配独立温度开关,不共用变送器信号。

  5. 证书:3A、EHEDG、FDA、材质 3.1、粗糙度单台报告、DQ/IQ/OQ 验证文件。


工段 1:生物发酵罐(细胞罐 / 种子罐 / 主发酵罐)

表格

仪表名称规格选型数量 & 安装位置
卫生型压力变送器(罐压)齐平膜、316L EP、卡箍、0.2 级、-0.1~0.3MPa、4–20mA+HART、SIP 耐受;负压发酵选复合量程;SIL2 可选1 台,罐顶气相取压,齐平无凸台
就地卫生压力表隔膜齐平膜、甘油充液、卡箍1 台,罐侧就地观测
温度变送器(连续测温)Pt100 AA 级、三线、卡箍齐平、带散热颈、4–20mA+HART1 支,罐内液相中下部
电子温度开关(联锁专用)同结构,双路开关输出:一路高温联锁停蒸汽;一路低温报警;独立触点,不与变送共用信号1 台(强制配置),与测温探头同取压口或备用接口
pH 在线电极(卫生可灭菌)可 SIP、卡箍、316L、PTFE 密封1 支,液相区
溶解氧 DO 电极原位灭菌、齐平膜1 支
消泡电极卫生插入式1 支
卫生电磁流量计(补料管路)PFA 衬里、316L 电极、卡箍、空管检测;导电料液专用酸 / 碱 / 培养基 / 消泡剂 4 路补料各 1 台
气体质量流量计(通气管路)热式卫生型,用于空气、氮气、CO₂进气总管 + 尾气各 1 台
液位(静压 / 雷达)齐平膜静压液位;无菌罐选卫生雷达液位计,无接触无死角1 台

工段 2:配液系统(配液罐、缓冲液罐、药液输送、CIP 回路)

表格

仪表名称规格选型安装点位
罐压变送器齐平膜卡箍、0~0.6MPa、SIP 耐受罐顶气相
温度变送器Pt100 A 级、卡箍齐平、散热结构罐内液相
温度开关(CIP/SIP 确认)电子双路开关:一路确认清洗温度≥85℃;一路确认灭菌≥121℃,联锁放行1 台 / 罐,独立联锁
卫生电磁流量计(主出料、配液管线)PFA 加厚衬里、316L EP 电极、空管报警;频繁 SIP 优选加厚 PFA每根出料管 1 台;CIP 回流管路 PTFE 衬里即可
在线 pH 变送器卫生可灭菌卡箍电极配液罐出口
在线电导率卫生卡箍、温度自动补偿CIP 清洗验证、药液电导检测
液位变送器静压齐平膜 / 卫生雷达罐内液位控制 + 高低液位保护

工段 3:纯化水 PW / 注射用水 WFI 循环系统(药典合规)

核心控制:WFI 循环回水必须≥70℃,防止长菌,必须配置独立温度开关做低温联锁。

表格

仪表名称选型要求(WFI 从严)安装位置
卫生压力变送器齐平膜、316L EP Ra≤0.5μm、0~0.6MPa、卡箍供水泵出口、回水总管、各支路
温度变送器(连续监测)Pt100 AA 级、四线、卡箍齐平、耐长期 80℃高温循环供水总管、回水总管、各用水点支管
独立电子温度开关(强制联锁)设定值 70℃;低于设定值自动开大加热、切断用水支路,防止低温滋生微生物;独立开关触点,不依赖 PLC 模拟量回水总管必装 1 台(药典硬性要求)
卫生电磁流量计PFA 衬里、316L 电极;WFI 循环主管路;纯水电导达标(≥5μS/cm)循环总管、回水总管
在线电导率仪(USP<645> 三阶段温度补偿)卫生卡箍、316L、自动温度补偿,符合药典判定制水出口 + 回水总管(放行监测)
在线 TOC 总有机碳(USP<643>)卫生流通池、低检出限WFI 制水出口、回水总管
就地卫生压力表隔膜齐平膜、卡箍各用水点就地观测
液位变送器卫生静压液位计纯水储罐

三、温度开关安装避坑(SIP 工况高频故障点)

  1. 探头必须与罐内壁齐平,不能凹进形成死角,否则 CIP 无法洗净、蛋白残留染菌。

  2. 必须带加长散热颈,把电子表头远离蒸汽区,避免 121℃蒸汽传导烧毁电路板、温漂超标。

  3. 联锁回路:温度开关硬接线至 PLC 安全回路,不使用变送器模拟量做保护联锁,满足 GMP 与 SIL 安全要求。

  4. 不要选用带护套的插入式探杆,护套缝隙极易藏污纳垢,无法通过验证。

四、仪表选型精简版(直接复制到 URS / 技术规格书)

  1. 温度开关:卫生电子型,Tri-clamp 卡箍、316L EP 齐平膜、带散热颈、Pt100 A 级、双路 PNP 开关 + 4–20mA、EPDM/FFKM 密封、可反复 121℃ SIP、3A/EHEDG/FDA、提供单台粗糙度与材质证书。

  2. 压力变送器:齐平膜卡箍、0.2 级、4–20mA+HART、SIP 耐温、无死角。

  3. 电磁流量计:PFA 衬里(原液)/PTFE(清洗回路)、316L EP 电极、卡箍、空管检测、耐受反复 SIP。

五、配套交付文件(GMP 验证必备)

材质 3.1 证书、电解抛光 Ra 检测报告、FDA 接触材料声明、3A 官网可查证书、DQ/IQ/OQ 全套文件、SIP 循环老化测试报告。


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