Características e design de tubulações limpas na indústria farmacêutica

Thread Content

O sistema de tubulações, como um elemento sistemático extremamente comum, está amplamente presente em diversos setores da indústria química. Mas, em cada setor, existem características e especificidades próprias. Mesmo no setor farmacêutico, é possível fazer uma divisão aproximada entre os processos relacionados aos princípios ativos e os processos relacionados aos produtos finais. As regulamentações exigem que, no campo dos produtos farmacêuticos, em comparação com o campo dos princípios ativos, os meios a serem utilizados sejam relativamente comuns. Eles incluem principalmente água amaciada, água purificada, água para injeção, vapor puro e ar comprimido utilizado nos processos industriais. No entanto, alguns desses meios exigem ciclos a altas temperaturas ou baixas temperaturas, enquanto outros operam sob alta pressão. Isso exige atenção especial. No setor de formulações farmacêuticas, o conceito de “qualidade limpa” deve ser levado em consideração de maneira prioritária, especialmente no que diz respeito à prevenção e ao controle de microrganismos. É necessário seguir rigorosamente as regulamentações relativas aos tubos estabelecidas nas GMP da China (Good Manufacturing Practice). Se o produto for um produto de exportação, também é necessário cumprir os requisitos relevantes da FDA dos EUA e das normas GMP da União Europeia. A seguir, estão algumas das exigências e descrições estabelecidas pelas normas GMP da China a esse respeito: Os equipamentos de produção não devem causar nenhum dano aos medicamentos. As superfícies dos equipamentos que entram em contato direto com os medicamentos devem ser lisas, planas, fáceis de limpar ou desinfetar, além de serem resistentes à corrosão. Eles também não devem reagir quimicamente com os medicamentos, nem absorvê-los, nem liberar substâncias que possam afetar a qualidade dos medicamentos e causar danos. O projeto e a instalação de diversos tipos de tubulações, sistemas de iluminação, saídas de ar e outras instalações públicas devem evitar a criação de áreas difíceis de limpar. A manutenção dessas instalações deve ser feita, sempre que possível, fora das áreas limpas. O projeto, a instalação e a manutenção dos equipamentos de tratamento de água e de seus sistemas de transporte devem garantir que a água utilizada na indústria farmacêutica atenda aos padrões de qualidade estabelecidos. A operação dos equipamentos de tratamento de água não deve exceder sua capacidade de projeto. Os materiais utilizados para os tanques de armazenamento de água purificada e água para injeção, bem como para as tubulações de transporte, devem ser atóxicos e resistentes à corrosão. Os orifícios de ventilação dos tanques devem estar equipados com filtros desinfetantes hidrofóbicos que impeçam a formação de fibras. O projeto e a instalação das tubulações devem evitar a existência de cantos mortos ou tubulações ocultas. A preparação, armazenamento e distribuição de água purificada e água para injeção devem ser feitos de maneira a impedir o crescimento de microrganismos; por exemplo, a água para injeção pode ser mantida em temperatura acima de 70°C por meio de um sistema de circulação contínua. Os requisitos e descrições acima representam os princípios gerais para a manutenção da limpeza dos tubulações. É essencial seguir esses princípios desde o início do projeto, a fim de manter a produção no sistema de engenharia civil relacionado à limpeza sob controle. A seguir, serão apresentadas, de forma simples, algumas características dos tubos limpos. A seleção dos materiais para tubulações, conexões, válvulas e juntas deve atender aos requisitos da GMP da China: “Os equipamentos de produção não devem causar nenhum dano aos medicamentos, nem reagir quimicamente com eles ou absorvê-los. Além disso, eles não devem liberar substâncias que possam afetar a qualidade dos medicamentos e causar danos.” ”Na escolha do material para tubulações limpas, levam-se em consideração os seguintes fatores: a seleção do material para conexões e válvulas de tubulações limpas. Em geral, não há muitas opções para o material dessas conexões e válvulas. Na maioria dos casos, o aço inoxidável austenítico é o material mais utilizado, podendo ser aplicado em diversos setores da indústria farmacêutica. Nessas composições de aço inoxidável, diferentes elementos desempenham papéis distintos. Um teor mais baixo de carbono pode facilitar o processo de soldagem por arco de argônio. Um teor maior de níquel e cromo ajuda a prevenir a corrosão. Além disso, um teor maior de níquel também melhora a ductilidade dos tubos de aço inoxidável. Um certo teor de molibdênio pode, ainda, ajudar a resistir à corrosão causada pelo cloro nos tubos. Levando em consideração todos esses fatores e os custos envolvidos, o material 316L é o mais adequado para tubulações limpas utilizadas na indústria farmacêutica. Além disso, outros materiais também podem ser utilizados, como 316, 904L, 316Ti, entre outros, mas todos possuem certas limitações. O principal fator a ser considerado na escolha do material é a prevenção da ferrugem, visando minimizar a possibilidade de ocorrência de ferrugem nos tubos. Se houver a possibilidade de que um fluido incerto seja transportado pelo tubo, os testes de corrosão são uma boa maneira de ajudar os projetistas a escolher o material adequado. No sistema de tubulações, existem também outros componentes, como conexões, válvulas e juntas. As conexões e válvulas são feitas do mesmo material das tubulações. Primeiro, permite ter uma melhor resistência à corrosão; segundo, também evita a ocorrência de corrosão eletroquímica. Escolha dos componentes de vedação para conexões: As juntas são componentes importantes de vedação para conexões em tubulações limpas. Existem materiais como EPDM, PTFE, FPM e silicone que podem ser utilizados como opções. Os princípios de seleção dependem, em grande parte, da temperatura, da pressão e do grau de corrosão do fluido. Por exemplo, um material como o EPDM tem dificuldade em suportar por longos períodos ambientes de trabalho acima de 100°C. Por isso, é mais utilizado em sistemas com temperaturas mais baixas. Em sistemas de alta temperatura, especialmente em sistemas a vapor, prefere-se o uso de materiais resistentes ao calor, como PTFE ou juntas de silicone. No processo de produção real, foram observados casos em que, nos sistemas de tubulações de vapor limpo, foram utilizadas juntas feitas de EPDM, material que não resiste a altas temperaturas. Isso causou o envelhecimento e danificação das juntas, levando à contaminação das tubulações. Portanto, ao escolher as juntas a serem utilizadas em sistemas de alta temperatura, é necessário prestar especial atenção a esse problema. Se não houver outra escolha, é preciso prestar especial atenção ao tempo de uso. Por experiência, é aceitável que as buchas de EPDM sejam utilizadas em sistemas de vapor limpo de fábricas farmacêuticas por no máximo 1 ano. Métodos de conexão de tubulações limpas Em tubulações limpas, a maneira como elas são conectadas é extremamente importante. Se as conexões causarem a formação de água estagnada, isso violará em grande medida os requisitos das GMP para tubulações limpas. Soldagem: A melhor maneira de conectar tubulações limpas é por meio da soldagem. Durante o processo de projeto e construção, deve-se utilizar a soldagem sempre que possível para conectar as tubulações. A soldagem de tubulações limpas deve ser feita por meio de soldagem com arco de argônio. Durante o processo de soldagem, é necessário utilizar gás argônio como proteção, e também é preciso verificar o teor de oxigênio durante os testes, a fim de garantir que o oxigênio não cause a oxidação do ferro em óxidos em altas temperaturas. Os padrões utilizados para os conexões soldadas devem ser uniformes, como ASME BPE ou DIN, a fim de evitar a formação de degraus internos nas conexões. Se for possível, use sempre soldadores automáticos para as operações de soldagem, pois isso garante a consistência na soldagem, como a velocidade de movimento do eletrodo, a corrente de soldagem e os pulsos. Os requisitos gerais para inspeção de soldas automáticas são uma inspeção endoscópica em 20%. Em alguns casos, quando a máquina de solda automática não consegue realizar o trabalho, só é possível proceder com a solda manual. Geralmente, após a solda manual, é necessário realizar uma inspeção endoscópica de 100%. Conexão por abraçadeira: Este tipo de conexão é amplamente utilizado na indústria de formulações farmacêuticas. A vedação por meio de pastilhas evita, em grande medida, a formação de água estagnada. Além disso, a distribuição das forças é mais uniforme, o tempo de uso é maior e a desmontagem é fácil. É o método de conexão mais utilizado quando é necessário desmontar com frequência e levar em conta as necessidades de manutenção. As flanges de estrutura sanitária também são às vezes utilizadas para a conexão de tubulações limpas, geralmente em tubulações com diâmetro superior a 4”, mas sua utilização é menos frequente. Já as conexões roscadas não são usadas em sistemas de tubulações limpas. Projeto de ramificações nos sistemas de tubulações limpas para indústria farmacêutica. No processo de projeto das tubulações, é inevitável a necessidade de criar ramificações. Se as válvulas dessas ramificações estiverem fechadas, então se formará uma certa quantidade de água parada entre a ramificação e o canal principal. Durante o processo de projeto, é necessário reduzir ao máximo essa distância, fazendo com que as válvulas das ramificações fiquem o mais próximo possível da via principal. Embora as diversas regulamentações, definições e até métodos de medição relacionados ao projeto dos ramais sejam diferentes, atualmente nenhuma delas é uma exigência legal; tratam-se apenas de recomendações e padrões técnicos. As diretrizes mais formais atualmente são as seguintes: em 2001, as diretrizes da ISPE para água e vapor puro estabelecem que o comprimento L, medido a partir da parede externa do tubo principal até o final do tubo secundário ou o ponto de selamento da válvula, deve ser igual ou menor que 3 vezes o diâmetro D do tubo secundário (3D). Em 2009, as diretrizes ASME BPE determinam que o comprimento L, medido a partir da parede interna do tubo principal até o final do tubo secundário ou o ponto de selamento da válvula, deve ser igual ou menor que 2 vezes o diâmetro D do tubo secundário. Em 1993, as diretrizes dos EUA para água de alta pureza estabelecem que o comprimento L, medido a partir do centro do tubo principal até o final do tubo secundário ou o ponto de selamento da válvula, deve ser igual ou menor que 6 vezes o diâmetro D do tubo secundário (6D). A OMS estabelece que o comprimento L, medido a partir da parede externa do tubo principal até o final do tubo secundário ou o ponto de selamento da válvula, deve ser igual ou menor que 1,5 vezes o diâmetro D do tubo secundário. No processo diário de design e construção, os princípios 3D da ISPE são amplamente utilizados no país, enquanto os princípios 6D também são aplicados na indústria farmacêutica. Mas, mesmo que o critério nD não seja atendido, desde que se comprove que o impacto na qualidade da água não excede os limites estabelecidos, isso é, em princípio, aceitável. Requisitos de esvaziamento automático dos tubos limpos: Para evitar o risco de crescimento de microrganismos, no projeto de sistemas de tubulações limpas em indústrias farmacêuticas, é essencial garantir que, quando o sistema está vazio, a água ou outros fluidos presentes nele possam ser completamente removidos do sistema. Portanto, manter uma certa inclinação no sistema de tubulações limpas é uma exigência técnica necessária. No processo de instalação real, existem várias formas diferentes de instalação, sendo que cada uma delas é tratada com métodos distintos. Tipo de instalação da inclinação dos tubos: durante o processo de projeto, é essencial levar em consideração a possibilidade de esvaziamento do sistema, especialmente nos tubos horizontais. Em geral, a inclinação dos tubos horizontais até o ponto de drenagem projetado deve ser de pelo menos 0,5%. Diferentes direções dos canos exigem métodos de instalação com inclinações distintas, com o objetivo de garantir um bom funcionamento de drenagem automática. Da mesma forma, durante a instalação dos instrumentos, também deve-se levar em consideração a função de autolimpeza do sistema. Há requisitos especiais para a seleção e o ângulo de instalação das válvulas nos sistemas de tubulações limpas; é preciso evitar, sempre que possível, a formação de água estagnada. Dentre as diversas válvulas, a mais utilizada é a válvula de diafragma. Devido ao seu design especial, o meio presente dentro do tubo não entra em contato, de forma alguma, com outros componentes localizados fora da junta, o que permite a manutenção de um ambiente limpo. Por isso, é amplamente utilizado na indústria farmacêutica. Durante a instalação da válvula de diafragma, também é necessário levar em consideração a função de autolimpeza da válvula, ou seja, garantir um certo ângulo de instalação para ela. A rugosidade dos tubos em tubulações limpas também desempenha um papel muito importante na rugosidade interna dos tubos de aço inoxidável utilizados na indústria farmacêutica. Primeiramente, se a rugosidade da parede interna do tubo for muito alta, é bem provável que ocorra acúmulo de água parada nas áreas irregulares do tubo. Essas irregularidades também podem se tornar um habitat para bactérias. Em casos graves, pode haver formação de biofilmes, o que pode contaminar os produtos ou a água utilizada na indústria farmacêutica. Em segundo lugar, as paredes internas dos tubos de aço inoxidável que não são lisas também podem causar corrosão nessas paredes. Isso porque, nas áreas irregulares da parede interna dos tubos, onde a água fica parada, é muito provável que haja uma certa concentração de íons de cloro. A presença desses íons de cloro reage com o elemento cromo presente no aço inoxidável. E essa reação acelera a corrosão do aço inoxidável, diminuindo o potencial de corrosão desse material. Durante o processo de projeto, é necessário determinar os processos adequados para garantir a rugosidade da parede interna dos tubos. As superfícies de contato dos tubos utilizados para água ou produtos farmacêuticos devem ser tratadas por meio de processos como laminação a frio, passivação, polimento mecânico ou polimento elétrico, a fim de garantir que a rugosidade da parede interna dos tubos seja inferior a 1 μm. Resumo: Acima foram apresentadas, de forma resumida, algumas características dos tubulações limpas no setor farmacêutico. Entre eles, o controle e a detecção de tubulações obstruídas com água estagnada, bem como as rigorosas exigências quanto à rugosidade da parede interna dos tubos, visam todos ao controle de microrganismos presentes nos tubos. Pode-se dizer que o controle e a prevenção de microrganismos devem receber atenção especial durante o processo de projeto e construção de tubulações limpas. Isso é algo que se destaca em comparação com outras indústrias. Qualquer omissão ou negligência pode afetar os medicamentos finais, portanto, é necessário tomar precauções desde o início.