洁净管道的设计除了需要满足一般管道的设计要求外,还需要满足管道在洁净方面的特殊要求:
一、管道的材质
(1)管子的材质
接触物料的管道材质需要能够同时满足介质的生产操作条件、清洗条件及蒸汽条件,必须具备操作条件下的防腐性、机械稳定性、和极好的光滑平整性。最好采用316L不锈钢材质或者选用对于物料介质具有稳定性的其他材质。
不接触物料的管道材质需具备机械稳定性、一般的光滑平整性及易于清洗性。
若采用合成材料/塑料的话,除具备化学稳定性要求外,还应具备最少的颗粒产生性,最小的微生物附着机会,以及在清洗/消毒温度下材料的耐受性。合成材料/塑料除了需要具备防腐性外,易于清洗也是一项非常重要的指标。在洁净厂房中,聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、高密度聚乙烯HDPE、聚碳酸酯PC、乙缩醛共聚物都是通常可选的材料。
若合成材料/塑料中有加固材料的话,加固材料不允许接触物料。
(2)垫片的材质
垫片必须具备绝对的紧实密封功能,尤其是应用在微生物易产生的场合。压紧的垫片绝对不可产生额外的缝隙,其材质必须能够耐受化学物料。为避免缝隙的产生,O型圈垫片应与槽的尺寸很好地匹配。EPDM、腈丁橡胶、硅橡胶通常被选作垫片的材料。在安装垫片时,压紧力应很好地控制,过度压缩会导致垫片损坏,从而挤至物料区域而形成凹槽或缝隙。
(3)胶粘剂材料
胶粘剂通常用于固定垫片,胶粘剂需选用食品级或设备供应商推荐的材料,以确保其不对设备造成腐蚀。
(4)管子的光洁度
管道系统的内表面光洁度应达到至少2.5μm,外表面达到易于手工清洗即可。而设备内表面应达到至少0.8μm。
二、管道的设计
(1)管道的布置
管道的布置除应考虑设备的操作与检修这一般管道的基本要求外,更应充分考虑易于设备的清洗。
凹槽、缝隙、不光滑平整都是微生物滋生、侵入的潜在危险。因此,在管线设计时,尽量减少管道的连接点,因为,每一个连接点都存在因泄漏而导致微生物侵入的潜在风险。
同样,不光滑平整的焊接是需要严格杜绝的,因此,设计时应尽量减少焊接点,最大限度地减少不光滑平整的机会。对于小口径管线,可以通过采用弯管的方式来替代弯头的焊接,弯管的弯曲半径至少应为3倍的DN,弯管处不得出现弯扁或褶皱现象。若管线的设计不可避免地存在袋形的话,应设计高点放空、低点排净。
(2)死区的控制
死区的存在也是产生微生物污染的另一个原因,因此,管线的设计应尽量避免死角,尤其是在需要蒸汽进行杀菌消毒的管线上更应注意。若死角无法避免,也应让死角朝上或至少水平,这样可以防止积液。
对于较长管线,应设计成能够自排积液型,由此可将管线设计成3°的坡度。
同样,为避免死区而产生微生物污染,用于接温度计/压力表的三通应采用短颈型,或将温度计直接设计在弯头处,以便最大限度地减少死区。
(3)法兰的选型
在法兰型式上,最好选用高颈焊接法兰,高颈焊接法兰焊接后其内径可达到与管子内径一致。这样,就有效地避免凹槽的产生而导致生菌。
(4)异径管的设计
关于异径管,水平管线上的异径管应采用低平型的偏心异径管,顶平形的偏心异径管只有在泵入口处才允许采用。当异径管装于垂直管线上时,应采用同心异径管。
三、管道的施工
(1)管子的焊接
为避免凹槽的产生,管子与管子应充分对齐后再焊接,严禁管子与管子之间的错位焊接。
(2)法兰的安装
法兰与法兰的连接应充分对齐,不允许错位安装,错位安装同样会产生凹槽而导致微生物污染。
(3)管架的预制及安装
管架的预制及安装也应尽可能地考虑避免积尘或积液,最好选用圆角型的SS304不锈钢型材,其表面的粗糙度达到便于手工清洁即可。避免使用存在尖角、尖锐边缘及裂缝的型材作管架。
(4)管道的施工
当管道在洁净区与非洁净区之间穿越时,在管子外壁和土建之间会产生空隙,为确保洁净区的洁净度,需要对空隙采取有效的密封措施,通常采用在管子与土建开孔之间加装不锈钢SS环片的方式来解决:对于安装在吊顶内(即非洁净区)的保温/保冷管线,自然要进行常规的保温/保冷,在此有必要提醒的是:应关注某些可能出现结露的管线,这些管线也必须保温,因为,这些管线的保温要求往往是工艺专业经常疏忽的。
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