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—2024第014期—

本文全面讲述了制药用水系统红锈的原因、特点形态、预防措施。

制药用水是药物生产中用量大、使用广的一种原辅料。水易滋生微生物，微生物指标是重要的质量标准，制药用水质量监测中发现电导率、TOC指标开始出现波动，微生物增多，这就是制药用水系统管路需要除红锈生物膜了。

红锈是怎么产生的？

在许多水系统中，通常是高温(80℃)蒸馏水和清洁蒸汽系统都能发现红锈。不仅仅在储存和分配系统中存在红锈，也能在蒸馏和清洁蒸汽制备系统中发现红锈。不锈钢处于例如在高温纯水或有以氯离子为代表的卤族元素离子的存在时，钝化薄膜受到破坏并得不到修复，就不可避免地发生腐蚀，这种现象称为红锈，红锈发生后，不表面光洁度会得到严重破坏，制药用水的水质也会不断恶化，其电导率、总有机微生物含量与细菌内毒素等指标都有可能出现不规律的波动，给制药企业的药品生产带来隐患。

红锈是水系统中由富铁物质组成的小粒子在管路内壁或聚四氟乙烯（PTFE）部件上聚集产生的，是不锈钢腐蚀的产物。化学成分主要包括有氧化铁、氧化二铁、氧化三铁和其他成分。颜色有从微黄、红棕到黑色的不同颜色，一般情下，红棕和黑色是不能通过擦拭的方式去除的，必须进行化学清洗。

红锈的主要成分

主要成分是三价的铁氧化物，但它也可能含有不同形式的铁、铬和镍。通过电子能谱仪，发现红锈膜外层富含碳，在下层富含铁和氧，可能是氧化铁，一段时间后，膜能均匀分布在整个系统中。

主要成分：Fe2O3+ Fe3O4

红锈的形态是多姿多彩

红锈似乎是位置(设备)特异性的，因为它有各种形态和结构。红锈有多种颜色沉积。颜色包括橘色、淡红色、红色、红褐色、紫色、蓝色、灰色和黑色。红锈除了具有上述的多样性之外，它还可能是多层的、具有不同的颜色和结构。据说，在高温高纯水系统中，红色红锈是最常见的，而蓝色/黑色的红锈在洁净蒸汽系统。

红锈的类型

(国际制药工程协会基准指南第四册-水和蒸汽系统》对红锈的分类做了十分细致的阐述。

I型红锈

迁移型红锈，包含多种金属所衍生的氧化物和氢氧化物(最多的是化铁或氧化亚铁，还包含少量的镍、碳、硅等元素)。主要是橘黄色或橘红色，粒型，有从原金属表面生成点迁移的趋势。这些沉淀的颗粒可以从表面清除掉不会导致不锈钢的组成发生改变。I型红锈颗粒附着于不锈钢表面，并没有对不锈钢造成结构性、组分性的破坏，此类红锈工程风险较低，其生成时间很短，属于工程正常现象，从投人产出比的概念来说，不建议对I型红锈进行频繁的去除与再钝化。

Ⅱ型红锈

非钝化表面的氧化，局部形成的活性腐蚀(氧化铁或氧化亚铁，最多的是三氧化二铁)。存在多种不同颜色(橘色、红色、蓝色、紫色、灰色和黑色)最常见的是因为氯化物或其他卤化物对不锈钢表面的侵蚀而造成的。它与表面结合为一体，更常见于机械抛光的表面或是因金属和流体产品间相互作用而损害到了钝化层的地方。Ⅱ型红锈破坏不锈钢表面的抛光度，因而会导致微生物滋生风险。建议企业通过周期性的除锈清洗来降低Ⅱ型红锈风险。

不锈钢表面（Ⅱ型红锈）

Ⅲ型红锈

在较高温度(超过95℃)下加热氧化后产生的黑色氧化物，发生在如纯蒸汽系统等高温环境中的表面氧化。随着红锈层的增厚，系统颜色会从金黄色变成蓝色，然后变成深浅不一的黑色。这种表面氧化以一种稳定的膜的形式开始并且几乎不成颗粒态。

不锈钢表面（Ⅲ型红锈）

去除红锈的最佳阶段

红锈的最佳去除阶段是Ⅱ型红锈。

红锈去除方法

管道红锈的去除方法本质是去除管道内的微生物和颗粒，所以采取多种材料的施工方法才是最有效的。

梵通为制药行业的水管路的除红锈生物膜去除服务，提供符合《中国药典》和GMP要求的验证文件。

·壹·

物理清洗法

1. 机械清除

- 使用钢丝绒、抛光布、管道内钢刷等工具进行物理清除。

- 这种方法适用于管道内部红锈较少或轻微的情况。

- 操作时需注意力度控制，避免对管道造成损伤。

2. 高压水枪

- 使用高压水枪对管道进行冲洗，可以去除管道内壁的红锈和污垢。

-* 这种方法适用于管道内部红锈较多但附着不牢固的情况。

- 操作时需注意水压的选择和控制，避免对管道造成过大的冲击力。

·贰· 

管道内清洁

碱性清洁剂：碱性清洁剂清洗管道内附着物，初步破坏生物膜结构。

·叁· 

管道酸洗钝化

使用酸性清洁剂，可以将红锈通过化学反应转化成其他物质，从而去除红锈。

·肆· 

生物膜去除

梵通研发生物膜技术方法，在工艺管路中，充分接触并渗透生物膜。经过一段时间的封闭后，有效分解杀灭生物膜菌群，并将其逐个杀灭。最后纯化水反复冲洗水管路，直至冲洗电导率小于1.0us/cm,TOC小于3PPb。

效果评估方法

1、对管路内窥镜检查，前后对比的视频和部分彩色照片。2、管路钝化后的测试：蓝点测试法，前后对比的视频和彩色照片。3、清洗生物膜完成后，梵通工程师对水管路内壁棉签取样，水样取样。无论是管道内壁还是水中的微生物检测显示，菌落总数显著下降，生物膜芽孢杀灭率大于90%。

多久进行除生物膜

1. 管道使用情况：管道的使用频率和输送介质的性质会影响生物膜和红锈的生成速度。例如，输送腐蚀性介质或含有大量微生物的介质会加速生物膜和红锈的形成。

2. 水质条件：

水质的好坏直接影响管道内壁的腐蚀速度和生物膜的滋生。含有高浓度溶解氧、营养物质和微生物的水源更容易促进生物膜的形成。

3.   管道材质：

不同材质的管道对腐蚀和生物膜滋生的抵抗力不同。例如，不锈钢管道相对更耐腐蚀，但也可能因特定条件（如高温、高湿）而形成生物膜。

4. 环境因素：

环境温度、湿度和光照等条件也会影响生物膜的生长速度和红锈的生成。例如，温暖湿润的环境更有利于微生物的生长和繁殖。

5、初步评估：

根据管道的使用情况、水质条件、管道材质和环境因素等，对管道内部的红锈和生物膜情况进行初步评估。

6、监测与记录：

定期对管道内部进行监测，记录红锈和生物膜的生长情况。这可以通过内窥镜、水质检测仪器等设备实现。

7、分析数据：

对监测数据进行分析，了解红锈和生物膜的生长速度和趋势。这有助于确定清洗周期和选择合适的清洗方法。

梵通工程师建议：制药用水系统每1年做风险评估，每2年做除红锈生物膜去除

梵通生物研发了针对不锈钢表面的生物膜去除技术。第一步通过自主开发的清洁工艺破坏生物膜的被膜层、连接层，打破生物膜层结构，让细菌暴露出来。第二步采用自有开发干燥气体工艺，对暴露出来的细菌封闭杀灭。彻底完结生物膜的团队。梵通的生物膜去除技术，去除生物膜，抑制管道腐蚀，同时控制化学消毒剂的残留量。