Tối Ưu Hóa Giám Sát: Khoa Học về Sự Thất Thoát Hạt

Chào buổi sáng hoặc buổi chiều tùy theo nơi các bạn đang tham gia, chào mừng đến với webinar hôm nay. Tôi là Ces, người điều phối từ BTMI và thật sự rất vui được có các bạn ở đây. Chúng tôi rất hân hạnh có nhà tài trợ tuyệt vời Particle Measuring Systems (PMS) cùng chúng ta hôm nay, họ sẽ trình bày webinar với chủ đề "Tối Ưu Hóa Giám Sát: Khoa Học về Sự Thất Thoát Hạt".

Giới thiệu diễn giả

Mark - Cố vấn GMP cấp cao toàn cầu tại PMS, là chuyên gia được công nhận toàn cầu về kiểm soát ô nhiễm dược phẩm, chuyên về thiết kế, xác nhận và triển khai hệ thống giám sát môi trường tuân thủ GMP. Với hàng thập kỷ kinh nghiệm, ông đã dẫn dắt hơn 200 dự án tại các cơ sở phòng sạch.

Luca - Chuyên gia tư vấn trong nhóm Đảm bảo Vô trùng toàn cầu tại PMS. Bắt đầu sự nghiệp trong kiểm soát chất lượng vi sinh, hiện tập trung vào chiến lược kiểm soát ô nhiễm và giải pháp dựa trên rủi ro cho sản xuất GMP.

Tại sao cần nghiên cứu về thất thoát trong ống dẫn?

Phụ lục 1 EU GMP (2022)

Năm 2022, việc phát hành Phụ lục 1 với các yêu cầu có hiệu lực từ 2023 đã sử dụng ngôn ngữ yêu cầu "định chuẩn ống lấy mẫu".

Mục 5.9 nêu rõ: "Máy đếm hạt bao gồm ống lấy mẫu phải được định chuẩn". Nhưng "định chuẩn" nghĩa là gì? Đây là một tuyên bố chung không có thông số cụ thể:

• - Là hiệu chuẩn?

• - Là nghiên cứu thất thoát hạt?

• - Là tối ưu hóa?

Các yêu cầu chính:

• - Đường kính ống và bán kính uốn phải phù hợp (kết hợp số Reynolds và Stokes)

• - Hạn chế số lượng chỗ uốn

• - Chiều dài ống thường không quá 1 mét trừ khi được biện minh

• - Sử dụng máy đếm hạt với ống ngắn cho phân loại phòng sạch

Hiểu lầm về ISO 14644-1

Có sự hiểu lầm về điều khoản C4.1.2 trong Phụ lục C của ISO 14644 phần 1 về lấy mẫu hạt macro (hạt > 5 micron). Sự khác biệt nhỏ giữa:

• - Trong bảng: ≥ 5 micron

• - Hạt macro: > 5 micron

Nghiên cứu cho thấy kích thước trung bình của vi sinh vật bay lơ lửng trong phòng sạch là 10-20 micron. Kiểm soát hạt ≥ 5 micron nghĩa là kiểm soát được vi sinh vật.

- Báo cáo kỹ thuật ISO 14644-21

- Báo cáo mới về kỹ thuật lấy mẫu hạt trong không khí bao gồm:

1. Các loại sai số chính

Sai số lấy mẫu:

• - Lấy mẫu đẳng động (isokinetic) - tốc độ khớp với luồng không khí

• - Lấy mẫu đẳng trục (isoaxial) - hướng đúng với luồng khí

Sai số đếm hạt:

• - Được kiểm soát bởi hiệu chuẩn theo ISO 21501-4

Sai số vận chuyển trong ống:

• - Tổng chiều dài (ảnh hưởng lớn nhất)

• - Số lượng chỗ uốn

• - Van và đầu nối

2. Cơ chế thất thoát hạt

• - Lắng đọng do trọng lực - hạt rơi xuống đáy ống

• - Lắng đọng quán tính - va chạm tại chỗ uốn

• - Xoáy rối - tại điểm mở rộng ống

• - Khuếch tán - chủ yếu với hạt < 0.1 micron

3. Số Reynolds và Stokes

Số Reynolds xác định kiểu dòng chảy:

• -  < 2,300: Dòng chảy tầng (laminar) - dễ lắng đọng

• 4,000: Dòng chảy rối (turbulent) - vận chuyển tốt

• -   2,300-4,000: Vùng chuyển tiếp

Số Stokes - tỷ lệ kích thước hạt/đường kính ống

Đường kính ống tối ưu: 10-13mm cho hầu hết ứng dụng

Thiết kế thí nghiệm (Luca trình bày)

- Phạm vi nghiên cứu

- Mục tiêu chính: Điều tra ảnh hưởng của các cấu hình máy đếm hạt khác nhau đến thất thoát hạt trong lấy mẫu.

Thiết lập thí nghiệm

Tiến hành tại phòng thí nghiệm PMS ở Frascati, Italia:

• - 2 máy đếm hạt

• - Van 3 chiều thép không gỉ

• - Ống Bev-a-line mới, đường kính 10mm

• - Phần mềm Facility Net 

Các biến số được kiểm tra

• - Chiều dài ống: 1m, 1.5m, 2m

• - Số lượng chỗ uốn: 0-4 chỗ

• - Bán kính uốn: Khác nhau

• - Van: Có/không

10 cấu hình được thử nghiệm

Từ cấu hình A (lý tưởng - 1m, không uốn, không van) đến cấu hình L (phức tạp nhất - >2m, nhiều chỗ uốn, có van)

Kết quả nghiên cứu

Hạt 0.5 micron

• - Thất thoát < 1.5% cho mọi cấu hình

• - Nằm trong phạm vi nhiễu thí nghiệm

• - Thiết kế ống không ảnh hưởng đáng kể

Hạt 5 micron

• - Thất thoát dao động 0-30%

• - Phụ thuộc mạnh vào cấu hình

• - Cấu hình L và F cho thấy thất thoát cao nhất

Yếu tố ảnh hưởng chính

1. - Chiều dài ống - tăng thời gian lưu và khả năng lắng đọng

2. - Chỗ uốn và van - tạo rối và dòng chảy thứ cấp

3. - Hướng và độ cong - ảnh hưởng lắng đọng do trọng lực

Khuyến nghị thực tế

Thiết kế tối ưu

1. - Tránh van khi có thể

2. - Giữ ống ngắn (≤1m nếu được)

3. - Giảm thiểu chỗ uốn

4. - Sử dụng bán kính uốn thoải khi cần

5. - Tránh thay đổi hướng đột ngột

Xử lý thất thoát hạt

Khi phát hiện thất thoát đáng kể:

• - Không điều chỉnh số đếm hạt (thang logarit phức tạp)

• - Điều chỉnh ngưỡng cảnh báo theo tỷ lệ thất thoát

• - Thu thập 3 tháng dữ liệu trước khi đặt giới hạn

• - Xem xét trong chiến lược kiểm soát ô nhiễm tổng thể

Phân loại vs Giám sát

Phân loại phòng sạch:

• - Sử dụng ống ngắn nhất có thể

• - Giá trị tuyệt đối quan trọng (đạt/không đạt)

Giám sát thường xuyên:

• - Có thể chấp nhận thất thoát hệ thống

• - Tập trung vào xu hướng dữ liệu

• - Điều chỉnh mức phản ứng phù hợp

Bảng kiểm tra đánh giá rủi ro

Đánh giá cấu hình của bạn:  

Yếu tố	Rủi ro thấp	Rủi ro cao
Chiều dài ống	<1m	>2m
Số chỗ uốn	0-1	>2
Bán kính uốn	Thoải	Gấp
Thay đổi hướng	Không	Có
Van	Không	Có

Xác định mức rủi ro tổng thể:

• - >3 mục rủi ro cao: Cần nghiên cứu thất thoát hạt

• - 1-2 mục rủi ro cao: Nên xem xét nghiên cứu

• - Chỉ có rủi ro thấp: Không cần nghiên cứu

Kết luận : Nghiên cứu này cung cấp dữ liệu thực tế về thất thoát hạt trong các cấu hình ống lấy mẫu khác nhau. Các phát hiện chính:

1. - Hạt nhỏ (0.5μm) vận chuyển hiệu quả trong mọi cấu hình

2. - Hạt lớn (5μm) có thể thất thoát đến 30% trong cấu hình không tối ưu

3. - Thiết kế hệ thống quan trọng cho độ chính xác dữ liệu

4. - Cần cách tiếp cận toàn diện - không có tiêu chuẩn đạt/không đạt đơn giản

Bằng cách hiểu và định lượng thất thoát hạt, chúng ta có thể:

• - Đưa ra quyết định thiết kế tốt hơn

• - Đảm bảo dữ liệu giám sát phản ánh đúng độ sạch thực tế

• - Duy trì tuân thủ quy định

• - Tăng cường độ tin cậy của dữ liệu phòng sạch

Particle Measuring Systems sẵn sàng hỗ trợ đánh giá cấu hình cụ thể và tối ưu hóa hệ thống giám sát môi trường của bạn.