潔凈流體工藝系統紅銹預防
潔凈流體工藝系統是紅銹滋生的重要場所，紅銹的生成可能是由於在系統生命周期各個階段的某些不良因素導致，因此紅銹的預防策略也應貫穿系統的整個生命周期。故而，如何預防紅銹滋生，需從設計階段、施工階段、運行階段進行分析。
1
設計階段的預防
設計計算
GMP要求，水系統的運行能力不應超過其設計能力。計算主要包括：制水設備的產能、儲罐容積、車間各使用點的使用時間、峰值流量和壓力、管網長度和直徑、泵流量和揚程、換熱器能力計算等。
設計的運行溫度
中國GMP和歐盟GMP建議「注射用水可採用70℃以上保溫循環」，對於純化水系統而言，一般建議在正常運行時採用稍低溫度（如18-20℃）來抑制微生物的快速滋生。對於70℃以上保溫循環的注射用水系統而言，雖然其微生物污染風險非常低，但是對於紅銹而言，卻是高生成風險。注射用水系統在設計時，其運行設計溫度通常定於80-85℃，有時甚至高度90℃，在滿足GMP和當地法規要求的前提下，降低其運行設計溫度有利於延緩紅銹的生成速率。
拋光等級
為了降低不鏽鋼表面粗糙度，通常需要對不鏽鋼表面進行拋光處理。拋光可以填充不鏽鋼表面毛孔、劃痕以及其它表面缺陷，從而提高其疲勞阻力、腐蝕阻力。其中電解拋光能有效降低表明粗糙度，除去機械拋光引起的表明凹凸不平，同時能去除表面遊離的鐵離子，提高表面的鉻鐵比，增加富鉻鈍化層，進而延緩紅銹產生速率和降低風險。ISPE推薦製藥用水系統拋光度Ra不高於0.76μm。 ASME BPE推薦製藥用水系統的管道拋光度Ra小於0.6μm，同時建議注射用水系統採用電解拋光處理。對於配液罐體建議內表面採用電解拋光處理，拋光度Ra小於0.4μm。
pH設定
中國藥典2010版對注射用水的pH要求為5-7，pH越小說明水溶液中[H+]濃度越大。當PH值小7後，隨著水中[H+]濃度越大，將加大不鏽鋼表面的均勻腐蝕、電化學腐蝕、縫隙腐蝕、點腐蝕等反應速率，破壞不鏽鋼表面的鈍化層，水中的氧氣就會與金屬中釋放出來的Fe元素緩慢地發生化學反應並形成疏鬆的氧化鐵，即紅銹。因此，pH值應當嚴格控制。
防止微生物污染措施
無論是製藥用水系統還是配液系統，如果發生微生物污染，則需重行運行殺菌或消毒程序。而高溫高濕的殺菌或消毒狀態下又會促進系統內紅銹的生成，因此製藥用水系統和配製系統在運行、操作過程中，應當防止微生物污染，減少整個系統殺菌或消毒周期，進而延緩系統內紅銹的生成。
設備選型
水系統的設備選型應當符合工藝要求，同時應當質量可靠，防止對系統內產生顆粒污染和微生物污染。
2
施工階段的預防
材料的選擇
流體工藝系統管道部件的首選製造材料應為316L不鏽鋼（UNS S31603），這種材料通常含有大約65%到75%的鐵（Fe）。316L不鏽鋼材料可以基本滿足所有的相關權威製造規格和標準。
材料的安裝
與系統材料的材質問題風險相比，系統的安裝質量對於系統紅銹產生的風險更大。在管道安裝過程中，為了控制好工程質量，以便提供符合要求的合格產品，其首要的關鍵任務是要提供優質、安全、可靠的管道焊接接頭，對其焊接質量實施合理有效的全過程管理控制。
為了得到合格的焊接產品，安裝供應商應在對潔凈管道實施焊接作業前做大量的準備工作，以滿足焊接作業的各種需要。在焊接作業準備階段需按照相應的潔凈管道和管件焊接標準程序相關規定選用具備相應資格證書的焊接操作員，並根據製藥流體工藝系統潔凈管道施工的特點分別從焊接工藝、焊接設備、焊接材料及施工環境等多方面進行準備，並對其準備情況進行有效控制。
酸洗鈍化
製藥流體工藝系統潔凈管道的安裝工作結束後，應及時對系統進行酸洗鈍化。雖然在安裝前不鏽鋼部件可能比較潔凈且具有完整的鈍化層，但是焊接會在焊縫和焊接的熱影響區破壞掉鈍化膜，導致紅銹現象過早出現。在焊接處和焊接熱影響區的元素，包括鉻、鐵和氧的分布情況會在金屬熔化和鈍化層再次形成的過程中發生變化，這樣鐵的濃度就會升高，鉻的濃度則會降低。因此通過正確有效的酸洗鈍化，可使系統恢復或增強自然形成的富鉻化學惰性表面，即鈍化膜。
3
運行階段的預防
控制循環水溫
考慮GMP對於注射用水的微生物抑制的建議，工程上推薦注射用水高溫儲存、高溫循環分配系統的溫度介於75℃-85℃為宜；該溫度範圍對微生物滋生與紅銹滋生都能起到良好的控制作用。同時，溫度過高也容易導致泵體發生氣蝕並導致點腐蝕的發生，從而在泵腔內部產生大量的紅銹並蔓延至全系統中。
控制產水水溫
蒸餾水機的產水溫度應當設置在合理的範疇，超過100℃的注射用水可能處於過熱狀態，其微觀狀態類似於高壓的純蒸汽系統，它會解離出H+（即質子），質子呈流體狀態，電化學腐蝕效應非常嚴重，其體積甚小且可以輕易穿透緻密的鈍化膜，對不鏽鋼鈍化膜構成破壞。當注射用水的水質符合企業內控範圍時，注射用水出水溫度應儘可能的降低，以避免製備出溫度過高的注射用水進行儲存與分配系統，對儲存與分配系統的換熱器造成較大的冷卻壓力和紅銹風險，同時也會導致企業的能耗增加。
純蒸汽溫度與流速
純蒸汽系統因溫度高、流動性快等特徵，在所有流體工藝系統中往往紅銹現象最為嚴重。
純蒸汽滅菌時，溫度達到121℃以上即可，流速以15-25m/s居多，考慮到輸送過程中的熱損失，純蒸汽發生器製備的純蒸汽可能會適當的提高一些溫度，但過高的溫度與過快的流速會導致紅銹的嚴重滋生，純蒸汽分配管網一旦紅銹爆發，會很容易污染下游設備（如配液罐、濕熱滅菌櫃等），系統在線滅菌後的顆粒物污染風險非常嚴重。因此，企業需結合實際需求，合理控制純蒸汽的運行溫度與流速，並制定相應的除紅銹維護保養機制。
運行參數控制
a、消毒與滅菌周期
常用的水系統消毒與滅菌方式有化學消毒、紫外線消毒、巴氏消毒、臭氧消毒、流通蒸汽消毒、過熱水滅菌與純蒸汽滅菌等。
部分採用熱消毒/滅菌的企業為了絕對的安全，提高系統消毒與滅菌頻次，結果水系統所處環境（溫度和壓力）的突變性導致系統承受交變載荷過載，鈍化層腐蝕疲勞加劇，從而導致鈍化層的物理強度，微觀緊密性惡化，鈍化層易受外界機械作用和化學作用的破壞，最後的結果是紅銹快速滋生。
對於熱消毒/熱滅菌的系統，消毒/滅菌頻率過高，也非常容易導致系統交變荷載過載，頻繁的溫差變化不利於鈍化膜的穩定。
b、停機處理
如果企業生產任務不緊張，考慮節能而不得不停產的話，可以採取如下措施來避免紅銹的滋生和危害：在停產之前，應當對系統內部的生物膜、有機膜和紅銹進行去除處理，並對不鏽鋼的表面進行修復，以保證在停產時間內，這三項風險源不再滋生；將水排盡之後，需要使用乾燥的壓縮空氣對系統進行吹掃，使系統儘可能的保持乾燥。吹掃之後，查看每一個用點、泵腔、罐底等其他局部最低點是否已經無水滴的殘留；第一次吹掃結束後，過24小時之後，再使用壓縮空氣進行一次吹掃，並經過24小時再次進行確認；直到基本完全乾燥位置；在停產結束，並在正式使用之前，應當再次對系統進行生物膜、有機膜和紅銹進行去除處理，防止停產期間滋生的這些風險源對水質和產品質量造成風險。
為了儘可能的降低純蒸汽用點紅銹的滋生速度，建議的措施如下：使用之前操作要規範：先排掉冷凝水，以降低環境的腐蝕性程度；如果用點不常用，則應在純蒸汽分配系統的標準操作規程中，明確註明定期對用點的冷凝水進行排放處理；制定純蒸汽分配系統例行維護檢查制度，重點檢查疏水器的疏水能力。
c、罐體液位控制
罐體液位淹沒噴淋器將導致嚴重的紅銹發生，因此，罐體液位不宜過高，不可淹沒噴淋球，導致噴淋球失效。建議措施：定期查看液位計的校驗狀態；高液位一般控制在80%，即會關閉補水閥，並聲光報警。
過程分析技術
近年來，過程分析技術（Process Analytical Technology，簡稱PAT）在醫藥化工行業越來越受到重視，包括美國FDA在內的官方機構正在積極推動應用PAT技術，力圖實現QbD（質量源於設計）理念，FDA認為：「產品質量是通過設計賦予的，而不是通過最終產品檢測出來的」。PAT已經成為規範生產過程最優化的有效工具，確保規模生產的產品質量，在提高效率的同時減少質量降低的風險。
過程分析技術在製藥用水系統中已經有了較為廣泛的應用，例如，製藥用水分配系統上一般都會安裝溫度感測器、壓力感測器、流量感測器、臭氧感測器、電導率感測器和TOC感測器用於監測水質和運行狀況。而近年來，微生物在線監測儀和在線鏽蝕檢測儀也實現了研發突破並被應用於現代化工業生產，在線鏽蝕檢測儀所提供的實時鏽蝕速率和鏽蝕累積量等參數，為除銹和鈍化頻率提供了有效的科學依據和實時評估。
