Системы вентиляции
Особенности работы. Системы вентиляции являются основными инженерными системами, целенаправленно обеспечивающими чистоту воздуха в производственных и лабораторных помещениях, а также воздуха, удаляемого из указанных помещений в окружающую среду.
Загрязнения в воздух рабочих помещений поступают из самых различных источников. Например, человек, работающий за лабораторным столом, при дыхании выделяет в воздух около 100 000 частиц в минуту [103]. При энергичной работе количество частиц размером 2390,3 мкм и более может увеличиться до 107 в минуту. Этот содержащий бактерии аэрозоль включает также частицы кожи, волос и загрязнений, попадающих в воздух с одежды, частицы пота и влаги, выделяющейся при дыхании. В некоторых случаях при нарушениях проведения лабораторных исследований в воздух помещений может попадать значительное количество микроорганизмов. Это положение можно проиллюстрировать количеством микроорганизмов в пробах после происшествий, наиболее характерных для микробиологических лабораторий [153].
Известны данные о том, что вид вентиляции влияет на эффективность защиты воздуха рабочих помещений от микроорганизмов. Например, эффективным способом снижения загрязненности лабораторных помещений являются создание и поддержание в них избыточного давления за счет постоянной работы вентиляционной системы [114]. Особенно распространена вентиляция помещений предварительно профильтрованным воздухом или вентиляция рабочего места ламинарным воздушным потоком, при которой обеспечивается подача чистого нетурбулизованного воздушного потока [105]. Такой вид вентиляции обладает способностью самоочищаться, исключает перекрестные загрязнения, практически устраняет необходимость в ограничении доступа персонала, который в этом случае оказывает лишь незначительное влияние на чистоту помещения, обычно не требует использования предбоксников, воздушных шлюзов и других дополнительных устройств на входе в помещения, обеспечивает снижение эксплуатационных расходов.
В фармацевтической промышленности системы с ламинарным вертикальным и горизонтальным потоками воздуха используются для решения таких проблем, как защита продукта и (или) оператора, а также для предотвращения перекрестного загрязнения [1051.
Ламинарный поток применяется успешно в лабораториях, занимающихся производством вакцин при использовании тканевых культур, а также при испытаниях на стерильность.
Одним из важнейших требований к системам вентиляции является обеспечение необходимой кратности воздухообмена. Например, лабораторные помещения должны вентилироваться свежим воздухом со скоростью обмена 10—15 смен в час [156]. Указывают на необходимость создания направленного потока воздуха от менее загрязненных к более загрязненным помещениям [102].
Выбрать необходимую эффективность систем вентиляции можно, исходя из требований к чистоте помещения или группы помещений. Пример таких требований, в основе которых лежит федеральный стандарт США 209В, заимствованный из работы [114], представлен в табл. 39.
Таблица 39. Требования к чистоте помещений
В работе [111] приведен обзор состояния стандартных тестов в технологии так называемых чистых помещений, а также характеристика проблем, составляющих предмет стандартизации, в частности методов испытаний. Рассмотрены в основном американские стандартные методы испытаний чистоты воздуха чистых помещений.
Стандарт CS-6T «Испытание и освидетельствование чистых помещений» определяет главным образом тесты для помещений с ламинарным потоком воздуха класса 100 и содержит определенные требования в отношении ряда характерных особенностей таких помещений. Он включает тесты на проверку эффективности фильтрующей установки, на утечку воздуха, величину его потока и скорость; на подготовку и подачу воздуха; на определение резервной производительности по воздуху, на оценку ламинарности и турбулентности потока, на контроль температуры, влажности, освещенности, уровня шума и вибрации. В стандарте представлена спецификация на оборудование, операции и приборы, используемые в этих 241
тестах.
В стандарте CS-2T «Устройства с подачей ламинарного потока чистого воздуха» содержатся спецификации по конструированию чистых стендов, лабораторных столов и других устройств с .ламинарным потоком чистого воздуха. Он представляет соответствующие тесты на испытания.Количество частиц в воздухе, рассматриваемое в качестве индикатора возможного загрязнения микроорганизмами, зависит от рабочего процесса в отдельных помещениях. Однако разница в содержании активных частиц в чистых помещениях с вентиляцией по типу ламинарного воздушного потока более существенная, чем в помещениях с обычной вентиляцией. Важно отметить, что при использовании вентиляции по типу ламинарного воздушного потока концентрация частиц в воздухе может быть на 2 порядка и более ниже, чем при использовании других типов вентиляции. С вентиляцией ламинарным потоком воздуха уже созданы не только рабочие места, но и помещения. Такой способ наиболее эффективен тогда, когда производственный процесс циклический. Чистые помещения вентилируются преимущественно вертикальным потоком [114]. (Например, при производстве различных лекарственных препаратов это оказалось весьма успешным). Поскольку физические методы функциональной проверки для чистых помещений соответствуют требованиям класса 100, авторы работы [151] экспериментально оценили возможности контаминации.
Из 10 000 ампул, наполненных 1,1мл стерильного питательного бульона, через 3; 6 и 10 дней выбрали по одной «помутневшей» ампуле. При так называемом «контроле на стерильность» не удалось выявить загрязняющие микроорганизмы. Степень загрязнения в этом производственном помещении составила 0,03%. Эта величина лежит значительно ниже границы чувствительности метода заключительной проверки на наличие загрязняющих микроорганизмов. Задачей следующего опыта было получить ответ на вопрос о том, насколько велика потеря надежности в результате исключения системы ламинарного воздушного потока. Опыт проводили в идентичных условиях за исключением того, что вентиляцию снизили до естественного обмена между отдельными помещениями с кондиционированием воздуха.
Число частиц в помещении, в котором заполняли ампулы, возросло с 500 до 45 000 на 1 м3. Содержание микроорганизмов в воздухе, определяемое с помощью пробоотборника Андерсена, ограничивалось 50 микроорганизмами на 1 м3. Число забракованных ампул (визуальный контроль) по сравнению с предыдущим опытом повысилось на 44% (со 179 до 258). Значительно увеличилось число ампул, загрязненных посторонней микрофлорой. Вероятность контаминации возросла в 10 раз.Итак, обеспечение вентиляции по типу ламинарного' воздушного потока, особенно при поддержании гарантированно асептических условий в лабораторных и производственных помещениях, имеет большое практическое значение.
Прямая связь между загрязнением воздуха частицами и степенью чистоты готового продукта указывает на необходимость доведения производственных условий до класса 100 для того, чтобы добиться отсутствия загрязнения микроорганизмами конечного продукта, который должен быть стерильным. Если условия класса 100 соблюдены, то можно ограничить некоторые затрудняющие работу меры, например употребление перчаток или масок для рта. При отсутствии вентиляции по типу ламинарного воздушного потока такие ограничения невозможны [114].