与其说BPE标准严格苛刻，不如说是生物制药领域的生产要求越来越高，引领着设备供应商完成一次又一次的自我突破。但也正是这一项又一项的创新之作，为企业带来了决胜于市场的动力源泉。

近几年，生物制药领域对于卫生级泵、阀、管件管件的需求越来越多，要求也越来越严格，这也使得ASME BPE 标准为卫生级设备产品设定了清晰而细致的技术和质量要求。如何采用优良的设计、先进的工艺、清洁的环境、严谨的检测，以达到完善的质量，这些成为了设备供应商需要面临的挑战。然而，冲过了这重重挑战，也就意味着产品可以决胜于市场。

本文根据这些需求为您推荐几款完全符合ASME BPE标准，甚至要求比BPE标准还要严格的产品，这些设备供应商以专业的知识和丰富的经验为用户解决了在生产中经常遇到的难题，尽管生产的成本有所增加，但重要的是它们赢得了用户的最终认可。

EGMO公司

德国诺盟集团成员之一EGMO公司亚太销售总监Shaul Levi表示：“EGMO和 NEUMO公司均是BPE标准的会员， 我们与其他会员不断分享在不锈钢制造领域获得的经验和知识， 并紧随更新的标准， 应用于实践。”

EGMO作为NEUMO集团的子公司，在高纯净管件的加工制造上有40多年的经验， 由于EGMO公司积极应对市场的挑战，不断更新生产设备，改进生产工艺，已在生物制药、化妆品、保健品等领域处于领先地位。

图1 EGMO制造的管件都将100%经过肉眼检查

EGMO公司制造的管件商标为MAXPURE， 在原材料采购， 管件生产和成品检验等各项指标完全符合ASME BPE标准的要求， 并在某些方面高于此标准。

符合ASME BPE 标准的产品主要具有以下优势：严格控制部件硫含量为0.005%~0.017%， 便于自动焊， 保证焊接质量，节约安装周期，最终节约工程费用；明确定量地规定了多种表面处理方式和表面粗糙系数；在Ra平均值要求的基础上增加了表面粗糙系数Ra最大值；规定了测量和公差的要求；定量地规定了如何测量不同种类，由不同原因引起的瑕疵包括：原材料质量、机械工艺、焊接瑕疵；明确规定了管件的标识和包装的标准；明确规定了“最大压力等级”；精确规定了系统和管件的基本概念；对卫生及无菌零部件和各类管道元件设计有了总体要求，例如：阀、泵及换热器；不同密封形式的类别，结构的定义，在各种应用场合的机械和物理特性要求。

图2 每一管件都对炉号、工号做了标识，它包含了所有加工处理和原材料的详细信息。

NEUMO集团的管件制造标准要比BPE标准更加严格。清洗采用多步骤清洗循环以保证管件清洁，管件抗腐蚀能力优于其他品牌。检查步骤依据ASME BPE标准SF-3表对所有表面处理缺陷的详细规定，EGMO制造的管件都将100%经过肉眼检查。依据ASME BPE标准对公差的规定，所有管件的尺寸特性100%经过检查后出厂。每一管件都对炉号、工号（仅EGMO公司提供此工号，它包含了所有加工处理和原材料的详细信息）、材料等级、标准、表面处理 (SFF)、商标名称做标识。每一管件带端盖，封存在塑料袋中并按照ASME BPE 标准的要求贴标签。

美国联合工业公司

美国联合工业公司全球销售总监Lloyd J. Peterman表示：“美国联合工业公司生产的所有符合A249、A269、A270和A554的钢管，全部使用激光焊接。对比其他公司所使用的TIG焊接工艺，激光焊接极大地减少了焊逢的热影响区，这可以降低焊接区潜在的腐蚀性。”

从上个世纪70年代初，不锈钢开始代替玻璃被使用在输送管道和容器上，在制药生产工艺中也被用作传送和储存水的可选材料。不锈钢能承受更高的温度和压力，并且能更强地抵抗不同产品和不同生产工艺中化学作用的影响。同时，不锈钢还具有高温清洁性和高温抗腐能力。在早期的实践中，316L被选作可使用的材料。“L”代表较低的碳含量；最大含量在0.03%。这可以最大程度地减少在焊接过程中碳化铬的形成。在其他要求更高抗腐蚀能力的使用场合，SS型号的高钼钢（Mo: 6%）将被使用，例如AL6XN。

图3 成品钢管应该标注有炉号、生产日期、材料（316L, A270-S2）和表面处理状态。

在1990年，ASME BPE被组建开始制定一个专门用在生物制药行业的标准。不锈钢管和相关的管件被首先考虑在内。第一版BPE标准在1997年出版。标准中关于钢管和管件的部分在整个BPE标准里都有被引用或参考，但是最重要的部分是表面处理部分和尺寸与公差部分。BPE对钢管的要求是严格的，但通过适当的工艺和选用合适的材料还是比较容易达到的。

钢管的制造商所选择的材料必须是符合ASTM A249/A269/A270-S2标准的材料。“S2”是针对制药行业的在A270标准基础上的一个附加标准。S含量必须在0.005% ~0.017%的范围内，这可以保证焊接过程的稳定性。钢管的壁厚是很重要的，并且被确定为0.065″(1.65mm)， 公差范围在10%。为了保证在管件生产过程中（抛光处理）壁厚减小后依然可以和钢管的连接相匹配，被用来生产管件的钢管的壁厚必须保证在0.067(1.70mm)。

美国联合工业公司生产的所有符合A249、A269、A270和A554的钢管，全部使用激光焊接。对比其他公司所使用的TIG焊接工艺，激光焊接极大地减少了焊缝的热影响区，这可以降低焊接区潜在的腐蚀性。　

在钢管的成型和焊接过程以后，根据BPE的标准，钢管的表面应该根据客户的不同要求实行不同的抛光处理。其表面处理状态分为SF1、 SF2或者SF3。SF3被使用得最为广泛，其内表面的光洁度在20 Ra. (0.5μm)以内。BPE没有规定外表面的光洁度，但是32 Ra. (0.8μm)是被广泛使用的要求。如果钢管在使用时要求外表面有镀层或被其他物质覆盖，则钢管保持未抛光状态。一些客户要求，特别是针对注射用水的生产线，必须使用电抛光钢管，其共分为SF4、SF5、SF6三种状态，其中SF4是使用最为广泛的表面片理状态。此状态的内表面光洁度在15 Ra. (0.375μm)以内。成品钢管应该标注有炉号、生产日期、材料（316L， A270-S2）和表面处理状态。钢管的材质证明书（MTR）应打印出来一并交给客户。

图4 不锈钢能承受更高的温度和压力，并且能更强地抵抗不同产品和不同生产工艺中化学作用的影响。

在ASME BPE标准中SF-1（可接受的不锈钢和高合金机械抛光表面要求）中具体描述了其可接受的表面状态。这些要求是非常严格和具体的。例如，在表格里包含了各种缺陷，如“凹坑”（不接受）、“划痕”（不接受）、“裂纹”（不接受）、“孔洞”（不接受）、“生产和其他残留物”（不接受）。麻点、表面污点和焊渣等也都严格规定了大小和数量限度。

尽管不锈钢管正常情况下是以20'（6.1m）为长度单位生产和销售的，钢管的生产者也必须对钢管的整个内表面进行100%的内窥镜检测以保证其表面状态100%符合的BPE标准的要求。这样的检测是用前端带亮灯的内窥镜进行的，并且需要增加额外的成本。

美国联合工业公司在全世界范围内提供适用于生物制药行业的BPE不锈钢管，其中包括辉瑞制药、惠氏、爱尔康、拜耳、默克医药、先灵葆雅、阿斯特拉、安进制药、葛兰素等世界著名公司。另外，美国联合工业公司还为一些管件的生产厂家提供BPE钢管。

南京元创生物工程有限公司

南京元创生物工程有限公司总经理温昭达表示：“在国内，BPE标准尚未普及，高投入也是个主要原因。然而随着中国与世界市场逐步融合，最终在许多方面需要向相同并且可以测量的标准靠拢，对生物制药界来说，ASME BPE标准无疑是最终的标准。”

最新版的关于生物技术和制药领域的ASME-BPE指引，为工艺工程师们提供了可靠及可测量的阀门选择标准。该标准主要实施于：与产品、原料或者生产、研发及生产放大过程里的中间体直接接触的部件和产品制造过程中的关键系统（例如：WFI注射用水、纯蒸汽、过滤及中间产品储存）。

图5 “为了使产品能与该标准接轨，元创公司特别建造专用的白色洁净车间来加工、清洗、组装和测试阀门产品，从根本上将产品被污染的机会降到最低，以符合BPE标准（SD-3.5）对制造环境的要求。”
——温昭达，南京元创生物工程有限公司总经理

在SD-4.6.2章节里写着“Diaphragm type valves are specifically preferred for bioprocessing fluid applications”，说明了隔膜阀是BPE优先推荐用于生物加工的流体的阀门品种。隔膜阀门之所以被重视，原因是无论用作关键生产系统的配套部件还是作为物料输送管线的控制元件，其质量的优劣会直接影响到整体生产的正常运转及产品质量。

CNYC系列卫生隔膜阀是南京元创生物工程有限公司的主力产品，按照真正的工艺管线元部件来设计，质量满足国际上最新的行业标准，专用于满足出现在制药、生物制品、化妆品和其他行业中有高要求的工艺，在这些领域里产品的质量容易受到微粒的产生和污染的危害。

在BPE标准文件里，关于隔膜阀的要求，以“无菌性及可清洁性（SD）部分”、“尺寸及公差（DT）部分”和“表面处理（SF）部分”里的说明有较强的指引性，规范了一只BPE标准隔膜阀的硬性指标，同时对生产产品的BPE企业提出了生产质量管理的指引，对产品生产信息的可追溯性有明确要求，这是对应该标准的隔膜阀门的软性指标。

图6 BPE标准在CNYC隔膜阀设计中的体现。

BPE在DT部分描述了外部尺寸及其他方面的要求细节，特别在DT-3章节里对管道配件和工艺元件（含阀门）外部标记也明确了要求，规定以适当而不损伤产品接触面的方式，永久标记上以下信息：

（a）炉号/编号以使每个与产品接触的部件的材料报告可追溯；

（b）材料类型；

（c）制造商名称、标识或商标；

（d）标准的参照（ASME BPE）；

（e）对应BPE的合适内表面记号。

此外，该章节里也对关于使用自动焊接的不锈钢阀门末端连接，提出了材料的化学成分的要求，其中对S（硫）的含量限定在0.005%~0.017%范围，这是比较重要的指标。每只阀门，按DT-14.2所述，必须提供材料测试报告（MTR），以核实符合指标而且炉号/编号能追溯至MTR。

元创公司理解BPE标准的专业性和影响力；作为一家专业的卫生隔膜阀门制造商，为了使产品能与该标准接轨，元创公司特别建造专用的白色洁净车间来加工、清洗、组装和测试阀门产品，从根本上将产品被污染的机会降到最低，以符合BPE标准（SD-3.5）对制造环境的要求。为了达到产品生产信息具有可追溯性的严格要求，每一只CNYC阀门的零部件都带有编号并在计算机里存储，每只阀门成品都带有生产批号、材质及工业标准信息，只要输入成品的生产编号就可以查出所使用零部件及相关信息。此外，在质量保证上，也按照BPE标准（GR-7）建立了一套严谨的质量保证体系，提供必须的包括MTR在内的文件，以保证产品符合BPE标准而且质量稳定。

图7 全排净设计。

在BPE标准的SD章节里，除了强调产品的设计要遵从无菌性（无死角、可排净）和可清洁性的要求外，在SD.34.2 一节里，还对使用非金属材料（比如：隔膜片）特别提出要求，明确指定材料必须满足FDA 21 CFR 1772600、FDA 21 CFR 1771550和USP CLASS VI等安全标准，才可以使用。元创公司经过不懈的努力，现已拥有以上的三项安全鉴定证书，具备制造BPE标准产品的必备条件，为客户提供符合标准的产品。CNYC阀门可以被逐一标明和安装在工厂内，让整个设计、建造、试车和维护的过程变得更易于管理，同时有助于将项目成本降低。

ASME BPE 标准对产品设定的技术和质量要求清晰而细致，总之，生产BPE标准产品，需要适当的生产环境、合格的材料、优良的设计、精细的加工工艺、严谨的测试程序、正确的包装以及完善的质量保证系统等条件被充分满足，方可为功。由于门槛较高，对制造商来说是个挑战，同时直接增加了其制造成本。在国内，BPE标准尚未普及，高投入也是个主要原因。然而随着中国与世界市场逐步融合，最终在许多方面需要向相同并且可以测量的标准靠拢，对生物制药界来说，ASME BPE标准无疑是最终的标准。

德国SED阀门公司

德国SED阀门公司技术工程师张家友表示：“ ASME BPE标准对生物制药的流程工艺要求十分严格，使流程工艺符合这些要求是一项十分艰巨的任务。但是迄今以来，通过切身地和用户交流、沟通，德国SED公司成功地积累了大量为用户量身定做的解决方案，同时SED专家在研发和制造领域的深厚专业知识和广泛的对工艺了解的经验，都成为了SED公司对产品进行不断创新设计的力量源泉。”

为了达到高水准的消毒，德国SED阀门公司成功地创新设计出了固定密封圆环结构，完美地应用在了德国SED 阀门公司的产品上。

图8 “阀门执行机构的尺寸大小，对于阀门安装在工艺系统中产生的死角最小化，以及在安装空间有限时，对阀门设计的紧凑性要求较高的场合都具有举足轻重的作用。”
——张家友，德国SED阀门公司技术工程师

此创新设计使隔膜阀的密封是靠隔膜上端的隔膜压块来实现的。该隔膜压块内置在执行机构内部下面圆形起导向作用的容腔内，当隔膜压块受力时，就会在隔膜与阀体接触周围360o范围内，形成一个紧密的密封固定圆环。正是由于该密封圆环的存在，当阀门进行清洗消毒时，就能够很容易地减少甚至消除滞留在阀堰与隔膜片交压点处的残液，从而使隔膜阀达到高水准的清洗消毒。  

市场上传统堰式设计的隔膜阀不具备这种特点，原因是传统的执行机构内部下面容腔仅仅是为隔膜压块起导向作用。最主要的是，这种隔膜压块的指状突出末端以及导向槽超出了阀堰范围，因此形成的密封环带有突出末端，无法形成一个密封的圆环。

图9 传统密封方式（左）与新型固定密封圆环（右）的对比。

德国SED阀门公司的此种设计，使得阀门内部清洗消毒效率显著提高，并且获得了欧洲卫生设备设计组织（EHEDG）标准No.08部分的测试和认证。这种设计显著地减少甚至消除了介质在阀体端面的残留，减少了SIP系统的消毒时间和CIP系统中化学药品和溶液的使用量，并且提高了阀门的自排空能力和隔膜的使用寿命，使阀门具有良好的密封性。

众所周知，根据BPE标准的规范要求，新的工艺系统和新的工厂设计标准均要求系统的死角最小化，如果阀门的安装尺寸在工艺系统中会产生死角，那必须尽可能地使死角最小化。

由于阀门的选择由阀门的流量决定，流量又决定了阀门的公称通径，由于安装空间的限制以及阀门设计的原理，此时阀门安装尺寸的紧凑性非常重要。 

然而改善阀门安装的紧凑性取决于阀门的执行机构设计，也就是说执行机构尺寸的大小对死角最小化起十分重要的作用。 

图10 用于德国FIMA离心干燥机的SED Steripur 207多通道阀门。