Những Lỗi Thiết Kế Phòng Sạch Khiến Doanh Nghiệp Trượt Thẩm Định GMP

Lỗi thiết kế phòng sạch không chỉ làm giảm hiệu quả vận hành mà còn có thể khiến doanh nghiệp phát sinh điểm không phù hợp nghiêm trọng trong quá trình thẩm định GMP. Một nhà máy có bề mặt sạch, thiết bị mới và hệ thống HVAC công suất lớn vẫn có thể không đáp ứng yêu cầu nếu layout, luồng di chuyển, chênh áp và khả năng kiểm soát nhiễm không được xây dựng trên cơ sở đánh giá rủi ro.

GMP không đánh giá phòng sạch bằng hình thức bên ngoài. Đoàn thẩm định sẽ xem xét liệu thiết kế nhà máy có thực sự hỗ trợ quy trình sản xuất, ngăn ngừa nhầm lẫn, hạn chế nhiễm và duy trì trạng thái kiểm soát trong điều kiện vận hành hay không.

Vì vậy, doanh nghiệp cần phát hiện các sai sót ngay từ giai đoạn thiết kế. Khi công trình đã hoàn thiện, mỗi thay đổi về phòng, đường ống, cửa, AHU hay luồng vận chuyển đều có thể kéo theo chi phí cải tạo, dừng sản xuất và tái thẩm định.

Vì sao thiết kế phòng sạch có thể ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thẩm định GMP?

GMP yêu cầu nhà xưởng và thiết bị phải được bố trí, thiết kế, xây dựng, điều chỉnh và bảo trì phù hợp với hoạt động sản xuất. Thiết kế phải giảm thiểu nguy cơ sai sót, cho phép vệ sinh hiệu quả, đồng thời tránh tích tụ bụi, nhiễm bẩn và nhiễm chéo.

Điều này có nghĩa là đoàn thẩm định không chỉ kiểm tra số lượng hạt bụi hoặc nhiệt độ, độ ẩm tại thời điểm đo. Họ còn đánh giá mối quan hệ giữa:

• Mặt bằng và quy trình công nghệ;
• Luồng người, nguyên liệu, bán thành phẩm và chất thải;
• Cấp sạch và mức độ rủi ro của từng công đoạn;
• Hệ thống cấp, hồi và thải khí;
• Chênh áp giữa các khu vực;
• Khả năng vệ sinh, bảo trì và giám sát;
• Hồ sơ thiết kế, qualification và dữ liệu vận hành.

Một thiết kế thiếu logic có thể vẫn vượt qua một vài phép đo riêng lẻ nhưng khó duy trì trạng thái kiểm soát lâu dài. Đây chính là điểm yếu thường bị bộc lộ trong quá trình thẩm định GMP.

1. Thiết kế layout không bám sát quy trình sản xuất

Sai lầm đầu tiên là thiết kế mặt bằng theo diện tích có sẵn thay vì bắt đầu từ quy trình công nghệ.

Trong nhiều dự án, các phòng được chia trước rồi mới tìm cách đưa thiết bị và quy trình vào sau. Kết quả là nguyên liệu phải đi vòng, nhân sự quay lại khu vực trước đó, bán thành phẩm cắt ngang luồng chất thải hoặc nhiều công đoạn có mức độ rủi ro khác nhau cùng sử dụng một hành lang.

Một layout phòng sạch GMP phải được hình thành từ chuỗi hoạt động thực tế: tiếp nhận nguyên liệu, lấy mẫu, cân chia, pha chế, sản xuất, đóng gói, lưu giữ và xuất kho. Mỗi bước cần được xác định rõ đầu vào, đầu ra, cấp sạch, số người, thiết bị và nguy cơ nhiễm.

Đối với cơ sở dùng chung để sản xuất nhiều sản phẩm, việc phòng ngừa nhiễm chéo phải được xây dựng trên cơ sở quản lý rủi ro chất lượng, đặc tính sản phẩm và mức độ nguy hại.

Doanh nghiệp có thể tham khảo thêm nguyên tắc layout một chiều trong phòng sạch để hiểu vì sao mặt bằng cần đi theo trình tự sản xuất thay vì chỉ tối ưu diện tích xây dựng.

2. Luồng người và luồng vật liệu giao cắt

Đây là một trong những lỗi dễ bị phát hiện nhất khi đoàn thẩm định đi khảo sát thực tế.

Nhân sự, nguyên liệu, bao bì, dụng cụ sạch, sản phẩm, mẫu kiểm nghiệm và chất thải không nhất thiết phải có đường đi hoàn toàn độc lập trong mọi trường hợp. Tuy nhiên, doanh nghiệp phải chứng minh được cách bố trí hiện tại không tạo ra nguy cơ nhiễm chéo, nhầm lẫn hoặc đưa chất bẩn trở lại khu vực kiểm soát cao hơn.

Các tình huống rủi ro thường gặp gồm:

• Nhân viên sau khi ra khỏi khu sản xuất quay lại mà không thay trang phục;
• Nguyên liệu đầu vào và thành phẩm sử dụng chung cửa hoặc thời điểm vận chuyển;
• Chất thải đi qua hành lang cấp sạch cao;
• Dụng cụ bẩn và dụng cụ đã vệ sinh dùng chung khu trung chuyển;
• Nhân sự bảo trì tiếp cận thiết bị từ bên trong phòng sản xuất;
• Pass Box được lắp đặt nhưng không xác định rõ chiều vận chuyển.

Giải pháp không nằm ở việc bổ sung thật nhiều cửa hoặc phòng đệm. Thiết kế cần thể hiện rõ từng dòng di chuyển, điểm giao nhau, biện pháp phân tách vật lý hoặc phân tách theo thời gian, quy trình vệ sinh và cơ chế kiểm soát.

3. Phân cấp sạch không phù hợp với mức độ rủi ro

Một lỗi thiết kế phòng sạch phổ biến khác là áp cấp sạch theo kinh nghiệm, theo dự án cũ hoặc theo mong muốn của chủ đầu tư mà không dựa trên đánh giá rủi ro của công đoạn.

Thiết kế cấp sạch quá thấp có thể không bảo vệ đầy đủ sản phẩm. Ngược lại, áp cấp sạch quá cao cho toàn bộ nhà máy làm tăng chi phí đầu tư, tiêu thụ năng lượng, yêu cầu trang phục và độ phức tạp vận hành nhưng chưa chắc tạo ra giá trị kiểm soát tương xứng.

Đối với sản xuất vô trùng, EU GMP Annex 1 phân chia khu vực sạch thành Grade A, B, C và D tùy theo tính chất hoạt động và mức độ bảo vệ cần thiết. Các khu vực phải được qualification và giám sát trong điều kiện phù hợp với trạng thái sử dụng.

Doanh nghiệp cần xác định cấp sạch sau khi trả lời được các câu hỏi:

• Sản phẩm hở hay kín tại công đoạn này?
• Sản phẩm có được tiệt trùng sau đó không?
• Có phát sinh bụi, vi sinh hoặc aerosol không?
• Thời gian sản phẩm tiếp xúc với môi trường là bao lâu?
• Công đoạn nào cần bảo vệ sản phẩm và công đoạn nào cần bao vây tác nhân nguy hại?
• Điều kiện “at rest” và “in operation” được xác định như thế nào?

Có thể xem thêm bài viết về cấp độ phòng sạch nhà máy EU GMP để phân biệt yêu cầu của từng khu vực.

4. Thiết kế chênh áp theo một công thức cố định

Không phải mọi phòng sạch đều cần áp suất cao hơn khu vực lân cận.

Áp suất dương thường được sử dụng để bảo vệ sản phẩm khỏi môi trường bên ngoài. Trong khi đó, khu vực xử lý hoạt chất mạnh, chất độc, vi sinh vật hoặc vật liệu phát tán có thể cần áp suất âm hoặc giải pháp bao vây phù hợp để bảo vệ người vận hành và khu vực xung quanh.

Sai lầm xảy ra khi đơn vị thiết kế mặc định “phòng càng sạch thì áp càng cao” mà không xem xét hướng kiểm soát nhiễm cần thiết. Điều này có thể làm phát tán bụi hoặc tác nhân nguy hại sang hành lang và các phòng liền kề.

Các lỗi khác gồm:

• Không xác định rõ sơ đồ cascade áp suất;
• Chênh áp giữa các phòng quá nhỏ, khó duy trì;
• Chênh áp quá lớn khiến cửa khó đóng mở;
• Không tính đến ảnh hưởng của cửa, Pass Box và hệ thống hút cục bộ;
• Không bố trí cảm biến tại vị trí đại diện;
• Không có cảnh báo khi áp suất vượt giới hạn;
• Hệ thống không phục hồi đủ nhanh sau khi mở cửa.

WHO xác định phòng ngừa nhiễm và nhiễm chéo là yêu cầu thiết kế cốt lõi của hệ thống HVAC trong sản xuất dược phẩm. Việc lựa chọn hướng dòng khí và áp suất cần dựa trên đánh giá rủi ro thay vì áp dụng máy móc một giá trị cho mọi khu vực.

5. HVAC chỉ được tính theo tải lạnh

HVAC phòng sạch không đơn thuần là hệ thống điều hòa nhiệt độ.

Nếu thiết kế chỉ tập trung vào công suất lạnh, phòng có thể đạt nhiệt độ yêu cầu nhưng vẫn không kiểm soát được số lượng hạt, độ ẩm, chênh áp, hướng dòng khí hoặc nguy cơ nhiễm chéo.

Một hệ thống HVAC phòng sạch cần đồng thời xem xét:

• Cấp sạch và lưu lượng không khí;
• Tỷ lệ gió tươi, gió hồi và gió thải;
• Cấp lọc và vị trí lắp bộ lọc;
• Sự phân bố miệng cấp và miệng hồi;
• Nhiệt tải, tải ẩm và tải phát sinh từ thiết bị;
• Số lượng người trong điều kiện vận hành;
• Áp suất phòng và khả năng phục hồi;
• Hệ thống hút bụi hoặc hút cục bộ;
• Chế độ vận hành bình thường, giảm tải và sự cố;
• Khả năng vệ sinh, bảo trì và thay lọc.

Đặc biệt, việc tăng số lần trao đổi không khí không thể tự động khắc phục một layout sai hoặc cách bố trí miệng gió không phù hợp. Không khí phải được đưa đến đúng khu vực, cuốn chất nhiễm khỏi vùng sản phẩm và được thu hồi mà không tạo vùng chết hoặc dòng khí bất lợi.

Xem thêm nguyên lý của hệ thống HVAC trong phòng sạch và hệ thống AHU phòng sạch.

6. Bố trí cửa, Airlock và Pass Box thiếu logic

Airlock không phải là một khoảng đệm được đặt vào bản vẽ để “đủ tiêu chuẩn”. Mỗi Airlock phải có chức năng rõ ràng: thay trang phục, trung chuyển nhân sự, chuyển vật liệu, khử nhiễm hoặc duy trì cascade áp suất.

Thiết kế thường không đạt yêu cầu khi:

• Cửa đối diện mở trực tiếp vào khu vực có cấp sạch khác nhau;
• Hai cửa Airlock có thể mở đồng thời;
• Phòng thay đồ không có trình tự thay trang phục phù hợp;
• Kích thước Airlock không đủ cho số người hoặc xe vận chuyển;
• Cửa mở ngược hướng gây khó kiểm soát;
• Pass Box không có interlock hoặc không có quy trình làm sạch;
• Không đánh giá sự tụt áp khi cửa mở;
• Người vận hành phải chạm nhiều bề mặt sau khi đã vệ sinh tay.

EU GMP Annex 1 yêu cầu Airlock được thiết kế và sử dụng để tạo sự phân tách vật lý, giảm nhiễm vi sinh và hạt giữa các khu vực. Cửa vào và cửa ra của Airlock không nên mở đồng thời; đối với khu vực có yêu cầu cao, cần có hệ thống interlock hoặc cảnh báo phù hợp.

7. Bề mặt phòng sạch khó vệ sinh và dễ tích tụ chất bẩn

Một phòng nhìn mới chưa chắc đã phù hợp với GMP.

Vách, trần, sàn, cửa và các điểm xuyên tường phải được thiết kế để hạn chế khe hở, vị trí đọng bụi và bề mặt khó tiếp cận. Vật liệu cần phù hợp với hóa chất vệ sinh, chất khử khuẩn, tần suất làm sạch và điều kiện sử dụng thực tế.

Những lỗi thường gặp gồm:

• Chân tường vuông góc, tạo góc chết;
• Mối nối panel không kín;
• Silicone hoàn thiện không đều hoặc nhanh lão hóa;
• Ống, máng cáp và gờ nổi khó vệ sinh;
• Thiết bị đặt sát tường nhưng không thể tiếp cận mặt sau;
• Đèn, miệng gió và sprinkler không lắp phẳng;
• Bề mặt bị ăn mòn bởi hóa chất vệ sinh;
• Sàn không có độ dốc phù hợp tại khu vực ướt;
• Điểm xuyên tường không được bịt kín.

PIC/S yêu cầu mặt bằng và thiết bị phải được thiết kế để cho phép làm sạch, bảo trì hiệu quả, đồng thời tránh tích tụ bụi bẩn và các yếu tố có thể ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng sản phẩm.

8. Không tính đến hoạt động vệ sinh, bảo trì và thay thế thiết bị

Nhiều bản thiết kế chỉ mô tả trạng thái nhà máy khi mọi thiết bị đang hoạt động bình thường. Nhưng thẩm định GMP còn quan tâm đến cách nhà máy được bảo trì, vệ sinh và xử lý sự cố.

Ví dụ, nếu muốn thay lọc HEPA nhưng phải tháo trần phòng sạch, hoặc muốn bảo trì AHU nhưng bắt buộc kỹ thuật viên đi xuyên qua khu sản xuất, thiết kế đó đã tạo thêm rủi ro cho vận hành.

Doanh nghiệp cần kiểm tra từ giai đoạn thiết kế:

• Có đủ không gian mở cửa và tháo thiết bị không?
• Bộ lọc có thể thay từ phía kỹ thuật hay không?
• Van, cảm biến và điểm đo có tiếp cận được không?
• Có thể vệ sinh toàn bộ bề mặt quanh thiết bị không?
• Đường ống có được nhận diện và bố trí hợp lý không?
• Nước ngưng có được thoát hết không?
• Hoạt động bảo trì có làm mất phân vùng áp suất không?
• Sau bảo trì cần thực hiện lại những thử nghiệm nào?

Thiết kế không phục vụ bảo trì sẽ khiến doanh nghiệp phải phá vỡ trạng thái kiểm soát mỗi khi có sự cố, từ đó làm tăng nguy cơ sai lệch và thời gian dừng dây chuyền.

9. Thiết kế không gắn với qualification và dữ liệu chứng minh

Sai lầm nghiêm trọng nhất là xem qualification như một công việc được thực hiện sau khi công trình hoàn tất.

Trên thực tế, yêu cầu kiểm thử phải được xác định từ giai đoạn thiết kế. Các thông số như lưu lượng, chênh áp, nhiệt độ, độ ẩm, độ kín lọc, thời gian phục hồi và phân bố dòng khí chỉ có thể được chứng minh nếu hệ thống có đủ điểm đo, cảm biến, khả năng điều chỉnh và điều kiện thử nghiệm.

WHO hướng dẫn rằng premises, utilities và thiết bị phải được chứng minh là được lắp đặt đúng, vận hành theo thiết kế và tạo ra kết quả phù hợp với mục đích sử dụng.

Một thiết kế khó qualification thường có các biểu hiện:

• Không có User Requirement Specification rõ ràng;
• Bản vẽ và yêu cầu công nghệ không thống nhất;
• Không xác định tiêu chí chấp nhận trước khi kiểm thử;
• Thiếu điểm đo chênh áp hoặc lưu lượng;
• Không thể cân chỉnh hệ thống sau lắp đặt;
• Không có chế độ mô phỏng sự cố;
• BMS chỉ hiển thị dữ liệu nhưng không lưu lịch sử;
• Không xác định điều kiện “at rest” và “in operation”;
• Hồ sơ hoàn công không phản ánh đúng hiện trạng.

Khi đó, doanh nghiệp có thể hoàn thành công trình vật lý nhưng không đủ bằng chứng để khẳng định hệ thống phù hợp với mục đích sử dụng.

Kết luận

Những lỗi thiết kế phòng sạch khiến doanh nghiệp gặp khó khi thẩm định GMP thường không nằm ở một thiết bị riêng lẻ. Chúng xuất phát từ việc layout, công nghệ, HVAC, luồng di chuyển và kế hoạch qualification không được phát triển như một hệ thống thống nhất.

Chi phí rà soát thiết kế luôn thấp hơn chi phí phá dỡ, cải tạo, dừng dây chuyền và thực hiện lại thẩm định. Vì vậy, doanh nghiệp cần kiểm chứng khả năng đáp ứng GMP trước khi chốt bản vẽ, đặt thiết bị và triển khai thi công.

Anh Khang Cleanroom cung cấp giải pháp tư vấn, thiết kế và thi công phòng sạch theo yêu cầu từng ngành sản xuất. Quy trình được triển khai từ khảo sát hiện trạng, phân tích công nghệ, thiết kế layout, HVAC, MEP đến lắp đặt, chạy thử và hỗ trợ hồ sơ nghiệm thu.