Trong các ngành như dược phẩm và mỹ phẩm, quá trình sản xuất vô trùng yêu cầu kiểm soát chặt chẽ điều kiện môi trường theo các nguyên tắc GMP. Phòng sạch GMP vì vậy được phân thành các cấp độ sạch A, B, C, D với những yêu cầu thiết kế khác nhau. Bài viết dưới đây sẽ giúp doanh nghiệp hiểu rõ từng cấp độ và các yếu tố cần lưu ý khi triển khai hệ thống.
1. Phòng sạch GMP
Phòng sạch GMP là một môi trường được kiểm soát nghiêm ngặt về nồng độ hạt bụi trong không khí, các tác nhân vi sinh vật, cùng các yếu tố vật lý (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất) để đảm bảo sản phẩm được sản xuất ra đạt chất lượng, an toàn và đồng nhất theo tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practices – Thực hành tốt sản xuất). Bao gồm các vấn đề chính như:
- Thiết kế và xây dựng nhà xưởng
- Máy móc, thiết bị và dụng cụ
- Môi trường & quy trình sản xuất
- Nhân sự và năng lực vận hành
- Thành phẩm, đóng gói và bảo quản
KYODO – Đơn vị thiết kế và thi công phòng sạch GMP
KYODO cung cấp giải pháp thiết kế và thi công phòng sạch, đồng hành cùng doanh nghiệp từ khâu tư vấn, thiết kế đến triển khai và vận hành hệ thống. Mỗi dự án được xây dựng dựa trên yêu cầu thực tế, đảm bảo kiểm soát môi trường sản xuất và đáp ứng các tiêu chuẩn liên quan.
Bên cạnh thi công phòng sạch GMP cho các lĩnh vực yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt, KYODO còn triển khai phòng sạch cho nhiều ngành khác như:
2. Phân loại cấp độ phòng sạch GMP và các tiêu chuẩn tương đương ISO
Trong thực tế, phòng sạch GMP được phân thành 4 cấp độ A, B, C, D với yêu cầu thiết kế và vận hành khác nhau. KYODO sẽ phân tích chi tiết từng cấp độ phòng sạch GMP và các yêu cầu tương ứng trong nội dung dưới đây.
Phòng sạch cấp A
Cấp A là khu vực có yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt nhất, áp dụng cho các thao tác vô trùng trực tiếp với sản phẩm. Các khu vực này thường sử dụng luồng khí một chiều (laminar airflow) để đảm bảo dòng khí sạch liên tục đi qua vùng thao tác, đồng thời duy trì áp suất dương nhằm ngăn ngừa xâm nhập của tác nhân ô nhiễm.
- ISO tương đương: ISO 5 (cả trạng thái nghỉ và hoạt động)
- Giới hạn hạt: ≤ 3.520 hạt ≥ 0,5 µm/m³
Các khu vực thao tác nên sử dụng phòng sạch cấp A:
- Chiết rót vô trùng
- Pha chế và thao tác trực tiếp sản phẩm vô trùng
- Nạp và dỡ thiết bị tiệt trùng (autoclave, máy sấy đông khô)
- Bổ sung vật tư, bao bì hoặc nắp trong điều kiện vô trùng
- Sắp xếp vật liệu đóng gói sơ cấp
- Lắp ráp các kết nối vô trùng trong hệ thống dùng một lần
Phòng sạch cấp B
Cấp B là khu vực nền bao quanh cấp A, có nhiệm vụ duy trì môi trường sạch ổn định và kiểm soát chặt chẽ bụi, vi sinh. Khu vực này giúp hạn chế nguy cơ nhiễm chéo từ nhân sự và vật liệu trước khi tham gia vào các công đoạn sản xuất vô trùng. Tương đương ISO 5 (ở trạng thái nghỉ), ISO 7 (khi hoạt động).
Giới hạn hạt:
- Trạng thái nghỉ: ≤ 3.520 hạt ≥ 0,5 µm/m³
- Khi hoạt động: ≤ 352.000 hạt ≥ 0,5 µm/m³
Các khu vực thao tác nên sử dụng phòng sạch cấp B:
- Chuẩn bị và trung chuyển nguyên vật liệu vào khu vực cấp A
- Phòng thay đồ (gowning) liền kề khu vô trùng
- Vận chuyển thiết bị, dụng cụ đã tiệt trùng
- Vệ sinh, khử trùng dụng cụ phục vụ sản xuất vô trùng
- Lắp ráp hệ thống lọc vô trùng
Phòng sạch cấp C
Cấp C được sử dụng cho các công đoạn có mức độ kiểm soát trung bình, chủ yếu phục vụ giai đoạn chuẩn bị trước khi sản phẩm được đưa vào môi trường vô trùng.
- Tiêu chuẩn ISO tương đương: ISO cấp 7 (khi ở trạng thái nghỉ), ISO cấp 8 (khi hoạt động)
- Giới hạn hạt: ≤ 352.000 hạt ≥ 0,5 µm/m³
Các khu vực thao tác nên sử dụng phòng sạch cấp C:
- Cân, chia và xử lý nguyên liệu
- Chuẩn bị dung dịch trước tiệt trùng
- Lắp ráp các bộ phận trước khi khử trùng
- Đóng gói sản phẩm có tiệt trùng cuối
Phòng sạch cấp D
Cấp D là mức kiểm soát cơ bản trong hệ thống phòng sạch GMP, thường áp dụng cho các công đoạn đầu vào hoặc các bước xử lý phụ trợ. Dù yêu cầu thấp hơn các cấp còn lại, khu vực này vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tải ô nhiễm cho các khu vực sạch phía trong.
- Tiêu chuẩn tương đương ISO: ISO cấp 8 (khi ở trạng thái nghỉ và khi hoạt động)
- Giới hạn hạt : ≤ 3.520.000 hạt ≥ 0,5 µm/m³
Các khu vực thao tác nên sử dụng phòng sạch cấp D:
- Rửa, làm sạch và sấy thiết bị
- Kiểm tra và mở bao nguyên vật liệu
- Lắp ráp sơ bộ trước khi tiệt trùng
- Vệ sinh và lưu trữ dụng cụ tái sử dụng
- Chuẩn bị vật tư trước khi chuyển vào khu vực cấp cao hơn
Xem thêm: Tiêu chuẩn phòng sạch Class 10.000 – Class 100.000
3. Các yếu tố cần cân nhắc khi thiết kế phòng sạch đạt tiêu chuẩn GMP
Trong thiết kế phòng sạch GMP, việc đạt cấp độ sạch là chưa đủ mà cần đảm bảo đồng bộ các yếu tố như luồng khí, chênh áp và phân khu chức năng. Các yếu tố này quyết định trực tiếp đến khả năng kiểm soát ô nhiễm trong quá trình vận hành.
Kiểm soát lưu lượng không khí và số lần thay đổi không khí (ACH)
Không khí cần được cấp – lọc – thải liên tục với lưu lượng phù hợp nhằm loại bỏ các hạt phát sinh từ thiết bị, quy trình và con người. Vì vậy, khi thiết kế phòng sạch GMP doanh nghiệp cần lưu ý về việc thiết kế luồng khí ngay từ đầu.
Tùy theo cấp độ phòng sạch, hệ thống có thể sử dụng luồng khí một chiều (laminar) hoặc luồng khí rối (turbulent). Trong đó, luồng khí một chiều thường áp dụng cho các khu vực quan trọng nhằm đảm bảo dòng khí sạch đi qua vùng thao tác một cách ổn định.
Số lần thay đổi không khí mỗi giờ (ACH) là chỉ số phản ánh khả năng làm sạch của hệ thống. Các khu vực có cấp độ sạch cao yêu cầu ACH lớn hơn để duy trì nồng độ hạt thấp và rút ngắn thời gian phục hồi. Đối với khu vực cấp A, ACH có thể rất cao, thậm chí vượt 600 lần/giờ.
Dưới đây là số lần thay đổi không khí mỗi giờ theo cấp độ sạch.
| Cấp độ sạch | Số lần thay đổi không khí (ACH) | Ứng dụng |
| Grade A | 240-480 | Khu vực dòng khí một chiều (Laminar flow zones) |
| Grade B | 90-180 | Khu vực đệm |
| Grade C | 60-90 | Khu nền cấp B |
| Grade D | 15-25 | Khu chuẩn bị cấp D |
Hệ thống lọc không khí
Phòng sạch GMP sử dụng bộ lọc hiệu suất cao để kiểm soát cả bụi và vi sinh trong không khí như:
- HEPA (High-Efficiency Particulate Air): loại bỏ tối thiểu 99,97% hạt ≥ 0,3 µm
- ULPA (Ultra-Low Penetration Air): loại bỏ tối thiểu 99,9995% hạt ≥ 0,12 µm
Tại các khu vực cấp A và B, bộ lọc thường được bố trí phủ toàn bộ trần để đảm bảo hiệu quả làm sạch tối đa. Đồng thời, hệ thống cần được kiểm tra độ kín định kỳ bằng các phương pháp như DOP/PAO, kết hợp theo dõi chênh áp và dữ liệu vận hành để xác định thời điểm thay thế phù hợp. Thông thường bộ lọc HEPA cần được thay trong khoảng 1-3 năm.
Chênh lệch áp suất và phân khu chức năng
Chênh lệch áp suất được thiết lập để kiểm soát hướng di chuyển của không khí, đảm bảo dòng khí luôn đi từ khu vực sạch hơn sang khu vực kém sạch hơn, từ đó hạn chế nguy cơ ô nhiễm xâm nhập.
Nguyên tắc áp suất được duy trì theo thứ tự: cấp A > cấp B > cấp C > cấp D, với mức chênh lệch khuyến nghị tối thiểu từ 10-15 Pa giữa các khu vực liền kề.
Bên cạnh đó, phòng sạch cần được phân khu hợp lý, kết hợp Airlock Room để kiểm soát luồng di chuyển và hạn chế trao đổi không khí. Luồng vận hành phải một chiều và tách biệt giữa người và vật liệu nhằm giảm nguy cơ nhiễm chéo.
Vật liệu và bề mặt phòng sạch
Vật liệu sử dụng trong phòng sạch GMP cần đảm bảo không phát sinh bụi, dễ vệ sinh và có khả năng kháng hóa chất.
- Tường: panel bề mặt nhẵn, phủ epoxy hoặc PVC
- Sàn: epoxy hoặc PU, liền mạch, chống tĩnh điện
- Trần: kín hoàn toàn ở khu vực cấp cao, có thể đi lại ở cấp thấp hơn
- Nội thất: inox hoặc thép sơn tĩnh điện
Trang phục phòng sạch theo cấp độ GMP
Nhân sự là nguồn phát sinh ô nhiễm lớn nhất trong phòng sạch, do đó quy trình kiểm soát trang phục cần được thiết kế phù hợp với từng cấp độ. Dưới đây là bảng mô tả yêu cầu trang thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) cần thiết cho từng cấp độ phòng sạch GMP.
| Đạt tiêu chuẩn GMP | Yêu cầu về trang thiết bị bảo hộ cá nhân / trang phục bảo hộ |
| Cấp sạch A | Trang phục vô trùng hoàn toàn gồm mũ, khẩu trang, kính, găng tay, đồ bảo hộ, ủng,… |
| Cấp sạch B | Tương tự như cấp độ A, nhưng có thêm khoang cách ly khí. |
| Cấp sạch C | Mũ trùm tóc, mũ che râu/ria mép (nếu có), áo choàng và giày chuyên dụng |
| Cấp sạch D | Áo phòng thí nghiệm hoặc quần áo chuyên dụng, mũ trùm tóc, giày kín mũi dành cho phòng sạch. |
Việc thay đồ phải được thực hiện tại khu vực gowning riêng biệt, có phân tách rõ giữa khu sạch và khu không sạch để hạn chế nhiễm chéo.
4. Giới hạn ô nhiễm vi sinh và giám sát trong phòng sạch GMP
Ngoài việc kiểm soát hạt bụi theo tiêu chuẩn ISO 14644-1 và 4 cấp độ sạch trên, phòng sạch GMP còn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ ô nhiễm vi sinh.
Giới hạn ô nhiễm vi sinh theo cấp độ phòng sạch
Mức độ ô nhiễm vi sinh được đánh giá thông qua chỉ số CFU (Colony Forming Units), thể hiện số lượng vi sinh vật có khả năng phát triển trong điều kiện nuôi cấy. Các giới hạn này được thiết lập tương ứng với từng cấp độ phòng sạch GMP và đóng vai trò là ngưỡng cảnh báo trong chương trình giám sát môi trường.
Bảng phân loại phòng sạch số 3: Giới hạn ô nhiễm vi sinh vật
| Cấp độ sạch | Không khí (CFU/m³) | Số lượng khuẩn lạc trên đĩa thạch (CFU/4 giờ) |
Số lượng khuẩn lạc trên đĩa tiếp xúc (CFU/đĩa) |
| A | Không phát hiện | 10 | 5 |
| B | 10 | 50 | 5 |
| C | 100 | 50 | 25 |
| D | 200 | 100 | 50 |
Các phương pháp giám sát khả thi được sử dụng trong phòng sạch GMP
Các chương trình giám sát môi trường sử dụng nhiều phương pháp để phát hiện và theo dõi xu hướng ô nhiễm vi sinh vật trong không khí và trên bề mặt. Cụ thể có 4 phương pháp:
- Lấy mẫu không khí chủ động: hút một lượng không khí xác định qua môi trường nuôi cấy để đo mật độ vi sinh (CFU/m³).
- Lấy mẫu không khí thụ động (đĩa lắng): đặt đĩa thạch trong phòng để thu vi sinh rơi tự nhiên theo trọng lực trong khoảng thời gian nhất định.
- Giám sát bề mặt (đĩa tiếp xúc, tăm bông): lấy mẫu trên thiết bị, tường hoặc khu vực thao tác để đánh giá hiệu quả vệ sinh.
- Giám sát nhân sự: lấy mẫu từ găng tay hoặc trang phục để kiểm soát nguy cơ ô nhiễm từ con người.
Thực hiện định kỳ và thường xuyên các phương pháp trên sẽ giúp doanh nghiệp phát hiện sớm nguy cơ ô nhiễm, từ đó duy trì trạng thái kiểm soát ổn định và đảm bảo chất lượng sản xuất.
