流化床包衣機(jī)的設(shè)計(jì)與cGMP

cGMP動(dòng)態(tài)的藥品生產(chǎn)管理規(guī)范與現(xiàn)行我國(guó)執(zhí)行的GMP規(guī)范之間zui大的差異在于:前者重心在生產(chǎn)軟件方面.諸如操作人員的動(dòng)作和如何處理生產(chǎn)流程中的突發(fā)事件,后者則更多的強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)硬件,諸如對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求.cGMP要求生產(chǎn)過(guò)程具有可說(shuō)明性可追蹤性,在線檢測(cè)、清洗、消毒等.因此,作為制藥裝備的工程技術(shù)人員,無(wú)疑將完成這一個(gè)動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)過(guò)程.

本文以底噴流化床(wurster系統(tǒng))包衣機(jī)的設(shè)計(jì)為例,闡述個(gè)人看法,以期對(duì)本行業(yè)有所啟示.

①進(jìn)風(fēng)過(guò)濾器 ②加熱器 ③底噴式噴槍 ④流化床 ⑤導(dǎo)向筒 ⑥沉降室 ⑦過(guò)濾網(wǎng) ⑧頂塔 ⑨引風(fēng)機(jī)

在圖1所示的封閉系統(tǒng)中,在引風(fēng)機(jī)⑨的作用下,外界冷空氣經(jīng)過(guò)濾器①,加熱器②后,以熱風(fēng)形式進(jìn)入包衣機(jī)主塔,并由下至上穿過(guò)流化床④底部的空氣分布板,形成噴泉式流態(tài)化,并在上部的沉降室⑥中形成拋物運(yùn)動(dòng),落入床內(nèi),包衣材料經(jīng)泵送至床層底部的噴槍③,經(jīng)壓縮空氣霧化后噴涂在粒子表面形成膜層,當(dāng)空氣上升進(jìn)入頂塔⑧時(shí),固體粒子被過(guò)濾網(wǎng)⑦有效攔截,濕份則隨排風(fēng)由引風(fēng)機(jī)⑨帶出.

二、底噴流化床理論基礎(chǔ)

1.流化床設(shè)計(jì)

底噴流化床基于化學(xué)工程的噴動(dòng)床設(shè)計(jì)

A.zui小的噴動(dòng)速度計(jì)算Ums適用的噴動(dòng)速度計(jì)算是按,Mathur&Gishler提出的關(guān)聯(lián)式:

        Dp       Di   1/3

Ums= (       ) (       )       2gL(γs -γf)         

        Dc       Dt                                -------(1)

                                   γf

Dp:床內(nèi)粒子直徑                 

Di:導(dǎo)向筒直

Dt:流化床層直徑                    

L:流化床高度

γs:顆粒比重

γf:流體比重

B.zui大床層壓降△Pm

  噴動(dòng)床由于中心位工作時(shí)形成氣流輸送狀態(tài)的稀相流態(tài)化,因而流動(dòng)床壓降下降值很大.

Manurung提供如下的公式

        6.8      Di

△Pm＝         (      )  +0.8  Lrs－34.4dp.rs     ----(2)

        tga      Dc

a:物料內(nèi)摩擦角

C.zui大噴動(dòng)床高度

流化床zui大噴動(dòng)高度是要求濃相段物料不得高于過(guò)濾器,并要求粉粒在沉降段形成拋物運(yùn)動(dòng),沉降進(jìn)入床層.

D.粉粒在流化床內(nèi)的運(yùn)動(dòng)特性

(1)                            循環(huán)速率

Wt=1.83×10⁴.N^dp0.27/rp^0.17 ㎏/h  ------(3)

N=U/Ums

U:實(shí)際操作速度

(2)                            噴泉區(qū)占床層量的百分?jǐn)?shù)

      Dp           U             Dt

P=500(      )^1.7(      )^0.95 (      )%    ----------(4)

Dt      Ums       L

2.流體力學(xué)計(jì)算

從本文關(guān)于噴動(dòng)流化床的設(shè)計(jì)中不難發(fā)現(xiàn),實(shí)際操作速度被提及.筆者建議關(guān)于流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算實(shí)際操作空塔速度可按標(biāo)準(zhǔn)流化床確立空氣流量.

cGMP所要求的進(jìn)出風(fēng)量在線監(jiān)測(cè),因而要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的可述性必須按熱焓來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)設(shè)計(jì),筆者已有專門文章敘述,本文不再重復(fù).

三、底噴流化床設(shè)計(jì)與cGMP

1.進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)

A.采風(fēng)源

國(guó)內(nèi)GMP完成后,關(guān)于采風(fēng)出現(xiàn)了諸多的問(wèn)題,特別是中藥行業(yè),因濕度未加控制,導(dǎo)致看天生產(chǎn)已屢見不鮮.

進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度須加裝除濕裝置來(lái)完成,并配置進(jìn)風(fēng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)儀,其輸出的電信號(hào)可控制執(zhí)行器件動(dòng)作,確保進(jìn)風(fēng)相對(duì)濕度恒定.

B.過(guò)濾器壓差監(jiān)測(cè)

按歐洲新標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)風(fēng)經(jīng)過(guò)濾后,≥0.5∪m的排風(fēng)應(yīng)達(dá)到HB99.995%,因此,過(guò)濾器的工作狀態(tài)必須在線監(jiān)測(cè),并在其前端設(shè)置高中效FT及亞H11二級(jí)過(guò)濾.

C.進(jìn)風(fēng)溫度

包衣機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度直接影響包衣質(zhì)量,溫度過(guò)高,霧滴在物料表面鋪展性差,浪費(fèi)包材,溫度太低,由于干燥不及時(shí)會(huì)產(chǎn)生粘連,因而進(jìn)風(fēng)溫度必須控制在一狹小的波動(dòng)范圍.

進(jìn)風(fēng)溫度單元應(yīng)滿足:

（1）溫度儀可實(shí)現(xiàn)在線記錄,及打印轉(zhuǎn)出功能.

（2）連續(xù)輸出電信號(hào)至,蒸汽流量線,該執(zhí)行件必須是連續(xù)線性調(diào)節(jié)流量.

D.冷卻風(fēng)口             

工作完畢,進(jìn)風(fēng)應(yīng)能方便地轉(zhuǎn)為冷風(fēng),冷卻床內(nèi)物料.

2.包衣機(jī)主塔

A.密封

(1)升降段的密封

升降段與底塔系動(dòng)靜密封,此部位要求采取充氣密封來(lái)避免泄漏.

(2)流化床料溫監(jiān)控

在線檢測(cè)床層料溫可更為準(zhǔn)確地反應(yīng)包衣的成膜性能和干燥強(qiáng)度,從而實(shí)現(xiàn)操作的工藝重復(fù)性,料溫監(jiān)測(cè)應(yīng)滿足如下功能：

(a)溫度可實(shí)現(xiàn)在線記錄及打印。

(b)連續(xù)輸出電信號(hào)至蠕動(dòng)泵，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，確保料溫恒定。

(3)過(guò)濾器

氣—粉（粒）分離的布袋過(guò)濾器吸粉量要求恒定，其兩端的壓差應(yīng)連續(xù)輸出電信號(hào)，并及時(shí)更改清灰頻率從而保證風(fēng)量暢通、流量穩(wěn)定。

(4)防爆及泄爆

(a)主機(jī)各部件必須設(shè)置導(dǎo)電針（靜電針），確保設(shè)備連好接地，移動(dòng)的流化床小車、布袋這是要特別提及的部位。

(b)主塔的進(jìn)出口處必須設(shè)置快速關(guān)閉的真空閥，要求能耐2bar壓力，阻止爆炸時(shí)火焰竄至非泄爆區(qū)域的主塔外部。

(c)流化床體與主塔須加裝快速的鎖緊裝置，以克服爆炸時(shí)床體下移火焰竄出。

(d)頂置或側(cè)置式泄爆口要求加裝耐2bar壓力的防爆膜，并用管道將泄爆口延伸至戶外安全處。

(5)風(fēng)速測(cè)定

進(jìn)出風(fēng)口必須設(shè)置風(fēng)速測(cè)定儀，以監(jiān)測(cè)主塔的泄漏并報(bào)警及停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3、排風(fēng)系統(tǒng)

(1)包衣機(jī)單級(jí)布袋過(guò)濾器無(wú)法滿足環(huán)保要求，須加裝H II級(jí)的高速過(guò)濾器。

(2)粒子監(jiān)測(cè)器

排風(fēng)管道要求裝置粉塵粒子監(jiān)測(cè)儀，一旦布袋過(guò)濾器產(chǎn)生泄爆，其信號(hào)迅速傳至編程器，停機(jī)并關(guān)閉出風(fēng)口。

4、控制系統(tǒng)

包衣機(jī)的控制系統(tǒng)與主機(jī)分離安裝，它應(yīng)具備：

（1）控制、調(diào)節(jié)各執(zhí)行元件的動(dòng)作。

（2）PLC編程并滿足各參數(shù)在線打印輸出。

（3）誤操作連鎖。

（4）急停。

5、安全性能的其它說(shuō)明

（1）在遠(yuǎn)離操作間的位置可急停控制柜。

（2）流化床移動(dòng)車等升降部件加設(shè)防護(hù)欄。

（3）強(qiáng)電、接地等警示標(biāo)志。

6、在線清洗及在線滅菌

（1）    在線清洗（CIP）和WIP

（a）不銹鋼過(guò)濾器裝置的流化床包衣機(jī)給CIP的實(shí)現(xiàn)提供了良好條件。

（b）布袋過(guò)濾器

可升降在位裝卸。

（c）流化床分布板必須是快速裝拆，便于清洗*。

（2）在線滅菌

耐壓2bar的流化床主塔可直接輸送蒸汽，實(shí)現(xiàn)在位滅菌。

（3）隔墻安裝

包衣機(jī)主塔置于潔凈的操作間，其余進(jìn)出風(fēng)單元均設(shè)置在非潔凈的機(jī)械室。

四、應(yīng)用實(shí)例

                                                       LDP60

五、結(jié)論

   本文僅就cGMP流化床部分強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目提出個(gè)人意見,完善的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循cGMP規(guī)范和用戶要求(URS),并完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)確認(rèn)(DQ). (常州市機(jī)械智陽(yáng)設(shè)備有限公司 ）