流化床干燥设备的urs与设备的改进-买球官网平台

29 | 09 | 2019
 
       在固体制剂的生产工艺中,一步制粒和流化床干燥设备是经常被选用的设备,流化床干燥设备也从卧式振动流化床干燥机发展到多用途的一步制粒机,随着材料加工、智能化控制等新兴技术的运用,流化床干燥设备在传统国产设备领域也面临着新的机遇与挑战。 作为制药企业用户,在新建项目或车间改造时,首先考虑(consider)的是根据生产工艺与产能需要,确定设备的选型和配置要求,对设备的重要组成部分、可选项、必需配置作出要求和说明,这有利于用户以最小的投资获得性价比最大的设备。流化床干燥设备的urs(客户需求)已成为选择供应商使用的技术文件,设备供应商需要满足文件中提出的配置信息和条件,同时urs也对设备制造商提出了技术改进的要求。 目前,国内gmp对设备的dq要求非常松懈,而设备需求是dq的一部分,我们所了解的预确认仅仅是对设备选型、材质、产能作大致的描述,没有设备的详细配置要求,这也是导致国产设备包括流化床干燥设备制造、控制系统、加工精度迟迟不能进步的一个主要原因。作为流化床干燥设备的用户,我们在进行国产设备与进口设备比较的时候,也欣喜地发现国内一些设备制造商已开始尝试从详细的设备客户需求开始,逐步接受美国fda、欧盟、who所要求的urs模式,根据不同的产品,量身定做设备,这也是中国药机发展的必由之路。 湿法制粒的生产工艺采用高速旋转湿法制粒机与流化床干燥设备组合成(解释:由几个部分合并成一个整体)制粒联动线,目前在国内许多制药企业已经得到广泛运用。根据国内设备选用的原则:节能与环保。我们在设备选型时必须对设备提出一系列要求,包括与供应商进行技术可行性探讨。在此,我们以美国fda要求的流化床urs条款标准为参照来探讨几个话题。 1.流化床干燥设备的节能 流化床干燥的基本原理就是通过加热的空气将湿颗粒吹至沸腾呈对流状态,热空气将蒸发的水分或有机溶媒带走,实现对湿颗粒的干燥,这就涉及(指关联到,牵涉到)到空气的处理问题。 目前国内许多制造商对空气处理单元的配置为:初效过滤器—电加热(或蒸汽加热)—风机—中效过滤器—流化床干燥机,就这样简单。干燥机按操作压力,干燥机分为常压干燥机和真空干燥机两类,在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程,且可降低湿分沸点和物料干燥温度,蒸汽不易外泄,所以,真空干燥机适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合。显然,这与用户的需求有极大的关系,用户提出的要求低,则制造商的配置也低,这里我们仅以gea的制粒联动线中的流化床为例,来谈谈配置与节能的关系。
 
       空气处理单元的配置和参数要求:
     (1)进风温湿度可调节至工艺要求的参数范围,t为80℃、rh为20%;
     (2)冷冻水降温除湿,盘管采用铜(化学式cu)管、铝肋片式,冷冻水采用工艺冷冻水系统的冷冻水,温度7~12℃;
     (3)加热器热源为工业蒸汽,应注明压力、温度耗量要求;
     (4)过滤器采用(g4 f8 h13)三级过滤,h13需进行pao检漏测试、验证,说明检测、更换的时间;
     (5)箱体(box)要求:中高效后内壁为不锈钢板,中高效前为镀锌钢板,壁板具有保温防冷却功能;
     (6)冷水、蒸汽的进出采用plc电动阀或气动阀门根据设定的温湿度自动控制;
     (7)g4、f8、h13有压差显示装置,并在plc具有压差报警功能(压差不在plc上显示);
     (8)过滤器更换拆卸方便;
     (9)配置表冷器排水存水弯,积水盘材质为304不锈钢,无漏水,排水顺畅,集水盘无积水;
    (10)出风口配置电动调节阀门,开度可通过plc控制。干燥机又称间接式干燥机,它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量,生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。 这是我们对空气处理单元(ahu)配置提出的要求,相信国内许多的制造商完全可以满足这些要求,如果国产设备按照此要求进行制造,必定降低药品生产的质量风险,再辅之详细的验证文件,就会进一步提高设备的技术含量。 在满足gmp要求的同时,我们还应充分考虑到节能,这里的耗能涉及到化霜预热功能段、冷水除湿、加热段、流化床筒体内负压保持。根据urs,如果不需要化霜预热段,可以取消该功能段的设置,否则既增加了投资,又增加了进风阻力,增加了能耗。冷水除湿段与蒸汽加热器采用plc电磁阀(magnet valve )自动控制,设定出风温湿度,常规的流化床干燥参数d为11g/m3、t为80℃,流化床的进风量与排风量的关系可以通过plc对筒内负压和自动调节进风阀和排风阀加以设定。根据fda的要求,空调处理单元的三级过滤器非常关键,国产设备之所以存在较大的风险主要原因就在于过滤器问题,过滤器的选型很重要,必须明确说明过滤器的规格型号,g4、f8、h13必须符合国际通用标准,不能图价格便宜随便采用无纺棉制作,否则会存在较大的质量风险,当然标准的过滤器会增加空气流动的阻力,但是我们的前提是首先要满足质量要求。 流化床运行时,内部的颗粒运动的轨迹与空气热交换也有着密切的联系,目前通常是底部的空气吹上来,使颗粒呈对流状,颗粒在空中停留的时间就是颗粒内水分蒸发的时间,gea制造的流化床干燥设备底部采用鱼鳞状出风口,使得颗粒在筒内呈螺旋状升高,有效地增加了流线的长度和与空气热交换的时间,充分利用了能源。
2.流化床干燥设备的发展趋势 流化床干燥设备从具体结构组成来看,可以分为筒体部分、ahu部分、电气控制部分。干燥机按操作压力,干燥机分为常压干燥机和真空干燥机两类,在真空下操作可降低空间的湿分蒸汽分压而加速干燥过程,且可降低湿分沸点和物料干燥温度,蒸汽不易外泄,所以,真空干燥机适用于干燥热敏性、易氧化、易爆和有毒物料以及湿分蒸汽需要回收的场合。目前,国内大多数制造商基本上都可以进行全部的生产组装,从技术角度上来讲是广而不精,不锈钢加工也能生产,空气处理单元也能组装,电气控制两个电工就能解决问题,工作效率(efficiency)高,装配速度快,成本低,大多仿制别人的设备,形似而神不似,这是目前国内许多制造商的现状,缺少新产品研发投入。 许多国外先进的设备供应商的做法值得我们学习,他们将设备分成几个部分,进行分工合作,流化床干燥设备不锈钢制作就单纯加工筒体兼组装,ahu由专业的空调厂商供应,电气自控由专业的人员来做,相互之间做好技术协调工作,做到专而精,设备的技术档次就会提高,这需要我们有良好的协作精神和认真的工作态度,在提高产品质量的同时,设备附加值也会有明显的提高。 作为制药企业用户,我们会根据gmp要求对流化床每个具体的部件提出详尽的要求,确保将产品质量风险降到最低,gmp追求工艺生产过程的重复(repeat)性和可追溯(trace back)性,这就更加要求我们对生产设备的每一步调节、参数设定的具体化与明确化,要求流化床干燥设备各部分的制造标准化,严格执行设计方案、dq、ds。供应商制造一套先进的流化床干燥设备,与客户进行长期的技术探讨非常重要,客户提出的需求越高,生产出的设备就越先进。目前,国内许多的制药企业已经逐步向fda要求靠拢,购置设备时要求设备供应商提供一系列的文件资料,而这恰恰是国内供应商的软肋。
 
       以流化床干燥设备为例,需要提供:
    (1)机械设计部分:工艺流程设计,安装设计,记号清单,组成清单,备品备件清单。
    (2)电气设计:软件,配电图表,sds,功能图表,功能说明,配电柜清单。
    (3)设备文件:操作手册,维护和巡查列表,检查记录表,触摸屏操作说明,客户培训。
    (4)技术资料文件与备件资料。
    (5)质量控制文件:校准证书,留样,钝化清洗,焊接气体证书。
    (6)制造:焊工的培训、指导和指令,拍片、钝化清洗的培训。
    (7)质量管理:焊接质量记录、留样,焊缝编号图,焊接轨道输出,cd光盘。
    (8)验证文件:质量和项目计划,fat方案,单元测试检查,sat文件。 针对以上的软件要求,各个制造商的理解可能不一致,但站在用户的角度来说,能够提供这些全面的资料,正是制药企业gmp所需要的。 
 
       流化床干燥设备生产工艺的重复性和可追溯性对plc控制系统、机械执行机构提出了一定的需求。举例如下:       (1)设计安装在带锁的不锈钢箱子里面。 
     (2)用西门子品牌plc(s7—300)来控制制粒、干燥过程。
     (3)具有自动和手动进行制粒、干燥、出料等功能。
     (4)能够控制和操作以下内容: 进风、排风量,控制筒内压力;控制(control)进风温度、湿度;控制进水、蒸汽阀门;控制出料;制粒时控制蠕动(wriggle)泵的运行;控制进料量;控制(control)在线清洗。干燥机19世纪中叶,洞道式干燥机的使用,标志着干燥机由间歇操作向连续操作方向的发展。
     (5)在进风、流化腔、排风配置(deploy)温度(temperature)探头,并在plc显示。
     (6)具有足够的内存,能够储存50种生产工艺。
     (7)提供警报系统。干燥机开始使用的是间歇操作的固定床式干燥机。
     (8)具备以下几个联动控制: 过滤袋破损停机联动;制粒浆液低温蠕动泵停机联动;干燥时进料阀与风机联动;快关阀与风机联动;压缩空气低压报警联动;在线清洗时低水压报警联动;ahu表冷器、加热器出风温度、湿度报警。
     (9)plc可以不断更新。
    (10)plc具有现场打印参数(parameter)、数据保存、可进行数据、与数据pc连接功能。
    (11)plc预留20%的内存,便于程序(procedure)升级。 这只是列举的部分要求,不同的用户具有不同的配置需求,但是要实现工艺参数的重复性,对plc的基本要求是一致的。
       4.流化床干燥设备的在线清洗(wip) 在流化床干燥设备的实际使用中,很多人会将流化床干燥设备的cip与wip的概念混淆。wip是将流化床干燥设备可拆卸部分拆卸后对不可拆卸部分的自动清洗,而cip是所有部件不用拆卸,完全意义上的全自动在位清洗,这两者的参数均需进行清洁验证。
 
       实际上许多用户采用的是wip清洗。通常作为口服固体制剂车间,包衣机、制粒线、清洗站等共用一套工艺热水系统,这是一套独立的水循环系统,其将热水接到面板上,通过流化床干燥设备的plc控制热水电磁阀或气动阀,设定清洗时间,wip的前提是将过滤袋和其他可拆部件拆下来,根据需要使用初洗用水、纯化水、洗涤剂等。