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智陽流化床包衣機的設計與cGMP
點擊次數:2200 發布時間:2017-02-04

流化床包衣機的設計與cGMP

cGMP動態的藥品生產管理規范與現行我國執行的GMP規范之間zui大的差異在于:前者重心在生產軟件方面.諸如操作人員的動作和如何處理生產流程中的突發事件,后者則更多的強調生產硬件,諸如對生產設備的要求.cGMP要求生產過程具有可說明性可追蹤性,在線檢測、清洗、消毒等.因此,作為制藥裝備的工程技術人員,無疑將完成這一個動態的設計過程.

本文以底噴流化床(wurster系統)包衣機的設計為例,闡述個人看法,以期對本行業有所啟示.

 

 
一、流化床包衣機工作機理

 

①進風過濾器 ②加熱器 ③底噴式噴槍 ④流化床 ⑤導向筒 ⑥沉降室 ⑦過濾網 ⑧頂塔 ⑨引風機

在圖1所示的封閉系統中,在引風機⑨的作用下,外界冷空氣經過濾器①,加熱器②后,以熱風形式進入包衣機主塔,并由下至上穿過流化床④底部的空氣分布板,形成噴泉式流態化,并在上部的沉降室⑥中形成拋物運動,落入床內,包衣材料經泵送至床層底部的噴槍③,經壓縮空氣霧化后噴涂在粒子表面形成膜層,當空氣上升進入頂塔⑧時,固體粒子被過濾網⑦有效攔截,濕份則隨排風由引風機⑨帶出.

二、底噴流化床理論基礎

1.流化床設計

底噴流化床基于化學工程的噴動床設計

A.zui小的噴動速度計算Ums適用的噴動速度計算是按,Mathur&Gishler提出的關聯式:

        Dp       Di   1/3

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

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

                                   γf

 

 
Dc:流化床擴大段直徑

 

Dp:床內粒子直徑                 

Di:導向筒直

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

  噴動床由于中心位工作時形成氣流輸送狀態的稀相流態化,因而流動床壓降下降值很大.

Manurung提供如下的公式

        6.8      Di

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

        tga      Dc

 

a:物料內摩擦角

C.zui大噴動床高度

流化床zui大噴動高度是要求濃相段物料不得高于過濾器,并要求粉粒在沉降段形成拋物運動,沉降進入床層.

D.粉粒在流化床內的運動特性

(1)                            循環速率

Wt=1.83×104.Ndp0.27/rp0.17 ㎏/h  ------(3)

N=U/Ums

U:實際操作速度

(2)                            噴泉區占床層量的百分數

      Dp           U             Dt

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

Dt      Ums       L

 

2.流體力學計算

從本文關于噴動流化床的設計中不難發現,實際操作速度被提及.筆者建議關于流體動力學計算實際操作空塔速度可按標準流化床確立空氣流量.

cGMP所要求的進出風量在線監測,因而要實現準確的可述性必須按熱焓來進行此項設計,筆者已有專門文章敘述,本文不再重復.

三、底噴流化床設計與cGMP

1.進風系統

A.采風源

國內GMP完成后,關于采風出現了諸多的問題,特別是中藥行業,因濕度未加控制,導致看天生產已屢見不鮮.

進風相對濕度須加裝除濕裝置來完成,并配置進風在線連續監測儀,其輸出的電信號可控制執行器件動作,確保進風相對濕度恒定.

B.過濾器壓差監測

按歐洲新標準,進風經過濾后,≥0.5∪m的排風應達到HB99.995%,因此,過濾器的工作狀態必須在線監測,并在其前端設置高中效FT及亞H11二級過濾.

 

C.進風溫度

包衣機進風溫度直接影響包衣質量,溫度過高,霧滴在物料表面鋪展性差,浪費包材,溫度太低,由于干燥不及時會產生粘連,因而進風溫度必須控制在一狹小的波動范圍.

進風溫度單元應滿足:

(1)溫度儀可實現在線記錄,及打印轉出功能.

(2)連續輸出電信號至,蒸汽流量線,該執行件必須是連續線性調節流量.

D.冷卻風口             

工作完畢,進風應能方便地轉為冷風,冷卻床內物料.

 

 

 

 

2.包衣機主塔

A.密封

(1)升降段的密封

升降段與底塔系動靜密封,此部位要求采取充氣密封來避免泄漏.

 

 

(2)流化床料溫監控

在線檢測床層料溫可更為準確地反應包衣的成膜性能和干燥強度,從而實現操作的工藝重復性,料溫監測應滿足如下功能:

(a)溫度可實現在線記錄及打印。

(b)連續輸出電信號至蠕動泵,進一步實現蠕動泵轉速的連續調節,確保料溫恒定。

(3)過濾器

氣—粉(粒)分離的布袋過濾器吸粉量要求恒定,其兩端的壓差應連續輸出電信號,并及時更改清灰頻率從而保證風量暢通、流量穩定。

(4)防爆及泄爆

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

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

(c)流化床體與主塔須加裝快速的鎖緊裝置,以克服爆炸時床體下移火焰竄出。

(d)頂置或側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)風速測定

進出風口必須設置風速測定儀,以監測主塔的泄漏并報警及停止風機運轉。

3、排風系統

(1)包衣機單級布袋過濾器無法滿足環保要求,須加裝H II級的高速過濾器。

(2)粒子監測器

排風管道要求裝置粉塵粒子監測儀,一旦布袋過濾器產生泄爆,其信號迅速傳至編程器,停機并關閉出風口。

4、控制系統

包衣機的控制系統與主機分離安裝,它應具備:

(1)控制、調節各執行元件的動作。

(2)PLC編程并滿足各參數在線打印輸出。

(3)誤操作連鎖。

(4)急停。

5、安全性能的其它說明

(1)在遠離操作間的位置可急??刂乒?。

(2)流化床移動車等升降部件加設防護欄。

(3)強電、接地等警示標志。

6、在線清洗及在線滅菌

(1)    在線清洗(CIP)和WIP

(a)不銹鋼過濾器裝置的流化床包衣機給CIP的實現提供了良好條件。

(b)布袋過濾器

可升降在位裝卸。

(c)流化床分布板必須是快速裝拆,便于清洗徹底。

(2)在線滅菌

耐壓2bar的流化床主塔可直接輸送蒸汽,實現在位滅菌。

(3)隔墻安裝

包衣機主塔置于潔凈的操作間,其余進出風單元均設置在非潔凈的機械室。

四、應用實例

                                                       LDP60

五、結論

   本文僅就cGMP流化床部分強調項目提出個人意見,完善的設計應遵循cGMP規范和用戶要求(URS),并完成相應的設計確認(DQ). (常州市機械智陽設備有限公司 )

 
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