智阳流化床包衣机的设计与cGMP

流化床包衣机的设计与cGMP

cGMP动态的药品生产管理规范与现行我国执行的GMP规范之间zui大的差异在于:前者重心在生产软件方面.诸如操作人员的动作和如何处理生产流程中的突发事件,后者则更多的强调生产硬件,诸如对生产设备的要求.cGMP要求生产过程具有可说明性可追踪性,在线检测、清洗、消毒等.因此,作为制药装备的工程技术人员,无疑将完成这一个动态的设计过程.

本文以底喷流化床(wurster系统)包衣机的设计为例,阐述个人看法,以期对本行业有所启示.

①进风过滤器 ②加热器 ③底喷式喷枪 ④流化床 ⑤导向筒 ⑥沉降室 ⑦过滤网 ⑧顶塔 ⑨引风机

在图1所示的封闭系统中,在引风机⑨的作用下,外界冷空气经过滤器①,加热器②后,以热风形式进入包衣机主塔,并由下至上穿过流化床④底部的空气分布板,形成喷泉式流态化,并在上部的沉降室⑥中形成抛物运动,落入床内,包衣材料经泵送至床层底部的喷枪③,经压缩空气雾化后喷涂在粒子表面形成膜层,当空气上升进入顶塔⑧时,固体粒子被过滤网⑦有效拦截,湿份则随排风由引风机⑨带出.

二、底喷流化床理论基础

1.流化床设计

底喷流化床基于化学工程的喷动床设计

A.zui小的喷动速度计算Ums适用的喷动速度计算是按,Mathur&Gishler提出的关联式:

        Dp       Di   1/3

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

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

                                   γf

Dp:床内粒子直径                 

Di:导向筒直

Dt:流化床层直径                    

L:流化床高度

γs:颗粒比重

γf:流体比重

B.zui大床层压降△Pm

  喷动床由于中心位工作时形成气流输送状态的稀相流态化,因而流动床压降下降值很大.

Manurung提供如下的公式

        6.8      Di

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

        tga      Dc

a:物料内摩擦角

C.zui大喷动床高度

流化床zui大喷动高度是要求浓相段物料不得高于过滤器,并要求粉粒在沉降段形成抛物运动,沉降进入床层.

D.粉粒在流化床内的运动特性

(1)                            循环速率

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

N=U/Ums

U:实际操作速度

(2)                            喷泉区占床层量的百分数

      Dp           U             Dt

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

Dt      Ums       L

2.流体力学计算

从本文关于喷动流化床的设计中不难发现,实际操作速度被提及.笔者建议关于流体动力学计算实际操作空塔速度可按标准流化床确立空气流量.

cGMP所要求的进出风量在线监测,因而要实现准确的可述性必须按热焓来进行此项设计,笔者已有专门文章叙述,本文不再重复.

三、底喷流化床设计与cGMP

1.进风系统

A.采风源

国内GMP完成后,关于采风出现了诸多的问题,特别是中药行业,因湿度未加控制,导致看天生产已屡见不鲜.

进风相对湿度须加装除湿装置来完成,并配置进风在线连续监测仪,其输出的电信号可控制执行器件动作,确保进风相对湿度恒定.

B.过滤器压差监测

按欧洲新标准,进风经过滤后,≥0.5∪m的排风应达到HB99.995%,因此,过滤器的工作状态必须在线监测,并在其前端设置高中效FT及亚H11二级过滤.

C.进风温度

包衣机进风温度直接影响包衣质量,温度过高,雾滴在物料表面铺展性差,浪费包材,温度太低,由于干燥不及时会产生粘连,因而进风温度必须控制在一狭小的波动范围.

进风温度单元应满足:

（1）温度仪可实现在线记录,及打印转出功能.

（2）连续输出电信号至,蒸汽流量线,该执行件必须是连续线性调节流量.

D.冷却风口             

工作完毕,进风应能方便地转为冷风,冷却床内物料.

2.包衣机主塔

A.密封

(1)升降段的密封

升降段与底塔系动静密封,此部位要求采取充气密封来避免泄漏.

(2)流化床料温监控

在线检测床层料温可更为准确地反应包衣的成膜性能和干燥强度,从而实现操作的工艺重复性,料温监测应满足如下功能：

(a)温度可实现在线记录及打印。

(b)连续输出电信号至蠕动泵，进一步实现蠕动泵转速的连续调节，确保料温恒定。

(3)过滤器

气—粉（粒）分离的布袋过滤器吸粉量要求恒定，其两端的压差应连续输出电信号，并及时更改清灰频率从而保证风量畅通、流量稳定。

(4)防爆及泄爆

(a)主机各部件必须设置导电针（静电针），确保设备连好接地，移动的流化床小车、布袋这是要特别提及的部位。

(b)主塔的进出口处必须设置快速关闭的真空阀，要求能耐2bar压力，阻止爆炸时火焰窜至非泄爆区域的主塔外部。

(c)流化床体与主塔须加装快速的锁紧装置，以克服爆炸时床体下移火焰窜出。

(d)顶置或侧置式泄爆口要求加装耐2bar压力的防爆膜，并用管道将泄爆口延伸至户外安全处。

(5)风速测定

进出风口必须设置风速测定仪，以监测主塔的泄漏并报警及停止风机运转。

3、排风系统

(1)包衣机单级布袋过滤器无法满足环保要求，须加装H II级的高速过滤器。

(2)粒子监测器

排风管道要求装置粉尘粒子监测仪，一旦布袋过滤器产生泄爆，其信号迅速传至编程器，停机并关闭出风口。

4、控制系统

包衣机的控制系统与主机分离安装，它应具备：

（1）控制、调节各执行元件的动作。

（2）PLC编程并满足各参数在线打印输出。

（3）误操作连锁。

（4）急停。

5、安全性能的其它说明

（1）在远离操作间的位置可急停控制柜。

（2）流化床移动车等升降部件加设防护栏。

（3）强电、接地等警示标志。

6、在线清洗及在线灭菌

（1）    在线清洗（CIP）和WIP

（a）不锈钢过滤器装置的流化床包衣机给CIP的实现提供了良好条件。

（b）布袋过滤器

可升降在位装卸。

（c）流化床分布板必须是快速装拆，便于清洗*。

（2）在线灭菌

耐压2bar的流化床主塔可直接输送蒸汽，实现在位灭菌。

（3）隔墙安装

包衣机主塔置于洁净的操作间，其余进出风单元均设置在非洁净的机械室。

四、应用实例

                                                       LDP60

五、结论

   本文仅就cGMP流化床部分强调项目提出个人意见,完善的设计应遵循cGMP规范和用户要求(URS),并完成相应的设计确认(DQ). (常州市机械智阳设备有限公司 ）