制药机械设备的正确选型——化学原料药项目建设设备合理应用

制药机械设备的正确选型——化学原料药项目建设设备合理应用

梁建刚

天津红日药业股份有限公司天津市301700

一、制药机械设备的概述

制药机械设备已成为制药及机械制造加工行业基础上产生的门类特殊、独立的一大行业，并且，在我国近年来制药装备行业的生产企业数，产品品种规格及产量等，已成为名副其实的制药装备大国。

制药机械设备行业主要包括：化学原料药、固体口服制剂、中药饮片及中成药等专用生产设备制造，制药机械设备在医药行业有着特殊的作用，设备的匹配性、先进性、以及与GMP规范的符合程度，决定了药品的质量和企业的经济效益，制药机械设备对药品生产企业起着举足轻重的作用，因此，制药设备的选型至关重要。

二、制药机械设备选型的总体原则：

任何一种机械设备的选择前提是必须满足使用的用途及要求。然而，制药设备的选型必须满足该特定药品的生产工艺要求及GMP规范，才能用于生产。制药设备有其通用性，也有特殊性，是根据不同的产品，剂型，物料性质、规范要求及劳动强度等进行不断的技术革新，也伴随著自动化程度的提高而越来越智能化，不仅在满足生产需要的前提下，保证了质量、安全、提高了生产效率，降低劳动者强度，提升企业的经济效益。

三、原料药工艺设备的选型

化学原料药的生产设备，主要涉及反应釜、分离设备、蒸馏提取设备、干燥、粉碎设备、回收设备，各种非标储存罐，以及成品洁净区的工艺设备。

3.1用于化学原料生产的反应设备，是根据化学反应的合成工艺要求，以及所使用的化学原料的物料性质，在保证防腐、耐受冷热冲击，抗压、密闭性良好的条件下进行设备选择，比较通用的选择是搪玻璃反应釜，而对于腐蚀性不强，洁净程度高的反应工序可选择卫生级不锈钢反应釜，对于压力大于0.4MPa的反应工艺，必须选择高压或超高压反应釜，对于腐蚀性极强的反应工艺，可选用半结晶的熔融加工聚合物halarectfe涂料喷涂的特殊反应釜。

3.2分离及浓缩设备，按照分离物料的特性固液分离、液液分离进行合适的选配。固液分离常用的设备有离心机，真空抽滤机、空气压滤机以及板框式压滤机等，其中离心机使用最为广泛，并且离心机的技术已经发生了颠覆性的革新，由最初的三足式人工上出料离心机发展到安全、高效、节能的立式/卧式全自动刮刀离心机，大大降低了劳动强度，提高了分离效率，特别是提高了其安全性能。而液液分离设备也是形式多样，主要有萃取设备、单效、双效、三效浓缩提取设备，以及高效精馏塔等形式。

3.3干燥设备，目前国产干燥设备的厂家较多，主要集中在江浙一带。产品质量差别不大，自动化水平相对较低、控制技术低是普遍存在的问题。但最缺乏的是自控技术与干燥设备合理结合的问题，近年来随着工业自动化程度的提升和普遍应用，大部分均能实现PLC控制，大大提高干燥过程的温湿度控制和数据的过程记录，能有效的结合物料性质进行参数设定和工艺条件的精确掌握。

干燥设备的选型，最主要的是对物料性质的掌握，且满足物料干燥的基本使用要求，包括能很好的处理物料给进、输送、流态化、分散、传热、排出等，并能满足处理量、脱水量、产品质量等方面的基本要求。具体选型原则应考虑以及下几个方面：

一、物料的理化性质：形态、含水量、粒度、粘性、热敏性、软化点、毒性、腐蚀性、可燃性、易爆性、静电性、透气性、团聚性、晶体或颗粒的易粉碎性等。

二、物料的干燥特性：根据物料的水分要求，以及物料对下一步生产的影响程度，设定干燥的水分标准，关键看干燥失重。

三、设备产能要求：在满足GMP规范要求的前提下，要从长远规划，并结合物料的堆积密度进行合理选配。

四、要根据干燥物料的商品价值及干燥的效果慎重考虑。如产品水分、交叉污染、温度变化、粒度、晶型等对商品价值的影响，以及对物料回收率的要求。

五、结合操作要求，物料干燥过程的上下序工艺（涉及给、排料的状态方法），要充分考虑物料过去的干燥方法或类似产品的干燥方法。

六、也要考虑到高效节能，安装要求，环保（粉尘排放、噪音、振动、异味、挥发物等）等方面综合考虑。

干燥设备形式多样，类型很多，根据操作压力可分为常压和减压；根据操作方法可分为间歇式和连续式；根据干燥介质可分为空气、烟道气或其他干燥介质；根据运动（物料移动和干燥介质流动）方式可分为并流，逆流和错流。

通常选用的干燥设备有：箱式干燥、真空干燥、气流干燥、旋转闪蒸干燥、沸腾干燥、带式干燥、盘式干燥，微波干燥、冷冻干燥等。

4、回收设备，从工艺和生产成本角度考虑，多采用溶剂回收设备，以节约生产中的溶剂使用量，从而降低生产成本。从环保角度，为了达到环保排放要求，避免环境污染。我们必须从工艺设备到三废排放设备都要进行新技术的应用和措施改造。第一，要明确污染物的种类，排放量，以及其危害性，第二，要从污染物的源头开始治理，例如：挥发性较强的危险化学品，必须采用安全、密闭、阴凉等存储条件，在其运输、投料过程中，尽量采用管道输送，减少泄露的可能。第三，在化学反应过程中，必然会产生废气、废液、废渣的副产物，要对其采取不同的处理措施进行回收，例如废气回收，我们可以再用目前比较先进的活性炭纤维尾气回收设备或冷凝器等设备进行废气回收。

对于废水处理，必须在项目建设阶段根据产品排放物的废水成分进行必要的实验，并且安装相应处理量的污水处理设备站。污水处理的形式多样，有物理处理法、化学处理法、生物降解处理法、组合工艺处理法等，要按照污水实验的结果选用合适的处理方式。

对于废渣的处理要根据实际情况，集中回收交于有资质的环保单位进行集中处理。

5、仓储设备及各种储罐，由于原料药的生产需要大量的化学原料及大量的溶剂，因此，对化学原料的存储、转移至关重要。为了降低采购成本及运输过程的危险性，尽量采用槽车运输、储罐存储。存储的储罐按照储存量的不同，可采用立式、卧式或者采用平底、锥底的非标制作。按照存储物料的特性，必要时内置冷却盘管，或外带夹套，进行冷却和保温处理。同时也要考虑到材质的正确选择，腐蚀性物料必须采用耐腐蚀材料，如搪玻璃，内衬halar、PE储罐或316L不锈钢等。

非标设备必须在有资质的设计单位设计下，通过具备加工资质的单位进行制作，并且要进行严格的测试实验方可使用（如：打压、探伤等），压力容器及特种设备必须报当地质量技术监督部门进行检验验收，合格后持证使用，并定期进行校验。

6、成品洁净区设备的选择，根据洁净等级的GMP要求合理选型。

四、动力配套设备的选型

动力设备是生产的动力源，从选型上要严格按照实际工况和设备负荷进行选配，但是，动力设备均是高耗能设备，选型时必须考虑到节能，尽量采用自动化程度高，能效比高的设备。主要包括制冷设备、空气压缩机、真空设备、制氮机、锅炉、空调通风系统设备、纯化水设备，变电等电器设备。

动力设备的选择相对工艺设备从GMP规范方面要求侧重点有所不同，但是，关键设备，如：生产用气的空气压缩机在其供气末端必须加装除菌过滤器，空调通风系统及纯化水系统都必须采用符合GMP规范的材质和系统设置，并进行验证和确认，经批准方可使用。

总之，制药设备的选型，必须以拟生产的产品为前提，结合具体工艺，先从工艺专用设备进行确定，在考虑动力公用工程的通用设备。设备的选型是否正确恰当，对投资建厂和工厂投产后的运行和维护、人工的劳动强度、产品质量都会有较大影响，设备的选型可以反映出工厂的先进性和可靠性，所以设备的工艺设计和选型要考虑到保证工艺生产过程的正常和安全运行，并且节能；技术上先进，自动化程度高，经济上合理、操作上方便；清洗方便，耐用易维修；还要考虑到生产的波动和设备产能平衡，必要时要留有余量和备用设备，最为关键的是要符合GMP要求和环保要求。

参考文献：

1、《我国制药机械行业的现状与发展趋势》郭启蒙辛仕维20161月第2期第5卷

2、《药品生产质量管理规范（2010年修订）》陈竺2011年1月17日