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淺談制藥工業(yè)應(yīng)用中對(duì)離心機(jī)的要求

來(lái)源:北京東南儀誠(chéng)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司   2008年11月03日 11:30  

離心機(jī)在制藥工業(yè)應(yīng)用中的技術(shù)要求
        摘 要: 從離心機(jī)在制藥工業(yè)中應(yīng)用的基本要求和針對(duì) GMP 要求出發(fā), 為確保離心機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中(處理特定產(chǎn)品時(shí))的可靠性、可重復(fù)性、一致性、安全性, 提出設(shè)計(jì)要求。對(duì)過(guò)濾型離心機(jī)的材料選用、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表面處理、在線(xiàn)清洗、密閉性、防爆要求的實(shí)現(xiàn)、氣源、殘余濾餅清理、濾布再生等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)提出了一些改進(jìn)措施。
       過(guò)濾型離心機(jī)(三足式上部卸料離心機(jī)、立式刮刀卸料離心機(jī)、臥式刮刀卸料離心機(jī)、吊袋卸料離心機(jī)等)作為固、液相分離設(shè)備在制藥、化工、食品等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用, 其工作原理是[1]: 在離心力場(chǎng)中, 利用過(guò)濾介質(zhì)截留懸浮液中的固相顆粒, 使固相顆粒在過(guò)濾介質(zhì)表面不斷堆積形成濾餅層, 而液體在離心力作用下通過(guò)多孔的濾餅層和過(guò)濾介質(zhì)進(jìn)行分離。由于是在離心力場(chǎng)下的強(qiáng)制分離, 分離因數(shù)可達(dá)到 600, 甚至000 以上, 分離效果較好, 生產(chǎn)能力大, 對(duì)物料的適用性強(qiáng), 并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制, 因此, 具有其它分離設(shè)備不可替代的優(yōu)點(diǎn), 是制藥工業(yè)中主要的處理設(shè)備之一。
  在 GMP 改造前, 制藥行業(yè)所選用的離心機(jī)大多只是傳統(tǒng)型的離心機(jī), 與化工用離心機(jī)沒(méi)有太大的區(qū)別,只是達(dá)到了zui基本的分離要求。近幾年, 國(guó)內(nèi)制藥行業(yè)實(shí)行 GMP 改造, 對(duì)離心機(jī)提出了更高的要求, 按《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》[2]中對(duì)設(shè)備的要求, 在保持離心機(jī)分離特性的前提下, 還須滿(mǎn)足《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》對(duì)設(shè)備的要求?!兑?guī)范》對(duì)離心機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、選型、安裝的要求主要包括:
  設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型、安裝應(yīng)符合藥品生產(chǎn)要求, 易于清洗、消毒或滅菌, 便于生產(chǎn)操作和維修、保養(yǎng), 并能防止差錯(cuò)或減少污染。
  與藥品直接接觸的設(shè)備表面應(yīng)光潔、平整、*、易清洗或消毒、耐腐蝕, 不與藥品發(fā)生化學(xué)變化或吸附藥品。
  設(shè)備所用的潤(rùn)滑劑、冷卻劑等不得對(duì)藥品或容器造成污染。管道的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)避免死角、盲管。進(jìn)入潔凈室( 區(qū)) 的人員不得化妝和佩帶飾物, 不得裸手直接接觸藥品。
   用于生產(chǎn)和檢驗(yàn)的儀器、儀表、量具、衡器等, 其適用范圍和精密度應(yīng)符合生產(chǎn)和檢驗(yàn)要求, 有明顯的合格標(biāo)志, 并定期校驗(yàn)。
   生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)有明顯的狀態(tài)標(biāo)志, 并定期維修、保養(yǎng)和驗(yàn)證。設(shè)備安裝、維修、保養(yǎng)的操作不得影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
   對(duì)有特殊要求的儀器、儀表, 應(yīng)安放在專(zhuān)門(mén)的儀器室內(nèi), 并有防止靜電、震動(dòng)、潮濕或其它外界因素影響的設(shè)施。
   針對(duì)以上要求, 在設(shè)計(jì)時(shí)就必須充分考慮結(jié)構(gòu)型式、材料選用、功能實(shí)現(xiàn)的一系列措施; 在制造上, 具備相當(dāng)?shù)募庸つ芰图庸な侄蝸?lái)實(shí)現(xiàn)諸如表面光潔度要求等; 在選型時(shí)考慮到實(shí)際生產(chǎn)工藝、介質(zhì)性質(zhì)、潔凈度要求等, 以選擇適合的機(jī)型; 在安裝時(shí)也應(yīng)考慮到檢修的方便性、與離心機(jī)接口(液、固、氣相, 電等) 裝置的合理配置。
   按照《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》的要求, 其要求是針對(duì)所有制藥機(jī)械的, 包括制藥車(chē)間的一些輔助設(shè)施,如何來(lái)按“規(guī)范”的要求進(jìn)行消化, 并真正的符合“規(guī)范”的要求, 需要制藥機(jī)械生產(chǎn)商及制藥廠(chǎng)商共同努力, 事實(shí)上, 由于制藥廠(chǎng)商離心機(jī)所應(yīng)用的場(chǎng)合、工藝、介質(zhì)的物理和化學(xué)性質(zhì)的不同, 對(duì)離心機(jī)也有不同的要求。
  1 選型
    選擇適合的機(jī)型對(duì)得于實(shí)現(xiàn) GMP 要求是至關(guān)重要的, 對(duì)于某些特定產(chǎn)品和特定場(chǎng)合, 有些機(jī)型并不合適, 即使在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上花很大的力氣也未必能達(dá)到預(yù)期的效果。離心機(jī)使用者應(yīng)提出離心機(jī)需求的規(guī)范URS(User Requirement Specification), 也就是說(shuō)由使用
者按實(shí)際應(yīng)用的工作環(huán)境、處理介質(zhì)的理化性質(zhì)、處理要求、控制等對(duì)離心機(jī)提出具體的要求, 與制造商共同確定機(jī)型。
  2 材料選用
  ?。牵停?規(guī)范中要求與藥品直接接觸的設(shè)備表面不與藥品發(fā)生化學(xué)變化或吸附藥品。因此, 對(duì)于特定的介質(zhì), 應(yīng)選用合適的材料來(lái)制造, 以滿(mǎn)足上述要求, 同時(shí)也是為達(dá)到防腐這一基本要求。這些材料不僅僅是轉(zhuǎn)鼓等金屬材料, 所有接觸物料的零件材料都應(yīng)達(dá)到這一要求, 包括密封件、緊固件等等。
   材料選用至關(guān)防腐性能、潔凈度要求的實(shí)現(xiàn), 按所分離物料的腐蝕數(shù)據(jù)( 化學(xué)性質(zhì)、溫度、濃度等), 選用合適的材料, 如 321、     316L、鈦材等材料。對(duì)一些特殊的物料, 可采用哈氏合金或涂層處理。
   所用的管材, 對(duì)于含有甲醇、乙醇、甲苯等有機(jī)溶劑的場(chǎng)合, 生產(chǎn)系統(tǒng)有防爆要求, 離心機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性成為選型的首要要求。
  產(chǎn)生爆炸有諸多要素: 可燃性氣體濃度、壓力、溫度、火源、氧氣等。對(duì)于特定的介質(zhì)或場(chǎng)合, 無(wú)論是液相還是氣相, 在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮可燃性氣體濃度、壓力、溫度,因是工藝問(wèn)題, 在此不作詳盡探討。
  對(duì)于火源, 在離心機(jī)設(shè)計(jì)時(shí), 對(duì)于運(yùn)動(dòng)件, 應(yīng)用足夠的安全空間, 以消除可能產(chǎn)生的機(jī)械磨擦和撞擊。機(jī)器必須有消除靜電的措施。對(duì)于制動(dòng)裝置, 一般均采用能耗制動(dòng)的形式(非接觸式制動(dòng), 缺點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)間要比接觸式要長(zhǎng)一點(diǎn), 尤其是在滿(mǎn)載時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的情況下更是如此), 不得采用機(jī)械磨擦式制動(dòng)裝置。對(duì)于傳動(dòng)帶, 則選用防靜電帶, 以消除或減少靜電產(chǎn)生的可能。
  涉及到防爆場(chǎng)合, 可以考慮采用氮?dú)獗Wo(hù)。如果只是在機(jī)殼上設(shè)置了一個(gè)氮?dú)膺M(jìn)氣管, 一個(gè)氮?dú)獬鰵夤?,離心機(jī)在工作時(shí), 向內(nèi)腔中充入氮?dú)猓?至于氮?dú)鉂舛饶芊襁_(dá)到安全范圍則沒(méi)有定量的控制, 因此, 其氮?dú)獗Wo(hù)的可靠性很差。在氮?dú)獗Wo(hù)系統(tǒng)中加入在線(xiàn)氧氣檢測(cè)裝置, 對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的離心機(jī)內(nèi)腔的氧氣進(jìn)行檢測(cè), 實(shí)現(xiàn)定量的控制, 使其氧氣含量在安全范圍以?xún)?nèi)。
  在訂貨時(shí), 應(yīng)提出防爆要求, 對(duì)離心機(jī)的配置提出更的制造要求, 比如: 配置防爆電機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)防爆按鈕、防靜電皮帶、變頻器控制、防爆電磁閥、防爆接近開(kāi)關(guān)、防爆隔離柵、靜電接地、能耗制動(dòng)、氮?dú)獗Wo(hù)、氧氣含量在線(xiàn)檢測(cè)等等。(注: 對(duì)于氧氣在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng), 在以后進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的介紹)
   上述所有的防爆措施并不是所有的有防爆要求的場(chǎng)合都要配置, 實(shí)際訂貨時(shí), 應(yīng)按實(shí)際工藝、環(huán)境等適當(dāng)?shù)呐渲谩?br /> 7 氣源
   離心機(jī)配置的氣動(dòng)動(dòng)作元件, 如氣動(dòng)刮刀、氣體輔助刮刀、氣體反沖裝置等, 其動(dòng)力源是氣體( 壓縮空氣或壓縮氮?dú)猓?應(yīng)對(duì)氣源進(jìn)行凈化, 以保證藥品不被氣體中的雜質(zhì)污染。
   如果應(yīng)用于防爆場(chǎng)合, 其氣源應(yīng)使用氮?dú)狻?br /> 8 殘余濾餅清理與濾布再生
   上部卸料離心機(jī) (人工上部卸料或吊袋卸料), 其每次卸料都將濾袋提出, 相對(duì)來(lái)說(shuō)其殘余濾餅容易清理一些, 濾布再生也更方便一點(diǎn), 在此不作更多的介紹, 這里主要介紹刮刀卸料離心機(jī)的殘余濾餅清理和濾布再生的方法。
   刮刀卸料離心機(jī)(立式刮刀卸料離心機(jī)、臥式刮刀卸料離心機(jī)等), 因其為自動(dòng)刮料離心機(jī), 濾布安裝于轉(zhuǎn)鼓壁上, 拆卸與安裝相對(duì)于上部卸料離心機(jī)來(lái)說(shuō)困難一些, 刮刀與濾布之間有一安全距離(5- 10 mm), 以防止刮刀刮壞濾布, 這一殘余濾餅層的存在, 對(duì)于一般化工產(chǎn)品而言, 沒(méi)有太大的問(wèn)題, 但在制藥行業(yè)中, 殘余濾餅的存在不能滿(mǎn)足消除批次間污染的要求。為達(dá)到清理殘余濾餅的目的, 在刮刀上設(shè)置一氣體輔助刮刀( 圖 2), 轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾孔外側(cè)設(shè)置氣體反沖噴嘴, 在進(jìn)行刮料時(shí), 高壓氣體通過(guò)轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾孔由外向內(nèi)沖擊濾布和殘余濾餅層, 使濾布產(chǎn)生脈沖振蕩, 并向內(nèi)產(chǎn)生一位移, 以一柔性推力使濾布貼近刮刀刃口, 減少殘余濾餅層的厚度, 同時(shí), 氣體反沖輔助刮刀噴出的高壓氣體吹去濾布上的殘余濾餅。通過(guò)這一裝置可有效降低或消除殘余濾餅, 同時(shí)在一定程度上對(duì)濾布進(jìn)行再生, 殘余濾餅的清理對(duì)一些顆粒度較小或粘度較大的物料, 可消除下一次過(guò)濾時(shí)殘余濾餅所產(chǎn)生的過(guò)濾阻力, 提高過(guò)濾效率。

對(duì)一些潔凈度要求高的場(chǎng)合, 應(yīng)選用衛(wèi)生級(jí)管和衛(wèi)生級(jí)快裝卡, 以消除管道可能帶來(lái)的污染, 也便于清洗。
  3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表面處理
   在設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)盡可能的減少(消除) 結(jié)合面, 以消除這些結(jié)合面縫隙帶來(lái)的藏垢而難于清洗。
   焊接結(jié)合處應(yīng)是連續(xù)的( 無(wú)間斷焊接), 角接焊縫應(yīng)磨成平滑過(guò)渡的圓角, 對(duì)接焊縫應(yīng)磨平。
   所有的尖角處和拐角處必須把角修圓, 產(chǎn)生一個(gè)平滑過(guò)渡的圓角, 盡可能的消除凸出與凹坑, 消除衛(wèi)生死角, 消除積液、積料等死角。
   所有的不銹鋼表面應(yīng)進(jìn)行拋光處理, 以盡可能的降低污染物在設(shè)備表面的附著力, 提高清洗效果。
   離心機(jī)在檢修時(shí), 檢修人員、工具、備品備件等都將對(duì)無(wú)菌車(chē)間造成污染。因此, 離心機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 方便拆卸, 運(yùn)輸便捷, 保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性。
  4 在線(xiàn)清洗
   保證每一批產(chǎn)品都能達(dá)到一致性, 防止產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)及微生物、病菌等的污染, 在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮設(shè)置清洗、消毒、滅菌裝置(用戶(hù)可以接受的方案)。
   所有的表面需很容易地清洗, 并且不因此使產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生污染或化學(xué)反應(yīng)。
   在離心機(jī)內(nèi)腔(需要時(shí)應(yīng)在多個(gè)部位) 設(shè)置多個(gè)清洗頭或清洗管, 離心機(jī)可在不開(kāi)蓋或運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)離心機(jī)內(nèi)部不可見(jiàn)表面進(jìn)行清洗(CIP)。重點(diǎn)有以下幾個(gè)
部位:
 a 轉(zhuǎn)鼓底面及軸承座部位;
 b 攔液板表面及轉(zhuǎn)鼓筒體外表面;
 c 轉(zhuǎn)鼓筒體內(nèi)表面;
 d 翻蓋內(nèi)表面及進(jìn)料、刮刀等裝置表面;
 e 外殼內(nèi)表面。
 5 密閉性
   制藥用離心機(jī)無(wú)論是非無(wú)菌藥還是無(wú)菌藥, 是藥品中間體還是成品藥, 其生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境都提出了很高的要求。在高等級(jí)環(huán)境要求下, 比如在無(wú)菌車(chē)間,就有萬(wàn)級(jí)、十萬(wàn)級(jí)等無(wú)菌車(chē)間, 良好的密閉性能可使得外部與機(jī)器內(nèi)部保持有效的隔離。離心機(jī)內(nèi)腔中的固、液、氣相不得對(duì)車(chē)間環(huán)境造成污染; 反過(guò)來(lái), 操作人員、外部環(huán)境也不能對(duì)物料產(chǎn)生污染。因此, 制藥廠(chǎng)商在訂貨時(shí)應(yīng)告知離心機(jī)制造商, 提出密閉要求。制造商可以考慮在以下幾個(gè)部位對(duì)離心機(jī)的密閉性能進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì):
 5.1 機(jī)蓋的密封
   考慮到離心機(jī)在使用過(guò)程中因清選或更換濾布等作業(yè)需要打開(kāi)離心機(jī), 盡量的減少拆解作業(yè), 機(jī)蓋設(shè)計(jì)成快開(kāi)式, 與機(jī)殼接合面應(yīng)有可靠的密封措施, 如果因密封結(jié)構(gòu)或材質(zhì)防腐失效, 就可能造成液、氣相的泄漏, 對(duì)環(huán)境、人員造成傷害。
   在機(jī)蓋法蘭上加工燕尾槽( 圖 1), 安裝密封條, 以保證密封條的定位可靠性, 密封條為梯形中空結(jié)構(gòu), 以保證其密閉性能。按所處理物料的防腐要求來(lái)確定密封條材質(zhì), 如采用普通丁晴橡膠、硅橡膠、氟橡膠等材質(zhì)。
  進(jìn)料管、洗滌管、觀察鏡等附加裝置的安裝接口,也應(yīng)有可靠的密封措施。
 5.2 軸承位的密封
  主軸上端的緊固與密封, 采用兩塊軸端擋圈疊裝,兩個(gè) O 型圈隔離安裝方式, 以消除滲液的可能。設(shè)置迷宮密封裝置, 減少或消除氣霧對(duì)主軸的侵蝕, 或?qū)⒈┞睹婕油挎嚵缀辖穑?以消除或減小產(chǎn)生腐蝕的可能。充分考慮到這些部位的密封要求, 以滿(mǎn)足 GMP 規(guī)范中
   設(shè)備所用的潤(rùn)滑劑、冷卻劑等不得對(duì)藥品或容器造成污染”的要求。
 5.3 傳動(dòng)帶工作區(qū)域的密封
   對(duì)傳動(dòng)帶工作區(qū)域設(shè)置密閉裝置, 以防止磨擦粉塵的外泄對(duì)環(huán)境造成污染。
 5.4 其它部位
   離心機(jī)的外接管道, 如進(jìn)料管、洗滌管、清洗管等管道, 一般情況下選用法蘭安裝方式, 以保證其接口的密封性能, 對(duì)于一些潔凈度要求很高的場(chǎng)合, 其接口應(yīng)選用衛(wèi)生級(jí)快開(kāi)接口裝置, 以便于清洗。
   較為復(fù)雜的密封部位是下部卸料離心機(jī)的固相出口, 因其出料口較大并且接口形狀的特殊性, 對(duì)設(shè)計(jì)與制造帶來(lái)了很大的難度。通常的做法是, 接料斗從離心機(jī)底部出口過(guò)渡至一個(gè)直徑適合的圓口, 接裝一個(gè)蝶閥, 所有法蘭安裝面加裝密封墊, 來(lái)實(shí)現(xiàn)密閉要求。蝶閥出口外接柔性接管至料倉(cāng)。
  對(duì)于一些特定的產(chǎn)品, 污染物從噴射孔中進(jìn)入清洗管內(nèi), 滴液或清洗時(shí)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生污染, 因此, 在線(xiàn)清洗管的設(shè)計(jì)應(yīng)采用衛(wèi)生級(jí)快開(kāi)卡子, 以便在完成一次分離后將清洗管拆下, 便于對(duì)其管內(nèi)*清洗。
   對(duì)于某些特定產(chǎn)品和特定場(chǎng)合, 以常規(guī)的潤(rùn)滑油(脂) 潤(rùn)滑的軸承以及傳動(dòng)帶不得位于產(chǎn)品處理區(qū)域,應(yīng)選擇合適的機(jī)型, 如隔墻式離心機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
 6 防爆要求的實(shí)現(xiàn)

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