原料藥規(guī)避物料輸送風(fēng)險(xiǎn)的方案探討

徐 丹

（上海東富龍科技股份有限公司，上海 201109）

原料藥規(guī)避物料輸送風(fēng)險(xiǎn)的方案探討

徐 丹

（上海東富龍科技股份有限公司，上海 201109）

物料輸送是原料藥生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，針對原料藥在生產(chǎn)中遇到的物料輸送方式及物料輸送過程中的風(fēng)險(xiǎn)展開探討，結(jié)合具體項(xiàng)目案例，從方案設(shè)計(jì)源頭對規(guī)避物料輸送風(fēng)險(xiǎn)提出建設(shè)性建議。

原料藥；物料輸送風(fēng)險(xiǎn)；重力輸送

原料藥的生產(chǎn)過程往往涉及粉體物料的生產(chǎn)、傳遞、粉碎、混合、分裝，其中的難點(diǎn)便是物料的轉(zhuǎn)移以及產(chǎn)生的粉塵污染等問題，特別是在無菌原料藥生產(chǎn)過程更加突出。物料的輸送主要難點(diǎn)有：架橋、溢出、分層、靜電和輸送裝置的清洗、滅菌和干燥困難。本文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)分析提出在原料藥輸送中通過設(shè)計(jì)規(guī)避物料輸送風(fēng)險(xiǎn)。

1 原料藥物料輸送特點(diǎn)

物料輸送常見的方式有氣力輸送和物理搬運(yùn)。具體輸送方式有正壓輸送、真空輸送、重力輸送、提升料倉輸送，各種輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下。

1.1 正壓輸送

正壓輸送是通過氣流沿物料輸送方向進(jìn)行推送，有比較大的輸送能力和輸送距離，但在物料的輸送過程中，一旦管路破損或連接處密封泄露，就會造成物料外泄，如果一旦發(fā)生管路堵塞，會增加外泄風(fēng)險(xiǎn)，而且不易維護(hù)。

1.2 真空輸送

真空輸送指通過真空將散裝物料從吸料工位經(jīng)管路輸送至旋風(fēng)分離器，氣固分離后收集物料。空氣與物料由過濾器分離開，因?yàn)槲锪鲜秦?fù)壓輸送，無泄漏風(fēng)險(xiǎn)，但真空輸送對輸送距離和物料品種有限制。

1.3 重力輸送

重力輸送是利用空間和物料本身自重進(jìn)行物料輸送的一種方式，輸送過程物料泄漏風(fēng)險(xiǎn)小、且物料損失少，但受空間的限制較大，特別是跨樓層操作的布置，在后期維護(hù)上比較困難。

1.4 提升料倉輸送

提升料倉輸送指將物料儲存于移動料斗進(jìn)行物料轉(zhuǎn)運(yùn)，并通過提升機(jī)與料斗對接的方式，實(shí)現(xiàn)物料的混合或料斗與其他受料設(shè)備的對接。該方式利于物料的儲存且運(yùn)用比較靈活，但僅適用于短距離輸送、工作效率較低、長時(shí)間往返移動容易對潔凈室地面造成損壞，對接要求高。

表1針對這四種輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，可以看出各種輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)。目前在原料藥生產(chǎn)中，特別是有潔凈要求的原料藥生產(chǎn)車間中，主要采用的輸送方式為真空輸送、重量輸送和提升料倉輸送。

表1 輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較Tab.1 The comparation of the merits and demerits

2 粉體輸送的定制化案例分析

2.1 重力輸送案例

重力輸送應(yīng)用在無菌、有毒原料藥項(xiàng)目的典型案例見圖1，該項(xiàng)目主要由三合一機(jī)、粉碎機(jī)、分裝機(jī)組成，主要工藝流程為：三合一機(jī)將結(jié)晶液過濾洗滌干燥后得到最終產(chǎn)品，三合一機(jī)下料口和分裝機(jī)進(jìn)料口通過粉碎機(jī)直接連接，物料通過重力輸送直接粉碎分裝。

圖 1 重力輸送案例Fig.1 Gravity transferring case

該項(xiàng)目主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）垂直落料，通過物料輸送距離最短化，最大地避免因轉(zhuǎn)移帶來的物料損失。

（2）集成式設(shè)計(jì)，有效地防止傳統(tǒng)敞口操作或單元不連續(xù)轉(zhuǎn)移帶來的物料泄漏或污染的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）核心設(shè)備可整體在位CIP / SIP。

2.2 真空輸送案例

通過真空輸送的方式實(shí)現(xiàn)物料在多個(gè)工藝單元設(shè)備中進(jìn)行密閉化轉(zhuǎn)移的典型案例見圖2，該項(xiàng)目主要由三合一機(jī)、單錐、粉碎機(jī)、固定料桶組成。主要工藝流程為：物料經(jīng)三合一機(jī)過濾洗滌干燥至一定程度，通過真空輸送至單錐進(jìn)一步干燥；單錐干燥后的物料通過真空輸送至固定料桶分裝，粉碎機(jī)連接在管路中近進(jìn)料容器端，物料在輸送過程中實(shí)現(xiàn)粉碎。

圖 2 真空輸送案例Fig.2 Vacuum transferring case

該項(xiàng)目主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）輸送過程全密閉，并輔助氮?dú)庾鳛檩斔徒橘|(zhì)補(bǔ)充氣體保證稀相輸送。

（2）該項(xiàng)目主要難點(diǎn)在含水量大的物料輸送如何避免黏壁和堵罐、邊輸送邊粉碎物料下料與輸送速度的匹配，輸送管路匹配多個(gè)受料設(shè)備和出料設(shè)備。

2.3 提升料倉輸送案例

提升料倉輸送物料的典型案例見圖3，該項(xiàng)目主要由真空輸料系統(tǒng)、移動料桶及轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)、提升機(jī)、分包裝機(jī)組成，主要工藝流程為：物料通過物料桶儲存，共設(shè)有6個(gè)工位，分別為吸料工位、冷藏工位、冷凍工位、配料工位、混合工位、分裝工位，在吸料工位收集通過真空輸送的物料，收料后根據(jù)收集物料屬性自動轉(zhuǎn)運(yùn)至冷凍或冷藏工位，需要配料時(shí)，配料桶自動轉(zhuǎn)運(yùn)至與提升機(jī)對接或至配料工位，提升機(jī)可對接、配料和混合，混合后物料與分裝機(jī)對接進(jìn)行分包裝。

圖 3 提升料倉輸送案例Fig.3 Hoist blander transferring case

該項(xiàng)目主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）物料桶通過自動小車根據(jù)工藝流程自動轉(zhuǎn)移，控制通過無線通訊來收發(fā)指令。

（2）提升機(jī)通過SBV閥自動與移動料桶對接、提升、混合/配料，對接精度高、無泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

（3）該項(xiàng)目通過高度自動化方式避免了傳統(tǒng)通過移動料桶、提升機(jī)進(jìn)行物料轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)帶來的困難，如料桶多、運(yùn)輸量大和運(yùn)輸路線復(fù)雜導(dǎo)致的勞動強(qiáng)度大的問題，也避免了傳統(tǒng)對接方式造成的對接錯(cuò)誤或泄露。

3 物料輸送中的防爆設(shè)計(jì)

在物料輸送系統(tǒng)中，因粉料與管壁摩擦而使系統(tǒng)產(chǎn)生靜電是導(dǎo)致粉塵爆炸的重要原因之一，對此，可以采取以下措施盡可能加以消除：

（1）選用導(dǎo)電性材料制造管道，金屬設(shè)備和管道實(shí)現(xiàn)等電位可靠接地。防爆區(qū)域電器按規(guī)范要求設(shè)計(jì)。[1]

（2）粉料粒度、形狀與管道直徑大小匹配，優(yōu)選產(chǎn)生靜電小的配置。

（3）輸送管徑盡量大，力求使管路的彎曲和管道的變徑緩慢。（4）輸送速度不應(yīng)過快，輸送量不應(yīng)有急劇變化。（5）避免粉料堆積，使用惰性氣體吹掃和輔助輸送。

（6）輸送過程中盡量密閉，或采用氮?dú)饨橘|(zhì)取代壓縮空氣。

（7）特殊物料如克拉維酸鉀，因物料本身性質(zhì)問題，除了惰性氣體保護(hù)、靜電接地、平緩過度等措施外，還需要對輸送氣體含水量嚴(yán)格控制，避免物料與水反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量引起爆炸。

4 粉體輸送設(shè)計(jì)必要參數(shù)信息

為了設(shè)計(jì)的匹配性，我們需要充分地了解客戶的信息如必要的物料信息、操作環(huán)境級別、輸送工況等，以便開展定制化設(shè)計(jì)，匹配真空源、輸送材質(zhì)、收（受）料容器等，避免一套設(shè)備打天下的盲目性。

主要考慮參數(shù)有：

（1）根據(jù)物料的特性要求選擇氣體介質(zhì)：在條件具備的前提下，為保證藥品質(zhì)量、安全考慮等建議選用氮?dú)狻?/p>

（2）生產(chǎn)的批量：根據(jù)生產(chǎn)的批量，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)娜莘e或處理設(shè)備。

（3）根據(jù)生產(chǎn)能力選用合適的真空泵和氮?dú)庥昧縖2]：為了保證被輸送物料在管路中順利轉(zhuǎn)運(yùn)，物料與氮?dú)庖ＷC適當(dāng)?shù)幕旌蠞舛缺取Ｍ瑯拥妮斔土?，減少固氣比會增加管道直徑，提高過氣量。

（4）確定物料輸送的管徑和氣流流速：計(jì)算時(shí)，需考慮收料容器、進(jìn)料口、管路垂直段、水平段、彎頭、閥門、接頭等的壓損，合適的氣流速度與物料顆粒大小、密度、形狀、表面狀態(tài)、管道及混合比等因素有關(guān)。氣流流速過低，物料輸送不穩(wěn)定，容易在管道中沉降，形成堵塞，氣流過高，能耗增加，輸送管磨損加劇。[2]

（5）具體參數(shù)如表2。

表2 真空輸送物料信息Tab.2 The comparation of the merits and demerits

5 結(jié)束語

本文通過比較各種輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際案例對真空輸送、重力輸送和提升料倉輸送這三種方式展開分析，著重考慮通過方案設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)物料的密閉、機(jī)械轉(zhuǎn)移，有效地改善人員操作環(huán)境與勞動強(qiáng)度，并降低了輸送過程中可能產(chǎn)生的各種風(fēng)險(xiǎn)。

[1]李忠德，郭建華. 物料垂直輸送原料藥精制車間的設(shè)計(jì)[J]. 醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2002，23（6）：13-16.

[2]張海銀，陸桂賢. 氣流輸送在原料藥生產(chǎn)中的應(yīng)用[J]. 硅谷，2013（14）：126-127.

[3]胡衛(wèi). 現(xiàn)代原料藥中間體生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)中的固體物料處理和密閉方式[J]. 機(jī)電信息，2006（8）：24-29.

Discussion of Scheme for Evading Risks in Drug Substance Conveyance

Xu Dan

（Shanghai Tof fl on Science & Technology Co., Ltd, Shanghai201109）

Material conveyance is a critical link of the API production process. In this article, the form and method used in material conveyance as well as the risk existed in the conveyance were discussed. Combined with practical instance, the proposal for the design stage was presented so as to avoid the risk in material conveyance.

API; risk in material conveyance; conveying by using gravity

TQ 460.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-817X（2017）05-0038-004

2017-07-13

徐丹（1990—），女，工程師，研究方向?yàn)樵纤幧a(chǎn)車間系統(tǒng)化解決方案。