淺析化工制藥工藝PLC的控制過程

高靜波（山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司，山東 濟寧273500）

借助PLC 自動化控制技術(shù)，構(gòu)建化工制藥自動化控制系統(tǒng)，其制藥工藝路線是：投料-轉(zhuǎn)化-無菌過濾-結(jié)晶-抽濾-干燥-分裝工藝。就目前化工制藥的整體PLC 控制系統(tǒng)來講，目前還處于研發(fā)與摸索階段，因此，目前對于PLC 自動化控制應(yīng)用主要還是在不同化工制藥環(huán)節(jié)中進行分段控制。因此，研究化工制藥工藝PLC的控制過程具有一定的現(xiàn)實意義。

1 投料

溶解罐中用注射水將鉀鹽粉溶解，攪拌溶解。加入適量正丁醇，控制水分22%-28%。攪拌至澄清透明。從PLC的邏輯設(shè)計來看，具體是對配藥機的輸送裝置、取藥電機、機械手以及接料器等裝置、設(shè)備以及其運行的實際步長進行有效控制，進而可以對藥物的定量、抓取以及輸送等一類的配藥過程進行快速完成。具體的控制過程是：第一，對于電機轉(zhuǎn)動步數(shù)與步長的控制，通常是依靠步進電機驅(qū)動器來完成，因此，需要針對勵磁序列并結(jié)合配藥的需求設(shè)置對應(yīng)的脈沖信號參數(shù)，進而實現(xiàn)有效控制。第二，對步距角與步數(shù)進行設(shè)置，使其能夠快速轉(zhuǎn)過，可合理提升藥物配送速度。整體來講，PLC在配藥環(huán)節(jié)中的應(yīng)用需要根據(jù)藥物類型、數(shù)量等因素進行設(shè)置，通常是由低速向高速正轉(zhuǎn)，然后再由高速朝著低速翻轉(zhuǎn)，最后是高速反轉(zhuǎn)，這樣來達到循環(huán)工作。

2 轉(zhuǎn)化

用空白正丁醇頂洗樹脂柱，頂洗完畢后，將溶解液以0.4-0.6t/h 的速度壓入樹脂柱開始轉(zhuǎn)型以藥物制劑生產(chǎn)需求為依據(jù)，從而設(shè)置與需求相符合的壓力、溫度、液位、濕度等，而PLC模塊可以通過不同參數(shù)的傳感器對各個方面進行控制，例如，可以對生產(chǎn)過程中的參數(shù)進行閉式調(diào)節(jié)。PLC控制系統(tǒng)生產(chǎn)效率較高，而且質(zhì)量更加有保障，加之隨著技術(shù)的優(yōu)化，其操作方面更加便捷與可靠。

3 無菌過濾

將轉(zhuǎn)化后的鈉鹽轉(zhuǎn)化液，先經(jīng)0.45μm 濾芯預(yù)過濾，再經(jīng)0.22μm 無菌濾芯過濾后進入結(jié)晶罐。PLC 在該環(huán)節(jié)的應(yīng)用以及自動控制的實現(xiàn)，需要對不同部件的主變頻啟/停時間、進風量、運行時間、排風量、進風溫度、滾筒負壓等參數(shù)進行設(shè)置。包衣機中的主機滾筒轉(zhuǎn)速閉環(huán)執(zhí)行器是MicroMaster420 變頻器，排風機作為滾筒負壓的執(zhí)行器。而主機中的蠕動泵主要需要測量轉(zhuǎn)速，并進行檢驗，不僅可以借助PLC實現(xiàn)自動化控制，也可以進行手動操作，而具體需要對蠕動泵的每一個工步所需要的實際運行時間以及狀態(tài)進行設(shè)置。

噴槍電磁閥通常會設(shè)置緊急手動啟停裝置，也可以借助PLC通訊信號對電磁閥的開度進行合理控制，需要注意的是要對每一個工步電磁閥的運作狀況與時間進行合理設(shè)置。倘若要實現(xiàn)全面的自動化控制，那么還需要對進/排風風量、進風溫度、滾筒轉(zhuǎn)速等參數(shù)進行合理設(shè)置。通常來講，進風的溫度是0-95℃，其溫度精度±為2.0℃，根據(jù)藥物生產(chǎn)需求進行調(diào)整，其調(diào)整的實際幅度通常小于6%，其調(diào)整的實際時間通常小于10min。主機的滾筒轉(zhuǎn)速通常會設(shè)定成為區(qū)間2-15r/min，以區(qū)間為基礎(chǔ)對其進行無級變速調(diào)整，其精度為±0.5r/min，其轉(zhuǎn)速的調(diào)整的時間則為30s。對于進風量與排風量的設(shè)置來件，通常采取的開環(huán)控制措施，也就是需要根據(jù)實際情況對兩者在設(shè)定區(qū)域之間進行合理的調(diào)節(jié)，最終達到無菌過濾的目標。

4 結(jié)晶

緩緩打開真空閥，使罐內(nèi)真空度≤-0.09MPa 以下，且穩(wěn)定后，開啟機械攪拌，控制飽和蒸汽壓力，減壓閥后0.01～0.05MPa，確定合適蒸汽壓力值。及時流加正丁醇，保證液面在結(jié)晶罐加熱面以上。共沸液達到過飽和狀態(tài)，料液開始發(fā)渾(出現(xiàn)少量晶體)，進行養(yǎng)晶操作。此時，如果真空度不好，會造成液相溫度過高。15～30 分鐘后，可適當補正丁醇降溫。出晶后，再共沸2～4h，母液水分≤3.0%。將結(jié)晶好的母液通過放料閥門放到“三合一”設(shè)備內(nèi)，開始過濾操作，開啟真空泵，從下部管道用真空抽濾，待母液抽干后，轉(zhuǎn)入洗滌操作。過濾操作完成后，進行洗滌操作，洗滌正丁醇總沖量1.5～4.2 L/十億，泡洗時間20～30分鐘；正丁醇抽干后沖乙酯，乙酯用量一般控制在0.8～1.2 L/十億。洗滌操作完成后，進行干燥操作，三合一設(shè)備改至干燥真空狀態(tài)，控制真空度≤-0.080MPa，開蒸汽干燥，蒸汽壓力0.03～0.10MPa，干燥終點無溶媒味、補償真空管變涼。粉溫≤60℃、待氣相溫度≤40℃，結(jié)束干燥操作，排凈真空，進行分裝。

5 無菌薄膜包裝

鈉鹽干粉從三合一內(nèi)用攪拌自動推出后，過篩、裝袋、稱重，內(nèi)袋扎口，再裝上兩層外袋，用熱合機熱合密封。三層密封后再裝入鋁箔，熱合密封，存放包裝間待驗。

綜上所述，GMP 標準呈現(xiàn)出不斷提升與完善的趨勢，促使化工制藥工藝有了全面發(fā)展，尤其是PLC技術(shù)在化工制藥中的應(yīng)用更加深入，該技術(shù)由于成本低、效率高，其市場潛力不容忽視。但是，該技術(shù)實際應(yīng)用中也存在一些不足，例如，目前化工制藥領(lǐng)域中還沒有具備一套標準的、專業(yè)的PLC 控制體系，尤其是相關(guān)理論與技術(shù)方面還比較薄弱，所以在后續(xù)研究中還必須高度重視這些方面的完善。