生产过程中粉体控制的GMP理念与创新技术（一）

生产过程中粉体控制的GMP理念与创新技术（一）
发布时间: 2014-08-08     来源: 《流程工业》
2 ~7 F1 [# \  ]5 Y9 o! u3 M现代化的除尘方案保障了生产过程的安全可靠性

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    Dr.R.Pfleger公司的技术负责人Volker Welling先生（左），Herding过滤技术有限责任公司的销售和市场经理Jörg-Armin Schuilz先生都对集中式排尘系统非常满意。尽管处理的粉尘是粘附性的粉尘，但投入使用两年多的时间里集中式排尘系统从未出现故障
) b6 W" J6 K5 Q$ E0 [8 I    两年多来，安装在某药品生产厂里的排尘系统一直非常稳定、毫无故障，也没有更换滤芯。这是用户和生产厂双方都非常满意的重要原因。
    过程和投资的可靠性，这是Bamberg市中型药品生产厂Dr.R.Pfleger公司在除尘系统投资决策时面临的主要问题。Herding过滤技术公司使用了一套自己开发生产的，与各个生产过程保持密切一致的除尘系统，一种集中排尘的除尘系统。即使是从糖衣涂敷生产过程中排放出来的粘附性粉尘也可以在过滤网表面自动清洁功能的帮助下被可靠地分离出来。因此，在这种过滤系统中更换滤芯已经成为过去时了。它集中清除所有过滤粉尘的功能大大减轻了除尘系统使用时的工作量，也使得整套设备更加高效，也适合于处理含毒的粉尘。
    一年半以来，Dr.R.Pfleger公司就用这种集中排尘的粉尘过滤系统处理生产现场各种产品生产系统中所产生的粉尘。两年多的使用给了他们深刻的感受：“各个生产设备、排尘工位处的过滤系统与集中排尘系统相结合，是我们保证生产过程最高可靠性的一个关键步骤，也包括满足未来发展要求的一个重要步骤。现代化过滤系统的工作可靠性令人信服。迄今为止的时间里还未曾更换过滤芯，安装在第二级的监测过滤器也还没有发现压力差提高的情况。非常坚固耐用的Herding烧结材料过滤器在过滤意料之外的颗粒异物时，很好地保持了自己正常的功能，而且也很容易手工清理。” Dr.R.Pfleger公司的技术负责人Volker Welling先生说道。
    准确的性能匹配
    高技术要求的生产过程，例如流化床或者糖衣涂敷机等都配备有设备内置的过滤系统。当把这些药品生产设备与集中排尘系统相互连接在一起时，就必须要有与流程设备控制系统和过滤排尘控制系统准确的性能匹配。当这些设备生产的药品原材料、药物有效成分、片剂大小、片剂形状以及生产能力等发生变化时，集中排尘过滤系统的工作参数也必须相应的改变。利用根据背压压差大小定期的循环自洁，以及最佳的压缩空气消耗，使得集中排尘系统有着非常高的工作效率。连续性优化的排风、抽气保证了片剂质量的稳定和药品生产设备的功能可靠性。
: S0 n# D9 z2 p$ ^1 {* `    药片压片机或者灌装设备等是用共同的过滤器除尘的。这就节约了投资和使用运行费用。整个过滤系统与各个工作点排尘质量要求和功率之间的性能匹配是集中式排尘系统使用的前提。设计时需要考虑的一个重要问题就是负载峰值。只有解决了这一问题才能够避免交叉污染、保证生产过程的安全可靠性。
    通过集中保证安全可靠
    各个单独的过滤系统过滤出来的粉尘、颗粒不是就地收集起来、排放出去的，相反是全自动地气动输送到集中除尘设备那里、收集起来的。在各个生产阶段的集中除尘过程中也绝不需要对粉尘、过滤物进行清理和处理了。这样，药品生产设备的操作者就可以把100%的精力集中到药品生产过程中了。与单一的过滤、除尘系统不同，集中除尘系统工作时的体积流量较低，但粉尘存储容量很大，这也就避免了一般除尘设备进气侧很高的气体流速，其中包括由于很高的负压或进气管直径较小而引起的流速提高。集中除尘设备同时也是各个生产车间的粉尘处理中心。在局部清理时，使用的是专门的吸尘器——固定在墙壁上的吸尘器吸头，不再需要有着残留物缺陷和费用高昂的移动式吸尘器了。药品生产过程中所产生的所有粉尘都集中地被收集到一个存储地点，在这里，按照全封闭的方式把收集起来的粉尘灌装到封闭的容器中，与很高安全性能相关的无交叉污染的粉尘封口也只需在这一个地点完成就可以了，这也使得Dr.R.Pfleger公司的整个药品生产过程的粉尘处理中有着最高的安全可靠性。将来，利用这一粉尘集中处理系统也可以处理那些高活性的或者是有毒有害的粉尘，并能够利用现在采用的排尘系统解决方案迅速满足新的要求。
    过去，清除药片糖衣涂敷过程中粘附性的粉尘是一件非常头痛的事情，常常出现生产设备的停车等待或者造成生产设备的故障。自从采用这种集中式排尘系统之后，其自洁系统能够保证糖衣涂敷设备过滤网表面的清洁，使得过滤网堵塞成为“过去时”。自动清洁烧结材料过滤器滤芯的活性剂是全自动定量控制的。它保证了在不中断药片生产过程的同时，自动清除滤芯的清洁，或者滤芯更换，这是保证生产过程可靠性的一个重要因素。
% L, r, `, A4 D; B* I) o! D/ n    作为一个基金会控制下的、年销售收入约700万欧元的中型制药企业，生产过程的可靠性，最终产品的质量和职工的健康保护是Dr.R.Pfleger公司绝对重要的头等大事。大约有200名受过药品生产专业培训的高素质职工在Bamberg市生产着多种多样的药品，不仅有处方药也有非处方药，例如Ipalat喉片和新型止痛药。
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领先的粉体隔离技术--药物活性成分的生产被设定了更高的安全要求

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先进的保护系统技术可使取样过程无危险和无尘化。
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    粉体生产处理的过程比其他药品的处理具有更严格的生产安全保护要求，如今，在特殊工况下，操作人员均需要进行有效的个人防护。如何尽可能地降低生产环境中的危害，以及如何实现粉体环境中的无尘化，本文将就几款先进的粉体加工机械进行介绍。
    由于GMP标准的不断提高，上世纪90年代的制药生产开始应用封闭式生产，目的在于防止交叉污染。“自前几年起，工人的安全保护越来得到重视。如今，在特殊工况下，操作人员需要穿戴个人防护用品”，Matcon公司销售总监Uwe Petersen先生介绍说，“由于在活性成分环境中，要对操作人员进行有效的保护比仅仅满足GMP规定更加困难，所以设备供应商需要确保生产系统严格密闭。”
    生产药物活性成分，或在生产中需要应用此类药物成分的药品生产企业必须达到此项标准，确保人员安全和生产安全得到保障。而这也使得生产情况变得更加复杂。

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    图1 “总体来说，未来发展趋势肯定趋向于更加简单的系统，尽可能是模块化生产。”——Jochen Thies博士，L.B.Bohle机械+工艺公司
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    选择适合的个人防护装备只是在一定的时间和范围内完成对操作人员的保护，但这仅仅是需要考虑的一个方面。“在研发中，有许多新的反应成分要处理，而这种物质的有效性现在还没有确定，所以需要设定更高的安全要求”，L.B.Bohle机械+工艺公司的Jochen Thies博士介绍说。
& ^. ^" Q# K3 O( u    Hecht公司总经理Günther Hecht先生还解释了更多原因：“随着对产品特征和产品对于人体及环境影响的认识越来越深入，行业对于人体和产品的安全要求也会逐渐高。而且，药物活性成分的活性越强，保护要求也越高。”在封闭式系统中，即使在容器转换时，与产品接触的容器部分也不会与外界空气接触，他认为这对于许多产品的生产来说都是极其重要的。

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    图2 “自前几年起，工人的安全保护越来越得到重视。如今，在特殊工况下，操作人员需要装戴个人防护用品。”——Uwe Petersen先生，Matcon公司销售总监

    系统趋向于简单
    “总体来说，未来发展的趋势肯定趋向于更加简单的系统，尽可能是模块化生产”，Thies博士说道。因此，就要格外重视设备的保养和清洁。如果阀门系统安装在连续操作仪器上，那就要对它提出更高的要求。“很多转移循环系统没有中间清洁系统也能独立工作。阀门系统必须安全可靠地工作，因为生产过程很可能会中断。” Thies博士的话引起了人们的特别关注。而一种Hause Bohle封闭式安全阀可以针对上述问题解决困难。这种阀门按照GMP标准设计，封闭设计和简易但更有效的真空连接是其突出特点。该产品的问世不仅得到了中小企业的认可，一些国际领先的制药企业也决定使用这种新产品。
    因此，设备产品的生产需要结合环境特点和产品特点来考虑。比如，为了转移存活但不活跃的生物组织，Matcon公司为Container ADU研发了一种新型自动封闭式的卫生填充系统。
    灌装点垂向封住的容器孔，并与外界隔开。灌装口内置的夹子打开盖子，盖子在整个固体转移的时候保持不变，只在散装物体进入时打开。“转移完成之后，盖子会在灌装系统关闭之前重新盖上。任何时候，产品都不会与外界接触。”Uwe Petersen先生解释了该产品的原理。
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    图3 “药物活性成分越活跃，保护要求也越高。”——Günther Hecht， Hecht公司总经理

    不只是转移过程存在困难，取样过程也有可能成为难题之一。Heicht公司生产的用于取样的保护套，包括用于产品画线工具开关的两只手套，一个采样接管和一个通风接管。保护套将由操控员选择指定的样品固定在支架上。对高危物品进行取样时还会用到一个安全过滤器，从而使产品灰尘不会泄漏到中心除尘器中去。操控员用手套把产品放到取样接管中。取样接管分成两半由特殊的塞子封住，塞子中间被隔开。保护套接下来将通过除尘系统抽气，容器将重新被封住。保护套是一次性设计的，所以无需清洗。
( D! R1 P! c# a. Z' l! I% U    技术的创新
    人们所关心的另一个重点，就是无尘这个话题。在AZO公司的数控系统操作下，各成分将在移动容器中自动配给。在这里，无论原材料是存在贮仓里，还是在袋子里，是在容器中，还是通过填装器来添加都可以。根据各成分的大小不同，可以建设不同规格的生产线，这些生产线通过横向运输系统来连接。数控系统可以预定，使生产中各种配方工艺能全自动整合。配方中包括很多不同的原料，在封闭的系统里需要实现严格的生产线分隔和无污染化。AZO公司的数字操作系统可用于在封闭系统中全自动装料。此外，配套安装的AZO清洁连接器，可以达到迅速、准确和无污染地装料。
    Hecht公司生产的保护套系统，可用于不同容器的保护性连接和反应物质的隔离称量器。Matcon公司展示了装袋机器，它没有常规的剂量部件，但剂量准确性达到±50g。该产品可灵活转换生产品种，提高了生产的灵活性。

不要扬起灰尘－－散装货物搬运时的清洁处理和清洁技术
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    在化学工业中到处都能见到散装货物。其中有些是作为原材料，用于进一步加工，另一些则作为终端产品，用于销售。有一件事情非常清楚：即任何时候这些货物都是要搬运的，因而，应当尽量减少产生的粉尘，以便保护工人和环境。
$ D# I8 l! ]( n8 i& D- `    在搬运散装货物时，为了满足德国清洁空气法案的要求，使用了许多种不同的方法。由卡车装运和交付时，密闭的集装箱是有用的（运输罐车、集装箱、防水蓬布）。用于连续地运输材料的设备应当是封闭的或者接近封闭的（传送带、料斗式传送带、蜗杆、螺杆或者气动传送带）。在使用气动传送带时，带有粉尘的空气应当保持在管路之内或者将其送入粉尘排除设备。在向密闭的运输集装箱装固体物时，也应当这么做。被转移的空气应当处于控制之下，并送入粉尘排除设备。非常重要的是要记住，产生的大约70%的粉尘，在适当的浓度下是爆炸性的，所以，操作者经常要遵守新的Atex 100a爆炸防护指南。由HET-AnkeFiltertechnik公司研制的新的Anke D1、AnkeD3和MiniHET系列在发生爆炸的情况下能满足传导性和抗冲击的要求。
    这些产品系列的独特之处是，在使用过滤系统的地方不需要配备另外的爆炸防护设备，如断裂盘或者爆炸抑制系统。这是通过利用所谓的部分装填原理来实现的，这时未处理的气体和清洁的气体的比例起着重要的作用。
/ E- r9 C& U; p. r% F* ^# H    带锥形滤芯的筒仓顶部过滤器
/ F: b1 ^6 _3 ^$ \& Q5 P$ B    当筒仓和容器中加装了散装的货物之后，向外排出的空气流应当尽可能地不受限制。过滤器应当装在筒仓上，用于截留粉尘颗粒。Mahle公司的星形滤芯（弹药筒形滤芯）是一种新型的滤芯，它具有特别高的性能密度。与圆筒形滤芯相比，圆锥形过滤器具有下列优点：
* A; t5 r/ [# S* W4 q6 F+ d* K    ■　由于其内腔的圆锥形设计，具有有效的除尘能力 。清洁气体极低的容积使其能够更为有效地符合清洁脉冲的要求。不需要另外置换滤芯。
" P& K* k% Z' d  I  Y    ■　在滤芯空腔中减小上升气流的速度，改善了粉尘的沉降。这有利于固体物的清除。
+ W8 D+ g* N2 W$ o    ■　较低的空气流阻力。由于滤芯的直径是按照空气流的特性设计的，在未处理的气体和清洁气体空腔中的压力损失减少了。
: l$ K) J6 P) t- U7 B8 g# e) s* L    Keller Lufttechnik公司提出了可以使用的各种方法，用以实现分离，几乎没有残余物。在处理爆炸性的、可燃烧的、潮湿的、或者带粘性的粉尘时，湿式分离法是适当的选择。Keller公司的高性能湿式分离机使用了文氏管喷嘴。用水喷入空气流，用以清除空气流中爆炸性的或可燃性的粉尘。

                               
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    Hecht公司的PTS粉末传输系统是一种新的真空传送系统。它最大的特长是在各种压力范围内，在给定的大气压力下，可以对容器进行无粉尘加装。
% J. x; D- J& k8 [2 n    这项技术也适用于不同的工作，例如在易爆炸的环境条件下加装反应剂。
3 n0 G! v, k. j( |4 B5 E% }    清理：去掉有可能发生干扰的材料
3 f1 I4 r, X5 _5 J2 E7 t' x6 b    如果工作是清理散装货物系统，需要进行的工作将取决于产品及其工艺方法。如果正在生产不止一种产品，那么您应当避免交叉污染，这时，要求是特别严格的。如果您只是要保持设备的清洁，那么事情就比较简单。
    示例1：
    对于轮盘式料斗送料器，要考虑的关键事项是，减少空气的漏气、在容器中保持颗粒平稳和没有脉动式运动，在经常性的更换产品之后，易于进行清理。有一项特别的用途，它的要求非常严格，Zeppelin公司在其产品上加装了一套高压送料装置，带有快速清理机构。
    示例2：
# d5 L$ i8 Y7 a* [$ O4 h0 L0 z    Toftejorg SaniMidget反应器（SMR）是一种可移动的系统， 在清理完成之后，它可以自动从产品区缩回。在这之后，由于SMR的盖板与容器的壁面齐平，产品和系统之间不再有任何接触。这一点特别重要，尤其您在处理有毒的、侵蚀性的或者爆炸性的物质的时候。SMR可以被使用于贮存仓库、反应器、混合容器、喷雾干燥器等，容积为0.1～10m3。
    示例3：
    如果前一批的产品的残留物要在下一个或者下一批产品进行转换之前从传送系统中清除出去，可以使用刮刀，例如在塑料加工工业之中。Motan公司生产Turbo-Pig用于在DN50到DN250范围内对气压输送管进行干式清理。
    示例4：
- q- f  ]3 C7 F3 G$ R  ~    一家在塑料生产工业的公司在研磨PMMA板（丙烯酸玻璃）时，使用了一套通风设备来输送颗粒到装袋大楼，它有80m远，它每输送1000kg材料，就产生6kg粉尘。其方案如下：一台再生的压缩机将粉末状的颗粒抽出，一台Esta公司的逆流分离机依据反向空气流原理将颗粒从随附的粉尘中分离出来。在这一个工序之后，每输送一吨材料，残余的粉尘含量只有55g（换一句话说是55ppm）。通过一个过滤器的气旋，将此粉尘从空气中除去，粉尘在没有压力的情况下经过料斗轮盘送料器落入一个收集袋。
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