口服胶囊洁净工艺厂房的概念设计

史 磊

0 引言

本人曾经就职于双甲级工业设计院，随后又在外资的工程公司任职多年，主要从事生物医药厂房的施工管理。根据多年的设计与现场管理经验，对口服胶囊或片剂洁净工艺的概念设计有了一定的理解，总结如下。

1 口服固体制剂的医药厂房简介

口服固体制剂(简称OSD)的医药类工业厂房，是用于生产片剂和胶囊的制药生产车间。尽管在产量或单一产品或多种不同产品存在差异，但这种工厂一般都包括“白色”洁净区域和“黑色”非洁净两大区域。“白色”洁净区域包括清洁工艺室，工艺设备，清洗设备，运输，质量保证(QA)/质量控制(QC)实验室;“黑色”非洁净区域包括公用工程的配套设备。

下面将介绍其中比较重要的4个工艺要点:

1)工艺布置——洁净室。OSD厂房，国际标准化组织第6类(相当于10万级)颗粒的环境。这一过程通常是由洁净室，洁净级走廊和卫生级生产设备，洁净级的工艺室组成。技术区域或者技术夹层是指，放置辅助配套设备及生产设备的区域，如鼓风机，采暖设备，真空系统等，这类设备通常位于与生产设备相邻的房间内，可以在同层同一标高或者位于洁净厂房上部的吊顶内。图1a)显示了走廊相邻洁净生产区车间布置，技术设施区域在洁净厂房的后面，这是一种非常典型的布局。图1b)为一个大型多走廊洁净室厂房。图1c)中，横截面是一个单层洁净厂房，公用配套设备位于洁净室上方。操作员进入洁净室需要通过风淋更衣室，材料的进出需要通过一个或多个风淋室进行空气隔离。

图1 洁净厂房布置图

2)空调通风。一般的制药企业的洁净厂房需要大约每小时15次换气次数的洁净室，相当重要的一点是，OSD产品的特性决定了环境需要低湿度系统，以便达到产品要求。通风系统通常由空气处理机组(AHU)及其相关的控制阀门和风道系统，以及除湿系统组成。空气处理机AHU和它们的管道主要分布在技术支持区域。比较传统的方法是提供一个专用于空气处理机组系统设施的技术夹层，位于洁净室上方，如图1c)所示。这一区域还可能包括冷水机组及其他设施。

3)中间物料的处理。OSD工厂的一个关键要求是每个批次之间的固体原料的运输。固体单元操作之间的移动可以通过卫生级的中间散装容器(IBC)来实现。

4)良好生产管理规范(GMP)。GMP指南涵盖包括认证及验证方法和分析过程控制，设备的使用，设施布局，环境，存储，文件，标签及相关人员培训的所有方面。一些关键的原则包括:避免混合;提供合适的环境;采取措施以避免污染;合理的物流;足够的操作空间;符合洁净要求的设计;标签。

2 U形中央枢纽的概念设计理念

以往的常规设计往往缺少两个环节的设计:

1)缺少以工艺核心的主线设计;

2)缺少参观或者监管走廊设计，即生产监管人员的区域，这需要在不响应生产并保证卫生要求的前提下，保证监管人员可以从外部观察到生产的情况。

为了实现这些目标，有一种全新的设计概念，该概念是通过采用整体U形中央脊柱布置发展而来，所有相关的工艺设备，材料和工艺操作都紧密围绕在脊柱周围，见图2。有三个大的区域整合贯穿于脊柱内，分别为材料物流区，生产区域和设备支持区域。

1)从物料搬运及支援服务的角度。

这包括仓储和第一级别的质量控制办公室，以及第二级别的技术支持区域。原料和最终产品都有各自独立存储区域，原料从U形脊柱的一侧进入生产区域，并从另一侧出来进入成品库以及分发及包装区域。

图2 U形中央枢纽设计图

质量控制/质量保证实验室位于U形脊柱的中央，它用于采样，生产，包装。

2)从研发和设备支持区域的角度。

虽然GMP的“迷你”研发室是整合于洁净厂房内，但它一般位于整个车间一个独立的区域。基于此点，正是由于这部分的设施是独立的，但与比邻的生产区域，这样的布置优势有三点:a.可以降低成本;b.可提高效率;c.对技术转化和工艺控制相当有利，故而可以明显的提升企业的竞争优势。

3)从生产区域的角度。

至关重要的一点，围绕在核心洁净工艺周围，就是我们所说的中央脊柱周围的生产洁净室和同样服务于洁净室同时也围绕在中央脊柱区域周围的技术支持区域。另外一点同样需要引起重视，原料需要从车间一侧的筛选分发隔离室进入车间，通过完成工艺到直接进入车间另一侧的成品库。

在这个“U”形的脊柱概念上，所有房间的数量和大小可以进行调整，以适应设备的数量和大小。周围的空间中有技术支持，空气处理机组设备，再加上与之配套的工艺管道，电缆和风道。

中间物料罐的处理包含在第二洁净等级区域，包括中间物料罐的提升设备，封闭设备，混料设备混合室和中间物料罐的清洗室。由于所有操作都是在封闭，无污染的密闭环境下进行统一的卫生等级内的操作，所以每一工艺步骤间就没有设置中间物料罐的处理设施。

3 结语

我认为，中央枢纽区概念包含了许多优点。在第一洁净等级，它提供了一个常用功能的中心位置。在第二洁净等级，它把空气处理机组等公用设施布置在洁净室上方，通过空气处理机组实现了洁净区域与非洁净区域有效空气交换。

而且，在这个中心枢纽的概念中，参观走廊在整个工厂中起了相当大的作用。来访者和公司员工可以直接观察到大部分的生产过程。这种安排布置，可以提供给公司的来访者或者潜在的公司大客户一个直观的感受，对提高公司的形象和销售业绩大有益处。从空间的利用和成本优势角度讲，布局的目的就是在最小资金成本下满足最小洁净工艺要求的生产布置，采购达到要求的工艺设备，提供用于满足GMP生产的工艺环境。该项目的一个主要目的是建立一个符合成本最低的OSD工厂，设计融合了许多工艺设备，满足制药企业需要的所有设施和工艺运作。考虑在相同的楼层面积上降低成本但产量相同，许多不同的制药企业根据自己不同的工艺要求全方位来设计厂房布局。每一个全新的设计必然会从成本和进度上不同于传统设计，并显著影响项目的实施。我们相信，这个紧凑型的布局可以以较低的成本提供给很多公司一个标准设计方案，最大限度的实现低成本和施工周期的最小化。在本文中，我提出了一个紧凑的布局设计理念，并且已与其他布局做了初步比较。通过这一对比，认为这是一种核心设计，不但满足了一些GMP的关键要求，而且具有最低的运营成本优势。这种优势，将会逐渐成为OSD类制药企业所采用的统一标准。

[1]GB 50073-2001，洁净厂房设计规范[S].

[2]Michael P，Brocklebank.医药工程文摘.ISPE官方文献[Z].2006.