固体制剂生产用沸腾干燥机的改造方案

2018-06-21曹程

机电信息 2018年17期

曹程

（上海延安药业有限公司，上海200240）

0 引言

药品按照物态不同，可分为固体、半固体、液体和气体等。其中，固体药品又可以分为片剂、胶囊剂、丸剂、颗粒剂、散剂等。由于固体药品具有携带、保存方便，服用简单等优点，其在日常药品中的占比特别大[1]。固体制剂生产设备按功能不同，可分为制粒机、沸腾干燥机、混合机、压片机、胶囊填充机等。

固体制剂和其他剂型药品的生产工序有很大差异，固体制剂的生产过程也相对复杂。相比其他剂型，固体制剂生产用设备的特点有：设备数量多、单体设备小型化、自动化程度低、出现故障的概率偏高等。

常见的湿法制粒压片工艺流程如图1所示。在固体制剂生产过程中，物料干燥是整个工艺环节中的重要工序，而沸腾干燥机是实现该工序的核心设备。

1 沸腾干燥机简介

沸腾干燥机（图2）又称流化床，一般由加热器、新风净化单元、沸腾床主机、除尘器、引风机、控制系统等组成。

沸腾干燥机工作原理：空气经换热器加热，并经过高效过滤器净化后，由阀门分配进入床体内，湿物料在热风作用下形成沸腾状态，由于热风与物料充分接触，水分快速蒸发后被排风带走，物料得到快速干燥。

沸腾干燥机特点：通过粉体制粒，改善物料流动性，减少粉尘飞扬；可以在同一设备中完成混合、制粒、干燥；采用防静电过滤袋，设备操作简单；设置压力泄爆口，一旦发生爆炸，迅速泄压，避免人员受到伤害；设备装卸料快速方便，易清洁等。

图1 湿法制粒压片工艺流程

图2 某厂生产的沸腾干燥机外形

沸腾干燥机的辅助设备主要有立式和卧式两种，近年来沸腾干燥机的辅助设备大多采用卧式结构，该结构功能段结构清晰，更换耗材易拆装，维修方便。

2 问题的提出

我公司主要生产固体片剂和胶囊剂产品。沸腾干燥机作为固体制剂生产用的重要设备，其日常维护尤为重要。以我公司生产使用的沸腾干燥机为例，该设备2004年投入使用，至2018年初，该设备在生产过程中的运行干燥温度已不能达到工艺要求的80～90℃，经检查发现沸腾干燥机辅机内的蒸汽散热器上有多处破损，进入散热器的很多蒸汽均直接外泄，使得内部蒸汽不能有效进行热交换。因此，我公司决定提前实施沸腾干燥机的维修计划，对沸腾干燥机进行维护改造，使其满足生产工艺要求。

由于我公司生产工艺中涉及到使用沸腾干燥机干燥的产品不是特别多，有部分产品采用热风循环烘箱进行干燥，因此，从经济成本角度出发，只对沸腾干燥机进行维修改造，使其继续满足生产工艺要求。若更换整套设备，就需要投入较大的设备购置费和配套安装费，企业运营成本增加。

该沸腾干燥机的设备安装如图3所示，辅机功能段采用竖向排列布置。结合GMP要求和实际使用状况，该设备存在以下不合理之处：

（1）新风口为“上大下小”喇叭口型，不利于新风进入辅机段后散布与散热器充分接触，导致升温效果差，而且热量易损耗，不节能。

（2）蒸汽散热器结构为一层层叠加，不利于维修，导致有十余处漏气点，焊枪无法到达泄漏点进行焊接修补，热交换效果差，散热器只能淘汰报废。

（3）蒸汽散热器直接焊接在辅机外框上，焊接后散热器从外框上取下来非常困难，不利于维保。

Seminar教学模式以培养学生综合能力为目的，而这些能力是学生在传统授课式教学中无法获得的，或只能有限获得的，具体包括以下5个方面。

（4）新风处理段无任何新风防虫网和新风过滤装置，完全靠高效过滤器进行处理，增加了高效过滤器的负担，缩短了其使用寿命。

（5）辅机和沸腾干燥机之间的风管较长，存在卫生清洁死角，不利于日常生产清洁，交叉污染的风险比较大。

图3 原沸腾干燥机的安装示意

3 改造方案

结合设备故障点、设备日常运行中的不合理处、生产要求、维修费用和改造空间等多方面因素，制定了两套沸腾干燥机的改造方案。

3.1 方案1：辅机段竖向布局

图4为辅机段竖向布局的改造方案，其主要内容为：

图4 方案1（辅机段竖向布局改造方案）

（1）新风口采用“上小下大”形式，确保新风进入散热器后，被散布至整个散热器表面，增强换热效果。同时，新风口采用这种方式，可实现有效节能，避免热量外泄。

（2）调整散热器结构，采用多组独立加热单元拼接组装而成。结构调整后，可以确保对整个散热器大部分的可能漏气点进行焊补作业，并且相对容易进行焊接操作。

（3）依据2010版GMP[2]第四章第一节的要求：“应当能够有效防止昆虫或其他动物进入”，新风口应增加不锈钢过滤网来阻挡虫鼠等；依据2010版GMP[2]第九章第二节要求：“干燥设备的进风应当经空气过滤器过滤”，新风过滤段内应设置初效过滤器和中效过滤器，对新风进行有效的过滤净化处理，减轻高效过滤器的负担，延长其使用寿命。过滤器安装方式采用抽插式，便于拆装更换。

（4）对散热器进行节能处理。比如，对散热器的所有裸露部分进行保温处理，避免能量损失；散热翅片与不锈钢散热管紧密包紧贴合，保证良好的热传导性能。

（5）新风过滤段、散热器、均流段三段在结构上相对独立，用法兰连接，检修时，方便拆装。

（6）依据2010版GMP[2]要求：“生产过程应当尽可能采取措施，防止污染和交叉污染”，在辅机段和主机料仓之间的风管上，增设清洁手孔。由于这段风管偏长，每次生产后，管壁上都粘附大量粉末，其清洁难度大。为了避免交叉污染，在风管上开设一个清洁手孔，需要清洁时，打开手孔进行清洁，清洁后密封关闭。其不锈钢清洁手孔如图5所示，施工步骤：在原风管上开清洁口后，四边采用不锈钢折边处理，采用不锈钢制作双层保温结构的盖板，四周开螺孔，用不锈钢螺丝固定，封堵时加装密封条确保其密封性。盖板上焊接手柄，方便拿取。

图5 不锈钢清洁手孔

3.2 方案2：辅机段横向布局

图6为辅机段横向布局的改造方案。在此改造方案中，每个功能段的结构均与竖向布局方案基本一致，只是排列方式不同。

近年来，设备供应商大多采用该种方式进行布局，这种结构更便于安装、检修和保持气流流向的顺畅性。

3.3 改造方案的确定

图6 方案2（辅机段横向布局改造方案）

从设备的发展趋势角度考虑，本次改造应采用方案2横向布置辅机段。但是，原安装设备的辅机空间太小，没有足够的空间摆放设备。同时，若采用横向布置，需要对蒸汽管道进行较大的改造，费用较大。综合考虑以上因素，最终采用方案1竖向布置设备辅机段。同时，在新风管道上增设清洁手孔。每个功能段都经过重新加工及改造，设备整体应用效果比改造前优化很多。

引风机是沸腾干燥机控制风量的关键设备，本次改造中也对风机进行了保养。考虑到耐高温的高效过滤器已使用较长时间，且改造过程中难免会破坏或污染高效过滤器，故本次改造中更换了高效过滤器。

经改造或重大维修的设备应该进行再确认。因此，我们对改造后的沸腾干燥机进行了安装、运行和性能确认，通过设备验证，判断设备能否有效控制沸腾干燥机的工作温度（80～90℃）；风量能否使物料达到生产所要求的沸腾效果；能否保证设备符合生产工艺要求等。同时，检测沸腾干燥机进风的浮游菌及悬浮粒子等相关参数，确保新风符合洁净度要求，保证物料不被污染。