谈分期建设的多品种固体综合制剂车间的设计思路

2019-09-13吴春姗翁德会刘明玉田涛涛

山东化工 2019年16期

吴春姗，翁德会，刘明玉，刘磊，王博，田涛涛

(武汉华夏理工学院生物与制药工程学院，湖北武汉 430223)

固体制剂是药物的常规剂型，它具有产量高、成本低、计量准确、使用和携带方便、理化性质较稳定、贮存期长等特点，是日常生活用药中最普遍的剂型之一。固体制剂的生产在当前制剂总产量中占重要地位。当前制药企业的固体制剂生产呈现出物料种类多、产尘工序多、产品批量大小不一、产品多品种同时生产等趋势特点。本论文主要探讨的现代制药企业符合GMP要求的分期建设的多品种固体综合制剂车间的设计思路。

当前固体药物制剂的生产企业往往涉及到需要对多品种、不同批量的固体制剂如片剂、硬胶囊剂及其颗粒剂在一个周期内同时生产的要求；且药物制剂企业会出现随着生产规模的不断扩大，将车间的设计进行分期规划建设的要求。其中一期建设的车间厂房能够完成一期建设的多品种固体制剂的生产需要，二期建设紧邻一期建设，建好的二期能够达到与一期建设的人物流通道共用，公用工程系统共用问题，从而使一二期形成紧密的整体，最大化的完

成了设备的共用，在满足生产要求的基础上，节约了建筑面积，且满足《药品生产质量管理规范》、《医药工业洁净厂房设计规范》等标准规范，并合理布局。

1 “一拖三”的流程设计

固体制剂综合车间所生产的片剂、硬胶囊剂、颗粒剂的生产工序都要将合格的主辅料经过粉碎、过筛、称量、制粒、整粒等单元操作。从主辅料的粉碎到总混之前单元操作，为三种剂型的通用操作单元，在设计过程中可以考虑其设备共用，而后续单元操作各具特点，需单选设备来满足生产的需要。根据固体制剂生产流程的特殊性，在设计过程中采用“前合后分”的设计理念，从而节约资源，提高设备的利用率。

图1 总混前片剂、胶囊剂、颗粒剂工艺流程框图

图2 片剂成形工艺流程框图

图3 胶囊剂成形工艺流程框图

图4 颗粒剂包装工艺流程框图

由上可见，根据固体制剂综合车间的生产特点确立了“一拖三”的设计思路：“一”代表总混之前的单元操作考虑设备共用；“三”代表总混及总混之后的单元操作按照剂型的不同分开生产。总体设计思路为总混之前的单元操作以重量计算，总混之后，以批量计算，以此来进行排班及物料衡算。

图5 “一拖三”模式图

2 固体制剂综合车间布局

设计过程中考虑到制剂厂房根据设计规模的要求需要进行一期和二期的分期建设。为了能够让分期建设的厂房结构更加紧凑、设备能够最大共用，故考虑将一、二期的人流、物流出入口合并设计，同时将公用工程系统也合并设计，最大化的共用。

2.1 分期建设的多品种制剂车间设计方案比选

制剂车间设计方案的比选，实际上是将一二期的工艺设备及布局方案进行不断优化的过程。在设计过程中，厂房的平面布置也是通过对设备不断优化、车间面积、车间的排布位置等内容综合考虑来不断的优化厂房设计，在此过程中不断发现问题，并解决问题，最终确定出最优化的车间厂房设计。

2.1.1 制剂车间的厂房组成形式

根据设计的生产规模和多品种固体制剂生产特点，厂区面积、厂区地形和地质等条件考虑厂房的整体布置，厂房组成形式有集中式和单体式。而固体制剂综合车间产品品种多，并要求一二期厂房进入洁净区的人物流出入口共用，同时一、二期公用工程设施功能间(包括冷冻机房、配电房、空压机房、纯化水站)合并考虑。因此在厂房组成形式方面，要求共用，故设计过程中采用集中式布局较优。

2.1.2 制剂车间厂房层数的设计

洁净厂房的平面和空间的设计要满足生产工艺和空气洁净度等级要求。制剂车间有单层厂房和多层厂房设计。相对而言，多层厂房设计相对单层厂房设计在平面布置上需要增加水平联系走廊及垂直运输电梯、楼梯，运输较困难，对洁净度分区的建筑和使用提出了更高的要求；另外人员净化路径长，增加人员净化室个数和面积；管道系统相对而言更复杂；在疏散、消防及工艺调整方面都受到了一定的约束；除此以外，从工艺角度出发，多品种固体制剂生产要求一期和二期人物流出入口共用，且公用工程设施共用，在多层布置中势必会增加竖向通道对药品的污染危险。

综合以上分析，设计计划采用单层厂房布置，完成一期和二期的对接与共用。

2.1.3 制剂车间厂房形状选择

在制剂厂房平面布局方面车间体型通常采用长方形、L形、T形和U形。在此我们对各种厂房形式进行分析和考察。

由于设计中要将一期和二期的厂房进入洁净区的人物流出入口共用，公用工程设施合并共用。现对各种厂房形状进行分析。首先分析T形厂房形式。如图6所示，T形厂房在布置的过程中公用工程部分共用，人流通道可以从下部进来，一二期布局可以考虑横向左右两边布置。此方案布置中会出现的最为关键问题是人、物流通道分流，而不能保证其进和出都共用。故此种厂房形式不适合本次设计。

图6 T形厂房

接下来，分析L型车间设计。如图7所示，此种厂房形式在叠加设计思路下是可以在一二期进、出口进行人、物流通道的共用。在车间排布的过程中要考虑到单元操作尽量能够递进顺序排列，从而减少物料的折返，交叉返混现象的出现。但进一步分析，可以发现，L形厂房整体占地面积较小，按照工艺流程的顺序进行递进将车间排列的过程中会出现公用工程区域和中储区域无法排布的问题。因此，L形方案布局不予采用。

图7 L形厂房

接下来，分析U形厂房设计方式，见图8所示。由图(a)可见，U 形厂房由于其独特的厂房构型，很自然的我们将U形三个区域进行了分区，底部区域为公用工程共用区，左右两边为一二期厂房设计区。由图示可见，此种布局能够让二期在建设过程中最大限度的减少对一期的影响，但仍然无法做到人物流进出口都共用的问题。故(a)图的U型厂房形式方案不可取。接下来将U型车间布局进行改进叠加，如(b)图所示。此叠加设计中一、二期的人物流进出口可以共用了，公用工程也可以叠加共用，每个车间按照工艺操作的顺序递进，逐一推进。但在具体布置的过程中会发现，工艺中在总混完毕后需要将料斗送入到中间站储存，根据计算发现中间站需要面积较大，而(b)图中的中间站及部分功能间没有地方布置，U型中间留出的缺口浪费了占地空间，如果此区域利用起来将中间站布置进去，则相对而言更合理。故(b)图U型叠加的布置方式也不能满足生产设计的需要。

图8 U型厂房

接下来，综合上述分析思路来分析长方形车间设计。如图9所示，此种厂房形式将一、二期进行叠加布置中是能够满足人物流通道的共用问题，且车间占地面积大，能够解决各个生产区域及中储区、公用工程的车间排布的。因此，在设计过程中我们采取长方形布局思路。

图9 长方形厂房

2.2 分期建设的多品种固体制剂车间设计方案

进一步对长方形厂房设计思路不断优化，由此提出了固体制剂综合车间的设计理念，即“回”字形设计方案。如图10所示。方框区域为二期呈长方形，非阴影区域为一期呈L形。公用工程区域靠外部集中布置。一、二期车间中部是中储区域、器具清洗区、内包材区。一、二期的单元操作按照顺序靠“回”字形沿外部不断推进。

图10 一期、二期固体制剂综合车间平面布置图

3 分期建设多品种固体制剂车间设计总结

上图一期、二期的生产功能间依次排列，围绕中间站进行旋转。图中蓝色方框区域为二期、无方框区域为一期。一期和二期用安全门进行隔离，二期建好后将安全门撤离，使其形成一二期的整体。固体制剂车间为单层建筑，一期和二期总体为长方型，层高6 m。D级洁净区吊顶高度常规为3 m，技术夹层3 m；而一步制粒单元操作区由于设备空间高，从而局部增加吊顶高度为4.5m。

3.1 物料中间储存

中储区对GMP管理都是极为重要和必须的。设置中储区是降低人为差错，防止生产中混药，保证产品质量的最可靠措施之一，符合GMP有关厂房内应有足够的空间和场地安置物料的要求。此设计方案中将中储区集中布置，布置在厂房的正中间，各个生产工序都靠着中储区形成回转。此设计最大优点是便于管理，能有效防止混淆和交叉污染。

3.2 人员净化说明

固体制剂综合车间的洁净级别为D级，为避免交叉污染，生产人员进入生产区需进行净化更衣程序。人员通过门厅经过换鞋、更衣进入到一般生产区域，如公用工程车间和外包区域；如果要进入D级洁净区，人员需要再次经过二更室、气闸室后才能进入D级洁净走廊去往各个生产车间。车间在一般生产区入口和D级洁净区域入口均要进行更衣，配有一套更衣系统和洗衣间，洗衣间分别用于洗涤一般生产区域和D级洁净区内的衣服。

3.3 物料运输

3.3.1 固体物料入厂说明

物净与人净路线应分开独立设置。物料传递路线要求短捷并避免与人员路线交叉。片剂、胶囊剂、颗粒剂相关的主辅料，通过车间东北方向的物流通道进入，经过外清后通过气闸室进入主辅料暂存区，然后按照生产工序的先后依次进入各个生产区域去。车间的主物流流向是由工艺流程和中间站的布局所决定。车间的主辅料流向，采用“回”字型，方便检测及生产。预处理工序(粉碎过筛、称量)设置在制剂车间的东北角处，制粒工序设置在制剂车间的东面，总混工序设置在制剂车间的东南面，中间站设置在制剂车间的中部，压片、胶囊填充工序设置在制剂车间的南面，内包及外包连续生产线设置在车间的西面。车间的内包材经成品入口进入，暂存于车间内包材暂存间内。

3.3.2 固体物料出厂说明

车间内的固体废物运输至缓冲间，经传递窗运输至废物暂存间内暂存。一天生产结束后，将废物暂存间的物料运输至厂区集中处理。