固體制劑生產用沸騰干燥機的改造方案

曹 程

（上海延安藥業有限公司，上海200240）

0 引言

藥品按照物態不同，可分為固體、半固體、液體和氣體等。其中，固體藥品又可以分為片劑、膠囊劑、丸劑、顆粒劑、散劑等。由于固體藥品具有攜帶、保存方便，服用簡單等優點，其在日常藥品中的占比特別大[1]。固體制劑生產設備按功能不同，可分為制粒機、沸騰干燥機、混合機、壓片機、膠囊填充機等。

固體制劑和其他劑型藥品的生產工序有很大差異，固體制劑的生產過程也相對復雜。相比其他劑型，固體制劑生產用設備的特點有：設備數量多、單體設備小型化、自動化程度低、出現故障的概率偏高等。

常見的濕法制粒壓片工藝流程如圖1所示。在固體制劑生產過程中，物料干燥是整個工藝環節中的重要工序，而沸騰干燥機是實現該工序的核心設備。

1 沸騰干燥機簡介

沸騰干燥機（圖2）又稱流化床，一般由加熱器、新風凈化單元、沸騰床主機、除塵器、引風機、控制系統等組成。

沸騰干燥機工作原理：空氣經換熱器加熱，并經過高效過濾器凈化后，由閥門分配進入床體內，濕物料在熱風作用下形成沸騰狀態，由于熱風與物料充分接觸，水分快速蒸發后被排風帶走，物料得到快速干燥。

沸騰干燥機特點：通過粉體制粒，改善物料流動性，減少粉塵飛揚；可以在同一設備中完成混合、制粒、干燥；采用防靜電過濾袋，設備操作簡單；設置壓力泄爆口，一旦發生爆炸，迅速泄壓，避免人員受到傷害；設備裝卸料快速方便，易清潔等。

圖1 濕法制粒壓片工藝流程

圖2 某廠生產的沸騰干燥機外形

沸騰干燥機的輔助設備主要有立式和臥式兩種，近年來沸騰干燥機的輔助設備大多采用臥式結構，該結構功能段結構清晰，更換耗材易拆裝，維修方便。

2 問題的提出

我公司主要生產固體片劑和膠囊劑產品。沸騰干燥機作為固體制劑生產用的重要設備，其日常維護尤為重要。以我公司生產使用的沸騰干燥機為例，該設備2004年投入使用，至2018年初，該設備在生產過程中的運行干燥溫度已不能達到工藝要求的80～90℃，經檢查發現沸騰干燥機輔機內的蒸汽散熱器上有多處破損，進入散熱器的很多蒸汽均直接外泄，使得內部蒸汽不能有效進行熱交換。因此，我公司決定提前實施沸騰干燥機的維修計劃，對沸騰干燥機進行維護改造，使其滿足生產工藝要求。

由于我公司生產工藝中涉及到使用沸騰干燥機干燥的產品不是特別多，有部分產品采用熱風循環烘箱進行干燥，因此，從經濟成本角度出發，只對沸騰干燥機進行維修改造，使其繼續滿足生產工藝要求。若更換整套設備，就需要投入較大的設備購置費和配套安裝費，企業運營成本增加。

該沸騰干燥機的設備安裝如圖3所示，輔機功能段采用豎向排列布置。結合GMP要求和實際使用狀況，該設備存在以下不合理之處：

（1）新風口為“上大下小”喇叭口型，不利于新風進入輔機段后散布與散熱器充分接觸，導致升溫效果差，而且熱量易損耗，不節能。

（2）蒸汽散熱器結構為一層層疊加，不利于維修，導致有十余處漏氣點，焊槍無法到達泄漏點進行焊接修補，熱交換效果差，散熱器只能淘汰報廢。

（3）蒸汽散熱器直接焊接在輔機外框上，焊接后散熱器從外框上取下來非常困難，不利于維保。

Seminar教學模式以培養學生綜合能力為目的，而這些能力是學生在傳統授課式教學中無法獲得的，或只能有限獲得的，具體包括以下5個方面。

（4）新風處理段無任何新風防蟲網和新風過濾裝置，完全靠高效過濾器進行處理，增加了高效過濾器的負擔，縮短了其使用壽命。

（5）輔機和沸騰干燥機之間的風管較長，存在衛生清潔死角，不利于日常生產清潔，交叉污染的風險比較大。

圖3 原沸騰干燥機的安裝示意

3 改造方案

結合設備故障點、設備日常運行中的不合理處、生產要求、維修費用和改造空間等多方面因素，制定了兩套沸騰干燥機的改造方案。

3.1 方案1：輔機段豎向布局

圖4為輔機段豎向布局的改造方案，其主要內容為：

圖4 方案1（輔機段豎向布局改造方案）

（1）新風口采用“上小下大”形式，確保新風進入散熱器后，被散布至整個散熱器表面，增強換熱效果。同時，新風口采用這種方式，可實現有效節能，避免熱量外泄。

（2）調整散熱器結構，采用多組獨立加熱單元拼接組裝而成。結構調整后，可以確保對整個散熱器大部分的可能漏氣點進行焊補作業，并且相對容易進行焊接操作。

（3）依據2010版GMP[2]第四章第一節的要求：“應當能夠有效防止昆蟲或其他動物進入”，新風口應增加不銹鋼過濾網來阻擋蟲鼠等；依據2010版GMP[2]第九章第二節要求：“干燥設備的進風應當經空氣過濾器過濾”，新風過濾段內應設置初效過濾器和中效過濾器，對新風進行有效的過濾凈化處理，減輕高效過濾器的負擔，延長其使用壽命。過濾器安裝方式采用抽插式，便于拆裝更換。

（4）對散熱器進行節能處理。比如，對散熱器的所有裸露部分進行保溫處理，避免能量損失；散熱翅片與不銹鋼散熱管緊密包緊貼合，保證良好的熱傳導性能。

（5）新風過濾段、散熱器、均流段三段在結構上相對獨立，用法蘭連接，檢修時，方便拆裝。

（6）依據2010版GMP[2]要求：“生產過程應當盡可能采取措施，防止污染和交叉污染”，在輔機段和主機料倉之間的風管上，增設清潔手孔。由于這段風管偏長，每次生產后，管壁上都粘附大量粉末，其清潔難度大。為了避免交叉污染，在風管上開設一個清潔手孔，需要清潔時，打開手孔進行清潔，清潔后密封關閉。其不銹鋼清潔手孔如圖5所示，施工步驟：在原風管上開清潔口后，四邊采用不銹鋼折邊處理，采用不銹鋼制作雙層保溫結構的蓋板，四周開螺孔，用不銹鋼螺絲固定，封堵時加裝密封條確保其密封性。蓋板上焊接手柄，方便拿取。

圖5 不銹鋼清潔手孔

3.2 方案2：輔機段橫向布局

圖6為輔機段橫向布局的改造方案。在此改造方案中，每個功能段的結構均與豎向布局方案基本一致，只是排列方式不同。

近年來，設備供應商大多采用該種方式進行布局，這種結構更便于安裝、檢修和保持氣流流向的順暢性。

3.3 改造方案的確定

圖6 方案2（輔機段橫向布局改造方案）

從設備的發展趨勢角度考慮，本次改造應采用方案2橫向布置輔機段。但是，原安裝設備的輔機空間太小，沒有足夠的空間擺放設備。同時，若采用橫向布置，需要對蒸汽管道進行較大的改造，費用較大。綜合考慮以上因素，最終采用方案1豎向布置設備輔機段。同時，在新風管道上增設清潔手孔。每個功能段都經過重新加工及改造，設備整體應用效果比改造前優化很多。

引風機是沸騰干燥機控制風量的關鍵設備，本次改造中也對風機進行了保養。考慮到耐高溫的高效過濾器已使用較長時間，且改造過程中難免會破壞或污染高效過濾器，故本次改造中更換了高效過濾器。

經改造或重大維修的設備應該進行再確認。因此，我們對改造后的沸騰干燥機進行了安裝、運行和性能確認，通過設備驗證，判斷設備能否有效控制沸騰干燥機的工作溫度（80～90℃）；風量能否使物料達到生產所要求的沸騰效果；能否保證設備符合生產工藝要求等。同時，檢測沸騰干燥機進風的浮游菌及懸浮粒子等相關參數，確保新風符合潔凈度要求，保證物料不被污染。

4 結語

盡管我國的固體制劑生產設備及技術發展已經比較成熟，但是部分企業考慮到資金投入壓力，仍舊使用多年前的設備，為了保證設備符合法規和藥品生產工藝要求，就需要相關部門的技術人員開動腦筋、集思廣益，對原有設備進行改造，使設備更好地為藥品生產服務。

[1]陳永興.固體制劑制備中制粒關鍵技術的發展[J].機電信息，2012（32）：12-14.

[2]藥品生產質量管理規范（2010年修訂）：衛生部令第79號[A].