談分期建設的多品種固體綜合制劑車間的設計思路

吳春姍，翁德會，劉明玉，劉 磊，王 博，田濤濤

(武漢華夏理工學院 生物與制藥工程學院，湖北 武漢 430223)

固體制劑是藥物的常規劑型，它具有產量高、成本低、計量準確、使用和攜帶方便、理化性質較穩定、貯存期長等特點，是日常生活用藥中最普遍的劑型之一。固體制劑的生產在當前制劑總產量中占重要地位。當前制藥企業的固體制劑生產呈現出物料種類多、產塵工序多、產品批量大小不一、產品多品種同時生產等趨勢特點。本論文主要探討的現代制藥企業符合GMP要求的分期建設的多品種固體綜合制劑車間的設計思路。

當前固體藥物制劑的生產企業往往涉及到需要對多品種、不同批量的固體制劑如片劑、硬膠囊劑及其顆粒劑在一個周期內同時生產的要求；且藥物制劑企業會出現隨著生產規模的不斷擴大，將車間的設計進行分期規劃建設的要求。其中一期建設的車間廠房能夠完成一期建設的多品種固體制劑的生產需要，二期建設緊鄰一期建設，建好的二期能夠達到與一期建設的人物流通道共用，公用工程系統共用問題，從而使一二期形成緊密的整體，最大化的完

成了設備的共用，在滿足生產要求的基礎上，節約了建筑面積，且滿足《藥品生產質量管理規范》、《醫藥工業潔凈廠房設計規范》等標準規范，并合理布局。

1 “一拖三”的流程設計

固體制劑綜合車間所生產的片劑、硬膠囊劑、顆粒劑的生產工序都要將合格的主輔料經過粉碎、過篩、稱量、制粒、整粒等單元操作。從主輔料的粉碎到總混之前單元操作，為三種劑型的通用操作單元，在設計過程中可以考慮其設備共用，而后續單元操作各具特點，需單選設備來滿足生產的需要。根據固體制劑生產流程的特殊性，在設計過程中采用“前合后分”的設計理念，從而節約資源，提高設備的利用率。

圖1 總混前片劑、膠囊劑、顆粒劑工藝流程框圖

圖2 片劑成形工藝流程框圖

圖3 膠囊劑成形工藝流程框圖

圖4 顆粒劑包裝工藝流程框圖

由上可見，根據固體制劑綜合車間的生產特點確立了“一拖三”的設計思路：“一”代表總混之前的單元操作考慮設備共用；“三”代表總混及總混之后的單元操作按照劑型的不同分開生產。總體設計思路為總混之前的單元操作以重量計算，總混之后，以批量計算，以此來進行排班及物料衡算。

圖5 “一拖三”模式圖

2 固體制劑綜合車間布局

設計過程中考慮到制劑廠房根據設計規模的要求需要進行一期和二期的分期建設。為了能夠讓分期建設的廠房結構更加緊湊、設備能夠最大共用，故考慮將一、二期的人流、物流出入口合并設計，同時將公用工程系統也合并設計，最大化的共用。

2.1 分期建設的多品種制劑車間設計方案比選

制劑車間設計方案的比選，實際上是將一二期的工藝設備及布局方案進行不斷優化的過程。在設計過程中，廠房的平面布置也是通過對設備不斷優化、車間面積、車間的排布位置等內容綜合考慮來不斷的優化廠房設計，在此過程中不斷發現問題，并解決問題，最終確定出最優化的車間廠房設計。

2.1.1 制劑車間的廠房組成形式

根據設計的生產規模和多品種固體制劑生產特點，廠區面積、廠區地形和地質等條件考慮廠房的整體布置，廠房組成形式有集中式和單體式。而固體制劑綜合車間產品品種多，并要求一二期廠房進入潔凈區的人物流出入口共用，同時一、二期公用工程設施功能間(包括冷凍機房、配電房、空壓機房、純化水站)合并考慮。因此在廠房組成形式方面，要求共用，故設計過程中采用集中式布局較優。

2.1.2 制劑車間廠房層數的設計

潔凈廠房的平面和空間的設計要滿足生產工藝和空氣潔凈度等級要求。制劑車間有單層廠房和多層廠房設計。相對而言，多層廠房設計相對單層廠房設計在平面布置上需要增加水平聯系走廊及垂直運輸電梯、樓梯，運輸較困難，對潔凈度分區的建筑和使用提出了更高的要求；另外人員凈化路徑長，增加人員凈化室個數和面積；管道系統相對而言更復雜；在疏散、消防及工藝調整方面都受到了一定的約束；除此以外，從工藝角度出發，多品種固體制劑生產要求一期和二期人物流出入口共用，且公用工程設施共用，在多層布置中勢必會增加豎向通道對藥品的污染危險。

綜合以上分析，設計計劃采用單層廠房布置，完成一期和二期的對接與共用。

2.1.3 制劑車間廠房形狀選擇

在制劑廠房平面布局方面車間體型通常采用長方形、L形、T形和U形。在此我們對各種廠房形式進行分析和考察。

由于設計中要將一期和二期的廠房進入潔凈區的人物流出入口共用，公用工程設施合并共用。現對各種廠房形狀進行分析。首先分析T形廠房形式。如圖6所示，T形廠房在布置的過程中公用工程部分共用，人流通道可以從下部進來，一二期布局可以考慮橫向左右兩邊布置。此方案布置中會出現的最為關鍵問題是人、物流通道分流，而不能保證其進和出都共用。故此種廠房形式不適合本次設計。

圖6 T形廠房

接下來，分析L型車間設計。如圖7所示，此種廠房形式在疊加設計思路下是可以在一二期進、出口進行人、物流通道的共用。在車間排布的過程中要考慮到單元操作盡量能夠遞進順序排列，從而減少物料的折返，交叉返混現象的出現。但進一步分析，可以發現，L形廠房整體占地面積較小，按照工藝流程的順序進行遞進將車間排列的過程中會出現公用工程區域和中儲區域無法排布的問題。因此，L形方案布局不予采用。

圖7 L形廠房

接下來，分析U形廠房設計方式，見圖8所示。由圖(a)可見，U 形廠房由于其獨特的廠房構型，很自然的我們將U形三個區域進行了分區，底部區域為公用工程共用區，左右兩邊為一二期廠房設計區。由圖示可見，此種布局能夠讓二期在建設過程中最大限度的減少對一期的影響，但仍然無法做到人物流進出口都共用的問題。故(a)圖的U型廠房形式方案不可取。接下來將U型車間布局進行改進疊加，如(b)圖所示。此疊加設計中一、二期的人物流進出口可以共用了，公用工程也可以疊加共用，每個車間按照工藝操作的順序遞進，逐一推進。但在具體布置的過程中會發現，工藝中在總混完畢后需要將料斗送入到中間站儲存，根據計算發現中間站需要面積較大，而(b)圖中的中間站及部分功能間沒有地方布置，U型中間留出的缺口浪費了占地空間，如果此區域利用起來將中間站布置進去，則相對而言更合理。故(b)圖U型疊加的布置方式也不能滿足生產設計的需要。

圖8 U型廠房

接下來，綜合上述分析思路來分析長方形車間設計。如圖9所示，此種廠房形式將一、二期進行疊加布置中是能夠滿足人物流通道的共用問題，且車間占地面積大，能夠解決各個生產區域及中儲區、公用工程的車間排布的。因此，在設計過程中我們采取長方形布局思路。

圖9 長方形廠房

2.2 分期建設的多品種固體制劑車間設計方案

進一步對長方形廠房設計思路不斷優化，由此提出了固體制劑綜合車間的設計理念，即“回”字形設計方案。如圖10所示。方框區域為二期呈長方形，非陰影區域為一期呈L形。公用工程區域靠外部集中布置。一、二期車間中部是中儲區域、器具清洗區、內包材區。一、二期的單元操作按照順序靠“回”字形沿外部不斷推進。

圖10 一期、二期固體制劑綜合車間平面布置圖

3 分期建設多品種固體制劑車間設計總結

上圖一期、二期的生產功能間依次排列，圍繞中間站進行旋轉。圖中藍色方框區域為二期、無方框區域為一期。一期和二期用安全門進行隔離，二期建好后將安全門撤離，使其形成一二期的整體。固體制劑車間為單層建筑，一期和二期總體為長方型，層高6 m。D級潔凈區吊頂高度常規為3 m，技術夾層3 m；而一步制粒單元操作區由于設備空間高，從而局部增加吊頂高度為4.5m。

3.1 物料中間儲存

中儲區對GMP管理都是極為重要和必須的。設置中儲區是降低人為差錯，防止生產中混藥，保證產品質量的最可靠措施之一，符合GMP有關廠房內應有足夠的空間和場地安置物料的要求。此設計方案中將中儲區集中布置，布置在廠房的正中間，各個生產工序都靠著中儲區形成回轉。此設計最大優點是便于管理，能有效防止混淆和交叉污染。

3.2 人員凈化說明

固體制劑綜合車間的潔凈級別為D級，為避免交叉污染，生產人員進入生產區需進行凈化更衣程序。人員通過門廳經過換鞋、更衣進入到一般生產區域，如公用工程車間和外包區域；如果要進入D級潔凈區，人員需要再次經過二更室、氣閘室后才能進入D級潔凈走廊去往各個生產車間。車間在一般生產區入口和D級潔凈區域入口均要進行更衣，配有一套更衣系統和洗衣間，洗衣間分別用于洗滌一般生產區域和D級潔凈區內的衣服。

3.3 物料運輸

3.3.1 固體物料入廠說明

物凈與人凈路線應分開獨立設置。物料傳遞路線要求短捷并避免與人員路線交叉。片劑、膠囊劑、顆粒劑相關的主輔料，通過車間東北方向的物流通道進入，經過外清后通過氣閘室進入主輔料暫存區，然后按照生產工序的先后依次進入各個生產區域去。車間的主物流流向是由工藝流程和中間站的布局所決定。車間的主輔料流向，采用“回”字型，方便檢測及生產。預處理工序(粉碎過篩、稱量)設置在制劑車間的東北角處，制粒工序設置在制劑車間的東面，總混工序設置在制劑車間的東南面，中間站設置在制劑車間的中部，壓片、膠囊填充工序設置在制劑車間的南面，內包及外包連續生產線設置在車間的西面。車間的內包材經成品入口進入，暫存于車間內包材暫存間內。

3.3.2 固體物料出廠說明

車間內的固體廢物運輸至緩沖間，經傳遞窗運輸至廢物暫存間內暫存。一天生產結束后，將廢物暫存間的物料運輸至廠區集中處理。

4 結語

以上方面均是對分期建設的多品種固體制劑綜合車間設計的具體設計思路的歸納與總結。通過將一二期廠房的人物流通道合并，公用工程合并設計，最大化的減少了占地面積，使一二期建設設備共用，生產工序緊密排布，同時人物流通道不交叉返混，符合GMP生產規范要求。