陳 琦 繆 晡

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

1 前言

潔凈粉體物料輸送是制藥工業(yè)原料藥(Active Pharmaceutical Ingredient,API)和制劑生產(chǎn)的過程中被頻繁使用的重要操作工藝。原料藥固體粉末、制劑顆粒往往具有其藥物活性，且藥品生產(chǎn)工藝過程中采用易燃易爆易揮發(fā)的物質(zhì)較多，同時，制藥行業(yè)對生產(chǎn)環(huán)境有特殊的潔凈要求。隨著我國《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(2010年修訂)》(簡稱：新版GMP)的實施，對制藥生產(chǎn)環(huán)境要求越來越高，因此，符合新版GMP 要求的潔凈粉體物料輸送技術(shù)的應(yīng)用日趨為人們所重視。

2 物料輸送方法概述

粉體物料的輸送方式大致可歸納為人工搬運法、機械傳送法和系統(tǒng)輸送法等[1]。

人工搬運是最常見的物料運輸方法，如反應(yīng)釜人孔的傾倒投料形式等。盡管在投料口上方安裝抽風吸塵裝置，但投料過程中，物料暴露于環(huán)境中的現(xiàn)實情況無法避免，對制藥生產(chǎn)環(huán)境的潔凈要求和操作人員的勞動安全保護極為不利。

機械傳送法涉及的自動化機械裝置較多，如：提升機、氣力輸送設(shè)備等。此法提高了生產(chǎn)效率，一定程度上降低了操作人員的勞動強度。但物料輸送過程中諸如物料的局部暴露、一定范圍內(nèi)粉塵的飛揚、操作人員與物料近距離的直接接觸、輸送過程容易產(chǎn)生靜電、輸送的設(shè)備管道容易堵塞和磨損等問題仍未有效解決。因此，此法還有待于進一步完善重點環(huán)節(jié)的技術(shù)升級和改造。

在現(xiàn)代原料藥中間體生產(chǎn)中，人們更多關(guān)注的是操作人員的健康與安全，也尤為關(guān)注環(huán)保問題[2]。系統(tǒng)輸送法是近年來為滿足這一要求而為人們所重視的一種新型物料輸送方式，其可實現(xiàn)無塵化作業(yè)，即針對具體工藝設(shè)備，對進料口和出料口進行密閉設(shè)計，在不降低工藝設(shè)備原有性能的前提下，充分實現(xiàn)密閉連接，有效控制粉塵泄露，防止粉塵飛揚[3]。系統(tǒng)輸送法主要有容器對接系統(tǒng)(Container Docking System,CDS) 和粉體輸送系統(tǒng)(Powder Transfer System,PTS)等。該技術(shù)連續(xù)化生產(chǎn)能力強，安全和環(huán)保性能優(yōu)越，適用于藥物生產(chǎn)過程，特別適用于諸如高致敏性藥物生產(chǎn)和無菌藥物的生產(chǎn)過程，是今后制藥工藝中潔凈粉體物料輸送的發(fā)展方向。下面重點就CDS 和PTS 技術(shù)的應(yīng)用進行探討。

2.1 容器對接系統(tǒng)

CDS 特別適用于無菌粉體的輸送，其技術(shù)的關(guān)鍵在于對接密閉轉(zhuǎn)移，主要設(shè)備部件為αβ 閥(Charge Point Valve)。該閥是從隔離器的αβ 轉(zhuǎn)移閥衍生出來的新閥種，用于物料密閉、無菌輸送，避免交叉污染，有效地保護操作人員和操作環(huán)境，可實現(xiàn)密閉條件下的裝料、卸料、配料、粉碎、取樣等，特別適用于API 或高活性原料藥的生產(chǎn)。

如圖1所示，CDS 由主動閥體和被動閥體以及主動和被動兩個閥瓣組成，采用分體式蝶閥(Split Butterfly Valve,SBV)技術(shù)。CDS 運行時，將連接被動閥體和被動閥瓣的帶有輸送物料的管道或設(shè)備與同樣連接主動閥體和主動閥瓣的管道或設(shè)備管接口對接。整個對接過程是一個手動操作的過程，對接環(huán)節(jié)嚴格做到密閉、精確。主、被動閥體和閥瓣的對接方式具有唯一性的特征，這一過程形似生物的定點靶相作用。對接完成后，主動閥瓣和被動閥瓣成為不可分割的整體，此時利用閥桿轉(zhuǎn)動整個閥瓣，物料順利地被輸送至管道或設(shè)備。物料輸送結(jié)束后，再利用閥桿轉(zhuǎn)動整個閥瓣，使其恢復至開始轉(zhuǎn)動的位置。值得注意的是，只有當兩片閥瓣恢復到開始轉(zhuǎn)動的位置，才能順利地進行接下來的分體環(huán)節(jié)。最后，主動閥瓣和被動閥瓣順利分離，主動閥體和被動閥體也順利分體，一個輸送全過程結(jié)束，進入下一個輸送循環(huán)。在CDS 對接、物料轉(zhuǎn)移的全過程中，主動閥瓣和被動閥瓣相互接觸的一面始終牢牢貼合，沒有與被輸送物料接觸。整個物料輸送過程既保證對操作人員的勞動保護又保證對產(chǎn)品的無菌保護，同時避免了交叉污染，有效控制了粉塵，最終使物料輸送過程達到最優(yōu)化。αβ 閥已在無菌原料藥凍干生產(chǎn)的混粉、分裝工序中得到應(yīng)用[4]。

2.2 粉體輸送系統(tǒng)

PTS 適用于10萬級條件下潔凈粉體的輸送，也適用于防止粉體散發(fā)、改善操作的工況，其技術(shù)特點為采用空氣動力學原理，通過氣體氣流，控制和輸送粉體物料。PTS 吸、放料時間控制靈活，一臺機器可輪流用于多套設(shè)備上，安裝運行簡便，適用于溶媒和粉塵的防爆環(huán)境，做到無泄漏、無交叉污染、可在線清洗（Cleaning in Place，CIP）。此外，輸送過程不易受物料特性（如：物料的平均粒徑、密度和含水量等）的干擾、對物料品質(zhì)的影響較小、輸送的固氣比高且可調(diào)。對于易氧化、易吸濕潮解和熱敏性的粉體物料，其密閉的輸送體系可以保證提供充分潔凈、干燥和被冷卻的輸送介質(zhì)，可有效解決粉體顆粒的分層現(xiàn)象和消除靜電作用。

PTS 運行時，首先，被輸送的物料在氣動真空泵所形成的負壓氣流作用下，瞬間通過吸料的軟管或管道將粉體物料吸入到輸送系統(tǒng)分離容器的過濾倉，物料與空氣分離，并通過內(nèi)置旋風分離器阻止空氣進入過濾器；其次，當料倉中充滿物料時，真空泵自動關(guān)閉，系統(tǒng)內(nèi)壓力達到平衡，氣動放料閥自動開啟輸送物料到另一個容器中，出料的同時，過濾倉被反沖氣囊自動清潔，這一環(huán)節(jié)符合GMP 中CIP的要求；此外，其特制的氣動振動裝置可用于輔助下料，以提高輸送粘稠物料的效率；最終，當物料輸送完畢，放料閥自動關(guān)閉，以進入下一次輸送流程的循環(huán)。由于物料被輸送至料倉的過程始終處于負壓狀態(tài)，因此，即使發(fā)生管道泄漏，也不會造成物料和氣體外逸的危險，但是，系統(tǒng)終端的工藝排氣必須進行嚴格的過濾處理，從而有效地保證了操作人員的勞動安全和生產(chǎn)環(huán)境的潔凈要求。

圖1 αβ 閥在密閉條件下的物料輸送過程示意圖

圖2 惰性氣體保護下的真空輸送系統(tǒng)示意圖

對于所輸送的物料至罐體內(nèi)與易燃易爆易揮發(fā)溶媒發(fā)生反應(yīng)的工況，國內(nèi)大多數(shù)制藥廠家普遍采用直接向罐體內(nèi)充入保護性氣體的做法。此法一定程度上能降低罐體中的氧氣含量，從而緩解爆炸危險，但所輸送的物料中夾帶一定量的氧氣，且物料從輸送設(shè)備下料口投料落入罐體的過程中，由于粉體間的相互運動所產(chǎn)生的靜電、物料自身吸附的靜電，以及設(shè)備連接部件在間歇操作(如：閥門的開啟關(guān)閉)時產(chǎn)生的靜電都無法得到及時的消除，因此，從嚴格意義上講，此法不可能消除潛在的爆炸隱患。針對上述問題，PTS的真空輸送設(shè)備將采用惰性氣體保護裝置，減少物料中的氧氣含量，從源頭上有效切斷助燃源，如圖2所示。另外，該系統(tǒng)可有效地保障真空料倉內(nèi)的保護氣相對于罐體內(nèi)的氣體為正壓，并只有在高于罐體內(nèi)的工作壓力前提下投料，從而防止易揮發(fā)溶媒的泄漏污染和爆炸。

3 結(jié)論

國內(nèi)外制藥企業(yè)引入了潔凈粉體物料“密閉傳輸”的概念，要求固體原料藥中間體和藥品顆粒在完全密閉狀態(tài)下進行傳輸，對管道和設(shè)備可進行CIP 操作，且避免打開這些連接處。系統(tǒng)輸送法很好地實現(xiàn)了這一目標，完全做到物料密閉、無菌輸送，無損失、無交叉污染、有效保護操作人員和操作環(huán)境、有效解決粉體顆粒的分層現(xiàn)象和消除靜電，國內(nèi)制藥企業(yè)在實施新版GMP 認證中可推廣應(yīng)用。

[1]Martin Glor.Transfer of powders into flammable solvents overview of explosion hazards and preventive measures [J].Loss Prevention in the Process Industries,2006,19:656-663.

[2]胡衛(wèi).現(xiàn)代原料藥中間體生產(chǎn)工藝設(shè)計中的固體物料處理和密閉方式[J].機電信息，2006(8):27-32.

[3]裴晉平.粉體真空輸送在固體制劑生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].醫(yī)藥工程設(shè)計，2009，30(1):17-19.

[4]湯海勇.凍干無菌原料藥生產(chǎn)整體解決方案的探索與實施[J].機電信息，2012(32):43-48.