洪建春 戢 兵 林俊杰 孔令章

湯臣倍健股份有限公司 廣東 珠海 519040

1 引言

世界各國的各行各業(yè)對產品連續(xù)生產都展開了規(guī)模的研究、試驗與實踐，在飲料、汽車等行業(yè)中已經實現連續(xù)生產。而保健食品、大批量藥品制造業(yè)大多仍采用傳統模式進行生產，傳統生產模式顯然已不能滿足生產需求，且存在工作量大、人力成本高、生產周期長、中間庫存大、廠房利用率低、能耗大等弊端。那么快速尋得一種新的固體片劑生產模式也顯得至關重要。目前國內保健食品制造業(yè)實現連續(xù)生產這一新技術的寥寥無幾，本文以我公司片劑連續(xù)生產為例，來闡述連續(xù)生產的現狀和不足。從設備組成、生產工藝流程及控制、質量控制、成本優(yōu)勢、安全環(huán)保、及存在的問題等方面論述連續(xù)生產應用于片劑生產情況。

連續(xù)生產指在一段時間內不間斷提供原料并生產出終產品的過程，這相對于傳統生產而言是一種全新技術，連續(xù)化的生產是真正的單件流，連續(xù)不斷的流水作業(yè)，從投料、制粒、總混、壓片到包衣，整個生產流程通過連續(xù)化生產線一氣呵成，通過設備和控制系統設計，使得每道工序不間斷流水生產，直至成品輸出。

一、設備組成

連續(xù)生產模式的處理是通過一系列的操作來完成的，這些操作形成了連續(xù)的流動，工作在一系列相互關聯的操作中流動，使物料在不等待或中斷的情況下從一個工序遞到另一個工序。

連續(xù)生產線由主要設備:篩分機、批量混合倉、定量分料倉、沸騰制粒機、顆粒暫存?zhèn)}、整粒機、硬脂酸鎂倉、亞批混、壓片機、連續(xù)包衣機、配/噴漿系統組成。輔機由CIP清洗泵站、真空機組、轉籠除濕機、新風處理單元、除塵系統構成。

二、工藝流程及控制

該生產線具備連續(xù)制造片劑產品的能力，物料通過密閉管道真空(負壓)輸送，使連續(xù)化生產在密閉環(huán)境下進行，除沸騰制粒機外，每個倉體下面都有稱重模塊，定量出料，進料復核。如上圖所示，投料站將需要制粒的粉劑投入篩分機并輸送到批混合倉1，直混料投入到批混合倉2，批混合倉1的物料在混合均勻后，經過系統分機，定量出料到定量分料倉，定量分料倉進行重量復核，無誤后等待指令。當沸騰制粒機處于待料時，沸騰制粒機啟動進料，定量分料倉啟動出料程序，在接收完后，沸騰制粒機進行制粒。粘合劑由自動配漿系統配制好后按照每機用量準確加入，配漿系統連續(xù)自動配漿，供漿。干燥時在線水分測試設備實時監(jiān)測水分含量。通過制粒時間與水分含量為判定依據完成制粒工序。完成制粒的料從沸騰制粒機出料到顆粒收集倉等待。當亞批混在空倉待料狀態(tài)時，批混合倉2優(yōu)先向亞批混1出料，批混合倉2也是混合后分機出料。出完料后，硬脂酸鎂向亞批混1出料，出料完畢后，顆粒收集倉打開出料閥，進入整粒機向亞批混1出料，3批物料進入亞批混1后開始混合，混合完畢后再向壓片機供料。前端連續(xù)生產，物料交替進入亞批混1、2中，兩臺亞批混交替混合，出料給壓片機壓片，同時壓片機壓出來的片子由管道密閉輸送到連續(xù)包衣機內按設定配方和工藝參數進行包衣，傾斜的滾筒旋轉帶動片子翻轉，向出口運動，機內28把噴槍持續(xù)噴液，熱風透過片床進行干燥，片子運行到出口完成包衣并進入料桶，整個生產過程結束，等待分裝。

該生產模式有如下特點:

(1)連續(xù)生產的模式下只需要將該批原料總混后均分，每個單元只需要稱量一次。

(2)先將所有制粒原料一起混合，再分為若干個單元，每一個單元依次進行，制粒、干燥、整粒、混合(加入其它原料)、壓片、包衣不需要等到所有整批原料制粒完成后才能進行混合，物料在每個單元操作之間持續(xù)流動。

(3)各工藝步驟之間通過管道直接輸送，加工結果通過在線檢測儀器實時檢測。每一步加工不需要人員干預，工藝步驟間也不需要人員參與。

(4)生產過程中的實時監(jiān)測:傳統片劑保健食品的生產主要以傳統方式進行，產品在每個單元操作后收集，檢驗合格后，轉至下一單元操作。

原輔料接收后通過粉碎、過篩、稱量進行備料分批置備料間待用，再將分好機的原輔料按批進行制粒預混、制粒、干燥、整粒，將收集整粒所得物料暫存中間站待總混工序用，總混時將上述所得物料運至總混間進行分機總混，總混所得物料暫存中間站待壓片工序用，壓片時將總混后所得物料由5樓轉運至4樓壓片間進行分機壓片，壓片所得物料再次運轉至中間站暫存待包衣用，包衣時將壓好的片子轉運至包衣間進行包衣，后存放到暫存間等待分裝。

傳統生產模式有如下的特點:

(1)每一步加工在獨立的操作間進行，人員的主要工作是在各操作間和中間站之間運送物料。

(2)下工序需要在整批產品的上工序全部完成后才能開始。

(3)整個生產流程先分單元加工，再整批加工，再分次加工，造成中間產品存在庫存。

(4)最終的制劑是在所有操作完成后，在離線的實驗室中進行檢驗的。

三、質量控制

質量是企業(yè)的生命線，企業(yè)加快生產速度、降低成本的同時，還要保證產品質量，傳統生產影響質量的因素質有很多，采用魚骨圖來描述我公司傳統生產模式存在的質量風險點，包含人、機、料、法、環(huán)、測六方面，如下圖，連續(xù)生產模式的創(chuàng)新，大大改善了傳統生產模式這六方面存在的問題。

圖1

連續(xù)生產的自動化，通過設備代替人員工作，使得人員投入減少的同時，相關人員的技能、意識等也大有提高，從而在降低了因作業(yè)人員、疲憊、技術不精違規(guī)作業(yè)等的質量風險。同時由于該模式生產連續(xù)進行，中間品不需人工周轉、暫存、拉料，避免了中間過程中拉錯料、投錯料、撒料等重大質量偏差，減少了傳統生產中存在的料斗、叉車、卡板等非增值設備，以及通過系統控制、記錄和檢測生產過程，更精準、及時的把控整個生產過程質量。另外由于工藝的標準化及生產過程處于封閉的空間中，倉體之間的傳輸采用真空輸送，有效的控制了現場粉塵，避免物料與人員直接接觸及裸露于環(huán)境中，對現場微生物起了有效的控制。

清洗后干燥采用真空干燥，利用水在真空環(huán)境下沸點降低的特點，在-0.085Mpa的條件下，水分快速蒸發(fā)并被真空吸走，補入干燥的潔凈新風，如此循環(huán)干燥，無死區(qū)，使倉體、管道衛(wèi)生潔凈。

壓片中，有在線稱重儀與壓片機連接，設定取樣時間與片重等參數，設備自動取樣稱重并調整壓片機的各種參數來滿足片重要求。

四、成本優(yōu)勢

1.勞動力。我司傳統生產線共配備7人，備料工序、制粒工序、總混工序各2人，壓片工序、包衣工序各1人，連續(xù)生產線總共配備3人，采用生產時長評價生產中勞動力的使用量，生產時長=工作人數×運作時長，通過MES系統收集和統計兩種模式分別生產A產品的生產時長，并將數據統計于圖3中，傳統時長每批平均生產時長為89.1h，連續(xù)生產每批平均生產時長為39.9h，勞動力投入量減少57%，兩種模式生產不同批次A產品的生產時長均有所波動，但傳統生產的生產時長均在連續(xù)生產的生產時長之上，可見，傳統生產模式，企業(yè)生命線掌握在操作員工手里，需要投入大量人力進行物料搬運、檢測、驗證及清潔等，勞動力使用量大，連續(xù)生產模式，勞動力使用量大幅降低，整個過程只有極少的幾名人員監(jiān)控生產線運行和維保設備，生產模式的創(chuàng)新帶來的產業(yè)結構調整，使設備代替人力實現企業(yè)向設備轉型。

圖2

2.生產周期。傳統生產模式中每個單元實際生產耗時并不長，而大部分時間主要用于各工序間物料等待、周轉及檢驗，各生產環(huán)節(jié)均存在時間的浪費，而連續(xù)生產模式物料采用真空輸送系統輸送，通過近紅外(Near Infra-red，NIR)光譜技術及溫度監(jiān)控在線檢測，NIRS測量樣品不需要預處理實時信息從過程中獲得，中間過程通過MES記錄，從而大大縮短生產周期。兩種模式分別生產A產品的生產周期統計期于表1中，由表可知，傳統生產平均生產周期為2.13天/批，連續(xù)生產平均周期為1.08天/批，生產周期縮短至原來50%左右。

連續(xù)生產的生產周期縮短意味著大大降低了原輔料供應、運輸過程中帶來的安全風險、短缺風險和監(jiān)管負擔，減少了傳統生產帶來的不確定性和額外成本。同時也意味著產品量增大時，不需要考慮放大帶來的各種問題，尤其是當突破性療法和臨床急需產品出現市場需求時，能夠迅速滿足臨床需求，更容易應對藥品短缺和疫情爆發(fā)，在快速響應的同時為企業(yè)縮短產品的上市耗時。

表1

3.占地面積。傳統生產的各工序設備需隔房安裝，且備料、制粒、總混、壓片、包衣均有中間品，使得庫存占地面積大，我司片劑傳統生產區(qū)域，面積為2725m2，其中固體車間暫存間所占面積為883m2，暫存間面積占固體車間總面積32.4%，而連續(xù)生產的物料封閉化的直接輸送進入下工序，封閉化生產大大減少所需制造區(qū)域和公用設施，設備安裝緊湊連續(xù)，庫存減少到只有包衣結束的半成品，大大優(yōu)化了生產空間。

五、安全與環(huán)保

企業(yè)在不斷提升生產效率，保障產品質量前提下，還必須做好安全與環(huán)保工作，來保證企業(yè)的長遠發(fā)展，在這方面，相對傳統生產模式，連續(xù)生產有所進步。

1.安全:首先，連續(xù)生產模式改善了傳統生產模式生產現場存在的一些安全隱患，如需要人工輔助操作的高空投料、高溫作業(yè)、料斗提升等容易發(fā)生安全事故的生產現場在連續(xù)生產中已經不復存在，這也減輕了企業(yè)安全管理的負擔。其次，傳統模式的生產空間布局缺乏一定的科學性，安全通道、設施多而雜，安全報警系統相對落后，而連續(xù)生產模式的各工序連續(xù)進行，設備連續(xù)安裝，設備占地面積縮小，這改善了傳統生產安全工作存在的疏漏。最后，傳統生產的人員投入量大，對安全生產沒有足夠重視的隱患大，往往在實際的工作過程中，沒有對自身做好安全防護工作使得非常容易對工作人員造成傷害，連續(xù)生產大量減少了人力投入，從而減少了人員安全風險。

2.環(huán)保:連續(xù)生產模式縮小了生產空間，凈化空氣、純化水、壓縮空氣的使用量有顯著的下降，能耗有顯著的降低，同時連續(xù)生產大量減少輔助設備，如料斗、物料收集桶、卡板等，減少清潔量的同時也減少污水的排放，這相對傳統生產，連續(xù)生產為企業(yè)帶來較好的節(jié)能減排效果。另外，傳統生產模式由于物料不斷的中轉及生產過程中容易產生粉塵，而連續(xù)生產是在密閉的容器或者管道里進行，實現無塵車間，杜絕了粉塵對環(huán)境衛(wèi)生的威脅，改善了職業(yè)衛(wèi)生環(huán)境。

六、存在的問題

1.物料分層:連續(xù)生產在壓片前端工序，物料都是粉劑，在混合時(氣流混)，輕質物料在上層，密度大的在下層。出料時，物料從倉體底部被分批抽走，留在最后的是輕質物料。而物料在管道輸送時會出現輕的先走，重質在后的現象。這樣會使壓片波動大、壓力不穩(wěn)。目前的優(yōu)化措施是亞批混出料后預留40㎏在倉內，與下一機物料混合，傳輸管道盡量縮短，減少傳輸距離來調整。

2.維護成本大:⑴各倉體都有獨立的稱重系統，物料管道進出度用軟管，進出物料沖刷使硅膠軟管的使用壽命為1年，更換成本在2.6W左右。⑵、物料傳輸使用真空，每個倉體都有過濾器，為燒結結構的金屬濾網，1.5年需要更換，成本在2.4W左右，沸騰制粒機的需要17W左右。⑶、蝶閥使用量大，物料輸送管道密封圈磨損快，雖然通過優(yōu)化由原來不到一月需要更換到現在3月更換，但同樣支出大。

3.連續(xù)包衣機技術不成熟，故障率高:⑴連續(xù)包衣機機體大，滾筒長，生產時機頭高，機尾低，滾筒旋轉的傳動機構設計有困難，要保證符合GMO要求，傳動軸同心，滾筒同心運轉，運轉不打滑。目前是減速機帶動軸，軸分三段驅動三個托輪，托輪給滾筒傳動。實際生產中，滾筒裝載多，容易打滑，調整托輪，滾筒不同心運轉，軸也不同心，常損壞托輪、軸承、軸。⑵包衣有色差:28把噴槍安裝在兩個槍架上，每個槍架14把，1條供液管，4路開槍氣路，分別從前后門插入。在供液末端的幾把槍經常堵，流量變化會產生包衣片色差。原因在①與供液不均，供液管路末端流量小，容易沉淀產生顆粒。②中途停機時槍架余熱使噴槍、供液管路包衣液干涸。③漿液攪拌不力，有沉淀或包衣粉為化開。目前解決這些仍有困難。

4.設備保養(yǎng)維護要求高:連續(xù)化生產，從前端到完成，各環(huán)節(jié)都不能出現設備故障，一停俱停，產量損失大。所以提前制定維護保養(yǎng)計劃，熟悉掌握各部件使用周期，易損件建立安全庫存很重要。

5.對產量有要求:連續(xù)生產在片劑保健食品生產中的適用性較弱，不適合產品小規(guī)模、種類多的生產等。

盡管連續(xù)生產在保健食品制造業(yè)中是個新興應用，但其有著顯著的生產效益，我司由傳統生產模式向連續(xù)生產模式轉變，大大節(jié)約了人力成本、縮短了生產周期、優(yōu)化了廠房利用空間、提升了產品質量、提高了生產安全性，對于保健食品制造業(yè)來說利遠大于弊。顯然，連續(xù)生產在片劑保健食品制造中有著巨大的應用價值。