張靜

摘要：基于過濾洗滌干燥三合一設備的構造、功能、工作原理，探討在工程設計階段對過濾洗滌干燥三合一設備的設計選型、設備管道布置以及制造方面的要求。

關鍵詞：過濾;洗滌;干燥;三合一

0 ? ?引言

在制藥行業(yè)，藥品在結晶釜內結成懸浮液，用離心機進行固體和液體的分離，得到濾餅，然后進入洗滌罐進行清洗，再進入單錐干燥機或烘箱進行干燥。物料需要通過幾個設備，在物料轉換過程中無法完全密封，為解決這一難題，近年研發(fā)的過濾洗滌干燥三合一設備（下文簡稱“三合一設備”）集晶體的固液分離、洗滌過濾和低溫真空干燥功能于一體，在一個密封的容器內完成上述工藝操作，從而有效地防止了人為污染，保證了藥品內在質量。這種新的三合一設備具有操作過程簡便密封、物料轉換方便、生產效率高、產品質量好等特點，因此已逐漸為原料藥生產廠所采用。

1 ? ?三合一設備的構造與功能

1.1 ? ?三合一設備的構造

三合一設備有兩種，分別為平板式三合一設備和筒錐式三合一設備，圖1所示為平板式三合一設備，使用較為廣泛，它的主要構件包括三合一設備本體、攪拌裝置、過濾盤與底盤、排料裝置及控制箱等。

三合一設備本體是一個壓力容器，并帶有夾套，包括一個封頭和圓柱形筒體，內部具備控溫夾套和保溫層。本體上設有上測溫接口、清洗口/溶劑入口（3個均布）、壓力傳感器接口、帶燈視鏡、壓力表接口、攪拌裝置接口、人孔、燈視鏡、壓力表接口、吹掃閥進氣口、原料進口、帶視鏡手孔、氣體進口、真空口/捕集口、備用口、上罐體熱水進出口、攪拌槳熱水進出口、封頭熱水進出口、捕集器熱水進出口、出料閥側出料口/下料口、取樣口、爆破片接口、濾液出口、罐底熱水進出口、反吹口、平衡口、下測溫口、捕集器清洗口、出料閥清洗口、出料閥清洗液排放口、驗證口/波紋管清洗口。

攪拌裝置包括電機、減速機、軸封結構、攪拌軸、攪拌槳葉和變頻器幾個部分。攪拌軸分空心軸和實心軸，在機組中起到帶動槳葉正反轉和上下移動的作用。攪拌槳葉的數目可以根據過濾面積的大小而定，一般在2 m2以下設備常用S型雙槳葉，過濾面積大于3 m2可選用三槳葉形式。變頻器用來控制攪拌軸的轉速。

過濾盤和底盤的組件包括過濾板、支撐環(huán)、底盤及腳輪幾個部分。底盤下置夾層可通入熱媒，對干燥物料起加熱作用，而過濾板（片）支撐環(huán)花板則全部與底盤連接，底盤再通過卡箍或快接螺栓與三合一機組本體相連接。當底盤從本體卸下來后，可以用支腿腳輪從筒體下面移出來，完成濾盤的清洗工作，除去積存在濾板上的少量物料。過濾板又稱為“過濾介質”，有織物介質、多孔物質燒結而成的燒結板、燒結金屬網、用聚合物燒結的過濾板等。過濾燒結板可為單層網板，也可做成多層網板，同時也可以做成不同孔徑、分上下兩層的燒結板。過濾燒結板大部分為圓形片狀結構，支撐環(huán)用來支撐燒結過濾板，焊接固定在底盤上。

排料裝置，內嵌式出料機構，出料無殘留設計;配備鎖緊機構，確保密封及出料操作安全。多數三合一設備在本體圓筒下側面設置排料閥，并與設備本體內壁緊密吻合，其中，在閥腔中配置自動清洗裝置，而閥腔下方出料口配有卡箍式快開盲板，平時蒙住排料閥出口，出料時打開。排料閥可全自動液壓開閉，也可以手動操作，無菌級設備的排料閥應具備CIP和SIP功能。

三合一設備控制部分按常規(guī)配置，分為兩部分，一是控制箱，二是操作箱。三合一設備的控制系統(tǒng)可控制攪拌槳葉的正轉反轉，而槳葉的轉速調整則由機組的變頻調速器直接進行控制。攪拌槳葉的升降、過濾板盤的升降、卡箍的開關、排料閥的開關等工藝操作過程均由PLC控制的液壓系統(tǒng)中的電磁閥來完成。

1.2 ? ?三合一設備的功能

三合一設備的主要功能包括過濾功能、清洗功能、干燥功能、CIP和SIP功能。

（1）過濾功能：將結晶釜中結晶后的物料（固液混懸物）攪拌均勻，然后過濾，實現(xiàn)晶體與母液的固液分離。

（2）清洗功能：對易清洗的物料，可以不攪起晶體的濾餅層進行清洗、過濾;對于難以清洗的物料，可攪起晶體的濾餅層，用洗滌劑進行置換清洗及過濾;可進行一次，也可反復進行幾次，直到清洗干凈，達到工藝要求為止。淋洗后可以從清洗噴淋球中加入清洗劑，并開啟攪拌順時針旋轉，把晶體濾餅粉碎松開，使其與清洗液充分混合呈糊狀，并通過攪拌對晶體進行攪拌清洗。

（3）干燥功能：開啟真空閥門對筒體內進行減壓，同時開夾套加熱循環(huán)系統(tǒng)（筒體、筒底、攪拌軸、槳葉），按工藝規(guī)定的溫度進行真空干燥，屆時也可以開攪拌，順時針轉動，粉碎松開濾餅，加快干燥，或更換方式，用通入干燥的熱空氣對物料進行熱空氣干燥。低溫真空干燥達到干燥標準指標后，可以自動出料。真空干燥時，抽真空可由罐體上面抽，也可以從罐體濾板下方抽，同時在筒體夾套、攪拌軸、槳葉通入恒溫熱水對物料進行加熱，從而達到干燥的目的。干燥后，開啟攪拌閥和排料閥進行自動出料。

（4）CIP和SIP功能：工藝操作結束后，在筒體內和排料閥腔中對整個筒體和排料閥進行在位清洗，清洗后再用蒸汽滅菌。凡與物料接觸的部件均可以進行全自動在位清洗，包括本體、管道、管接件、排料閥等;在自動清洗后，可在不移動及拆開零部件的狀態(tài)下進行在位滅菌，便于做好設備的清洗驗證和空罐的滅菌驗證。

在位清洗（Clean-in-Place，CIP）是一種不需要拆卸的清潔管道、容器、工藝設備、過濾器及相關配件內部表面的方法。使用CIP技術的好處是：清洗速度更快，勞動強度更小，可重復性更強，對人類造成的化學暴露風險更小。CIP最初是手工操作的，包括平衡罐、離心泵和與被清洗系統(tǒng)的連接。

在位滅菌（Sterilization-in-Place，SIP）系統(tǒng)負責反復對產品接觸區(qū)域進行蒸汽處理，包括容器、流動路徑和取樣口。這可能是為了減少系統(tǒng)上的生物負荷，或在批次結束時殺死有害物質。典型的SIP系統(tǒng)將確保所有被蒸的區(qū)域都暴露在活蒸汽中足夠的時間。蒸汽系統(tǒng)必須能夠測量和控制蒸汽的溫度、壓力和/或流量，以確保有足夠的蒸汽。