無菌藥品生產(chǎn)車間的改造設(shè)計探討
| 原車間存在的問題及改造思路
1.1 工藝改造1.1.1 原灌裝間進入與退出共用一個緩沖間，存在交叉污染問題。改為增加單獨的退出通道至D 級走廊，并設(shè)壓差梯度保護。1.1.2 原配液由人工完成，存在效率低、污染風(fēng)險的問題。改為增加獨立配液間，并增加自動配液系統(tǒng)，設(shè)層流罩保護。1.1.3 原稱量與配液在同一間房間完成，存在交叉污染風(fēng)險。改為增加獨立稱量間，完成稱量。1.1.4 原灌裝間百級面積過大，存在能耗大、難控制的問題。改為B 級背景+灌裝區(qū)A 級層流保護，灌裝機設(shè)置圍擋。1.1.5 原凍干后成品由人工手持托盤轉(zhuǎn)運，存在效率低、污染風(fēng)險的問題。改為增加小車進行轉(zhuǎn)運。1.1.6 原軋蓋后至包裝采用人工轉(zhuǎn)運的方式，效率低、且無直接轉(zhuǎn)運通道。改為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)運，并將軋蓋背景區(qū)域潔凈級別提升為C 級。1.1.7 原軋蓋機沒有抽風(fēng)裝置，也沒有自動剔除裝置，容易形成二次污染。改為替換軋蓋機帶抽風(fēng)、自動剔除裝置。1.1.8 原軋蓋沒有排風(fēng)，容易形成二次污染，改為增加排風(fēng)。1.1.9 原兩間洗衣間存在功能重復(fù)。改為將其合并，增加大功率洗衣烘干機。1.10 原車間缺少在線粒子檢測間及設(shè)備，改為增加獨立的在線粒子檢測間及設(shè)備。1.11 原車間缺少可在灌裝間外部觀察灌裝操作的觀察窗，改為在灌裝間與準備間之間增加觀察窗。1.2 空調(diào)系統(tǒng)改造1.2.1 原車間時常出現(xiàn)溫濕度超標現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查，空調(diào)設(shè)備管路、盤管堵塞，并存在滴漏現(xiàn)象，空調(diào)箱面板銹蝕嚴重，夏季表面結(jié)露。綜合考慮，將空調(diào)箱全部更換。
1.2.2 原車間時常出現(xiàn)壓差過低、關(guān)鍵區(qū)域壓差梯度不夠的問題。經(jīng)調(diào)查，送回風(fēng)閥門有松動現(xiàn)象，定位機構(gòu)生銹腐蝕嚴重，難以調(diào)整。部分風(fēng)管內(nèi)壁銹蝕，堵塞過濾器，造成壓差不穩(wěn)定。改造后將其全部更換。1.3 其他改造原車間工藝排水缺少放倒流措施。改為將工藝排水集中排放，增加空氣隔段措施。
-02-
| 設(shè)計需要遵循的規(guī)范
設(shè)計需符合《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010 年修訂）》、《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》、《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》?！端幤飞a(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010 年修訂）》與98 版的《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》對于無菌藥品生產(chǎn)有著明顯的不同，主要區(qū)別見表1。
-03-
| 設(shè)計方案
3.1 空調(diào)系統(tǒng)的基本形式采用全空氣系統(tǒng)，由室外取新風(fēng)經(jīng)粗效過濾器與室內(nèi)回風(fēng)在空調(diào)箱內(nèi)混合，經(jīng)表冷器降溫除濕，再經(jīng)風(fēng)機增壓送入加熱段再熱、加濕段加濕，經(jīng)過中效過濾器二級過濾送至端過濾器進行過濾。室內(nèi)潔凈度由粗、中、過濾器保證。溫濕度由表冷器、加熱盤管、加濕器控制。送風(fēng)機提供必要的送風(fēng)量，保證房間換氣次數(shù)。調(diào)節(jié)送風(fēng)機、送回風(fēng)閥調(diào)節(jié)房間壓差。 
3.2 空調(diào)系統(tǒng)劃分按照潔凈級別設(shè)置空調(diào)箱。即每個級別對應(yīng)獨立的空調(diào)箱。并將凈化空調(diào)與非凈化空調(diào)分別設(shè)置。3.3 過濾器的設(shè)置凈化空調(diào)箱內(nèi)粗效采用G4 袋式過濾器，中效采用F8袋式過濾器，末端采用A/B 區(qū)采用H14（過濾效率 99.995%@0.3μm），C/D 區(qū)采用H13（過濾效率99.99%@0.3μm）。非凈化空調(diào)箱內(nèi)粗效采用G4 袋式過濾器，中效采用F7 袋式過濾器。排風(fēng)箱內(nèi)采用F7 中效過濾器。3.4 壓差梯度設(shè)計按照GMP 要求，潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間、不同級別潔凈區(qū)之間的壓差應(yīng)當不低于10 Pa。進入潔凈區(qū)的個房間設(shè)為凈化保護區(qū)，壓力為0 Pa~5Pa，第二個房間壓力為15 Pa。相同級別房間壓力依次遞增，使非凈化區(qū)至走廊形成由小到大的階梯式壓差梯度。灌裝間和走廊之間的緩沖間采用下沉式壓差梯度（非階梯式），主要考慮到灌裝區(qū)為核心區(qū)域，既要保證其壓力，免受外部污染，也要保證灌裝時產(chǎn)生的霧滴擴散至C、D 區(qū)，所以采用下沉式壓差梯度。潔具間、滅菌間軋蓋間采用相對負壓，防止熱濕、鋁屑等顆粒擴散。3.5 送風(fēng)量、排風(fēng)量、回風(fēng)量、新風(fēng)量設(shè)計送風(fēng)量應(yīng)滿足以下三個要求，并取三者大值。（1）室內(nèi)潔凈度。（2）室內(nèi)溫濕度。（3）室給的新風(fēng)量。為簡化計算，送風(fēng)量采用推薦值估算。根據(jù)《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》、《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（2010年修訂）》，如表 2 所示。
后，校核系統(tǒng)、房間的風(fēng)量：系統(tǒng)送風(fēng)量＝系統(tǒng)新風(fēng)量＋系統(tǒng)回風(fēng)量＝系統(tǒng)回風(fēng)量＋系統(tǒng)排風(fēng)量；房間送風(fēng)量＝房間回風(fēng)量＋房間排風(fēng)量。3.6 負荷計算3.6.1 冷負荷（1）采用不穩(wěn)態(tài)法逐一計算每一個系統(tǒng)每一時刻的冷負荷，確定綜合值。（2）根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量計算每一個空調(diào)系統(tǒng)的制冷量。（3）校核：系統(tǒng)風(fēng)量計算的制冷量應(yīng)大于或等于不穩(wěn)態(tài)法算的綜合值。3.6.2 熱負荷（1）采用穩(wěn)態(tài)法逐一計算每一個系統(tǒng)的熱負荷。（2）根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量計算每一個空調(diào)系統(tǒng)的制熱量。（3）校核：系統(tǒng)風(fēng)量計算的制熱量應(yīng)大于或等于穩(wěn)態(tài)法計算的熱負荷。3.6.3 加濕量根據(jù)系統(tǒng)風(fēng)量計算每一個空調(diào)系統(tǒng)的加濕量。3.7 材料選擇潔凈室空調(diào)系統(tǒng)的材料應(yīng)具有耐腐蝕、使用壽命長、性能穩(wěn)定、不產(chǎn)塵屑的特點。故風(fēng)管采用熱鍍鋅鋼板制作，閥門采用碳鋼噴塑，風(fēng)口采用冷軋鋼板噴塑，空調(diào)箱外壁采用彩鋼板，內(nèi)壁采用不銹鋼。

制藥無菌車間潔凈車間裝修設(shè)計
隨著不斷循環(huán)每次去除水分越來越少，干燥間內(nèi)濕度越來越低。以此方法可以將干燥間內(nèi)濕度降到20% 以下，達到器皿干燥的目的。
2.4.2 合理的加熱及保溫溫度設(shè)計
從表1 中可以看出，提高干燥間保溫溫度達60℃，吸收器皿中水分，設(shè)置循環(huán)同樣時間達到濕度80%，空氣中水分為103.7g/m3，一次排放水量可達(103.7g/m3-11.4g/m3)x120 g=11076g，是保溫45℃情況4896g 的1 倍以上，除濕效率更高。可見，干燥間的保溫是很關(guān)鍵的。
但因為干燥間周圍的潔凈廠房溫度一般為20℃，如果干燥間溫度設(shè)置過高，溫差太大，散熱也很大，熱損失較大，需要的加熱功率過大，加熱段溫度太高，安全風(fēng)險過大，故一般保溫循環(huán)溫度設(shè)定在45℃-60℃較好。通常冬季設(shè)為45℃，夏季設(shè)為60℃。
由表1，可知即便是濕度達到，室外溫度15℃時， 大氣中水分含量為m1=12.7g/m3。加熱循環(huán)至45℃， 多次置換排放后濕度為20%，空氣中水分含量為m2=13.0g/m3，m2>m1，說明此時通過純加熱除濕方式可以實現(xiàn)終濕度低于20% 的結(jié)果。
2.5 綜合干燥除濕
2.5.1 綜合干燥除濕的原因
夏季極端情況下，室外溫度35℃以上，濕度 時，查表1 可知，此時空氣中水分含量將＞40g/m3。如單純用加熱排放，對應(yīng)40g/m3的水分含量，干燥間內(nèi)循環(huán)溫度45℃，濕度＞ 60%；循環(huán)溫度50℃，濕度接近50%；55℃，濕度接近40%；即便溫度達到60℃濕度也超過30%，此時難于達到干燥的目的。
所以，在夏季極端情況下，置換室外空氣時，應(yīng)該對室外高溫高濕空氣首行降溫除濕，使空氣中水分含量由40g/m3先降至15g/m3-20g/m3， 去除多25g/m3水分， 再加熱升溫循環(huán)至對應(yīng)5055℃-55℃，即可將終濕度控制在20% 以下，達到干燥的目的。
2.5.2 表冷器制冷量的計算
根據(jù)前面所述，新風(fēng)補風(fēng)量V=2500m3/h，新風(fēng)中水含量M=40g/m3，單位時間處理水量m=MV,=2500m3/hX40 g/m3=100Kg/h
過程中需要將35℃新風(fēng)降至10℃， 溫差ΔT=25℃
水熱容量C=1cal/g℃，
需要冷量Q=mCΔT=100Kg/hX1cal/g℃X25℃=2500Kcal/h
再考慮表冷器的交換效率如果為50%，則冷量需要量應(yīng)為5000 Kcal/h。
3 程序控制
潔凈除濕干燥系統(tǒng)的運行，涉及新風(fēng)、送回風(fēng)風(fēng)閥開關(guān)、溫濕度采集、空氣中水分含量、時間參數(shù)計算對比控制、加熱、制冷、風(fēng)機無風(fēng)保護、過熱保護、各種運行方式切換等控制，所以我們選用了西門子S7-200PLC 編程控制器，并通過網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)連接，可以實現(xiàn)在線和遠程雙重控制。
參考文獻：
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制藥無菌車間潔凈干燥間的設(shè)計
在醫(yī)藥無菌車間中，生產(chǎn)循環(huán)使用大量器皿需要洗滌、干燥，清洗潔凈區(qū)域作為生產(chǎn)區(qū)域的潔凈級別一般要求D 級，干燥間也不例外。在潔凈環(huán)境下清洗后含有大量水分的器皿的除濕干燥就成為我們要解決的問題。我們通過實例，說明采用合理的設(shè)計才能達到節(jié)能、干燥除濕的效，對該項工作具有一定理論和實際應(yīng)用意義。
0 引言
除濕主要分為升溫降濕、冷卻減濕和干燥劑吸附除濕三種。以前常用的就是加熱升溫通風(fēng)除濕，但在潔凈環(huán)境下，單純采用全送全排升溫除濕的方法，能耗大，對潔凈過濾系統(tǒng)帶來的負荷也較大，故我們設(shè)計了冷卻減濕、升溫降濕潔凈空氣循環(huán)的綜合除濕方式。
1 原理
實際設(shè)計中，少量補入新風(fēng)，維持系統(tǒng)相對室外12.5Pa 壓差，在混合段與回風(fēng)混合經(jīng)初效過濾經(jīng)表冷擋水段將空氣冷卻到低于溫度，讓空氣中水汽凝結(jié)經(jīng)擋水板去除水分，再經(jīng)加熱段將空氣加熱到60℃以上，空氣膨脹、單位體積中水分減少實現(xiàn)升溫降濕，在送風(fēng)機作用下經(jīng)中效過濾器過濾經(jīng)風(fēng)管由房間頂部過濾器過濾后送入干燥間，為保證該過程中溫度損失小，凈化除濕風(fēng)機應(yīng)盡量靠近干燥間，做好送風(fēng)管道保溫。干燥的熱空氣在干燥間中吸收器皿中水分，溫度下降（約45℃）濕度增加，經(jīng)回風(fēng)管將其帶出干燥間，回到混合段再開始下一次循環(huán)，從而達到除濕目的。
另外，在進風(fēng)口和回風(fēng)口設(shè)置溫、濕度傳感器，開機時排風(fēng)機關(guān)閉，系統(tǒng)為循環(huán)氣流運行模式，運行一段時間后，隨著熱空氣吸收器皿中水分的增加，若冷卻除濕功率不夠、效果不佳，回風(fēng)口濕度會越來越大，經(jīng)程控電腦計算若回風(fēng)口濕度比進風(fēng)口濕度大得多時，關(guān)閉回風(fēng)口風(fēng)閥、打開排風(fēng)閥、排風(fēng)機，采用直排模式快速置換一下系統(tǒng)中濕度較大的空氣，至兩者差值不大時，又切換為循環(huán)模式。原理如圖1。
在實際運用中，哪怕是冷卻水未開（如冬季不開冷水機組）采用循環(huán)、直排交替模式單純用升溫除濕方式，也能達到器皿干燥除濕的目的。
2 應(yīng)用實例計算
2.1 潔凈度與換氣次數(shù)
綜合考慮潔凈廠房設(shè)計規(guī)范G073-2013、醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范G457-2008，2013 版GMP 及其實施指南，生產(chǎn)清洗區(qū)D 潔凈廠房換氣次數(shù)為6 次/h-20 次/h，風(fēng)機初效濾器為G4 型、中效濾器為F 型、干燥間進風(fēng)口濾器選用H13 型，符合醫(yī)藥潔凈廠房要求，經(jīng)驗證塵埃粒子＜3520000/m3，符合D 潔凈廠房要求。
2.2 風(fēng)機風(fēng)量的選取
我們干燥間面積42m2、容積110m3，加上空調(diào)風(fēng)管約120m3選用2500m3/h 風(fēng)量風(fēng)機，換氣次數(shù)達到2500/120=20 次/h，滿足設(shè)計上限要求。排風(fēng)機選用2400/h 風(fēng)量風(fēng)機，可以保證維持系統(tǒng)相對于外界12.5Pa 壓差。
2.3 加熱功率
2.3.1 不同溫濕度大氣壓下立方米空氣含水量（見表1）
潔凈室之間壓差一般 <50Pa，潔凈室相對于外界壓差一般<80Pa，風(fēng)機內(nèi)與外界壓差一般<500Pa，相對于大氣壓0.1Mpa即100000Pa，幾乎可以忽略不計，我們計算中都按大氣壓情況處理。
2.3.2 空氣中水分的流量
凈化干燥系統(tǒng)循環(huán)運行一定時間，根據(jù)潔凈廠房保溫條件溫度一般可達60℃，濕度可達80%，查表1 空氣含水量103.7g/m3，循環(huán)一次體積約120m3( 干燥間加風(fēng)機管道體積)，水的質(zhì)量為：
m=103.7g/m3X120m3=12440g
已知換氣次數(shù)n=20/h=20/60min=1/3 min
空氣中水分的流量為S=mXn=12440g/3min=414.6g/min
2.3.3單位時間需要的熱量
假設(shè)室外新風(fēng)冬季0℃的極端情況下，在循環(huán)加熱模式開始時，假設(shè)系統(tǒng)中回風(fēng)口溫度為T1=0℃，加熱后，送風(fēng)口溫度T2=60℃，水熱容量C=1cal/g℃，Q=MCΔT/t=SCΔT=414.6g/minX1/g℃X(60℃-0℃)=24876 cal/min
2.3.4 加熱功率

一個制藥工廠的建設(shè)，整個建設(shè)過程中涉及很多的技術(shù)、工程規(guī)范、組織管理、過程控制、項目管理、政企關(guān)系……等方方面面的問題?？傊?，把一個制藥工程項目做好，真的很難！
針對上述問題，國際制藥項目管理協(xié)會（IPPM）和PharmLink傾情設(shè)計了“從一塊土地到一個現(xiàn)代化藥廠”的系列課程，廣州、南京、濟南、西安班，以一個個成功/失敗的實例講解了制藥工廠/提取/口服藥品項目建造的關(guān)鍵流程，并解答了大量實際項目中的各種疑難問題，數(shù)十家藥企、高校、設(shè)計院的中高層工程、技術(shù)、管理人員參加了培訓(xùn)。
11月18－19日，IPPM和PharmLink擬在長春舉辦，并對課程進行了微調(diào)“從一塊土地到一個現(xiàn)代化藥廠”系列之二－提取車間及非無菌藥品設(shè)計與建設(shè)流程實例詳解。
結(jié)合實際案例及大量圖紙詳解、長時間互動答疑討論，將是本次課程的特色。歡迎帶上您的圖紙、工藝流程，現(xiàn)場點評。
課題1 提取車間建造實例詳解
1?案例分析：提取車間設(shè)計規(guī)劃
2?提取車間項目設(shè)計思考
3、工藝難題與提取車間設(shè)計瓶頸
4、圖紙案例分析：
1）某四層提取車間平面布局圖
2）某二層前處理車間平面布局圖
5、構(gòu)建GEP與PPM體系，提高項目管理水平
6、提取車間設(shè)備選型與常見問題
7、提取/濃縮/醇沉/干燥模塊設(shè)計關(guān)鍵
8、提取車間節(jié)能設(shè)計思考
9、提取自動化設(shè)計路徑與方法要點
10、提取施工過程典型問題與注意事項
11、提取設(shè)備驗證與工藝驗證
12、典型GMP缺陷項分析
11月19日  09:00-15:30 （周二）
課題2 非無菌藥品設(shè)備工藝/設(shè)計與建設(shè)流程實例詳解
1、生產(chǎn)設(shè)備與工藝中的關(guān)鍵控制點
2?研發(fā)向生產(chǎn)轉(zhuǎn)移要點及項目URS
3?制藥工程概念設(shè)計要點
4?制藥工程廠區(qū)布局要點
5?制藥工程車間布局要點
6?非無菌藥品工藝設(shè)計要點
7?人物流及洗衣中心設(shè)計圖紙解析
8?備料及取樣單元設(shè)計圖紙解析
9?綜合固體制劑車間設(shè)計案例解析
10?制藥工程項目新改擴建工作流程及關(guān)鍵注意點
11?答疑
04
講師介紹
張金巍
蒲公英創(chuàng)始人，碩士，，人力資源管理師，PMP，PPMP，天津市“131”創(chuàng)新人才，加拿大制藥工程學(xué)院客座教授、PPM講師，大型醫(yī)藥上市集團項目顧問，受邀國內(nèi)外多家協(xié)會、高校、企業(yè)、GMP檢查員等培訓(xùn)授課，專注提取、制藥工程和項目管理18年。
焦紅江
20多年制藥行業(yè)經(jīng)驗，先后從事制藥企業(yè)設(shè)備管理、生產(chǎn)管理、制藥工程前期設(shè)計、制藥工程項目管理等工作，具有豐富的GMP實施、GEP管理、制藥工程設(shè)計、硬件疑難問題解決、廠房設(shè)施設(shè)備系統(tǒng)的確認驗證、預(yù)防性維護、計量校準、計算機化系統(tǒng)驗證……等經(jīng)驗，熟悉各種制藥裝備、生產(chǎn)工藝與自動化控制。先后參與或負責過10多個車間的GMP改造、多個FDA、歐盟cGMP認證項目，做過上百個車間的平面圖紙審核、工藝概念設(shè)計、多家企業(yè)內(nèi)訓(xùn)、現(xiàn)場模擬審計，現(xiàn)從事制藥項目設(shè)計咨詢、GMP咨詢、工程項目管理、第三方驗證外包服務(wù)。