在藥廠的GMP認證中,如何優化藥品生產環境通常被作為一項重要指標來進行考察。從制藥車間的布局設計、空氣凈化設計以及耐腐蝕處理三個角度探討了如何優化制藥車間生產環境的技術問題。
1、引言
制藥車間,特別是原料藥車間,按照工業分類和工程領域的劃分,屬于化工車間。從本質上說,制藥車間的根本任務和其他各類化工車間是一樣的,就是完成物質的轉化過程。而這種物質的轉化過程,按照化學工程術語,通常稱之為化工過程。這些化工過程一般由多步化學反應組成,其生產步驟有其特定的流程順序,過程有繁有簡;其生產原料,基本上是酸、堿、有機化工原料及有機溶媒。因此,隨著初始原料轉化為具有各種使用價值的藥品制劑,還需要同時優化制藥車間的生產環境,從而保證藥品制劑的質量。
在藥廠的GMP認證中,藥品生產環境的優化處理方案通常被作為一項重要的指標來進行考察。眾所周知,做好硬件設施管理是實施藥廠GMP管理的基本條件,而制藥車間的GMP則是基本條件的基礎條件,GMP制藥車間這個特殊生產環境的各種環保指標,諸如空氣、濕度、無塵、墻地面的耐腐蝕性等問題的處理是否科學,是車間和制劑室是否達到GMP整體效果的重要因素。現就GMP制藥車間生產環境的優化提出幾點淺見,與大家交流。
GMP對制藥車間的區域布局類型有兩種劃分指標:一種區域劃分指標是將制藥車間的區域布局分為一般生產區、控制區和潔凈區。一般生產區屬非潔凈區,控制區是指潔凈度低于10萬級的區域,潔凈區是潔凈度在萬級或百萬級以上的區域,這一區域布局劃分指標是根據藥品質量要求以及藥品質量受生產流程影響的密切程度確定的。對藥品質量有直接影響的生產流程段,潔凈度要求就高,應確定為潔凈區;而間接影響藥品質量的生產流程段,潔凈度要求低,應確定為一般生產區。故可將這一指標稱為潔凈度劃分指標。
另一指標要求制藥車間區域劃分要嚴格實現人流與物流分開,也就是要有明確的人流通道和物流通道,可將這一指標稱為通道劃分指標。
制藥車間的布局設計應該同時滿足上述兩種區域劃分指標的要求。為與潔凈度劃分指標確定的3個區域相配套,制藥車間布局相應地區分出人流通道、物流通道和工藝走廊。此外,當非潔凈區的人和物進入到控制區或潔凈區時,應對人和物做除塵處理,從而提升人和物的潔凈等級,即物要去除外包裝(屬于除塵處理);人要換鞋更衣(也可看作除塵處理)。由于提升人和物潔凈等級的方法不同,必須將人流與物流分開。經過凈化的人和物,達到與控制區或潔凈區相同的潔凈度,就可以在工藝走廊“合二為一”了。設計者在設計制藥車間的平面圖時,在技術上要充分體現出其嚴格的區域劃分思路和有效的潔凈措施設計思路。筆者以為,在設計規模較小、崗位較多的制藥車間布局時,首先要確定出人流、物流通道。因為道路一通,樣樣皆通,通道布置得合理,區域布局就有序。其次再輔以嚴格的潔凈措施和區域過渡設施以有效提升人和物的潔凈等級。總之,制藥車間必須實現優化合理的車間布局設計,才能保證藥品生產達到GMP的整體效果。
制藥車間的空氣潔凈程度要達到GMP的指標,可以通過兩種措施來實現。
一是在設計中要合理確定進、排風布局方案,從而有效控制制藥車間的壓差與回風。設計者要實現和維持制藥車間潔凈的空氣環境,必須設計出相應措施保證車間內維持潔凈的動態風流,并通過調節進風量與排風量的大小來調整室內壓力。設計者在設計制藥車間進、排風布局時,有三種排風方案可供考慮:一是車間的風排到走廊并在走廊進行集中回風,這種排風方案缺點是走廊易發生交叉污染;二是車間和走廊分別設計各自的回風系統,但車間的壓差大于走廊,這種方案仍然不能避免走廊發生交叉污染;三是車間和走廊分別設計各自的回風系統,但車間的壓差小于走廊,這是值得推廣的一種技術方案,因為這種方案實現了車間內粉塵原地回風排走,有效避免了在走廊出現交叉污染。
二是設計有效的除塵系統。設計者不僅要在宏觀上控制好制藥車間的壓差與回風,還要針對局部產塵設備設計有效的除塵系統,即在局部產塵設備前設計圍擋裝置,并利用吸塵罩集中處理含塵空氣。設計者在設計固體制藥車間的空氣凈化方案時,更應考慮這一點,因為固體制藥車間潔凈區內的氣流是亂流,粉塵可以擴散到任何地方。
在除塵后的空氣的處理方式上,設計者可以考慮以下四種方案:
(1)除塵后的空氣經過過濾器過濾再送回房間,并在遠離塵源的地方回風(圖1)。
出塵設備停止工作時?除塵系統也可停止工作。優點是系統方式靈活,節能效果顯著;缺點是風機費用較高,運行維護復雜。此種方式適合產塵量大的系統。
圖1 排風回收系統示意圖
(2)除塵后的空氣直接排至室外后不進行回收(圖2)。
除塵設備與出塵設備同時停止工作,此時可調節回風口,增加回風量,保證房間處于一個正常的壓力狀態。優點是系統簡單;缺點是不節能。這種方式適合于產塵量小的設備。


圖2 分散排風系統示意圖
(3)除塵后的空氣由集中的排風系統排出室外,利用產塵點與百葉風口之間的吸塵罩和管道直接收集粉塵(圖3)。
優點是可避免因除塵機組積塵而產生風量波動和室內壓力值的波動,使系統保持穩定的風量平衡;缺點是不節能,需要較大的新風量。


圖3 集中全排排風系統示意圖
(4)除塵后的空氣由集中排風系統排向室外,利用轉輪式換熱器回收排風產生的熱量(圖4)。
優點是非常節能,能量回收率高達70%-90%;缺點是系統初始投資大,占用建筑面積和空間多,壓力損失也大,無法完全避免交叉污染。
圖4 能量回收原理排風示意圖
4、制藥車間構配件及設備耐腐蝕性要符合GMP標準
合成藥物生產中使用各類酸、堿及其它具有腐蝕性的介質等化工原料,腐蝕是另一個突出的問題。制藥車間的腐蝕包括對廠房構配件的腐蝕和設備腐蝕。
因此,不僅要選擇具有耐蝕特點的設備材質以避免設備腐蝕;制藥廠房的各種構配件(基礎、墻、柱、樓地板)及其表面也要具有極強的耐蝕性。如果采用一般水泥混凝土,由于水泥中的某些組分與腐蝕介質(特別是液體性介質)在一定條件下易發生化學反應而解體,喪失原有的力學強度,破壞建筑構件,危及建筑物的安全。
作為工業廠房的制藥車間,無論是單層廠房,還是多層或混合層數廠房[1],易受到介質腐蝕的構配件一般包括外墻、抗風柱、地面等圍護構件[2]以及基礎和基礎梁等承重構件[2]。對于上述經常接觸腐蝕性介質的廠房構件,可以從以下幾個方面加強耐腐蝕性:獨立柱基礎(或杯形基礎)采用防腐混凝土澆筑,條形磚基礎表面涂刷瀝青耐酸漆;梁、柱可以采用防腐混凝土澆注。近年來國內外運用高分子材料的某些特性,或者使用抗蝕性聚合混凝土,澆注成樹脂整體無縫樓地層,該種材料中的抗腐蝕因子的抗腐蝕性穩定,應作為大力發展和推行的一項建筑抗腐蝕新技術。
不僅主要的結構構件要做好環保技術處理外,接觸高腐蝕性介質的制藥廠房在地面、墻面的裝修上也要處理好耐蝕的技術問題。下面推薦一種制藥廠房室內樓地面的裝修施工工藝設計。
4.1室內地面
素土夯實找坡→C15混凝土墊層(120mm)→1∶2水泥砂漿找平(20mm)→環氧玻璃鋼(二底二布)隔離層→5mm環氧膠泥結合層(當基層上有玻璃鋼隔離層時,宜涂刷一遍與襯砌用樹脂相同的膠料,然后進行塊材的鋪砌)[3]→30mm耐酸磚面層(2~3mm環氧膠泥擠縫)。(圖5)
圖5 耐酸磚地面做法大樣
4.2室內樓面及設備基礎平面
25mm細石砼找平層→環氧玻璃鋼(二底二布)隔離層→5mm環氧膠泥結合層(當基層上有玻璃鋼隔離層時,宜涂刷一遍與襯砌用樹脂相同的膠料,然后進行塊材的鋪砌)[3]→30mm耐酸磚面層(2~3mm環氧膠泥擠縫)。(圖6)
圖6 耐酸磚樓面做法大樣
如果制劑車間在內墻面的裝修上需要考慮耐腐蝕的技術問題,則可以考慮如下的技術措施:采用HS-923型水溶性環氧樹脂做底層,RC-5抗裂性防腐蝕涂料做面層。其施工工藝為:表面處理→涂水溶性環氧樹脂第一道→涂水溶性環氧樹脂第二道→涂RC-5抗裂性防腐蝕涂料。
5、注重制藥車間設計的整體環保效果
GMP的核心思想是強調藥品質量取決于藥品生產過程,而任何一個環節都會影響藥品質量。因此,優化制藥車間生產環境的設計必須堅持系統論的觀點,應當注重布局、空氣凈化、耐腐蝕性、廠房設備、人員素質等多個因素的優化組合,以求達到最佳的整體效果。
參考文獻
[1] 孫玉紅.房屋建筑構造[M ].北京:機械工業出版社?2008.
[2] 鄭貴超?趙慶雙.建筑構造與識圖[M ].北京:北京大學出版社?2009.
[3] 中國石油和化學工業協會.GB50212-2002建筑防腐蝕工程施工及驗收規范[M ].北京:中國計劃出版社?2002.