2.1研究環保與節能(néng)

    在2007年3月國(guó)家環保總局公布的6066家工業污染源重點監控企業中，醫藥企業占117家，以發(fā)酵類原料藥生産企業居多，其中部分企業因爲環保問題而遭停産。所以，挖潛降耗、提高經(jīng)濟效益將(jiāng)成(chéng)爲原料藥生産企業未來一段時(shí)期内的重要工作。下面(miàn)以幾個實際應用實例來說(shuō)明在環保與節能(néng)方面(miàn)，原料藥設備的發(fā)展及其技術應用。

    2.1.1凍幹設備

    2.1.1.1液氮真空冷凍幹燥機

    凍幹機的制冷系統可以爲幹燥箱和真空冷凝器提供冷源。其中，以壓縮機制冷凍幹機較爲常見，但其心髒部件壓縮機常因種(zhǒng)種(zhǒng)因素而導緻很多故障，需要經(jīng)常性的維護。如今，新型液氮真空冷凍幹燥機解決了這(zhè)一問題，其有效地降低了制冷系統的故障概率。液氮凍幹機是利用液氮作爲冷源給系統進(jìn)行制冷的一種(zhǒng)凍幹機，它與普通凍幹機不同，其冷源爲液氮。而空氣中含有78%的氮氣，因此，液氮的制取十分方便，可以說(shuō)是取之不盡的一種(zhǒng)環保能(néng)源。另外，由于采用液氮制冷，不再使用壓縮機和水冷卻器，所以，噪聲低、運行可靠，無需心髒部件的維護保養，維修簡單，同時(shí)耗電減少50%以上，這(zhè)將(jiāng)會(huì)給企業帶來長(cháng)遠的經(jīng)濟效益。

    2.1.1.2凍幹設備的新型滅菌――室溫下的H2O2消毒

    爲了改善企業生産線的衛生狀況，達到一定的消毒條件以避免污染，Vapovac消毒設備公司爲凍幹設備提供了一種(zhǒng)全新的滅菌工藝[3]――在現有真空系統的作用下，使氣态H2O2被(bèi)輸送到凍幹機的管道(dào)中，進(jìn)行過(guò)氧化氫殺菌消毒。這(zhè)種(zhǒng)工藝與其它消毒工藝的顯著區别在于，氣态H2O2滅菌過(guò)程是在室溫與真空條件下進(jìn)行的，所以具有如下特點：（1）與其他化學(xué)消毒方法相比，減少了人力，也降低了設備受到污染的風險，并且不産生緻癌或者導緻基因突變的副産品；（2）無需超壓防爆容器，相應降低了使用投入成(chéng)本；（3）無需附加使用任何氣體分布設備，消毒劑能(néng)夠很好(hǎo)地分布在幹燥機各個死角裡(lǐ)，實現了全方位的消毒工作（這(zhè)是普通的蒸汽消毒所未能(néng)實現的）；（4）與蒸汽消毒相比，降低每個消毒周期中20%的成(chéng)本和50%的消毒時(shí)間。

    2.1.2幹燥設備

    2.1.2.1新型螺旋幹燥機――幹燥與冷卻的組合

    爲了能(néng)在狹小的空間裡(lǐ)實現對(duì)藥物“幹燥+冷卻”的生産工藝，德國(guó)heinen公司設計生産了一種(zhǒng)新型螺旋幹燥機[4]，如圖2所示，它具有兩(liǎng)套獨立而又很好(hǎo)協調合作的系統：第一套負責幹燥過(guò)程，第二套負責冷卻過(guò)程。這(zhè)樣(yàng)就(jiù)使得在整個持續的生産過(guò)程中，設備中存在著(zhe)兩(liǎng)個完全不同的溫度區域。整個幹燥過(guò)程是自下而上地進(jìn)行，而這(zhè)條自下而上的路徑就(jiù)是一條螺旋帶。藥物在完成(chéng)幹燥過(guò)程之後(hòu)，在頂端進(jìn)入冷卻區開(kāi)始冷卻。藥物的冷卻過(guò)程是在冷卻系統的操縱下，從上至下也是以螺旋狀進(jìn)行的。如此，藥物經(jīng)過(guò)自下而上的幹燥和從上至下的冷卻，最後(hòu)離開(kāi)設備，被(bèi)運輸到包裝流水線進(jìn)行包裝。在幹燥機中，大部分采用的空氣都(dōu)會(huì)被(bèi)整個過(guò)程用作循環空氣，這(zhè)樣(yàng)的做法使得整個設備的廢氣排放量被(bèi)降到最低，從而高效地利用了能(néng)源。另外，系統處理空氣的整套設備，包括過(guò)濾器、潤濕器、熱交換器、鼓風機、自動控制閥門和活性炭過(guò)濾器等都(dōu)是在獨立的技術空間内操作的，這(zhè)樣(yàng)的設計減少了間歇和淨化的時(shí)間，也就(jiù)意味著(zhe)節約了生産成(chéng)本。

    2.1.2.2立式全自動壓濾機――過(guò)濾分離與幹燥的組合

    随著(zhe)産品粒度不斷變細的趨勢，越來越多的制藥企業在使用低消耗高産出的工藝，其主要部分之一就(jiù)是脫水方法的先進(jìn)性，以降低能(néng)耗及産品浪費和損耗的程度。芬蘭Larox的全自動固液分離解決方案顯著降低了能(néng)耗、水耗、人力需求和廢水處理費用，并提高了産品回收率。Larox立式全自動壓濾機與其他常規的脫水方式全然不同，它并非采用離心、真空、熱力或其他類似的方法，而是把液壓和可膨脹隔膜組合，如圖3所示，使分離力量最大化，從而以最小的能(néng)耗得到更有效的固液分離效果。與離心機、真空過(guò)濾機等相比，Larox立式壓濾機可以大幅提高現有幹燥機處理能(néng)力。例如，濾餅水分降低3%就(jiù)可以使幹燥設備的處理量提高16%。如果無需提高産量的話，可以大幅降低單位幹燥能(néng)耗（費用/t産品）。

    2.2研究安全應用

    據武漢卡諾斯科技觀察發(fā)現，在醫藥生産企業中，許多原料在生産加工前呈粉狀或散裝物料的狀态。而粉狀物質與空氣混合形成(chéng)的含粉塵混合氣常常是易于爆炸的危險品。爲了防止生産過(guò)程中發(fā)生意外事(shì)故，不允許有爆燃危險的原料随意“流動”。真空負壓輸送系統由于采用了模塊式的結構設計，使用非常靈活，應用廣泛。它既可以從筒狀容器中抽取原材料，也可以從集裝容器中向(xiàng)各種(zhǒng)不同的工藝設備輸送原材料，例如，生産開(kāi)始階段的混合設備、過(guò)濾設備，充填上料設備以及壓片和包裝設備。模塊式粉質原材料真空和壓力運輸系統，它是由粉質原材料運輸系統和原料桶清空系統組合在一起(qǐ)的新系統，能(néng)夠使設備原材料的裝卸與周圍環境完全隔離。與其他多種(zhǒng)不能(néng)承受壓力沖擊的隔離系統不同，這(zhè)一新的“複式解決方案”能(néng)夠用于承受溫度、壓力或者真空負壓沖擊的反應釜中。即使是在有腐蝕性的環境中使用時(shí)，也隻需更換一個耐腐蝕的輸出閥就(jiù)可以了。

    特點：（1）系統完全沒(méi)有電器部件，因此決不會(huì)因爲電火花而引起(qǐ)爆燃；（2）系統沒(méi)有任何旋轉零部件，如軸承等，因此，也沒(méi)有摩擦，所以不存在由于摩擦生熱引起(qǐ)爆燃爆燒的情況；（3）可增設專用惰性氣體（如氮氣）保護裝置，以滿足不适合使用标準真空負壓的輸送設備；（4）運輸系統和原料桶清空系統組合（包含CIP），使原料的裝卸與周圍環境完全隔離；（5）上料系統模塊式結構設計，能(néng)使用戶按需選擇并達到最佳配置，防止污染、保障安全。例如，采用真空負壓輸送裝置可將(jiāng)不同的原材料都(dōu)輸送到混合器中。

    2.3在線技術應用與自動化

    制藥生産過(guò)程中的“在線”與生産的實時(shí)性是分不開(kāi)的。要真正做到“在線”（檢測、控制……），必須依靠自動化技術及其應用，以實現實時(shí)檢測和過(guò)程控制等。

    2.3.1真正在線的CIP、SIP

    武漢嘉德人和科技有限公司稱，随著(zhe)藥品生産質量日趨提高，人們越來越注重藥品生産過(guò)程中每個工序的可靠性與最終産品污染物的含量，其中很重要的工序就(jiù)是設備清洗及滅菌。而在位清洗（CIP）和在位滅菌（SIP）的提出給制藥生産設備又提出了更高的要求。然而，目前對(duì)有些設備被(bèi)稱爲帶有CIP或SIP是存在著(zhe)誤區或混淆視聽的，如單有清洗噴頭或單有蒸汽進(jìn)口，而沒(méi)有系統設計；設計不合理和沒(méi)有控制程序、控制系統；沒(méi)能(néng)根據URS（用戶需求标準）做DQ文件支持等。其實這(zhè)些都(dōu)無CIP/SIP意義。真正在線的CIP/SIP應具有控制過(guò)程、系統設計，由URS來設計确認、模拟技術設計确定等。

    2.3.2準确監測滅菌過(guò)程的溫度

    爲了保證自動化生産過(guò)程的高質量，藥品的生産必須符合非常嚴格的要求，將(jiāng)由微生物污染帶來的風險降到最小。而防止污染的關鍵是對(duì)車間和設備進(jìn)行定期的清洗和殺菌，通過(guò)在線消毒過(guò)程，用121～135℃的蒸汽清洗15～30min。但溫度測量必須是衛生設計的，不允許出現污染積聚物。帶有插入式傳感器的标準測量儀表具有精确的測量效果，但同時(shí)也有幾項重要的缺陷：（1）必須被(bèi)焊接到管道(dào)系統裡(lǐ)，焊接必須被(bèi)抛光，在大部分細小的焊點處會(huì)有微小顆粒污染的風險；（2）會(huì)阻礙管道(dào)液體的流動；（3）會(huì)導緻測量值的不一緻等。較爲理想的解決方案是采用管夾式電阻溫度計，它是一種(zhǒng)特殊的銀制溫度傳感器，通過(guò)持續的彈力反壓在管路上，被(bèi)拟合爲插入式測量。管夾式電阻溫度計無需焊接，安裝簡便；測量管道(dào)溫度時(shí)不會(huì)影響管道(dào)内部，不幹擾生産過(guò)程，能(néng)準确控制溫度，精度高，測量結果具有較高的可重複性，且易于清洗死角、費用低。

    2.3.3在線腐蝕檢測――實現腐蝕的可控性

    腐蝕是原料藥設備不可忽視的現象，其每年都(dōu)會(huì)給企業帶來不小的經(jīng)濟損失，僅德國(guó)由腐蝕而帶來的經(jīng)濟損失總額就(jiù)高達幾千億歐元。但這(zhè)些腐蝕損失中的一部分是可以避免的。遺憾的是，在此之前還(hái)沒(méi)有對(duì)腐蝕程度有一個明确清晰的等級劃分，也不能(néng)像壓力或溫度那樣(yàng)直接進(jìn)行測量，其原因就(jiù)是未建立起(qǐ)有效的腐蝕檢測方法。然而，随著(zhe)微電子技術的不斷發(fā)展，基于“因腐蝕而使電流變化―傳感電極―檢測”原理的SmartCET腐蝕傳感器，如圖8所示，可解決問題。該傳感器是美國(guó)InterCorr公司的專利産品，它被(bèi)視爲“電極被(bèi)腐蝕了的電子部件”。

    腐蝕傳感器可實現如下功能(néng)：（1）精确的動态計算。設備管道(dào)腐蝕是一個動态的變化過(guò)程，腐蝕程度不同，系統傳感參數就(jiù)不同，從而可通過(guò)精确的計算實現動态測量；（2）腐蝕孔位置的确定，保證測量的可靠性。孔洞性腐蝕是一種(zhǒng)表現方式，它表示在均質材料的局部有不均質的點。在SmartCET腐蝕傳感檢測技術中，根據不同點測定所反饋的信息，可以确定腐蝕點的缺陷結構，從而實現腐蝕孔位置的确定。可見，腐蝕傳感器的使用，可實現腐蝕的可控性。腐蝕檢測已不再是理論上的科學(xué)技術，而將(jiāng)成(chéng)爲原料藥設備中實實在在的一個組成(chéng)部分。