口服膠囊潔凈工藝廠房的概念設(shè)計(jì)

史 磊

0 引言

本人曾經(jīng)就職于雙甲級工業(yè)設(shè)計(jì)院，隨后又在外資的工程公司任職多年，主要從事生物醫(yī)藥廠房的施工管理。根據(jù)多年的設(shè)計(jì)與現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)，對口服膠囊或片劑潔凈工藝的概念設(shè)計(jì)有了一定的理解，總結(jié)如下。

1 口服固體制劑的醫(yī)藥廠房簡介

口服固體制劑(簡稱OSD)的醫(yī)藥類工業(yè)廠房，是用于生產(chǎn)片劑和膠囊的制藥生產(chǎn)車間。盡管在產(chǎn)量或單一產(chǎn)品或多種不同產(chǎn)品存在差異，但這種工廠一般都包括“白色”潔凈區(qū)域和“黑色”非潔凈兩大區(qū)域。“白色”潔凈區(qū)域包括清潔工藝室，工藝設(shè)備，清洗設(shè)備，運(yùn)輸，質(zhì)量保證(QA)/質(zhì)量控制(QC)實(shí)驗(yàn)室;“黑色”非潔凈區(qū)域包括公用工程的配套設(shè)備。

下面將介紹其中比較重要的4個工藝要點(diǎn):

1)工藝布置——潔凈室。OSD廠房，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織第6類(相當(dāng)于10萬級)顆粒的環(huán)境。這一過程通常是由潔凈室，潔凈級走廊和衛(wèi)生級生產(chǎn)設(shè)備，潔凈級的工藝室組成。技術(shù)區(qū)域或者技術(shù)夾層是指，放置輔助配套設(shè)備及生產(chǎn)設(shè)備的區(qū)域，如鼓風(fēng)機(jī)，采暖設(shè)備，真空系統(tǒng)等，這類設(shè)備通常位于與生產(chǎn)設(shè)備相鄰的房間內(nèi)，可以在同層同一標(biāo)高或者位于潔凈廠房上部的吊頂內(nèi)。圖1a)顯示了走廊相鄰潔凈生產(chǎn)區(qū)車間布置，技術(shù)設(shè)施區(qū)域在潔凈廠房的后面，這是一種非常典型的布局。圖1b)為一個大型多走廊潔凈室廠房。圖1c)中，橫截面是一個單層潔凈廠房，公用配套設(shè)備位于潔凈室上方。操作員進(jìn)入潔凈室需要通過風(fēng)淋更衣室，材料的進(jìn)出需要通過一個或多個風(fēng)淋室進(jìn)行空氣隔離。

圖1 潔凈廠房布置圖

2)空調(diào)通風(fēng)。一般的制藥企業(yè)的潔凈廠房需要大約每小時(shí)15次換氣次數(shù)的潔凈室，相當(dāng)重要的一點(diǎn)是，OSD產(chǎn)品的特性決定了環(huán)境需要低濕度系統(tǒng)，以便達(dá)到產(chǎn)品要求。通風(fēng)系統(tǒng)通常由空氣處理機(jī)組(AHU)及其相關(guān)的控制閥門和風(fēng)道系統(tǒng)，以及除濕系統(tǒng)組成。空氣處理機(jī)AHU和它們的管道主要分布在技術(shù)支持區(qū)域。比較傳統(tǒng)的方法是提供一個專用于空氣處理機(jī)組系統(tǒng)設(shè)施的技術(shù)夾層，位于潔凈室上方，如圖1c)所示。這一區(qū)域還可能包括冷水機(jī)組及其他設(shè)施。

3)中間物料的處理。OSD工廠的一個關(guān)鍵要求是每個批次之間的固體原料的運(yùn)輸。固體單元操作之間的移動可以通過衛(wèi)生級的中間散裝容器(IBC)來實(shí)現(xiàn)。

4)良好生產(chǎn)管理規(guī)范(GMP)。GMP指南涵蓋包括認(rèn)證及驗(yàn)證方法和分析過程控制，設(shè)備的使用，設(shè)施布局，環(huán)境，存儲，文件，標(biāo)簽及相關(guān)人員培訓(xùn)的所有方面。一些關(guān)鍵的原則包括:避免混合;提供合適的環(huán)境;采取措施以避免污染;合理的物流;足夠的操作空間;符合潔凈要求的設(shè)計(jì);標(biāo)簽。

2 U形中央樞紐的概念設(shè)計(jì)理念

以往的常規(guī)設(shè)計(jì)往往缺少兩個環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì):

1)缺少以工藝核心的主線設(shè)計(jì);

2)缺少參觀或者監(jiān)管走廊設(shè)計(jì)，即生產(chǎn)監(jiān)管人員的區(qū)域，這需要在不響應(yīng)生產(chǎn)并保證衛(wèi)生要求的前提下，保證監(jiān)管人員可以從外部觀察到生產(chǎn)的情況。

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，有一種全新的設(shè)計(jì)概念，該概念是通過采用整體U形中央脊柱布置發(fā)展而來，所有相關(guān)的工藝設(shè)備，材料和工藝操作都緊密圍繞在脊柱周圍，見圖2。有三個大的區(qū)域整合貫穿于脊柱內(nèi)，分別為材料物流區(qū)，生產(chǎn)區(qū)域和設(shè)備支持區(qū)域。

1)從物料搬運(yùn)及支援服務(wù)的角度。

這包括倉儲和第一級別的質(zhì)量控制辦公室，以及第二級別的技術(shù)支持區(qū)域。原料和最終產(chǎn)品都有各自獨(dú)立存儲區(qū)域，原料從U形脊柱的一側(cè)進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域，并從另一側(cè)出來進(jìn)入成品庫以及分發(fā)及包裝區(qū)域。

圖2 U形中央樞紐設(shè)計(jì)圖

質(zhì)量控制/質(zhì)量保證實(shí)驗(yàn)室位于U形脊柱的中央，它用于采樣，生產(chǎn)，包裝。

2)從研發(fā)和設(shè)備支持區(qū)域的角度。

雖然GMP的“迷你”研發(fā)室是整合于潔凈廠房內(nèi)，但它一般位于整個車間一個獨(dú)立的區(qū)域。基于此點(diǎn)，正是由于這部分的設(shè)施是獨(dú)立的，但與比鄰的生產(chǎn)區(qū)域，這樣的布置優(yōu)勢有三點(diǎn):a.可以降低成本;b.可提高效率;c.對技術(shù)轉(zhuǎn)化和工藝控制相當(dāng)有利，故而可以明顯的提升企業(yè)的競爭優(yōu)勢。

3)從生產(chǎn)區(qū)域的角度。

至關(guān)重要的一點(diǎn)，圍繞在核心潔凈工藝周圍，就是我們所說的中央脊柱周圍的生產(chǎn)潔凈室和同樣服務(wù)于潔凈室同時(shí)也圍繞在中央脊柱區(qū)域周圍的技術(shù)支持區(qū)域。另外一點(diǎn)同樣需要引起重視，原料需要從車間一側(cè)的篩選分發(fā)隔離室進(jìn)入車間，通過完成工藝到直接進(jìn)入車間另一側(cè)的成品庫。

在這個“U”形的脊柱概念上，所有房間的數(shù)量和大小可以進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)設(shè)備的數(shù)量和大小。周圍的空間中有技術(shù)支持，空氣處理機(jī)組設(shè)備，再加上與之配套的工藝管道，電纜和風(fēng)道。

中間物料罐的處理包含在第二潔凈等級區(qū)域，包括中間物料罐的提升設(shè)備，封閉設(shè)備，混料設(shè)備混合室和中間物料罐的清洗室。由于所有操作都是在封閉，無污染的密閉環(huán)境下進(jìn)行統(tǒng)一的衛(wèi)生等級內(nèi)的操作，所以每一工藝步驟間就沒有設(shè)置中間物料罐的處理設(shè)施。

3 結(jié)語

我認(rèn)為，中央樞紐區(qū)概念包含了許多優(yōu)點(diǎn)。在第一潔凈等級，它提供了一個常用功能的中心位置。在第二潔凈等級，它把空氣處理機(jī)組等公用設(shè)施布置在潔凈室上方，通過空氣處理機(jī)組實(shí)現(xiàn)了潔凈區(qū)域與非潔凈區(qū)域有效空氣交換。

而且，在這個中心樞紐的概念中，參觀走廊在整個工廠中起了相當(dāng)大的作用。來訪者和公司員工可以直接觀察到大部分的生產(chǎn)過程。這種安排布置，可以提供給公司的來訪者或者潛在的公司大客戶一個直觀的感受，對提高公司的形象和銷售業(yè)績大有益處。從空間的利用和成本優(yōu)勢角度講，布局的目的就是在最小資金成本下滿足最小潔凈工藝要求的生產(chǎn)布置，采購達(dá)到要求的工藝設(shè)備，提供用于滿足GMP生產(chǎn)的工藝環(huán)境。該項(xiàng)目的一個主要目的是建立一個符合成本最低的OSD工廠，設(shè)計(jì)融合了許多工藝設(shè)備，滿足制藥企業(yè)需要的所有設(shè)施和工藝運(yùn)作。考慮在相同的樓層面積上降低成本但產(chǎn)量相同，許多不同的制藥企業(yè)根據(jù)自己不同的工藝要求全方位來設(shè)計(jì)廠房布局。每一個全新的設(shè)計(jì)必然會從成本和進(jìn)度上不同于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，并顯著影響項(xiàng)目的實(shí)施。我們相信，這個緊湊型的布局可以以較低的成本提供給很多公司一個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案，最大限度的實(shí)現(xiàn)低成本和施工周期的最小化。在本文中，我提出了一個緊湊的布局設(shè)計(jì)理念，并且已與其他布局做了初步比較。通過這一對比，認(rèn)為這是一種核心設(shè)計(jì)，不但滿足了一些GMP的關(guān)鍵要求，而且具有最低的運(yùn)營成本優(yōu)勢。這種優(yōu)勢，將會逐漸成為OSD類制藥企業(yè)所采用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

[1]GB 50073-2001，潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]Michael P，Brocklebank.醫(yī)藥工程文摘.ISPE官方文獻(xiàn)[Z].2006.