一種青霉素藥用原料自動投料系統(tǒng)的研究
——以某青霉素生產(chǎn)企業(yè)為例

薛柳玲

（山東省醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計院，山東濟南250013）

一種青霉素藥用原料自動投料系統(tǒng)的研究
——以某青霉素生產(chǎn)企業(yè)為例

薛柳玲

（山東省醫(yī)藥工業(yè)設(shè)計院，山東濟南250013）

針對青霉素藥用原料生產(chǎn)過程中的原料投料工位，現(xiàn)階段主要采用人工對多種原料藥進行稱重、混合、投料，不僅人工操作易混入雜菌，人工成本高，投藥量難以精準(zhǔn)計量，同時也給安全生產(chǎn)帶來了隱患。本著實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)效率，改善車間勞動環(huán)境為目的，同時為課題前期論證及后續(xù)實施的方向進行指導(dǎo)，針對某企業(yè)的原料藥投料生產(chǎn)現(xiàn)狀進行了調(diào)研，基于調(diào)研數(shù)據(jù)，并考慮實際生產(chǎn)需要，設(shè)計一套適用于青霉素原料藥的自動投料系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用自動拆包設(shè)備，并結(jié)合AGV轉(zhuǎn)運、氣力輸送管道系統(tǒng)，可有效實現(xiàn)原料藥的自動投料。

青霉素原料藥；自動投料；氣力輸送管道系統(tǒng)；稱重緩存?zhèn)}；AGV

針對國內(nèi)現(xiàn)階段在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，尤其是藥品原料藥制造過程中，粉料的投料轉(zhuǎn)運大多仍使用人工轉(zhuǎn)運、開袋投料的現(xiàn)狀，對某制藥企業(yè)進行深入調(diào)研，在調(diào)研數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際生產(chǎn)中的設(shè)備生產(chǎn)利用率問題，設(shè)計了一套可應(yīng)用于實際生產(chǎn)中的青霉素原料藥自動投料系統(tǒng)。

本自動投料系統(tǒng)以AGV和氣力輸送管道系統(tǒng)作為主要轉(zhuǎn)運方式，針對需求量不同的原材料采用不同的投料方式，并配置容量不同的緩存罐，使得整個投料系統(tǒng)工作方式更加靈活，設(shè)備使用率顯著提高，人工參與度降低，實現(xiàn)機械化操作，改善操作人員的工作環(huán)境。該自動投料系統(tǒng)可顯著提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。

1 行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀

以某企業(yè)的青霉素藥用原料生產(chǎn)為準(zhǔn)（該企業(yè)青霉素產(chǎn)量為國內(nèi)同類型企業(yè)的平均水平，其生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備可代表行業(yè)一般水平），該文所述投料部分為發(fā)酵工序前段步驟，主要目的是將各種原料，包括無機鹽（具體成分未知）、碳源、氮源等按量投入攪拌罐中，加水按工藝規(guī)程規(guī)定的比例配制成發(fā)酵液。

投料現(xiàn)狀具體為：一級配料罐的投料配方，玉米漿、蔗糖、硫酸銨、碳酸鈣、玉米油和水溶性消沫劑；二級配料罐的投料配方，檸檬酸、七水硫酸亞鐵、五水硫酸銅、硫酸錳、七水硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸鈉、硫酸銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、碳酸鈣、水溶性消泡劑、玉米油、玉米漿和玉米蛋白粉；發(fā)酵罐配料罐的投料配方，檸檬酸、七水硫酸亞鐵、五水硫酸銅、硫酸錳、七水硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸鈉、硫酸銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、碳酸鈣、水溶性消泡劑、玉米油、玉米漿和玉米蛋白粉。

2 自動投料系統(tǒng)

2.1 投料方式

投料部分以某青霉素藥用原料企業(yè)提供的物料投放的工藝規(guī)程表為例，共需投12種原料，其中有3種原料投入量小于10kg，1種原料在50～100kg，8種原料在500kg以上。大部分原料采用拆袋機拆袋后直接由管道輸送至發(fā)酵液儲罐中，剩余少量的余料由人工稱重投放或人工投料到緩存?zhèn)}，再由緩存?zhèn)}稱重管道輸送到發(fā)酵液儲罐中。投料方式說明：①小于10kg的原料采用人工稱重投料；②10～100kg的原料采用人工給緩存?zhèn)}投料，緩存?zhèn)}稱重原料并采用管道風(fēng)力輸送原料；③大于500kg的原料采用拆包機和管道輸送物料，由于拆包機只能拆整袋原料，剩下的余料采用人工投料或緩存?zhèn)}稱重投料。

2.2 一級配料罐投料的流程

拆袋機1對袋裝的硫酸銨進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到硫酸銨配料罐中，人工給硫酸銨稱重緩存?zhèn)}中投料，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到硫酸銨配料罐中。投放完硫酸銨對管道進行清洗和烘干。

拆袋機1對袋裝的碳酸鈣進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到一級配料罐中，人工給碳酸鈣稱重緩存?zhèn)}中投料，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到一級配料罐中。投放完碳酸鈣對管道進行清洗和烘干。

2.3 二級配料罐投料的流程

拆袋機2對袋裝的檸檬酸進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到二級配料罐中，人工給檸檬酸稱重緩存?zhèn)}中投料，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到二級配料罐中。投放完檸檬酸對管道進行清洗和烘干。

人工給硫酸亞鐵稱重緩存?zhèn)}中投料：由稱重緩存?zhèn)}對原料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到二級配料罐中。

人工對硫酸銅、硫酸錳、硫酸鋅進行稱重并投入二級配料罐中。

拆袋機2對袋裝的硫酸鎂進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到二級配料罐中，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到二級配料罐中。投放完硫酸鎂對管道進行清洗和烘干。

拆袋機2對袋裝的硫酸鈉進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到硫酸鈉配料罐中，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到硫酸鈉配料罐中。投放完硫酸鈉對管道進行清洗和烘干。

拆袋機1對袋裝的硫酸銨進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到硫酸銨配料罐中，由硫酸銨稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到硫酸銨配料罐中。

拆袋機2對袋裝的磷酸二氫鉀進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到二級配料罐中，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到二級配料罐中。投放完磷酸二氫鉀對管道進行清洗和烘干[1]。

拆袋機2對袋裝的磷酸二氫銨進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到二級配料罐中，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到二級配料罐中。投放完磷酸二氫銨對管道進行清洗和烘干。

拆袋機2對袋裝的碳酸鈣進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到一級配料罐中，由碳酸鈣稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到一級配料罐中。投放完碳酸鈣對管道進行清洗和烘干。

拆袋機2對袋裝的玉米蛋白粉進行拆袋：通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到二級配料罐中，由稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到二級配料罐中。投放完玉米蛋白粉對管道進行清洗和烘干[2]。

2.4 發(fā)酵配料罐投料的流程

拆袋機3對袋裝的檸檬酸進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到發(fā)酵配料罐中，由檸檬酸稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到發(fā)酵配料罐中。投放完檸檬酸對管道進行清洗和烘干。

硫酸亞鐵稱重緩存?zhèn)}對原料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到發(fā)酵配料罐中。

人工對硫酸銅、硫酸錳、硫酸鋅進行稱重并投入發(fā)酵配料罐中。

拆袋機3對袋裝的硫酸鎂進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到發(fā)酵配料罐中，由硫酸鎂稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到發(fā)酵配料罐中。投放完硫酸鎂對管道進行清洗和烘干[3]。

拆袋機2對袋裝的硫酸鈉進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到硫酸鈉配料罐中，由硫酸鈉稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到硫酸鈉配料罐中。投放完硫酸鈉對管道進行清洗和烘干。

拆袋機1對袋裝的硫酸銨進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到硫酸銨配料罐中，由硫酸銨稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到硫酸銨配料罐中。投放完硫酸銨對管道進行清洗和烘干。

拆袋機3對袋裝的磷酸二氫鉀進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到發(fā)酵配料罐中，由磷酸二氫鉀稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到發(fā)酵發(fā)酵配料罐中。投放完磷酸二氫鉀對管道進行清洗和烘干[4]。

拆袋機3對袋裝的磷酸二氫銨進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到發(fā)酵配料罐中，由磷酸二氫銨稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到發(fā)酵配料罐中。投放完磷酸二氫銨對管道進行清洗和烘干。

拆袋機3對袋裝的碳酸鈣進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到一級配料罐中，由碳酸鈣稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到發(fā)酵配料罐中。投放完碳酸鈣對管道進行清洗和烘干。

拆袋機3對袋裝的玉米蛋白粉進行拆袋。通過管道和風(fēng)送裝置將原料投入到發(fā)酵配料罐中，由玉米蛋白粉稱重緩存?zhèn)}對所缺的余料進行稱重，并通過管道和風(fēng)送裝置將余料投入到發(fā)酵配料罐中。投放完玉米蛋白粉對管道進行清洗和烘干[5]。

2.5 稱重緩存?zhèn)}

稱重緩存?zhèn)}是具有稱重計量功能的緩存?zhèn)}，由緩存?zhèn)}、絞龍出料器、蝶閥和稱重模塊組成，如圖1所示。稱重緩存?zhèn)}的稱重原理：稱重模塊安裝在緩存?zhèn)}上，對出料裝置和緩存?zhèn)}進行稱重，計算緩存?zhèn)}中的物料總量與減量后稱重灌中的物料重量的差值，根據(jù)單位時間重量的損失，將實際給料速率和設(shè)定給料速率進行比較，從而控制出料裝置，使實際給料速率始終準(zhǔn)確地符合設(shè)定值。工作過程如下：①人工將原料投入緩存?zhèn)}中；②設(shè)定出料數(shù)值（不能小于10kg）及所要輸送到的罐；③絞龍開始出料，經(jīng)管道和風(fēng)送裝置輸送到設(shè)定的罐中。

圖1 稱重緩存?zhèn)}

2.6 氣力輸送管道系統(tǒng)

整個系統(tǒng)由羅茨鼓風(fēng)機、插板閥、旋轉(zhuǎn)供料裝置、文丘里噴射裝置、輸送管道、管道分路閥、儲料倉、倉頂除塵裝置、電氣控制系統(tǒng)和相關(guān)的附助設(shè)置組成。系統(tǒng)工作時啟動羅茨鼓風(fēng)機，由其產(chǎn)生高壓柱狀空氣流，高壓柱狀空氣流經(jīng)過文丘里噴射泵，內(nèi)部產(chǎn)生一個負(fù)壓，使旋轉(zhuǎn)供料器供給下來的物料被及時吸入文丘里噴射器的噴射口。物料由經(jīng)輸送管道輸送至儲料倉，然后儲料倉頂部安裝的倉頂除塵器使物料與輸送氣流分離，剩余的氣流及時排出室外[6]。

2.7 AGV小車

AGV小車是具有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，是具有安全保護及移載功能的運輸車，是不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。可以通過電腦來控制AGV小車行進路線及行為，或利用電磁軌道作為AGV小車行進路線，電磁軌道黏貼在地面上，AGV小車則依靠電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。

3 結(jié)論

該系統(tǒng)是針對青霉素產(chǎn)品加工過程中原料藥的自動投料配料設(shè)計的，系統(tǒng)設(shè)計充分考慮了實際生產(chǎn)需要，采用人工操作和機械操作相結(jié)合的方式，使整個系統(tǒng)在實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的同時，顯著增強了設(shè)備的利用率，提高了單工位產(chǎn)量，明顯改善了操作工人的工作環(huán)境。

[1]李寶全.談青霉素的生產(chǎn)工藝過程[J].黑龍江科技信息,2015,19(5):97.

[2]青霉素生產(chǎn)工藝的新進展[J].化工文摘,2003,44(1):47.

[3]苗勇,亓平言,周倜,等.青霉素提純工藝生產(chǎn)現(xiàn)狀和研究進展[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,1999,30(9):421-426.

[4]于健.粉料自動配料裝置的除塵系統(tǒng)[J].橡膠工業(yè),2002,49(8):489-492.

[5]王渭,高秉申,宋忠榮,等.粉料氣力加注技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].化工設(shè)計,2001,11(6):18-19.

[6]李志華.氣力輸送裝置設(shè)計[J].塑料科技,2003,31(2):40-42.

Study on the Automatic Feeding System of Penicillin Medicinal Materials——Taking a Penicillin Production Enterprise as an Example

Xue Liu-ling
(Shandong Pharmaceutical Industry Design Institute,Shandong Ji'nan 250013)

For the raw materials feeding station of the producing process of Penicillin API,presently,weighing,mixing and feeding are mainly done by manual work,which way not only is in a danger of getting mixed with miscellaneous bacterium,high cost and difficult to control the feeding quantity,but also brings hidden trouble to safety production.With the purpose of achieving automation,increasing the production efficiency,improving working environment in the workshop,and guiding demonstrating the topic’s feasibility and direction of the follow-up implementation in the meanwhile,this paper investigated an enterprise on the current situation of the medicinal raw material auto-feeding system,and designed a set of Penicillin API auto-feeding system based on the investigation data and actual production needs.By auto-unpacking equipment combining with AGV transfer system and pneumatic transportation piping system,this system achieves raw material auto-feeding effectively.

Penicillin API;Automatic feeding;Pneumatic conveying piping system;Weighing temporary capsule;AGV

TP273

A

2096-0387（2016）06-0050-04

薛柳玲(1962-),女，河南南陽人，學(xué)士，項目經(jīng)理，高級工程師，研究方向：制藥工程等。