射流攪拌在大輸液生產中的應用

周圣偉 韓衛衛 邢召花 徐偉凱

山東齊都藥業有限公司 山東臨淄 2 5 5 4 0 0

目前在大輸液生產工藝中配液罐有不同類型的攪拌方式， 機械攪拌是最常見的混合類型，可使用不同類型的攪拌槳，將藥液攪拌混合均勻。機械攪拌由攪拌電機、機械密封及攪拌漿組成，機械攪拌在生產過程中存在機械密封易泄露、最小攪拌量受限等缺點。電磁攪拌為另外一種常見的攪拌混合方式，采用磁力驅動裝置，無機械密封，無泄漏，最小攪拌量不受限制等優點，但造價較高，出現故障時維護成本高等缺點。相比以上兩種攪拌混合方式，射流攪拌結構簡單，安裝于裸罐中攪拌量寬泛，容易維護等優點。

兩級射流噴嘴以及射流泵研究主要集中在流體動力學等基礎學科方面的理論機理[1-2]，工程方面多應用在化工、 石油等產業上，用于大輸液生產工藝的射流攪拌研究較少。 因此本研究課題模擬射流攪拌的運行情況并明確相關參數，探究兩級射流噴嘴在一定的入射壓力條件下的藥液攪拌混合效果[3]。

1 射流攪拌原理

射流是指流體從各種形式的孔口或噴嘴射入同一種或另一種流體的流動。根據射流混合理論，射流混合本質上是湍流擴散過程，并受主體擴散的控制。有研究指出，當流體運動達到湍流狀態時，除非雷諾數特別大，否則傳質速率擴散過程不會有明顯的提高。射流是一種主體擴散過程，其重要的特點就是卷吸周圍的流體，具有紊動擴散作用，能進行動量、熱量和質量傳遞。

流入相同介質中的液體射流，稱為淹沒射流。淹沒射流與周圍靜止介質發生動量和質量交換，卷吸附近介質隨射流一同流動,流量不斷增加,流速不斷減小和均化，橫斷面不斷擴大。試驗觀察表明，射流自開孔射出，在緊靠開孔的混合區內（其長度與雷諾數有關），高速射流造成剪切層，由于剪切層的不穩定性的迅速增長，形成漩渦。正是由于漩渦，造成對周圍流體的卷吸。鄰近漩渦相互影響形成配對，合并和纏繞，使周圍流體不斷卷入射流中，從而達到流體混合均勻的目的。

2 應用于大輸液生產中的射流攪拌結構

2.1 結構示意圖說明

（1）射流攪拌由兩個輸液泵作為射流泵，每一射流泵對應一射流管線，射流管線材質應符合GMP要求。

（2）射流參數要求。①射流噴嘴出口處孔徑較射流管線孔徑細，射流管線直徑為Φ38mm，出口處孔徑為Φ25mm，并且兩射流噴嘴要有一定的弧度，保證噴出的液體與配液罐罐底有一定的平行，避免流速液體迎面沖擊罐底，弱化流體卷吸作用。②射流管線安裝于距罐內壁水平距離為20cm，兩射流噴嘴之間的間距為80cm，間距過大則兩射流噴嘴的合力作用會弱化，同樣影響流體卷吸作用。

2.2 射流攪拌應用

濃藥液輸送至稀配罐后，開啟兩個輸液泵，通過閥門開關控制射流壓力大小（最低0.1MPa），藥液經兩射流噴嘴射出，形成的高速射流造成剪切層，由于剪切層的不穩定性的迅速增長，形成漩渦。正是由于漩渦，造成對周圍流體的卷吸，鄰近漩渦相互影響形成配對，合并和纏繞，使周圍流體不斷卷入射流中，從而達到藥液混合均勻的目的。

3 射流攪拌效果確認

3.1 參照產品選擇及標準

以批量7000L的氯化鈉注射液為參照產品進行射流攪拌效果確認。在攪拌回流第5分鐘、10分鐘、15分鐘，分別從罐底、罐口兩個部位取樣，對藥液含量、pH值進行檢測并計算相對標準偏差，連續確認三批，RSD均應≤2.0%。

3.2 確認數據分析

周期 項目 取樣點 第5分鐘 第10分鐘 第15分鐘含量%（g/ml）第一批罐底 0.888 0.887 0.884 0.884 0.884 0.884罐口 0.882 0.882 0.884 0.885 0.884 0.884 RSD（%） 0.36% 0.06% 0罐底 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7罐口 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 RSD（%） 0 0 0 pH值含量%（g/ml）第二批罐底 0.892 0.892 0.889 0.889 0.889 0.889罐口 0.886 0.886 0.889 0.889 0.889 0.889 RSD（%） 0.39% 0 0罐底 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9罐口 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9 RSD（%） 0 0 0 pH值含量%（g/ml）第三批罐底 0.890 0.890 0.886 0.886 0.886 0.886罐口 0.883 0.883 0.886 0.886 0.886 0.886 RSD（%） 0.46% 0 0罐底 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7罐口 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 RSD（%） 0 0 0 pH值

分析：藥液在經射流攪拌第5分鐘、第10分鐘、第15分鐘后分別從罐口、罐底取樣檢測藥液含量及pH，由數據可知射流攪拌第5分鐘時相對標準偏差最大值為0.46%，均符合RSD≤2.0%的標準要求，說明在射流攪拌回流5min后藥液能夠均勻。

4 結語

射流攪拌結構簡單，與機械攪拌及電磁攪拌配液罐相比購置成本低，由攪拌效果確認可知射流攪拌能夠保證藥液混合均勻，可以代替機械攪拌、電磁攪拌應用于大輸液生產工藝中。