
《空調係統GMP實施指南》中對(duì)藥品生產車間(jiān)的空氣溫度、濕度、懸浮粒子、微生物(wù)等的控製和監測,淨化級別劃分(fèn)以及空調係統調(diào)試、確認和運行等方麵有較為詳細的描述,但在空調係統區域劃分方麵沒有較為係統的解析。藥品生產企業進行淨化車間設計時更多關注空調係(xì)統的(de)性能以及設計參數是否(fǒu)滿足生產要求,往往忽視了(le)空調區(qū)域劃分的重要性。
在實際運行過程中(zhōng),合理的空調係統區域劃分有助於降低(dī)交(jiāo)叉汙染風險,維持淨化區壓(yā)差和溫濕度穩定,降低空調運行能耗。空調係統的區域劃分必須與生產工藝、生產方式、環境要求等密切結(jié)合。筆者結合一些工作經驗和實例,就如何合理劃分淨化空調係(xì)統區域進行解析。
1、淨化生產區平(píng)麵布局和工藝流程解析
劃分合理的淨化空(kōng)調係統區域,必須先對淨化區的工藝布局(jú)、工藝流程作深入解析了解。不同劑型的藥品(pǐn)的工藝布局、工藝流程會(huì)有較大差異。本文以較為典型的口服固體製(zhì)劑(片劑、膠囊(náng)劑)為例,從功能分區、生產流程、環境要求等方麵進行解析。口(kǒu)服固體製劑淨化生產車間通過人流(liú)、物流走道與一般生產區(qū)相連,原輔(fǔ)料經過粉碎、過篩(shāi)、稱量配料、製粒、總混、壓片(piàn)(膠囊充填)、包衣、內包裝送出淨化生產區,進行外包裝後成品入庫,中(zhōng)間產品在中間站內暫存周轉,器具在專設清洗(xǐ)間內清洗幹燥,各功能間通(tōng)過淨化走廊相連。
1.1從使用功能方麵解析
淨化區可分為以下5個基本區域:人流走道、物流走道、淨化走廊為走道區;中間站、原輔料暫(zàn)存、包材暫存為存儲區;清洗間為清洗區;粉碎、過篩、稱量配料、製粒、總混、壓片(膠囊充填)、包衣為生產區;內包(bāo)裝為包裝區。5個區域中走道區是淨化區人員進出和物(wù)料運輸的(de)主幹道,人員(yuán)活動、物料流動頻繁。存儲(chǔ)區主要用於(yú)物料存放,人員活動不多,相對處於靜態的時間比較長。清洗間用於清洗生產後的器具,可能(néng)使用蒸汽和熱(rè)水,環境相對比較惡劣(liè)。生產區是(shì)進行生產活動的主要區域,生產操作活躍,是淨化區內發生交叉汙染風(fēng)險較高的區(qū)域。包裝區多采用機械化操作,生產人員勞(láo)動強度較低。
1.2從生產組織方麵解析
走道區是(shì)淨(jìng)化區開展生產活動必須使用的區域。存儲區是各種物料周轉(zhuǎn)的場所,沒有進行生(shēng)產活動(dòng)時也有一(yī)些物料和中間產品存放。清洗區在生產操作完成(chéng)後使用較多,除具有清洗功(gōng)能外還有清洗後器具的(de)存放功能。生產區的生產活動比較複雜,每個功能(néng)間根據生產計劃安排決定使用時間,由於中(zhōng)間產品基本上都有一定的中控檢驗周期(qī),而(ér)且受各種產品銷售情況變化的(de)影響,一般情況(kuàng)下各功能(néng)間同(tóng)時使用的情況較(jiào)少。包裝(zhuāng)區作為生產環節的後(hòu)續工(gōng)序通常是一個獨立的生產節點。
1.3從環境控製方麵(miàn)解析
走道區處於(yú)淨(jìng)化區與非淨化區交接處,人流、物流走道是阻擋外部汙染物進入淨化區的屏障,潔淨走廊是防止各生產功能間交叉汙染的重要防線,需要與相鄰區域維持穩定的壓差。存儲區在停(tíng)止生產時有部分中間產品和原料(liào)存放(fàng),需要維持合適的溫濕度。清洗區濕(shī)度較大,存放的器具需要(yào)保持空氣流通(tōng),維持室內幹燥。生產區中粉碎、稱量、總混有較多粉塵散發,需采取有效的捕(bǔ)塵、除塵措施;製粒間生產過程有(yǒu)較多熱量散發,換氣次數和供冷量需相(xiàng)應增加;壓片、膠囊充(chōng)填雖有粉塵散發,但目前生產設備(bèi)已經采取了(le)一些(xiē)有效的粉塵控製措施,對操作間環境影響不大;生產泡騰片、軟膠(jiāo)囊的(de)功能間對相對濕度(dù)要求較高;生產過程有揮發(fā)性(xìng)氣體排出的工(gōng)序需要進行全排風處理。包裝區個別包裝設備在封裝過程(chéng)中會有一些異味散發,需要作局部排風處理。
2、淨(jìng)化(huà)生產區空調係統(tǒng)區域劃分(fèn)思路
淨化(huà)生產(chǎn)區空調(diào)係統區域劃分必(bì)須因地製宜(yí)、從實際出發,隻有結合場地布(bù)局、生產特點、環境要求進行統籌解析,才能合理劃(huá)分空(kōng)調係統區域。以下(xià)結合上(shàng)述對口服固體(tǐ)製劑車間工藝布(bù)局和工藝流程的解析,簡述劃分空調係統(tǒng)區域的思路。
2.1按功能組合進行分區
將功能類似或(huò)相同的(de)功能間劃為一個空調區域,例如將(jiāng)走道區、存儲區、清洗區、包裝區、生產區分別設置為獨立的空(kōng)調係統送風區域(yù)。由於(yú)使(shǐ)用功能(néng)的差異,不同功能區(qū)的送風換氣次數、正壓控製、溫濕度要求各不相(xiàng)同:走道區關鍵要控製好淨化區與非淨化區、淨化走廊與操作間的壓差,符合人員、物料進(jìn)出的淨化要求;儲存區主要維持符合物料存放(fàng)要求的(de)溫濕(shī)度;清洗區需要盡可能地降(jiàng)低環境濕(shī)度;生產區(qū)和包裝區要根據生產工藝(yì)和設備特點對環境進行控(kòng)製。一套空調係統不可能*上(shàng)述功能區的參(cān)數要求,以溫度控製為(wéi)例,生產區生產活動頻繁,散發的熱量會比其他區域多,送風溫度要求較低,集(jí)中送(sòng)風的空調係統可以通過調(diào)節功能間送風閥開(kāi)度控(kòng)製送風量,滿足不同房間換氣次數要(yào)求,但是(shì)不能(néng)通過風閥調節控製供冷量。如(rú)果(guǒ)以生產區環境參數作為空調係統設計依據,會導致輔助區域的送風溫度過低,造成能源浪費。按照功能分區劃分空調係(xì)統區域,可以根據功能間的使用特性,在環境要求相對一致(zhì)的條(tiáo)件下設計空調(diào)係統,避免需符(fú)合多種參數要求而增加設計和控製難度。
2.2按運行同時性分區
藥(yào)品(pǐn)生產受中間環(huán)節質量控製、生產(chǎn)計劃安排(pái)等各方麵影響(xiǎng),生產過程(chéng)基(jī)本是斷續(xù)性的,如(rú)片劑、膠囊(náng)劑的製(zhì)粒、總混、壓片、膠囊充填等工序的中間產品,基本上都需要在中間(jiān)站暫存一段時(shí)間後再進入(rù)下一工序,各操作間同時(shí)運行的機會不多。對於(yú)產能規模比較大,可以通過管道輸送方式實現前後工序聯動的生產線,各工序會同步運行,但是此方式多為多條聯動線並(bìng)列設置,受產能(néng)調節和設備維護保養(yǎng)的影響,各聯動線同時運行的機會也比較少。如果將整個生產區域設置為一個空(kōng)調係統,會造成空調能(néng)源(yuán)的浪費(fèi)。
可根據功能間的運行同時性進行分區,例如:走道區是整個淨化(huà)區的主幹道,隻要(yào)淨化區內有生產活動,就要使用該區域(yù),宜設置為獨立的空調區域;存儲區在淨(jìng)化區沒有生產活動的(de)狀態下,也會有中間產品存放,有物料存放就需(xū)要維(wéi)持淨化度要求,宜設(shè)置為(wéi)獨(dú)立的空調區域;生產區需根據日常生產安排情況進行分區,宜將多個同時運行頻率較高的功能間或(huò)生產流水線劃為一個空調係統;包裝區也可結合包裝規格特點和生產安排進行分區。按此方式劃分空(kōng)調係統區域,當淨(jìng)化區內隻有個(gè)別功能間有生產(chǎn)活動時,可以對沒有生產活動的功能間采(cǎi)取隻送風不供冷或少供冷的方式降低空(kōng)調能耗。對停止生產(chǎn)活動仍需保持溫濕度要求的存儲區可以值班風(fēng)機方(fāng)式獨(dú)立(lì)運行。
2.3環境差別組(zǔ)合分區
環境條件差別主要在(zài)生(shēng)產區出現。由(yóu)於生產設備、生產工藝(yì)、產品特性等因(yīn)素的影響,生產區不同工序、生產不同產品的功能間的空氣環境要求會有較大差異,例如:生產泡騰片要求相對濕度較低(dī),有揮發性氣體散(sàn)發的工序需要全排風,粉碎工序捕(bǔ)塵、除塵要求(qiú)較高,幹(gàn)燥工序設備(bèi)散熱量(liàng)較大。從環境條件差別方麵考慮,有特殊相對濕度要求的功能(néng)間應獨立設置(zhì)空調係(xì)統(tǒng),有利於在空(kōng)調(diào)設備中有(yǒu)針對性地(dì)配置除濕設備。產(chǎn)熱量差異較大的工序不宜設為一個空調係(xì)統,常規(guī)的空調係統是利用回風溫度(dù)作為空(kōng)調冷量的控製參數,回風溫度是同(tóng)一係統的多個功能間室內回風混合後的空氣溫(wēn)度,如果房間(jiān)之間的溫度(dù)差異大,房間的實際溫度與(yǔ)混(hún)合空氣溫度的偏差會比較大,空調風櫃根據(jù)混合溫度調節表(biǎo)冷器(qì)閥門開度,直接體現為調節送風溫度,造成散熱量大的房間送風溫度略高,散熱量小的房(fáng)間送風溫度略低。全排風與回風方式不宜在(zài)同一個空調係(xì)統中采(cǎi)用,全排(pái)風(fēng)和回風混合使(shǐ)用的係統,需(xū)要大(dà)量補充新風(fēng)的是(shì)全排風的功(gōng)能(néng)間,回風的功能間隻需少量新風,但是新風(fēng)的分配比例(lì)無法(fǎ)通過風閥進行控製,當排風(fēng)過(guò)濾器使(shǐ)用一(yī)段時間後受積塵影響,排(pái)風量發生(shēng)變化(huà),需要調整新風閥調節新(xīn)風量時,對整個係統的送風量會造成影響,設定的壓(yā)差也會被破壞。
3、實例解析(xī)
大型(xíng)藥品生產車間生產區域麵積(jī)較大,功能(néng)間數量較多,工藝布局(jú)較為複雜,為節約投資成本和(hé)減小空調(diào)機房麵積,往往采用多個功能區域或多個生產工(gōng)序集中使用一個空調係統的方式。雖然此方式具有對車間夾層空間要求(qiú)不高、設備投入較少、機房建設成本(běn)低等優(yōu)點,但在(zài)實際運行過程中會存(cún)在以下問(wèn)題:
(1)熱(rè)負荷差異大的功能間溫度均衡難度大。藥(yào)品生產車間部分(fèn)功能區域、生產工序熱負荷差異大,雖然可以(yǐ)通過增大送回風量或在(zài)送風管路上增設冷盤管的方式應對超常的熱負荷,但是由於大型藥品生產淨化車間內部布局複雜,在實際調試過程中難以實現穩定的大送風(fēng)量(liàng)。增設冷盤管增(zēng)加(jiā)了(le)送回風管(guǎn)的複雜(zá)程度,冷盤管一般需(xū)要設在吊頂夾(jiá)層,不便於維護保養(yǎng),使其成為淨化區潛在的汙染源。此外,由於空調係統送出的冷(lěng)量不便按各功能間的實際耗冷量進行分(fèn)配,使送風(fēng)溫度要(yào)求差異大的(de)功能間之間溫度達到均衡的難(nán)度較大。
(2)生產單(dān)位能耗高。生產區域製粒(lì)、混合、膠囊充填等工序(xù)斷續性生產情況較多,同時(shí)運行情況較少(shǎo)。為保持整個生(shēng)產(chǎn)區域淨化度(dù)符合GMP規範要求,隻(zhī)要有一(yī)個工序的操作間進行生產,就必須啟動整個空調係統,如無相應的控製措施將難以對沒有生產運作的功(gōng)能(néng)間少送風、少供冷,滿負荷生產和低負荷生產的(de)供冷量相差不大,導致生產單位能耗高。
(3)壓差調節困難。調整壓差時常出現先(xiān)調整好壓差的房間(jiān)到後又發生變化的(de)情(qíng)況(kuàng),需要(yào)反(fǎn)複多次調整才能符合要求,而且在生產運行過程中壓差不穩定,波動較大。係統功能間較多,全排風、回風方式並存,各功能(néng)間的送風量難以通過人工調節方式按比例分配,相(xiàng)互之間容易(yì)造成影響,導致壓差調(diào)整過程各控製點(diǎn)出現波(bō)動。全排風係(xì)統對房間正壓比較敏感,新風量和排風量稍有變化就(jiù)會引起壓差(chà)發生較大改變(biàn),對其(qí)他采用回風方式的(de)功能間也會造成較大影響。