
《空調係統GMP實施指南》中對藥(yào)品生(shēng)產車間的空氣溫度、濕度、懸浮(fú)粒子、微生物等的控製和監測,淨化級別劃分以及空調係統調試、確認和運行(háng)等方麵有較為(wéi)詳細的描述,但在空調係統區域劃分方(fāng)麵沒有較為係(xì)統的解(jiě)析。藥品生產企業進行淨化車(chē)間設計時更(gèng)多關注空調係統的性能以及設(shè)計參數是否滿足生產要求,往往忽視了空調(diào)區(qū)域劃分的重要性。
在(zài)實際運行過程中,合理(lǐ)的空調係統區域劃分有助於降(jiàng)低交叉汙染風險,維持淨化區壓差和溫(wēn)濕度穩定,降低空調運行(háng)能耗。空調係統的(de)區域劃分(fèn)必須與(yǔ)生產工藝(yì)、生產方(fāng)式、環境要求等密切結合。筆者結合一些工作經驗和實例,就如何合理劃(huá)分淨化空調係統區域進行解析。
1、淨化生產區平麵布局和工藝(yì)流(liú)程解析
劃(huá)分合理的淨化空調係統區域,必須先對淨化區的工藝(yì)布局、工藝流程(chéng)作深入解析了解(jiě)。不同(tóng)劑(jì)型的藥品的工藝布(bù)局、工藝流程會有較大(dà)差異。本文以較為典型的口服固體製劑(片劑、膠囊劑)為例,從功能分區、生產(chǎn)流程(chéng)、環境要求等方麵進行解析。口服固體製劑淨化生產車間通(tōng)過人流、物流走道與一般(bān)生產區相連,原輔料經過粉碎、過篩、稱量配料、製粒、總混、壓片(膠囊充填)、包(bāo)衣、內包裝送出淨化生產區,進行外包裝後成品入庫,中間產品在中間站內暫存周轉,器具在專設清洗間內清(qīng)洗幹燥,各功能間通過淨化走廊(láng)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(zǒu)道(dào)、物(wù)流(liú)走道(dào)、淨化走廊為走道區(qū);中(zhōng)間站、原輔料暫存、包材暫存為存儲區;清洗間為清洗區;粉碎、過篩、稱量配料、製(zhì)粒、總混、壓片(膠囊充填)、包衣為生產區;內(nèi)包裝為包裝區。5個區域中走道區是淨化區人員進出和(hé)物料運輸的主(zhǔ)幹道,人員活動、物料流動頻繁。存儲區主要(yào)用於物料存放,人員活動不多,相對處於靜態的時間比較(jiào)長。清洗間用於清洗生(shēng)產後的器具,可能使用蒸汽和熱水,環境(jìng)相對比(bǐ)較惡劣。生產區是進行(háng)生產活動的主要區域,生產操(cāo)作活躍,是淨化區內發生交叉汙染風險較高的(de)區域。包裝區多采(cǎi)用機械化操作,生產人員勞動強(qiáng)度較低。
1.2從生產組(zǔ)織方麵解析
走道區是淨化區開展生產活動必須(xū)使用的區域。存(cún)儲區是(shì)各種物料周轉的場所,沒有進行生產活動時也有一些物料(liào)和中間產品存放。清洗區在(zài)生產操作完(wán)成後使用較多,除具(jù)有清洗功能(néng)外還有清洗後器具的存放功能。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(ān)排決定使用時間,由(yóu)於中間(jiān)產品基(jī)本(běn)上都有一定的中控檢驗周(zhōu)期,而且受各種產(chǎn)品(pǐn)銷售情況變化的影響,一般(bān)情況下各功能間同時使用的情況較少。包(bāo)裝區作為生產環節的後續(xù)工序通常是一個獨立的生(shēng)產節點。
1.3從環(huán)境控(kòng)製方麵解析
走道區處於淨化區(qū)與(yǔ)非淨化區交(jiāo)接處,人(rén)流、物流走道是阻擋外部汙染物(wù)進入(rù)淨化區的屏障,潔淨走廊是(shì)防止各(gè)生產功能間(jiān)交叉(chā)汙染的重要防線(xiàn),需要與相(xiàng)鄰區域維持穩定的壓差。存儲區在停止生產時有部分中間產品和原(yuán)料存放,需要維持合適的溫濕度。清洗區濕度較(jiào)大,存放的器具(jù)需要保持空氣流通,維持室內幹燥。生產區中粉碎、稱量、總混有(yǒu)較多粉塵散發,需采取有效的(de)捕塵、除塵措施;製粒間生(shēng)產過程有較多熱量散發,換氣次數和供(gòng)冷量需相應增加;壓片、膠囊(náng)充填雖有(yǒu)粉塵散發,但目前生產設備已經采取了一些有效的粉塵控製措施,對操作間環境影響不大;生產泡騰片、軟膠囊的功能間對(duì)相對濕度要(yào)求較高;生產過程有揮(huī)發性氣體排出的工序需要進行全排風處理。包裝區個別包裝設備在封裝過程中會有(yǒu)一些異(yì)味散發,需要作局部排風處理(lǐ)。
2、淨(jìng)化生產(chǎn)區空調係統區域劃分思路
淨化生產區空調(diào)係統區域劃(huá)分必須因地製宜、從實際出發,隻有結合場地布局、生產特點、環境要求進行統籌解析,才能合理劃分空調係統區域。以(yǐ)下結合上述對口服固體製劑車(chē)間工藝布局和工藝流程的解析,簡述劃分空調係統區域的思路。
2.1按功能(néng)組合進行分區
將(jiāng)功能類似或相同的功能(néng)間劃為一個空調區域,例如將走道區、存儲區、清洗區、包裝區、生產區分別設置(zhì)為獨立的空(kōng)調係統送風區域。由於使用功能的差異(yì),不同功能區的送風換氣次數、正壓控製、溫濕度要求各不相同:走道區關鍵要控製好淨化區與非淨化區(qū)、淨化走廊與操作間的壓(yā)差,符合人(rén)員、物料進出的淨化要求;儲存區主要維持符合物料存放要求的溫濕度(dù);清洗區需要盡可能地(dì)降低環境(jìng)濕(shī)度(dù);生產區(qū)和包裝區要根(gēn)據生產工藝和設備特點對環境進行控製。一套(tào)空調係統不可能(néng)*上述功能區的參數要求,以溫度控製為例,生產區生產活動頻繁,散(sàn)發的熱量會比(bǐ)其(qí)他區(qū)域多,送風溫度要求較低,集中送風的空調係統可以通過調節功能間送風閥(fá)開度控製送風量,滿足不同房(fáng)間換氣次數要求,但是(shì)不能通過風閥調節控製供冷量。如果以生產區環境參數作為空調係統設計依據,會導致(zhì)輔助區域的送風(fēng)溫度過低,造成(chéng)能源浪費。按照功能分區劃分空調係統區域,可以根據功能間的使用特性,在環(huán)境要求相對一致的條件下設(shè)計空(kōng)調係統,避免需符合多種參數要求而增加設計和控製難度。
2.2按運(yùn)行同時性分區
藥品生產受中間環節質量控製、生產(chǎn)計劃安排等各方麵影響,生(shēng)產過程基本是斷續性的,如片劑、膠囊劑的(de)製粒、總(zǒng)混、壓片、膠囊充填等工序的中間產品,基本上都需要在中間站暫存一段時間後再進入下(xià)一工序,各操作間同時(shí)運行的機會不多(duō)。對(duì)於產能規模比較大,可(kě)以通過管道輸(shū)送方式實現前後工(gōng)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(dòng)線並列設置,受產能調節和設備維護保養的影響,各聯動線同時運行的機(jī)會也比較少。如果將整個生產區域設置(zhì)為(wéi)一個空調係統,會造成空調能源的浪費。
可根(gēn)據功能間的運行同時性進行分區(qū),例如:走道區是整個淨化區的(de)主幹道,隻要淨化區內有(yǒu)生產活動,就要使用該區域,宜設置為獨立的空調區域;存儲區在(zài)淨化區沒有(yǒu)生產(chǎn)活動的狀態下,也(yě)會有中間產品(pǐn)存放,有(yǒu)物料存放就(jiù)需要維持淨化(huà)度要求,宜設置為(wéi)獨立的空調(diào)區(qū)域;生產區需根據日常生產安排情況進(jìn)行分區,宜將多個同時運(yùn)行頻率較高的功能間或生產(chǎn)流水(shuǐ)線劃為一個空調係統;包裝區也可結合(hé)包(bāo)裝規格特點和生產安排進行分區。按此方式劃分空調係統區域,當淨化區內隻有個別功能間有生產活動時,可(kě)以對沒有生產活動的功(gōng)能間采取隻送風不供冷或少供冷(lěng)的方式降低空調能耗。對停止生產活動仍需保持溫濕度要求的存儲區可以值班風機方式獨立(lì)運行。
2.3環境差別組合分區
環境條件(jiàn)差別主要在生產區出現。由於生產設備、生產工藝、產品特性(xìng)等因素的影響,生產區不同工序、生產不同產品的功能間的空氣環境要求(qiú)會有較大差異,例如:生產泡騰片要求相對濕度較低,有揮發性氣體散發的工序需要全(quán)排風,粉碎工序捕(bǔ)塵(chén)、除塵要求較高,幹燥工序設備散熱量較大。從環境條件差別方麵考慮,有特殊相對濕度要求(qiú)的功(gōng)能間應獨立設置空調係統,有利(lì)於在空調(diào)設備中有針對性地(dì)配置除濕設備。產熱量差異較大的工序不宜設為一(yī)個空調係(xì)統(tǒng),常規的(de)空調係統是利用回風溫度作為空調冷量的控製參數,回(huí)風溫(wēn)度是同一係統的多個功能間室內回風混合後的空氣溫(wēn)度,如果房間之間的溫度差(chà)異大,房間(jiān)的實際溫度與混合空氣溫度的偏差會比較(jiào)大,空調風櫃根(gēn)據混合(hé)溫度(dù)調節(jiē)表冷器閥門開度(dù),直接體現為調節(jiē)送風溫度,造成散熱(rè)量大的房間送風溫度略高(gāo),散熱量小的房間送風溫度略低。全排風與回風方(fāng)式不宜在同一個空調係統中采用,全排風和回風混合使用的係統,需要大量補充新風(fēng)的是(shì)全排風的功能(néng)間,回風的功能間(jiān)隻需少量新風,但是新風的分配比例無法通過風閥進行(háng)控製,當排風過濾器使用一段時間後受積塵影響,排風量發生變化(huà),需要調整新風閥調節新風量時,對整個係統的送風(fēng)量會造成影響,設定的壓差也會被破壞。
3、實例解析
大型藥品(pǐn)生產車間生產區域麵積(jī)較大,功能間數量較多(duō),工藝布局較為複雜,為節約投資成本和(hé)減小(xiǎo)空(kōng)調機房麵積,往往(wǎng)采用多個(gè)功能區域或多(duō)個生產(chǎn)工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不高、設備投入較(jiào)少、機房建設成本低等優點,但(dàn)在實際運行過程中會存在以下問題:
(1)熱(rè)負荷(hé)差異大的功能間溫度均衡難度大。藥品生產車間部分(fèn)功能區域、生產工序熱負荷差異大,雖然可以通過增大送回風量或在送風(fēng)管(guǎn)路上增設冷盤管的方(fāng)式應對超常的熱負荷,但是由於大型藥品(pǐn)生(shēng)產淨化車(chē)間內部布局複雜,在實際調試過程中難以實(shí)現穩(wěn)定的大送風量。增設冷盤管增加了送回風管的複雜程度,冷盤管一般需(xū)要設(shè)在吊頂夾層,不便(biàn)於維護保養(yǎng),使其(qí)成為淨化區(qū)潛在的(de)汙染源。此外,由於空調係統送出的(de)冷量不便按各功能間的(de)實際耗冷量進行分配,使送風溫度要求(qiú)差異大的功能間之間溫度達(dá)到均衡的難度較(jiào)大。
(2)生產單位能耗高。生(shēng)產(chǎn)區域製粒、混合、膠囊充填等工序斷續性生產情況較多(duō),同時運行情況較少。為保持整個生產區(qū)域淨化度符合GMP規範要求,隻要有一個工序(xù)的操作間進行(háng)生產,就必須啟動整個空調係(xì)統,如(rú)無相應的控製措施將難以對沒有(yǒu)生產運作的功能間少送風、少供冷,滿負荷生產和低負荷生產的供冷量相差不大,導致生產(chǎn)單位能耗高。
(3)壓差調節困難。調整壓差時常出現先調整好壓差的房間到後又(yòu)發生(shēng)變化的情況,需要反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(bō)動(dòng)較大。係統功能間較多,全排風、回風方式並存,各功能(néng)間的(de)送風量難以通過(guò)人(rén)工調(diào)節方式(shì)按比例分配,相互之間容易造成影響,導致壓(yā)差調整過程各控製點出現波動(dòng)。全排風(fēng)係統對房間(jiān)正壓比較(jiào)敏感,新風量和排風量稍有變(biàn)化就會引起壓差發生較大改變,對其他采用回(huí)風方(fāng)式的功能間也會造成較大影響(xiǎng)。