干燥机械设备的合理选型与原料药的干燥效率

  近年来,各原料药进口国对我国制药企业的生产过程提出了更高的要求,因此各种认证迅速在制药行业展开。对原料药来说,这些认证的重点都集中在精、干、包岗位,所以干燥机的合理选择显得尤为重要。干燥机械设备选用时要根据药品特性、成品要达到的理想状态而定,尤其要考虑无菌原料药干燥设备的材质和无菌保证。目前,我国原料药干燥机类型比较多,其各自特点和适用条件不同。
   ▲真空干燥机 用于中小试生产
   真空干燥机为较古老的干燥装置,箱内被加热板分成若干层。加热板中通入热水或低压蒸汽作为加热介质,将铺有待干燥药品的料盘放在加热板上,关闭箱,箱内用真空泵抽真空。加热板在加热介质的循环流动中将药品加热到指定温度,水分即开始蒸发并随抽真空逐渐抽走。
   此设备易于控制,可冷凝回收被蒸发的溶媒,干燥过程中药品不易被污染,可以用在药品干燥、包材灭菌及热处理上。在上世纪80年代,原料药行业多用此设备为主要干燥机,但由于不易对料盘进行在线清洗(CIP)和在线灭菌(SIP),干燥速度慢,工人劳动强度大,而且为实现药品均一性,干燥后还要经混粉装置混合,现在原料药大生产上已很少应用,多用于中、小试生产或包材热处理。
   ▲真空回转干燥机 须考虑空心轴密封效果
   真空回转干燥机源自双锥混合机,多为圆柱形器身、两头锥形,也俗称双锥干燥机。锥体中部有两个中空悬轴,用以设备旋转支撑和真空、热水的通道。药品在干燥机中边干燥边转动,对整批药物的均一性有良好保证。热介质由一端中空管进入夹套,器内热气随另一端中空管中的排气管排出,并经冷凝回收挥发的溶媒。此设备在上世纪80年代由上海医药工业研究院开发,在青霉素生产上试用成功,并很快在全国抗生素行业得到推广,目前国内制造厂家很多。后来又出现了单轴回转干燥机多维旋转干燥机、倾斜式回转干燥机等类似产品。此设备的配套装备有真空系统、溶媒回收系统、清洗灭菌系统等。
   由于此设备操作简单,间歇生产,易于调节、可以进行在线清洗和在线灭菌,因此成为中小型抗生素原料药企业的首选干燥机,像青霉素、洁霉素、金霉素、咖啡因等都可选用。设备选择时主要考虑两个中空轴的同心度和空心轴的密封问题,为保证设备运转平稳,同心度要求轴端跳动量小于0.01毫米,空心轴的密封效果主要是防止润滑剂或填料污染药品。
   ▲三合一设备 国产设备质量有待提高
   三合一指把过滤、洗涤、干燥三道工序合在同一设备中进行,在医药行业非常具有代表性。三合一设备在上世纪90年代以后发展迅速,根据设备形式又分为带式、罐式、离心式等几种类型。
   带式三合一又有步进式和连续式两种,主要是滤带的前进方式不同,工作流程完全相同物料由加料机均匀地铺在滤带上,滤带由传动装置拖动在干燥机内移动。在洗涤、抽滤段进行溶媒洗涤,真空冷抽回收溶媒母液;干燥段热空气进入,真空排除并冷凝回收溶媒。用于大产量成批生产,适用于透气性较好的颗粒物料的干燥,成品干燥均匀,在我国维生素C和青霉素行业应用很广。由于此设备相对密闭性较差,不能很好地安排在线清洗和在线灭菌,因此只适合于非无菌原料药和药用中间体的干燥。此设备加料机和滤带纠偏装置对设备正常运行起着关键作用,另外配套设施如加热器、真空系统对设备产率也有很大影响。
   用于医药行业的此类设备主要是进口的或进口主要部件自行组装,国产的此类设备只应用在化工、食品中药等行业,近年在药机行业也有公司进行仿制,但在制药行业成功的应用并不多见。
   罐式三合一设备的罐体类似一个大型抽滤器,底盘为金属烧结板滤网、支撑板和加热板组合而成,罐身有夹套用于加热和冷却,罐内有可上下运动的搅拌器,搅拌器为中空结构,通入介质用于加热和冷却,在干燥阶段起主要作用。
   物料进入设备后先进行抽滤,然后加入洗涤介质浸泡一定时间,冷抽或加压抽滤到一定程度,搅拌、底盘、夹套同时通入加热介质,同时抽真空进行干燥,根据经验并取样合格后停止干燥,由出料口出料。此设备的搅拌密封和烧结板最为关键,配套设备有液压系统、真空系统、加热和冷却单元等。由于此设备是全密闭的,如再增加自动排料系统,设备完全可以做到CIP和SIP,所以非常适用于无菌原料药的生产。
   近几年此类设备已大量应用于青霉素钠盐和半合抗生产。进入21世纪,随着GMP认证步伐的加快,我国药机行业大力开发或仿制同类进口设备,但由于加工精度和工序控制方面的差距,国产的三合一设备主要应用在非无菌原料药的生产上。
   离心式三合一设备是在立式过滤离心机的基础上增加了热风干燥的功能,有过滤袋或金属滤板等多种形式,生产过程和罐式三合一基本相同,只不过把抽干变为离心甩干,可大大降低单批料的生产时间,但受离心机料仓容积限制,单批生产能力有限,比较适合中、小批量无菌原料药的生产使用。由于此设备可以把料仓和传动装置分别放在无菌室内、外,设备检修不需进入无菌室,生产使用很方便。近年国内原料药行业有合资企业引进此类设备,国内近年也有仿制品问世。
   ▲喷雾干燥机 适用于液状料
   喷雾干燥机的干燥过程类似于气流干燥。空气初滤后由加热器加热,产生的热空气经若干级过滤(按药品等级选用),然后于干燥室顶部蜗壳通道由热风分配器产生均匀旋转的气流进入干燥室内。物料经过滤通过离心式雾化盘或压力喷嘴,产生分散、微细的料雾,料雾与旋流的热空气接触,水分迅速蒸发,在极短的时间内物料得到干燥。
   此设备适合于溶液、乳浊液、悬浊液、糊状液等流动性好的液状料干燥,现在原料药行业生产链霉素、庆大霉素和多种生物提取物的干燥都可选用此设备。}
   ▲沸腾床 实现CIP和SIP
   沸腾床在干燥过程中药品从床身上部加入,热风从底部吹入,并穿过多孔分布板与一定料层厚度的物料接触,物料呈流化、沸腾状态,在气流中上下翻动、互相混合与碰撞,气固之间接触面积大,进行剧烈的传热传质,较大地提高了干燥速度和干燥效率,是一种理想的干燥设备。对一些较湿的物料可一次干燥达到要求的水分指标。流化沸腾状态热效率高。停留时间可以调节,易于得到低水分的成品。大小颗粒在床面上可得到分级,粗粒可从床身排出,细粉由集尘器排出。有的物料,布袋除尘可做在主机内(内置式),节约占地面积,结构简单,投资少。
   此设备适合于粉、颗粒和丝、条状物料干燥,设备全密闭,可以进行CIP和SIP,在制药行业中抗生素和半合成抗生素生产上应用很广。
   ▲流化床 热效率高无死角
   流化床分为有普通流化床和振动流化床,药品干燥受流动性影响大多选用振动流化床。干燥机由振动电机产生激振力使机器振动,物料在给定方向的激振力作用下跳跃前进,同时床底输入热风使物料处于流化状态,物料颗粒与热风充分接触,进行剧烈的传热传质过程,此时热效率最高。上腔处于微负压状态,湿空气由引风机引出,干料由排料口排出,从而达到理想的干燥效果。
   此设备流化均匀,无死角,温度分布均匀,热效率高。适用于颗粒、粉、条、丝梗状物料干燥,像淀粉、葡萄糖及很多大批量生产的药用中间体均可选用。
   ▲冷冻干燥机 增加混粉器保证均一性
   真空冷冻干燥机适用于热敏性或易氧化药品的干燥,俗称冻干机,主要包括冻干箱、真空系统、加热系统、制冷系统等。按搁板面积可分为小型实验冻干机、中型生产冻干机、大型工业生产冻干机。原料药和制剂药的干燥应用冻干机的都很多。主要要求其可靠性高,灭菌功能齐全,同一搁板内和板层间的温差不大于1.5℃,这也就必须要求搁板的平整度要好。
   用此设备干燥原料药时,为保证产品的均一性,最好增加混粉器。氨苄西林、大量血制品、人工培养药物、抗体、疫苗等大都选用冻干机。

 
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