制药设备与工程设计片剂胶囊颗粒剂.docx

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制药设备与工程设计片剂胶囊颗粒剂

第一部分设计任务

某制剂厂拟建头孢类产品和普通类产品的综合制剂车间，设计生产能力如下：

一、头孢类产品

（一）头孢类无菌原料的精烘包车间：

产量为：

37.5t/年

（二）头孢类粉针剂：

2.0亿支/年

（三）头孢类固体制剂：

1.片剂：

2.5亿片/年

2.胶囊：

2.5亿粒/年

3.颗粒剂：

5000万袋/年（1g/袋）

二、普通类产品

（一）10ml玻璃瓶口服液：

6000万支/年

（二）120ml塑料瓶口服液：

4500万瓶/年，

其中：

利旧1500万瓶/年

新建3000万瓶/年

（三）洗剂生产线：

500万瓶/年（100-200ml）

（四）普通固体制剂：

1.片剂：

2.5亿片/年

2.胶囊：

2.5亿粒/年

3.颗粒剂：

5000万袋/年（5g/袋）

第二部分生产工艺选择和工艺流程设计

本设计中所涉及的几种剂型均为较为普遍的常规剂型，生产工艺成熟可靠、工艺流程按各种剂型的通用流程进行设计，并在工艺选择和流程设计中充分体现GMP要求。

一、粉针剂

按工艺要求将合格原辅料分装于无菌西林瓶中，经加塞、轧盖、灯检、贴签、装盒、装箱后入库待检。

二、固体制剂

合格原辅料经称量、粉筛、制粒、干燥、整粒、总混后得到干颗粒，干颗粒或进入袋包间包装成颗粒剂产品，或进入胶囊生产区制成相应规格的胶囊剂，或进入片剂生产区制成相应规格的片剂。

包衣后素片、填充后胶囊经铝铝、铝塑包装后，与颗粒剂产品一同去装盒、装箱、入库待检。

三、120ml塑料瓶西药口服液

合格原辅料经称量、配料、过滤后去灌装、塑料颗粒分别经制瓶机、制盖机制成塑料瓶及塑料盖，塑料瓶经理瓶、灌装、旋盖后去贴签、装盒、装箱、入库待检。

四、10ml玻璃瓶中药口服液

蔗糖经化糖、过滤后去浓配罐，再加入合格原辅料、中药提取液经浓配、冷藏、离心、稀配后去灌装；口服液瓶经洗涤、烘干灭菌后去灌装、轧盖，免洗铝盖经传递窗进入，灌装轧盖后口服液瓶去灭菌、检漏、灯检、贴签、装盒、装箱、入库待检。

五、中药外洗剂

合格原辅料、中药提取液经浓配、冷藏、离心、稀配后去灌装，外购塑料瓶经理瓶、灌装、旋盖后去灭菌、贴签、装盒、装箱、入库待检。

第三部分物料衡算和能量衡算

一、计算基础数据

年工作日：

250天

生产班别：

2班生产，每班8h，班有效工时，6-7h

生产方式：

间歇式生产

二、物料衡算

以头孢类固体制剂为例

其设计规模如下：

片剂2.5亿片/年

胶囊2.5亿粒/年

颗粒剂：

5000万袋/年（1g/袋）

假设片剂平均片重为0.3g/片，胶囊的平均粒重为0.3g/粒

则片剂的年制粒量为：

2.5×108×0.3×10-6=75（t/y）

日制粒量为：

75t/250=300（kg/d）

班制粒量为：

300/2=150（kg/班）

胶囊的年制粒量为：

2.5×108×0.3×10-6=75（t/y）

日制粒量为：

75t/250=300（kg/d）

班制粒量为：

300/2=150（kg/班）

颗粒剂的年制粒量为：

5000×104×1×10-6=50（t/y）

日制粒量为：

50/250=200（kg/d）

班制粒量为：

100kg/班

故班总制粒量为：

150+150+100=400kg/班

假设原辅料损耗为2%

年原辅料总耗量：

（75+75+50）/0.98≈204t/y

三、能量衡算

以注射水系统采用纯蒸汽灭菌所需的纯蒸汽用量计算为例。

例：

注射水系统由10m3的立式316L不锈钢贮罐及长100m管径为DN50的316L不锈钢管道及输送泵组成，采用0.3MPa（表压）的纯蒸汽灭菌，灭菌时用卡箍连接的同材质短管代替泵连接管路系统。

已知：

不锈钢材料的比热Cp=0.50kJ/kg℃

10m3不锈钢注射水贮罐重量m=1900kg，直径D=2400，H=2000，立式椭园形封头，管路系统不保温，灭菌温度121℃，维持30分钟。

计算：

注射水系统采用纯蒸汽灭菌的纯蒸汽用量

解：

先分析管路系统从20℃（环境温度）升温至121℃后的传热

情况：

①传入热量：

系统内持续通入0.3MPa的饱和纯蒸汽，温度143℃，其焓值H1=2742.1kJ/kg，121℃水的焓值H2=507.9kJ/kg，143℃饱和纯蒸汽转化为121℃的水的焓变为：

2234.2kJ/kg，设通入纯蒸汽量为G1。

②传出热量：

管路系统通过热传导散热量Q1。

Q1=K·A·△t，查《化工工艺设计手册》取K=125.6kJ/m2·h·℃

A为10m3贮罐及100m管道的外表面积之和。

△t=121℃-20℃=101℃

贮罐表面积：

A1=πDH+2×（封头表面积）≈3.14×2.4×2+2×6.60

≈28.3m2

管道表面积：

A2=πdL=3.14×0.05×100=15.7m2

Q1=125.6×（28.3+15.7）×101=558166.4kJ/h

管路系统内表面温度为121℃时，假设外表面温度近似为121℃，其辐射热为Q2。

将管路系统近似看成黑体，其最大辐射热为：

Q2=Co·（

）4A

=5.67×（

）4（28.3+15.7）=60120.2W=60120.2（J/S）

≈216432.7kJ/h

③排放活蒸汽的量G2

采用纯蒸汽灭菌时，各使用点及贮罐需分别打开阀门排气以达到活蒸汽灭菌的目的，假设每次同时排气点为2个，排气管内径DN10，蒸汽流速20m/s，蒸汽密度2.12kg/m3蒸汽排放量：

G2=2×

d2ρu=2×0.785×0.012×20×2.12×3600≈24kg/h，根据能量守恒定律，达到灭菌稳态时通入蒸汽量G1用于克服热损失，则：

G1·△H=Q1+Q2G1=（Q1+Q2）/△H=（558166.4+216432.7）/2234.2=346.7kg，因此灭菌达到稳态时纯蒸汽耗量为：

346.7+24=370.7kg/h

再来分析纯水系统从20℃升温至121℃时的传热情况，这是一个非稳态过程，由于升温时间可以调节，可以通过适当延长通入纯蒸汽的时间来达到。

整个管路系统从20℃升温至121℃所需吸收的总能量Q=C×M×△t，贮罐重量m1=1900kg

假设管道壁厚为2.0，其重量为3.5kg/m，则管路系统重量m2=100×3.5=350kg

Q=0.50×（1900+350）（121-20）=113625kJ

其热量相当于蒸汽量为：

113625/2234.2=50.8kg

考虑升温时热量损失为15%，蒸汽量为：

50.8x1.15=58.42kg

该数值与维持稳态灭菌时蒸汽消耗量370.7kg/h相比相对较小，因此保证蒸汽流量为370.7kg/h时可满足该管路系统灭菌要求。

此例目的仅作为介绍计算方法，实际生产中，纯化水系统一般采用80℃热水循环的巴氏消毒法，注射水系统考虑采用纯蒸汽灭菌，纯蒸汽灭菌系统的大小对纯蒸汽灭菌时的消耗量有重要影响。

第四部分设备选择

主要设备选型计算

一．粉针剂生产

四条生产线年总产量2亿瓶，每条线5000万瓶/年；年工作日250天，每天2班，则每班10万瓶；班有效工作时间6小时，则需生产线产量为278瓶/分。

（一）拟进口二条气流分装生产线

生产能力为300瓶/分，可满足生产要求。

（二）拟新购一条国产的螺杆分装生产线

生产能力为300瓶/分，可满足生产要求。

（三）拟利旧一条气流分装生产线

生产能力为300瓶/分，可满足生产要求。

二.头孢固体制剂生产

头孢固体制剂产量为：

胶囊2.5亿粒/年（0.3g/粒），片剂2.5亿片/年（0.3g/片），颗粒剂5000万袋/年（1g/袋），年工作日250天，每天2班，则每班处理量为400kg/班。

（一）粉碎、筛粉

拟选用GF300A2X型的粉碎机组一台，其生产能力为100～300Kg/h（80～120目），并选用CW-180A型微粉碎机一台，其生产能力为30～100Kg/h（80～300目）；另选XZS500型筛粉机一台，其生产能力为100～350Kg/h。

可满足生产要求。

（二）制粒、干燥

拟选用一台湿法制粒机，其生产能力为100Kg/批，每批操作时间30min；拟利旧一台沸腾干燥制粒机，其生产能力为200~300Kg/批，可与湿法制粒机配套，也可用作一步制粒机；由于甲方工艺要求，拟选用一台干法制粒机GK-70型，其生产能力为20~60Kg/h。

可满足生

产要求。

（三）压片

每班需压片量为50万片/班，班有效工作时间6.5h，则所需压片机产量为7.7万片／h；拟选用ZP35型压片机一台，其生产能力为6～13万片/h，可满足生产要求。

另选一台备用。

（四）包衣

所有素片包薄膜衣，每班包衣量为150kg，拟选用一台BGB-150C型高效包衣机，批生产能力为150Kg，批操作时间约2.5h，可满足生产要求。

（五）胶囊充填

每班需充填胶囊量为50万粒/班，班有效工作时间6.5h，则所需胶囊充填机产量为7.7万粒／h,拟选用NJP-800型自动胶囊充填机，其生产能力为4.8万粒/h，二台可满足生产要求。

（六）颗粒剂包装

每班需包装颗粒量为10万袋/班，班有效工作时间6.5h，则所需颗粒包装机产量为257袋／min。

拟选用DXDK-900型颗粒自动包装机一台，其生产能力为320袋/min，可满足生产要求。

（七）铝（铝）塑包装

片剂、胶囊剂均采用铝塑（铝）包装，年产量为5亿片（粒），拟选用CVC-1990型铝（铝）塑包装机一台，其生产能力为300板/分，可满足生产要求。

三．新建120ml塑料瓶口服液

（一）灌装生产线

需新建产量为3000万瓶/年的塑料瓶口服液生产线，年工作日250天，每日2班，班产量为6万瓶，班有效工作时间6小时，需要的小时产量为1万瓶，拟选用产量为170瓶/分的皇将公司灌装生产线，可满足生产需要。

（二）配料罐

灌装生产线产量为170瓶/分，班配料量为170x60x6x1.01x0.12≈7418L每班配料2批，批配料量为3709L,装料系数取0.85,配料罐容积为:

3709/0.85=4363.5L

故选用4500L的配料罐可满足生产需要，考虑到配料后检验等待时间，并方便生产调配，选用配料罐2台。

四．10ml玻璃瓶口服液

（一）洗灌封生产线

需新建产量为6000万支/年的2条玻璃瓶口服液生产线，年工作日250天，每日2班，每条线班产量为6万支，班有效工作时间6小时，需要的小时产量为1万支，拟选用产量为1.8万支/h的洗灌封生产线，可满足生产需要。

（二）配料罐

班配料量为1.8x6x104x10x10-3x1.2=1296L,每班配料2批，批配料量为648L,装料系数取0.85,配料罐容积为:

648/0.85≈762L

故选用800L的配料罐可满足生产需要，考虑到配料需浓配和稀配，故选用配料罐2台。

（三）灭菌检漏柜

每条线班产量为6万支，拟选用型号为XG1.ODG-2.5的灭菌检漏柜,其装量为6.8万支/批,故每班灭菌1批，故每条线选用1台可满足生产需要。

五．中药外洗剂

（一）灌装机

需新建产量为500万瓶/年的中药外洗剂，年工作日250天，每日2班，班产量为1万瓶，班有效工作时间6小时，需要的产量为28瓶/分钟，拟选用型号为GCB4D的四泵直线式灌装机，其产量为30～80瓶/分钟，故选用1台可满足生产需要。

（二）配料罐

灌装机产量为30～80瓶/分钟，取其产量为50瓶/分钟，班有效工作时间6小时，班配料量为50x60x6x150x10-3x1.2=3240L,每班配料2批，批配料量为1620L,装料系数取0.85,配料罐容积为：

1620/0.85=1906L

故选用2000L的配料罐可满足生产需要，考虑到配料需浓配和稀配，选用配料罐2台。

（三）旋盖机

灌装机产量为30～80瓶/分钟，旋盖机产量需与之配套，拟选用型号为FXG6的旋盖机，其产量为30～80瓶/分钟，故选用1台可满足生产需要。

第五部分车间平面布置

一、头孢类综合制剂车间

头孢类综合制剂车间根据业主要求及生产特点，在一层布置了原料药精烘包生产区（预留）、二条粉针剂生产区（气流分装）、预留头孢大袋生产区，以及相应的辅助生活区（门厅、换鞋、更衣、洗衣、卫生间）、辅助生产区（办公、空调、维修等）。

在二层布置了口服固体制剂（片剂、胶囊、颗粒剂）生产区、二条粉针剂生产区（螺杆分装线、利旧气流分装线）。

本车间为长69.3米，宽60.5米的二层建筑，层高6.0米。

主要人流入口位于车间的北面，物流入口位于车间的南面，人、物分流明显且物料运输距离短而便捷。

一般生产区与洁净区人员由门厅经统一的更衣措施后各自进入一般生产区和洁净区（经人净后）；原辅料由物料通道经物净措施进入相应洁净生产区。

在各生产区内，按GMP要求及工艺流程顺序布置并结合生产特点，流程短且无折返，分区合理、紧凑；在洁净区内设置了技术夹层，既方便各专业管线的布置，又保证了洁净区的洁净度，同时降低了能耗；洁净区内设置有疏散门供紧急疏散之用。

将易燃易爆的有机溶媒使用岗位相对集中，布置在防爆区域内，并设置在车间西部靠外墙处，通过防爆门斗使其与非防爆区域有效隔离。

在车间南部则为包装岗位，紧邻仓库，尽量缩短物料运输距离。

二、普通类综合制剂车间

本综合制剂车间是由120ml塑料瓶口服液、10ml玻璃瓶口服液、中药外洗剂、普通固体制剂及预留车间组成为一幢二层楼的综合生产厂房，其中将运输量较大的120ml塑料瓶口服液、10ml玻璃瓶口服液的生产布置在厂房的一层，而将运输量相对较小的中药外洗剂、普通固体制剂及预留车间的生产布置在厂房的二层。

各生产区域分别通过人流及物流走廊与生产管理、质检部门及仓库区相通，成为一个有机整体。

该车间为长66.9米，宽67.9米的二层建筑，每层层高6米，西面与质检及辅助工程楼、综合仓库相连。

主要人流入口位于车间的北面，物流入口位于车间的西面，人、物分流明显且物料运输距离短而便捷。

一般生产区与洁净区人员由门厅经统一的更衣措施后进入各自的生产岗位，物料从西面库区通过物流通道进入车间中部的生产区域后按流程顺序生产再经外包成成品后通过物流通道进入库区，流程短且无折返；车间内部分区合理、紧凑。

在洁净区内设置了技术夹层，既方便各专业管线的布置，又保证了洁净区的洁净度，同时降低了能耗；洁净区内设置有疏散门供紧急疏散之用。

新建120ml塑料瓶口服液生产区为方便塑料颗粒的运输，将其布置在车间一层西面，尽量缩短运输距离；并且由于该区域生产中需使用麻醉品可待因为原料，为满足国家药品食品监督管理局对麻醉药品的管理要求，将该生产区域紧靠麻醉品库，并在麻醉品库及麻醉品出库经传递窗进入配料罐的路线上均设置监视摄像头，以确保安全。

利旧120ml塑料瓶口服液生产区制微囊岗位需使用易燃易爆的有机溶媒，该岗位布置在防爆区域内，通过防爆措施使其与非防爆区域有效隔离。

为满足其泄爆要求，将其布置在车间一层东面，靠外墙布置，侧面泄爆。

车间一层中部布置玻璃瓶口服液生产区。

车间二层西面布置中药外洗剂生产区，二层中部布置固体制剂生产区，二层东面为预留车间。

车间平面布置图见图13.1至13.2。

图13.1一层工艺设备布置平面图

图13.2二层工艺设备布置平面图

第六部分车间主管设计和配管设计

本车间根据生产工艺要求，管道系统设置为：

城市自来水系统、纯化水系统、注射用水系统、0.3MPa及0.6MPa饱和蒸汽系统、0.3MPa纯蒸汽系统、冷冻水系统、循环水系统、压缩空气系统及氮气系统。

管道系统管道材质选择：

城市自来水系统采用不锈钢管；纯化水系统、注射用水系统、纯蒸汽系统、氮气系统、压缩空气系统采用316L不锈钢管；0.3MPa及0.6MPa饱和蒸汽系统采用无缝钢管；冷冻水系统、循环水系统采用焊接钢管；其中进入洁净区后的管道，除饱和蒸汽外，其余管道材质均为不锈钢。

车间内工艺主管道布置在技术夹层内，根据使用点分布情况，合理安排走向，管道布置考虑既集中又就近设置的原则，成列平行走直线，力求整齐、美观；洁净区内纯化水系统、注射用水系统考虑环形分配干线。

各生产区分别独立设置循环系统。

配管考虑从夹层下到使用点尽量集中落下，并给设备有足够的操作空间，进入洁净室的工艺支管，尽量采用明敷方式，非保温明管材质为不锈钢。