连续生产型带C IP/SIP配制系统方案及其控制
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引言
无菌药品生产往往需要配制系统的支持,配制系统是把原料药加入工艺用水等物料中,经多相混合、冷却或加热、除菌过滤、均质等过程,配制成符合要求浓度的药液,其中药液可指水溶性、脂溶性、微乳、凝胶剂、膏剂等物料。对于配制系统设备而言,通常包括浓/稀配罐、预制罐、混合罐、均质罐、缓冲罐、过滤器、管路等。按法规要求,无菌药品生产有一个批次清场的CIP(在线清洗)/SIP(在线灭菌)过程,通常配制系统只配一路CIP/SIP管路,系统清场要等产品灌装全部完毕才能进行。整系统CIP/SIP是从第一个罐体喷淋球采用清洗工艺用水洗清后再压入后续各罐,直到灌装机缓冲罐为止,然后再将纯蒸汽从第一个罐体压入,再分别压入后续各罐,直到灌装机缓冲罐为止。
这种无菌药品配制系统优点在于系统简单且易控制,缺点是只适应水溶性物料配制与间隙性生产模式。若为高产量项目,配制罐规格往往会放大,造成配制间面积大,CIP/SIP时工艺用水与纯蒸汽耗量大,生产率极低,一个班次只能生产一批次产品。同时,批次生产之间等候时间长(因CIP/SIP有一定周期),存在两次等候生产的情况,即灌装等配制,下次配制需等灌装完,浪费大量时间。
为提高无菌药品生产率,在确保CIP/SIP合规的前提下,极需研制一种简捷、方便使用的连续生产型带CIP/SIP配制系统。
本文将从连续生产型带CIP/SIP配制系统方案特点、设计要点、相关控制等方面作一探讨,旨在提高带CIP/SIP配制系统的生产率。
1连续生产型带CIP/SIP配制系统方案
1.1连续生产型带CIP/SIP配制系统方案的主要思路
连续生产型带CIP/SIP配制系统方案的主要思路是以共同CIP/SIP模块为基础,将原整体式配制系统进行分段,分段后,前段配制后且全压入后段罐时,前段罐体就可进行CIP/SIP,同样后段的配制与罐体配制、CIP/SIP也依此法进行。此分段可依工艺要求、罐体容积等实际情况分为两段或N段。
1.2连续生产型带CIP/SIP配制系统方案的参考实例
本文以分两段的一种连续生产型带CIP/SIP配制系统为例阐述具体方案,生产产品为无菌凝胶制剂。1.2.1配制工艺简介
某无菌凝胶制剂配制工艺如图1所示。
1.2.2无菌凝胶体连续生产型带CIP/SIP配制系统方案
如图2所示,无菌凝胶体连续生产型带CIP/SIP配制系统包括A罐、B罐、C罐、D罐、洁净压缩空气管路PA、纯蒸汽管路PS、注射用水管路WFI、排水管DR、电导率仪AET、温度传感器TE、支管L、泵K、快装式软管M、阀a1/a2/a3/a4、阀b1/b2/b3/b4/b5、阀c1/c2/c3/c4/c5、底阀d1/d2/d3、阀e1/e2、阀f、阀g、阀h1/h2。其中,A罐、B罐为带搅拌、喷淋球、夹套的反应罐,C罐为带内搅拌/外刮板、乳化、抽真空、喷淋球、夹套的反应罐,D罐为带喷淋球、夹套的贮罐。
1.2.3无菌凝胶体连续生产型带CIP/SIP配制系统生产过程
1.2.3.1配制
全部阀件处于关闭状,分别在A罐、B罐中投入药物,打开阀a1/a2,按工艺要求加入注射用水WFI,关闭阀a1/a2,搅拌。预制凝胶体后,打开阀c1/c2,并将阀d1/d2换向至压料方向,将预制的凝胶体用洁净压缩空气PA压入C罐中,关闭阀c1/c2与阀d1/d2。
随后,打开阀a3,按工艺加入注射用水WFI,关闭阀a3,进行搅拌、均质与真空脱泡。胶体配制后,打开阀c3,将阀d3换向至压料方向,打开阀e1/e2,打开泵K,通过洁净压缩空气PA压入与泵K的作用,将凝胶体打入D罐内,关闭阀c3、阀d3、阀e1/e2与泵K。
1.2.3.2系统前端CIP/SIP
打开阀a1/a2/a3,分别向A罐、B罐、C罐内注入注射用水WFI,到液位后,关闭阀a1/a2/a3,分别对A罐、B罐、C罐进行边搅拌边浸泡。一段时间后,将阀d1/d2换向至压料方向,将阀d3与排水管DR接通,打开阀c1/c2,将A罐、B罐内浸泡水用洁净压缩空气PA压入C罐中,关闭阀c1/c2。此时,C罐中浸泡水加之A罐、B罐压入的浸泡水通过阀d3放入排水管DR’关闭阀d1/d2/d3。
进行分隔’将支管L下方向阀e1开启(e2闭合)’且打开阀g。
随后’打开阀a1/a2/a3/a5’分别向A罐、B罐、C罐、支管L内注入注射用水WFI。同时’阀h2处于关闭状’阀d1/d2换向至压料方向’将阀d3与排水管DR接通’打开阀c1/c2’将A罐、B罐内精漂水用洁净压缩空气PA压入C罐中’此时C罐中水加之A罐、B罐精漂水通过阀d3放入排水管DR。同时’支管L(含下旁路)内通过注入注射用水WFI进行漂洗。两处出水通过管路经过电导率仪AET’测得CIP终淋水在线电导率小于等于中国药典[1]对注射用水要求时’判定CIP结束。关闭阀c1/c2’关闭阀a1/a2/a3/a5’关闭阀h1同时开启阀h2’将阀d1/d2换向至与排水管DR接通’将A罐、B罐、C罐、支管L内水放尽’关闭阀d1/d2/d3与阀h2。
在分隔状态下’即将支管L下方向阀e1开启(e2闭合)时’先将阀d1/d2/d3换向至压料方向’打开阀件b1/b2/b3/b5’分别向A罐、B罐、C罐、支管L内注入纯蒸汽PS’保压达到灭菌工艺要求后’通过多处温度传感器TE判定,当管路温度传感器TE(最小值)达到(121+1)节时,计时30 min。关闭阀b1/b2/b3/b5,随后将阀d1/d2/d3换向至与排水管DR接通,并将阀件g打开,放尽冷凝水。最后,关闭所有阀。
1.2.3.3系统后端CIP/SIP
将接在灌装机分配器站的快装式软管M拆下,接在排水管DR的软管接头J上。
进行分隔,将支管L下方向阀件e2开启(e1闭合),且打开阀件g。
接着,打开阀a4,向D罐内注入注射用水WFI,到液位后,关闭阀a4,对D罐进行边搅拌边浸泡。一段时间后,打开阀f,将D罐浸泡水通过阀f放入排水管DR,关闭阀f。
然后,阀h2处于关闭状,先打开阀a4/a5,分别向D罐、支管L内注入注射用水WFI。此时,D罐内精漂水通过阀f放入排水管DR。同时,支管L(含下旁路)内通过注入注射用水WFI进行漂洗,并打开泵K,打入D罐内,通过阀f放入排水管DR。出水通过管路经过电导率仪AET,测得CIP终淋水在线电导率小于等于中国药典对注射用水要求时,判定CIP结束。结束后,关闭阀a4/a5,将D罐、支管L内水放尽,关闭阀f与阀g。
在分隔状态下,即将支管L下方向阀e2开启(e1闭合)时,打开阀b4/b5,分别向D罐、支管L内注入纯蒸汽PS,保压达到灭菌工艺要求后,通过多处温度传感器TE判定,当管路温度传感器TE(最小值)达到(121+1)节时,计时30 min,关闭阀b4/b5。将阀f与阀g打开,放尽冷凝水。最后关闭所有阀。
2连续生产型带CIP/SIP配制系统特点
相对于整套CIP/SIP配制系统(即从第一配制单元到使用点整体CIP/SIP)而言,连续生产型带CIP/SIP配制系统有着以下特点。
2.1增产
相对于整套CIP/SIP配制系统(即从第一配制单元到使用点整体CIP/SIP)而言,系统清场时,不必等产品灌装全部完毕才开始,可分段进行CIP/SIP,即可以做到哪段配制结束,物料压入后段时,此段就可CIP/SIP。此种系统利用分段支路,将不连续配制变为相对连续,操作工等候时间相对减少,提高了工作效率,同时也增加了产能。以一个班次为例,此种系统可提高一倍的产能。
2.2灵活
相对于整套CIP/SIP配制系统(即从第一配制单元到使用点整体CIP/SIP)而言,系统分隔后,其所配容器相对小,配制间面积也小(空调机组也小),在节省一次性投资的同时,也节约了C级区域的运行费用。
灵活性的另一个体现在于,此种系统可分段也可切换到整体(不分段),以适应多样性物料的配制需求。
2.3可控
相对于整套CIP/SIP配制系统(即从第一配制单元到使用点整体CIP/SIP)而言,此种系统在排水末端增加了电导率仪,以终淋水电导率设定值为依据判断清洁合格并放行,一改取样后离线送检等候时间与清洁不合格重洗的数据不可控局面,使得清洁数据可控可追溯。
3连续生产型带CIP/SIP配制系统设计要点
连续生产型带CIP/SIP配制系统设计要点,首先是分隔支路即前后段的共用系统,靠阀开闭来分段,CIP/SIP时不管是前段还是后段,均需进行CIP/SIP。
其次,所形成的系统应注意以下问题[2]:
(1)CIP系统流体不平衡。通常,CIP回流泵的流量低于CIP供应泵,会造成被清洗设备内部积液,积液内残留的污垢会不断累积,并附着于设备内表面。
(2)CIP系统供应泵能力不足,或CIP输送管径选择过小,会造成流量不足,从而使污垢无法彻底去除。
(3)CIP系统所使用的各类阀门包括取样阀不是卫生型,阀件结构本身有盲区。
(4)CIP管路设计或安装上存在固有的卫生死角(如T型死角、变径死角等)。
(5)CIP系统的阀门安装位置错误,造成清洗盲区。
(6)CIP清洗喷嘴选型或制造缺陷,会造成喷淋不能实现全覆盖,或在结束喷淋后,不能自行排放而形成内部积液。
(7)罐体内表面未经钝化处理,造成“点蚀”类盲区;罐体加工焊缝粗糙,未经有效的打磨与抛光处理。
(8)排污管路设计不合理,造成排污死角。
4连续生产型带CIP/SIP配制系统相关控制
连续生产型带CIP/SIP配制系统的相关控制可采用PLC或IPC(工控机),现以IPC为例,简述控制方案。
菜单要点:(1)设置:基本设置、高级设置、项目管理;(2)操作:手动操作、自动操作、CIP/SIP;(3)记录:报警记录、日志记录、报表、数据管理。
控制功能如表1所示。
5结束语
本文从传统整体配制系统(只配一路CIP/SIP)不完善之处入手,介绍了一种连续生产型带CIP/SIP配制系统方案,并结合实例对其特点、设计要点、相关控制进行了分析和探讨,得出以下结论:本文所述连续生产型带CIP/SIP配制系统具有增产、灵活与可控的优势,可供相关配制生产参考。