在目前的制药工艺生产流程中，越来越多的制药企业关注其设备是否具有工艺适应性、生产的稳定性、密闭性及其自动化程度。本文就制药行业中的应用实例，对物料的全密闭流程解决方案和模块化设计进行剖析说明。

模块化设计理念目前已被欧美药厂所广泛采用。模块化设计考虑更多的是工艺流程的合理性，实现工艺系统的优化与整合。模块化设计由工艺流程中的各个分系统构成。

以下为某原料药的粉体处理工艺的模块化设计方案：

1．物料的提取由深冷机组、结晶罐系统模块组成

在制药工业中，某些工艺反应要求在-50℃以下的深冷环境中进行，因此常将反应体系降温到-60℃甚至更低，这就必须采取相应的制冷降温措施。传统的工艺方法是采用液氮蒸发制冷。液氮的来源主要有两种：一种是到液氮生产厂商处购买，除了涉及购买费用外，还需要专门的设备运输和储存，无形中增加了生产成本；另一种是自建液氮发生站，但工程巨大，费用也高。另外液氮是消耗品，使用不可逆，因此采用液氮供冷运行费用太高。

近几年，经过国内某些抗生素生产厂家的实际应用，深冷机组的优点很明确地显现出来。深冷机组与传统液氮降温相比，从产品收率、溶媒消耗、工艺控制、产品质量以及投资、动力费用等方面都有明显的优势。因此深冷机组制冷是构建大规模深冷环境的首选方法。

2． 离心干燥模块系统物料经低温结晶后进入固液分离系统，本文着重介绍离心分离干燥模块和过滤干燥模块两种。

离心分离干燥模块由固液分离系统、锥形混合干燥系统组成。固液分离系统目前普遍采用的是翻袋式离心机或卧式刮刀离心机。翻袋式离心机为间歇过滤，物料被填入离心鼓，填料时形成滤饼，经多次填料可达到最佳滤饼厚度。填料后需要将母液尽快甩离离心鼓，即初步甩干。当母液被甩离滤饼后，需要用一种或多种洗涤液对滤饼进行洗涤。洗涤后，将离心鼓转速提到最高，将滤饼甩干。

最后，滤饼被自动卸出离心鼓。翻袋式离心机的离心鼓分为两部分，一为随主轴旋转的离心鼓，二为可以沿主轴水平运动的平动部分。滤袋两端分别固定于这两部分，离心鼓的水平运动可以将滤袋完全翻转。下料过程中，滤袋在随离心鼓转动的同时被完全翻转，滤饼被全部甩离滤袋。被分离的固体通过密闭连接进入干燥器。

翻袋式离心机最大的特点是能够在每一周期完成后自动将离心鼓的物料完全甩离滤袋，不会在滤袋上保存残余滤饼，这种下料方式有以下优点：

■　每周期的过滤质量和洗涤质量稳定：因为翻袋式离心机能够在每一周期将所有物料甩离滤袋，保证了在下一周期运行中滤袋不会被残余滤饼堵住。

■　保证固体晶型完整：由于翻袋式离心机在下料时无需任何辅助工具，如刮刀等，滤饼在离心力的作用下被甩离滤袋，不可能破坏固体晶型。

■　全自动操作：翻袋式离心机为全自动过滤，不会因为滤袋被堵而需要打开离心机进行人工处理，在过滤期间无需打开离心机，更加符合GMP生产要求。

■　全封闭：翻袋式离心机的设计符合DIN24400气体密封标准，即：在40mbar的压力下，每小时压力损失不超过15%。减少了保护气体如氮气的消耗量。

■　提高单位过滤面积的产量：翻袋式离心机能够保证下料的彻底性，下料时间仅为90s，因此可以采用少量、多次的方法，相比传统的尽量多填料过滤工艺，滤饼较薄，降低了过滤时间和滤饼湿度，提高了单位过滤面积的产量。

卧式刮刀离心机同样为间歇式批处理。机器工作时，悬浮液沿进料管进入全速运转的转鼓内，在离心力作用下，悬浮液中大部分液体经滤网、衬网及鼓壁上的小孔被甩出。母液沿母液管路排出。固体则留在转鼓内，加料阀开启一定时间后自动关闭，停止进料，物料在转鼓内进一步甩干。物料经充分甩干后，装有刮刀的刀架自动旋转上升，固体物料被刮下进入倾斜的卸料斗，沿卸料斗排出机外，然后通过密闭传输系统进入干燥器。

在卸料方式上卧式刮刀离心机与翻袋式离心机有所不同。卧式刮刀离心机能够以合理的能源消耗分离出符合GMP标准的医药产品，药品在生产加工过程中不会产生新的杂质及污染。因此在现代制药行业得到了广泛的应用。同时卧式刮刀离心机可以在较高的离心分离因数下运转，而且出料时不需要大幅降速，因此在生产能力上有一定的优势。

3.过滤干燥模块由“Nutsche”型过滤洗涤干燥器构成，即通常所称的“三合一”设备。

“三合一”设备的工作原理是悬浮液进料，通过抽滤或压滤使母液通过过滤介质达到固液分离，通过CIP装置喷洒洗液实现滤饼的泡洗或淤浆洗涤，再次分离母液后，用搅拌浆逐层刮起滤饼，通过设备的侧壁、底盘上的滤板和搅拌浆对物料加热，并在升降搅拌下实现动态常压或真空干燥，最后干燥物料由自动出料阀排出。

“三合一”的主要特点：

　安全环保。该设备可以设计成全封闭运行的系统，能完全避免生产过程中溶剂对操作环境空气的污染，同时能减少因与毒性物质接触而导致操作人员中毒事故的发生。在环保和劳动保护呼声日益高涨的今天，这一点尤为重要。

■　回收完全。物料和溶剂近乎完全回收，避免因物料遗漏和溶剂挥发而引起的浪费，提高了经济效益，特别是处理物料和使用的溶剂价格较高时更是如此。

■　节省人力。一个经过简单培训的非技术人员即可完成操作。开、关、自动进料、出料都无须技术人员监控。

■　清洗彻底。该设备具有重新混悬的功能，滤饼可以得到彻底的清洗。

■　同时干燥。过滤、清洗和干燥能在同一套系统中完成。过滤器配备加热套层，并可直接卸料至干燥器。

■　洁净生产。该系统可密闭运行，并且装配有粉尘捕集器，完全收集干燥后产生的粉尘，能满足高洁净度的生产操作要求。鉴于“三合一”的以上优点，该设备同样适用于无菌级医药产品的生产。

3． 物料的定量分装模块系统

物料经过最终干燥后进入密闭的定量分装系统中。对于粉末状原料，可以在批量容器上准确称重。对于以PE袋供货的物料，直接与干燥器出料口对接，经过振动筛物料进入立式储存管，然后通过振动管分装物料。对于料桶分装系统，物料通过密闭传输系统经定量分装阀进行分装。

4． 物料的密闭输送系统组成

系统有了就要对其进行可靠的连接及优化，目前国内药厂所采用的物料转运大部分为人工料桶搬运。这种转运方式使得物料要跨越多个净化间，在转运过程中容易引起二次污染。如果采用全密闭输送系统则完全可以避免以上问题，使得生产工艺更加符合GMP要求。

散装物料输送的难点是运输容器（箱子、桶或PE袋）与生产设备（干燥器、混合器、分装器等）之间的上料或卸料。特别是在输送无菌制剂产品或含有活性成分APIs的产品时。由于制药企业对卫生、环保、洁净级别的要求很高，因此选择合适的上料、卸料方式是相当重要的。

对于以上模块化的配套方案，需要将整个工艺流程的物料进行有效的“无缝”转移。通过这种密闭输送方式，保证了整个生产工艺可以在同一净化级别内完成，杜绝了人为的二次污染，使得无菌物料生产工艺更加科学与合理，同时，也减少了设备所需的更高的洁净级别和占用空间。

5． 有机溶媒回收系统

制药生产工艺，尤其是离心分离和过滤干燥模块中，往往需要有机溶媒的介入。因此有机溶媒的回收也是非常值得关注的。溶剂回收系统可以回收干燥过程中产生的溶剂蒸汽，降低运行成本，减少环境污染。