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论文案例大全-年产34吨乳酸左氧氟沙星原料药的车间设计

2021-04-05 13:33:38

  该设计选用乳酸左氧氟沙星原料药为主要产品,设计了年产34吨乳酸左氧氟沙星原料药的车间设计,根据药品生产质量规范的相关规定及原料药药厂车间相关设计的要求设计出了本次方案。本设计方案介绍了乳酸左氧氟沙星药品的相关背景,涵盖了物料以及能量的衡算、原料药的工艺过程、设备的选型、车间布置等内容;设置的工艺过程主要工序包括脱色、粉碎、结晶、离心、干燥、包装等;在车间的布置的方面是以防止交叉污染为主要原则,有针对性的设计了本次原料药的车间平面设计。

  1.1药品的研究背景

  1.1.1乳酸左氧氟沙星的相关概述

  乳酸左氧氟沙星,它是第三代的喹诺酮类的抗菌药物。是氧氟沙星的左旋体,且有较强的抗菌作用,是比较重要的喹诺酮类药物。这一类结构的药物脂溶性强,具有较强的细胞膜穿透力,浓度较高且药物的半衰期更长。抗菌谱和杀菌的效果更强,涵盖革兰氏阴性菌,金黄色葡萄球菌,肺炎球菌,肠球菌,结核杆菌等等。它的主要作用在于细菌的DNA旋转酶以及拓扑异构酶,进而抑制DNA的复制使细菌失去活性。乳酸左氧氟沙星原料药根据不同的给药方式和生产工艺可以制备出多种剂型和规格。它的主要剂型有:注射剂、胶囊、泡腾片以及凝胶等剂型。

  (1)乳酸左氧氟沙星注射剂

  乳酸左氧氟沙星注射剂具有临床效果明显、使用方便等特点,用于治愈敏感细菌所导致的呼吸、泌尿、生殖系统感染,以及皮肤软组织、肠道感染等。还会引发败血症﹑粒细胞的削减及免疫功效低下患者的各种类型的感染等。其它种类型的感染还有乳腺炎﹑外伤烧伤及手术后伤口感染﹑腹腔感染(必要时合用甲硝唑)﹑胆囊炎﹑胆管炎﹑骨与关节感染以及五官科感染等。

  (2)乳酸左氧氟沙星凝胶:

  乳酸左氧氟沙星凝胶可以和不同的辅料配成处方制备出用于不同适应症的凝胶。例如以卡波姆为辅料能够研制出品质稳定、应用便利、没有刺激性的液状眼用凝胶。以盐酸达克罗宁,硫酸锌和壳聚糖等为辅料而制备出的烧伤凝胶。

  (3)乳酸左氧氟沙星的泡腾片:

  乳酸左氧氟沙星泡腾片是针对女性阴道细菌感染研究出的剂型,可以直接阴道给药,以增强局部治疗效果。泡腾剂要求产生的气泡细小持久,一般需要加入由表面活性剂组成的稳泡剂。

  (4)乳酸左氧氟沙星的质量检查

  质量检测包括外观酸度水分④炽灼残渣等方面。

  a、外观本品为类白色或微黄色针状结晶。

  b、酸度取本品0.5g,加入20ml水,PH应为4.5~5.5。

  c、水份按照水份测定法检测,水分含量不得超过6.0%。

  d、炽灼残渣按照炽灼残渣测定办法检测,遗留残渣不得超过0.2%。

  1.1.3市场前景

  乳酸左氧氟沙星的主要成分是左氧氟沙星,是氧氟沙星的左旋体。左氧氟沙星1995年在日本被研发上市。1997年,左氧氟沙星国内得到生产。而乳酸左氧氟沙星的抗菌活性大于氧氟沙星的抗菌活性,且毒性较低。并且乳酸左氧氟沙星从水溶性,抗菌效果以及生物利用度等各个方面比左氧氟沙星强。目前以乳酸左氧氟沙星制成的药物剂型和规格在临床上有着广泛的应用,因而乳酸左氧氟沙星的原料药在国内外医药行业中的需求也日益剧增,有很大的市场潜力。

  1.2生产工艺的研究进展

  根据乳酸左氧氟沙星原料药目前的生产能力现状及将来的研究发展分析得出,相关的医疗单位和医药企业需要大力加强乳酸左氧氟沙星原料药的开发力度,完成乳酸左氧氟沙星的工业化生产目标,增强乳酸左氧氟沙星药物在临床上的应用。

  1.3原料药车间设计的意义

  乳酸左氧氟沙星原料药的车间设计顺应了医疗发展的需要,有着广阔的前景。并且它的生产原料广泛成本较低,工艺简单等优点非常适合进行生产。

  本次原料药车间设计的根本意义在于加强自身对于车间设计的理解,理解车间设计需要进行的步骤以及每个步骤的做法和原因,并且知道不同的化工设备之间的差异,熟悉了解乳酸左氧氟沙星的整个生产工艺流程,市场前景,以及它的用途和车间设计的流程。

  2工艺设计

  2.1工艺参数

  2.1.1乳酸左氧氟沙星原料药的方案

  表1乳酸左氧氟沙星原料药设计方案

  原料药的名称原料药的性状原料药的规格原料药的包装

  乳酸左氧氟沙星粉末20kg/袋药用薄膜袋

  2.1.2生产计划

  (1)年产量:34吨;

  (2)年工作日:250天;

  (3)每日班次:三班次轮岗;

  (4)每班时长:每一批药品处理8小时。

  2.2工艺设计

  2.2.1脱色反应工艺

  脱色反应是指化学试剂在脱色剂的作用下褪去试剂原本的较深的外观颜色,呈现出比原本浅色或白色外观的反应。本设计使用的脱色剂为药用活性炭。

  2.2.2结晶

  结晶反应是指在热的饱和溶液在冷却之后溶质因为溶解度的降低而导致溶液过饱和,从而溶质以晶体的形态析出的过程。结晶的种类能够分成蒸发结晶和降温结晶。本设计使用的方法是冷却结晶。

  2.2.3离心

  离心的原理指借助离心力的差异从而使不同比重的物质分离。由于离心机可以迸发出十分高的角速度,从而使重力远远小于离心力,不同物质因为不同的比重产生了不同的离心力,因此产生了不同的沉降速率能够使物质分离。

  2.2.4干燥

  在大部分药物生产的工艺过程当中的干燥反应的主要目的是除去水份,尽可能的除去药物内部的水分,确保其能够达到药物的质量规范,便于后续操作。

  2.2.5粉碎

  粉碎是指运用机械力使固体性原料通过粉碎环节转变成粉末的过程。它可以帮助药物增大溶出度,增强药物流动性,保证药效成分的均一性和稳定性,从而能够增强药物的疗效。药物通过粉碎的工艺过程还可以生产出不同形态的药物剂型,达到不同的用药方式的目的。

  2.2.6包装

  此次设计所用产品主要选用药用薄膜袋进行包装,并采取塑封操作,通过冲压操作形成特性形状的包装方式。

  2.3原料药的工艺流程图,如下图

  注:

  D级洁净区一般区控制点

  图1乳酸左氧氟沙星原料药的工艺流程图

  3物料衡算过程

  物料衡算是指在生产工艺设计过程中原辅料的使用的和得出最终产品的运算流程,它在一定程度上决定了车间的设备选用和车间的布置方案的选用。从物料衡算的计算结果中选择性价比的设计方案。

  3.1物料衡算的基准

  设计的年生产目标为:34吨乳酸左氧氟沙星原料药。除去国家规定的节假日以外,以及车间设备的不定期的维护保养时间综合考虑,最终设置的年工作日为250天。

  每天设置的班次为三班,每个班次工作时间为8小时,每年的工作时间为250×24=6000h,可以达到年产34吨的生产目标。

  3.2质量守恒定律

  由于质量很难没有任何依据的增加是减少。因此输入到某个体系中的物料质量在一定程度上等于输出该体系中的物料质量以及在这个过程中损失的质量与体系内部所积累的质量之和。

  3.2.1质量守恒定律

  ∑G进=∑G出+∑G损+∑G积

  上式中∑G进——代表输入体系内部的物料质量;kg

  ∑G出——代表输出体系内部的物料质量;kg

  ∑G损——代表总体中损失的质量;kg

  ∑G积——代表在体系内部中积累的质量;kg

  3.2.2衡算基准

  设置每年生产的天数为250天,其中每一批产量为120kg。

  乳酸左氧氟沙星原料药:规格为20kg/桶

  每批处方为:

  左氧氟沙星109kg

  活性炭20kg

  乙醇20kg

  乳酸27kg

  根据不同的工序以及不同的设备消耗情况,设置的损失百分比情况如下所示:

  根据各工序损耗,可计算每批原辅料的输入的物料量

  原辅料:

  左氧氟沙星:

  109kg/(97%×98%×95%×95%×99%×99%×99%)=129kg

  乳酸:

  27kg/(97%×98%×95%×95%×99%×99%×99%)=32kg

  活性炭(脱色):20kg

  乙醇(淋洗):20kg

  表2年产34亿吨乳酸左氧氟沙星原料药的物料平衡

  输

  入原辅料用量/kg

  输

  出物料用量/个

  左氧氟沙星36507 kg药品专用薄膜袋3400个

  药用炭5660 kg

  乙醇5660 kg纸筒

  1700个

  乳酸9056 kg

  总计56883 kg总计5100个

  3.2.3包装材料的衡算

  具体包装方法:最终确定两层药用薄膜袋进行内包装,外包装使用全纸桶包装,每一的桶质量为20kg(不含桶质量)。

  表3原料药使用的包装材料的损失比

  包装材料药用薄膜袋全纸筒

  损失比0.5%0%

  原料药内包装材料

  药用薄膜袋:34000/20/*2/(1-0.5%)=3579个损耗179个

  原料药外包装所需材料:

  全纸桶:34000/20=1700个

  4能量衡算

  4.1能量守恒定律

  能量守恒定律是指能量不会凭空出现,也不会凭空消除。它只会从一种方式转化为另一种方式,或是从一个物体转移到另一个物体,而能量的总量是不会发生任何变化的。

  4.1.1能量守恒定律

  Q1+Q2+Q3=Q4+Q5式4.1

  以上公式内Q1——代表物料带入到设备中的能量;kcal

  Q2——代表加热剂或冷却剂与体系交换的能量;kcal

  Q3——代表过程的热效应;kcal

  Q4——代表物料带出设备时的热量;kcal

  Q5——代表设备消耗的热量和散失的热量;kcal

  4.2衡算基准

  根据以上公式对本设计的关键工序进行能量计算,过程如下:

  4.3脱色溶解过程

  加热到70~99℃时加入药用活性炭充分溶解后进行脱色,后用过滤器具进行过滤操作。此过程中的热量计算如下:

  Q=129×(99-25)×0.327=2109 kcal

  4.4结晶过程

  Q1(左氧氟沙星)=949×25×0.327=7998 kcal

  Q1(乳酸)=90×25×1.209=2720 kcal

  Q1=7998+2720=10478 kcal

  Q3反应过程热效应较小假设为0

  Q4(左氧氟沙星)=949×99×0.327=7998 kcal

  Q4(乳酸)=90×99×1.209=2720 kcal

  Q4(乳酸左氧氟沙星)=397×99×1.325=39452 kcal

  Q4=7998+2720+39452=49930 kcal

  Q5=Q4×5%=2496.5 kcal

  Q2=Q4+Q5-Q1-Q3=41948.5 kcal

  5车间设计中使用的设备选型

  设备的选型是依据生产工艺过程流程设计,生产目标以及设备工作时的操作要求和设备自身的生产能力来选择的。

  5.1脱色反应设备

  5.1.1脱色反应釜设备的选型

  在脱色反应釜类型中,因搪玻璃反应釜具有良好的耐腐蚀性,不粘性,绝缘性,隔离性等性质而被使用。在此次设计脱色反应中,控制温度条件为70℃~99℃,脱色反应时间为1小时。最终确定使用的是2000L搪玻璃反应釜,数量为1。

  脱色反应釜的主要技术参数:

  表2搪玻璃反应釜参数

  型号容积内径尺寸外径尺寸电机功率搅拌转速重量

  K-2000 2000L 1300mm 1450mm 4kw 63r/min 2410kg

  5.2结晶设备

  5.2.1结晶反应釜设备选型

  结晶反应釜中涉及的反应属于不起泡的反应,在反应釜中涉及到的反应过程有两步,首先加入乳酸,并将温度升至70~99℃;其次将温度降至15~20℃冷却结晶。选用的设备为2000L搪玻璃反应釜,数量为1。

  5.3离心清洗设备

  5.3.1离心清洗设备的类型

  本设计离心设备需要完成结晶体和上层清液的分离,并使用乙醇清洗结晶体。根据物料衡算,每批需处理的物料为143kg,选择的离心设备是的平板式离心机,数量为1台。

  5.4干燥设备

  5.4.1干燥设备的选型

  本设计所选用的干燥设备为双锥干燥机。具有瞬间干燥的特点,通常在几秒到十几秒钟就可处理完成。适宜具有热敏性质物料的干燥,能够保持药品的特性。装置本身所特有的系统可将系统内部的热湿空气与干燥药品进行分散,有效的防止了药品的吸湿与结块。根据物料衡算每批需处理的药品为136kg,需要的设备数量为1台。

  5.5粉碎设备

  本车间设计方案所选用的粉碎机为气流粉碎机。装备的整体架构紧凑,使用时造成的磨损度小并且检修难度也偏小,适合本次设计。粉碎机每批处理的药品质量为122kg,需要的设备数量为1台。

  5.6包装设备

  本设计选用的包装设备为全自动塑封机,包装规格为20kg每袋。每批的产品数量为121kg,每批需要包装数量为6袋。需要的产品封塑机数量为1台。

  6车间平面布置

  车间的布置需要结合生产方案来排列厂房内部中设备的顺序,使其能够满足生产工艺规程。能够符合生产工艺规程的车间布局是指科学合理的安排车间物料,生产设备,人流的位置。如果车间的布置不合理,会出现生产的成本增加,工艺条件变复杂的情况。甚至还会导致安全事故的发生。车间的布置需要结合生产工艺的方案,综合考虑不同设备的大小和距离,人流和物流的走向,不同职能的科室和相关辅助部门来进行设计,确定位置和面积来进行绘制车间平面图。

  6.1原料药的车间布置

  考虑到生产过程各个环节的操作和管理维护,以及人员和物料的流通。本设计最终采用的平面设计图是设计方案为单层集中式设计。区域划分为一般生产区和洁净区。车间的布置要求如下:

  (1)考虑周围的环境是否可以进行安全生产。

  (2)考虑人流物流的设置,避免交叉污染。

  (3)布置时应当以工艺路线为作为参考依据。

  6.2一般生产区平面布置

  本设计中一般生产区域设置有溶解、脱色、过滤工艺的操作及工具洁净间,文档室,更衣室和存放间等;进入一般生产区需要穿戴好工作服,戴好安全帽。

  6.3洁净区平面布置

  在本设计中D级洁净区域设置有成盐结晶反应、干燥、粉碎、包装的操作室,以及男女二更室、浴室、称量室、洗衣房、洁具室等;洁净区必须经过二次更衣和带洁净帽子经过消毒处理以后才能进入,避免造成污染。

  6.4辅助生产车间的布置

  辅助生产车间是指在药品生产过程协助生产车间的车间。包括有供电室,供暖室,通风室等等。通常安置在厂房内部。

  7公用工程设计

  公用工程设计是指在药品的生产方案中对于供电供水系统,采暖通风系统,纯化水系统和储罐管道方面的设计。保证在药品生产过程中各个环节的操作都能够正常运行,防止异常情况的出现。

  7.1通风系统

  针对一般生产区的车间,若在工艺操作过程中没有特殊要求,可以直接采用自然通风作为通风系统。针对洁净区的车间应使用空调系统除去空气中的污染物,颗粒尘埃以及微生物净化车间内部的空。空气净化可以使用的材质有无纺布,玻璃纤维,过滤塑料等。

  7.2纯化水系统

  在药品生产中的过程中水是很重要的一个部分,用于药品生产时的水的主要来源是自来水,而自来水中含有很多的悬浮物,无机盐等杂质,不符合药品生产时的用水标准,因此需要经过纯化水系统处理之后达到制药标准才能够投入使用。用于药品生产用水主要有饮用水,纯化水和注射用水三类。本设计使用的水有饮用水和纯化水。纯化水系统包含预处理,反渗透系统,存储与供水系统,杀菌与过滤四个工艺环节。

  7.3供电系统

  在药品生产中的各个环节都离不开电力的作用,从原辅料到最终出现的成品都需要用电并且用电需求较大。在设计时应保证药品在生产时有充足的电力持续生产,同时在遇到紧急情况时也能够提供足够的措施去应对突发状况,避免出现人员伤害造成损失。

  8环境安全、卫生管理

  8.1环境安全

  在药品工艺生产的过程中,环境安全一直都是引起普罗大众重视的问题。在药品生产的过程必然会伴随着污染物的产生,对外在生活环境会造成一定的污染。因此我们在设计方案的过程中必须考虑到周围环境的安全,绿色生产,尽可能的减少对环境的污染。

  8.1.1工业废水的处理

  在化工产品,药品的生产过程中,必然会导致工业废水的产生,无论是在药品的生产,包装,存储或是运输等方面都会出现。因此在设计方案时需要寻找最佳的工艺生产路线,尽可能的减少产生的废水量,同时在处理化工废水的时候需要进行特殊处理后达到有关部门的标准才能进行排放。

  8.1.2工业废气的处理

  在化工产品,药品的生产过程中,必然会导致工业废气的产生。因此在设计方案时需要寻找最佳的工艺生产路线,尽可能的减少产生的废气量,同时在处理化工废气的时候需要进行特殊废气规范化处理后达到有关部门的标准才能进行排放。

  8.1.3工业废渣的处理

  化工废渣主要是在生产过程产生的固体废弃物,可采取分类或是回收处理方法,降低对环境的污染。

  8.2安全、卫生管理

  8.2.1安全管理

  安全管理生产属于GMP的重要内容,安全生产有着重要的现实意义。在生产阶段中,需满足药品的生产的标准后展再开整个生产流程,防止在人力、物力上造成损失。同时应该对作业人员的安全和健康提供保障,避免设备与各项基础设施的损耗。