《空調(diào)系統(tǒng)GMP實(shí)施指南》中對(duì)藥品生產(chǎn)車間的空氣溫度、濕度、懸浮粒子、微生物等的控制和監(jiān)測(cè),凈化級(jí)別劃分以及空調(diào)系統(tǒng)調(diào)試、確認(rèn)和運(yùn)行等方面有較為詳細(xì)的描述,但在空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域劃分方面沒(méi)有較為系統(tǒng)的解析。藥品生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行凈化車間設(shè)計(jì)時(shí)更多關(guān)注空調(diào)系統(tǒng)的性能以及設(shè)計(jì)參數(shù)是否滿足生產(chǎn)要求,往往忽視了空調(diào)區(qū)域劃分的重要性。
在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,合理的空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域劃分有助于降低交叉污染風(fēng)險(xiǎn),維持凈化區(qū)壓差和溫濕度穩(wěn)定,降低空調(diào)運(yùn)行能耗。空調(diào)系統(tǒng)的區(qū)域劃分必須與生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)方式、環(huán)境要求等密切結(jié)合。筆者結(jié)合一些工作經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例,就如何合理劃分凈化空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域進(jìn)行解析。
1、凈化生產(chǎn)區(qū)平面布局和工藝流程解析
劃分合理的凈化空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域,必須先對(duì)凈化區(qū)的工藝布局、工藝流程作深入解析了解。不同劑型的藥品的工藝布局、工藝流程會(huì)有較大差異。本文以較為典型的口服固體制劑(片劑、膠囊劑)為例,從功能分區(qū)、生產(chǎn)流程、環(huán)境要求等方面進(jìn)行解析。口服固體制劑凈化生產(chǎn)車間通過(guò)人流、物流走道與一般生產(chǎn)區(qū)相連,原輔料經(jīng)過(guò)粉碎、過(guò)篩、稱量配料、制粒、總混、壓片(膠囊充填)、包衣、內(nèi)包裝送出凈化生產(chǎn)區(qū),進(jìn)行外包裝后成品入庫(kù),中間產(chǎn)品在中間站內(nèi)暫存周轉(zhuǎn),器具在專設(shè)清洗間內(nèi)清洗干燥,各功能間通過(guò)凈化走廊相連。
1.1從使用功能方面解析
凈化區(qū)可分為以下5個(gè)基本區(qū)域:人流走道、物流走道、凈化走廊為走道區(qū);中間站、原輔料暫存、包材暫存為存儲(chǔ)區(qū);清洗間為清洗區(qū);粉碎、過(guò)篩、稱量配料、制粒、總混、壓片(膠囊充填)、包衣為生產(chǎn)區(qū);內(nèi)包裝為包裝區(qū)。5個(gè)區(qū)域中走道區(qū)是凈化區(qū)人員進(jìn)出和物料運(yùn)輸?shù)闹鞲傻?,人員活動(dòng)、物料流動(dòng)頻繁。存儲(chǔ)區(qū)主要用于物料存放,人員活動(dòng)不多,相對(duì)處于靜態(tài)的時(shí)間比較長(zhǎng)。清洗間用于清洗生產(chǎn)后的器具,可能使用蒸汽和熱水,環(huán)境相對(duì)比較惡劣。生產(chǎn)區(qū)是進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的主要區(qū)域,生產(chǎn)操作活躍,是凈化區(qū)內(nèi)發(fā)生交叉污染風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域。包裝區(qū)多采用機(jī)械化操作,生產(chǎn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度較低。
1.2從生產(chǎn)組織方面解析
走道區(qū)是凈化區(qū)開(kāi)展生產(chǎn)活動(dòng)必須使用的區(qū)域。存儲(chǔ)區(qū)是各種物料周轉(zhuǎn)的場(chǎng)所,沒(méi)有進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)也有一些物料和中間產(chǎn)品存放。清洗區(qū)在生產(chǎn)操作完成后使用較多,除具有清洗功能外還有清洗后器具的存放功能。生產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)活動(dòng)比較復(fù)雜,每個(gè)功能間根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃安排決定使用時(shí)間,由于中間產(chǎn)品基本上都有一定的中控檢驗(yàn)周期,而且受各種產(chǎn)品銷售情況變化的影響,一般情況下各功能間同時(shí)使用的情況較少。包裝區(qū)作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)的后續(xù)工序通常是一個(gè)獨(dú)立的生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)。
1.3從環(huán)境控制方面解析
走道區(qū)處于凈化區(qū)與非凈化區(qū)交接處,人流、物流走道是阻擋外部污染物進(jìn)入凈化區(qū)的屏障,潔凈走廊是防止各生產(chǎn)功能間交叉污染的重要防線,需要與相鄰區(qū)域維持穩(wěn)定的壓差。存儲(chǔ)區(qū)在停止生產(chǎn)時(shí)有部分中間產(chǎn)品和原料存放,需要維持合適的溫濕度。清洗區(qū)濕度較大,存放的器具需要保持空氣流通,維持室內(nèi)干燥。生產(chǎn)區(qū)中粉碎、稱量、總混有較多粉塵散發(fā),需采取有效的捕塵、除塵措施;制粒間生產(chǎn)過(guò)程有較多熱量散發(fā),換氣次數(shù)和供冷量需相應(yīng)增加;壓片、膠囊充填雖有粉塵散發(fā),但目前生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)采取了一些有效的粉塵控制措施,對(duì)操作間環(huán)境影響不大;生產(chǎn)泡騰片、軟膠囊的功能間對(duì)相對(duì)濕度要求較高;生產(chǎn)過(guò)程有揮發(fā)性氣體排出的工序需要進(jìn)行全排風(fēng)處理。包裝區(qū)個(gè)別包裝設(shè)備在封裝過(guò)程中會(huì)有一些異味散發(fā),需要作局部排風(fēng)處理。
2、凈化生產(chǎn)區(qū)空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域劃分思路
凈化生產(chǎn)區(qū)空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域劃分必須因地制宜、從實(shí)際出發(fā),只有結(jié)合場(chǎng)地布局、生產(chǎn)特點(diǎn)、環(huán)境要求進(jìn)行統(tǒng)籌解析,才能合理劃分空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域。以下結(jié)合上述對(duì)口服固體制劑車間工藝布局和工藝流程的解析,簡(jiǎn)述劃分空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域的思路。
2.1按功能組合進(jìn)行分區(qū)
將功能類似或相同的功能間劃為一個(gè)空調(diào)區(qū)域,例如將走道區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)、清洗區(qū)、包裝區(qū)、生產(chǎn)區(qū)分別設(shè)置為獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)區(qū)域。由于使用功能的差異,不同功能區(qū)的送風(fēng)換氣次數(shù)、正壓控制、溫濕度要求各不相同:走道區(qū)關(guān)鍵要控制好凈化區(qū)與非凈化區(qū)、凈化走廊與操作間的壓差,符合人員、物料進(jìn)出的凈化要求;儲(chǔ)存區(qū)主要維持符合物料存放要求的溫濕度;清洗區(qū)需要盡可能地降低環(huán)境濕度;生產(chǎn)區(qū)和包裝區(qū)要根據(jù)生產(chǎn)工藝和設(shè)備特點(diǎn)對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制。一套空調(diào)系統(tǒng)不可能*上述功能區(qū)的參數(shù)要求,以溫度控制為例,生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)活動(dòng)頻繁,散發(fā)的熱量會(huì)比其他區(qū)域多,送風(fēng)溫度要求較低,集中送風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)功能間送風(fēng)閥開(kāi)度控制送風(fēng)量,滿足不同房間換氣次數(shù)要求,但是不能通過(guò)風(fēng)閥調(diào)節(jié)控制供冷量。如果以生產(chǎn)區(qū)環(huán)境參數(shù)作為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù),會(huì)導(dǎo)致輔助區(qū)域的送風(fēng)溫度過(guò)低,造成能源浪費(fèi)。按照功能分區(qū)劃分空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域,可以根據(jù)功能間的使用特性,在環(huán)境要求相對(duì)一致的條件下設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng),避免需符合多種參數(shù)要求而增加設(shè)計(jì)和控制難度。
2.2按運(yùn)行同時(shí)性分區(qū)
藥品生產(chǎn)受中間環(huán)節(jié)質(zhì)量控制、生產(chǎn)計(jì)劃安排等各方面影響,生產(chǎn)過(guò)程基本是斷續(xù)性的,如片劑、膠囊劑的制粒、總混、壓片、膠囊充填等工序的中間產(chǎn)品,基本上都需要在中間站暫存一段時(shí)間后再進(jìn)入下一工序,各操作間同時(shí)運(yùn)行的機(jī)會(huì)不多。對(duì)于產(chǎn)能規(guī)模比較大,可以通過(guò)管道輸送方式實(shí)現(xiàn)前后工序聯(lián)動(dòng)的生產(chǎn)線,各工序會(huì)同步運(yùn)行,但是此方式多為多條聯(lián)動(dòng)線并列設(shè)置,受產(chǎn)能調(diào)節(jié)和設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的影響,各聯(lián)動(dòng)線同時(shí)運(yùn)行的機(jī)會(huì)也比較少。如果將整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域設(shè)置為一個(gè)空調(diào)系統(tǒng),會(huì)造成空調(diào)能源的浪費(fèi)。
可根據(jù)功能間的運(yùn)行同時(shí)性進(jìn)行分區(qū),例如:走道區(qū)是整個(gè)凈化區(qū)的主干道,只要凈化區(qū)內(nèi)有生產(chǎn)活動(dòng),就要使用該區(qū)域,宜設(shè)置為獨(dú)立的空調(diào)區(qū)域;存儲(chǔ)區(qū)在凈化區(qū)沒(méi)有生產(chǎn)活動(dòng)的狀態(tài)下,也會(huì)有中間產(chǎn)品存放,有物料存放就需要維持凈化度要求,宜設(shè)置為獨(dú)立的空調(diào)區(qū)域;生產(chǎn)區(qū)需根據(jù)日常生產(chǎn)安排情況進(jìn)行分區(qū),宜將多個(gè)同時(shí)運(yùn)行頻率較高的功能間或生產(chǎn)流水線劃為一個(gè)空調(diào)系統(tǒng);包裝區(qū)也可結(jié)合包裝規(guī)格特點(diǎn)和生產(chǎn)安排進(jìn)行分區(qū)。按此方式劃分空調(diào)系統(tǒng)區(qū)域,當(dāng)凈化區(qū)內(nèi)只有個(gè)別功能間有生產(chǎn)活動(dòng)時(shí),可以對(duì)沒(méi)有生產(chǎn)活動(dòng)的功能間采取只送風(fēng)不供冷或少供冷的方式降低空調(diào)能耗。對(duì)停止生產(chǎn)活動(dòng)仍需保持溫濕度要求的存儲(chǔ)區(qū)可以值班風(fēng)機(jī)方式獨(dú)立運(yùn)行。
2.3環(huán)境差別組合分區(qū)
環(huán)境條件差別主要在生產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)。由于生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品特性等因素的影響,生產(chǎn)區(qū)不同工序、生產(chǎn)不同產(chǎn)品的功能間的空氣環(huán)境要求會(huì)有較大差異,例如:生產(chǎn)泡騰片要求相對(duì)濕度較低,有揮發(fā)性氣體散發(fā)的工序需要全排風(fēng),粉碎工序捕塵、除塵要求較高,干燥工序設(shè)備散熱量較大。從環(huán)境條件差別方面考慮,有特殊相對(duì)濕度要求的功能間應(yīng)獨(dú)立設(shè)置空調(diào)系統(tǒng),有利于在空調(diào)設(shè)備中有針對(duì)性地配置除濕設(shè)備。產(chǎn)熱量差異較大的工序不宜設(shè)為一個(gè)空調(diào)系統(tǒng),常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng)是利用回風(fēng)溫度作為空調(diào)冷量的控制參數(shù),回風(fēng)溫度是同一系統(tǒng)的多個(gè)功能間室內(nèi)回風(fēng)混合后的空氣溫度,如果房間之間的溫度差異大,房間的實(shí)際溫度與混合空氣溫度的偏差會(huì)比較大,空調(diào)風(fēng)柜根據(jù)混合溫度調(diào)節(jié)表冷器閥門開(kāi)度,直接體現(xiàn)為調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度,造成散熱量大的房間送風(fēng)溫度略高,散熱量小的房間送風(fēng)溫度略低。全排風(fēng)與回風(fēng)方式不宜在同一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中采用,全排風(fēng)和回風(fēng)混合使用的系統(tǒng),需要大量補(bǔ)充新風(fēng)的是全排風(fēng)的功能間,回風(fēng)的功能間只需少量新風(fēng),但是新風(fēng)的分配比例無(wú)法通過(guò)風(fēng)閥進(jìn)行控制,當(dāng)排風(fēng)過(guò)濾器使用一段時(shí)間后受積塵影響,排風(fēng)量發(fā)生變化,需要調(diào)整新風(fēng)閥調(diào)節(jié)新風(fēng)量時(shí),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的送風(fēng)量會(huì)造成影響,設(shè)定的壓差也會(huì)被破壞。
3、實(shí)例解析
大型藥品生產(chǎn)車間生產(chǎn)區(qū)域面積較大,功能間數(shù)量較多,工藝布局較為復(fù)雜,為節(jié)約投資成本和減小空調(diào)機(jī)房面積,往往采用多個(gè)功能區(qū)域或多個(gè)生產(chǎn)工序集中使用一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的方式。雖然此方式具有對(duì)車間夾層空間要求不高、設(shè)備投入較少、機(jī)房建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中會(huì)存在以下問(wèn)題:
(1)熱負(fù)荷差異大的功能間溫度均衡難度大。藥品生產(chǎn)車間部分功能區(qū)域、生產(chǎn)工序熱負(fù)荷差異大,雖然可以通過(guò)增大送回風(fēng)量或在送風(fēng)管路上增設(shè)冷盤管的方式應(yīng)對(duì)超常的熱負(fù)荷,但是由于大型藥品生產(chǎn)凈化車間內(nèi)部布局復(fù)雜,在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大送風(fēng)量。增設(shè)冷盤管增加了送回風(fēng)管的復(fù)雜程度,冷盤管一般需要設(shè)在吊頂夾層,不便于維護(hù)保養(yǎng),使其成為凈化區(qū)潛在的污染源。此外,由于空調(diào)系統(tǒng)送出的冷量不便按各功能間的實(shí)際耗冷量進(jìn)行分配,使送風(fēng)溫度要求差異大的功能間之間溫度達(dá)到均衡的難度較大。
(2)生產(chǎn)單位能耗高。生產(chǎn)區(qū)域制粒、混合、膠囊充填等工序斷續(xù)性生產(chǎn)情況較多,同時(shí)運(yùn)行情況較少。為保持整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域凈化度符合GMP規(guī)范要求,只要有一個(gè)工序的操作間進(jìn)行生產(chǎn),就必須啟動(dòng)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng),如無(wú)相應(yīng)的控制措施將難以對(duì)沒(méi)有生產(chǎn)運(yùn)作的功能間少送風(fēng)、少供冷,滿負(fù)荷生產(chǎn)和低負(fù)荷生產(chǎn)的供冷量相差不大,導(dǎo)致生產(chǎn)單位能耗高。
(3)壓差調(diào)節(jié)困難。調(diào)整壓差時(shí)常出現(xiàn)先調(diào)整好壓差的房間到后又發(fā)生變化的情況,需要反復(fù)多次調(diào)整才能符合要求,而且在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中壓差不穩(wěn)定,波動(dòng)較大。系統(tǒng)功能間較多,全排風(fēng)、回風(fēng)方式并存,各功能間的送風(fēng)量難以通過(guò)人工調(diào)節(jié)方式按比例分配,相互之間容易造成影響,導(dǎo)致壓差調(diào)整過(guò)程各控制點(diǎn)出現(xiàn)波動(dòng)。全排風(fēng)系統(tǒng)對(duì)房間正壓比較敏感,新風(fēng)量和排風(fēng)量稍有變化就會(huì)引起壓差發(fā)生較大改變,對(duì)其他采用回風(fēng)方式的功能間也會(huì)造成較大影響。