Оборудование_MU2

УДК 615(07)

Обладнання хіміко-фармацевтичних підприємств : методичні вказівки до практичних занять студентів напряму підготовки 6.120201 «Фармація» денної та заочної форми навчання / упор.: Г. І. Кузьміна, А. П. Строкань. –

К.: КНУТД, 2014. – 87 с.

Упорядники: Г.І. Кузьміна, к. х. н., доцент А.П. Строкань, к. х. н., професор

Відповідальний за випуск: завідувач кафедрою промислової фармації д. фарм. н., професор В.В. Страшний

Затверджено на засіданні кафедри промислової фармації Протокол № 9 від 03.04. 2014р.

Студенти напряму підготовки 6.120201 «Фармація» зі спеціальності «Технології фармацевтичних препаратів» денної та заочної форми навчання вивчають курс «Обладнання хіміко-фармацевтичних виробництв» згідно з навчальним планом в 7 семестрі в об’ємі 162 години, з яких 60% відводиться на самостійне опрацювання студентом програмного матеріалу. Дані методичні вказівки складено згідно вимог типової програми з обладнання хіміко-фармацевтичного виробництва для студентів фармацевтичнотехнологічних спеціальностей з метою засвоєння теоретичного матеріалу студентами з курсу «Обладнання хіміко-фармацевтичних підприємств».

У даних методичних вказівках викладено інформаційний матеріал, основні запитання та завдання, які дають змогу протестувати рівень самостійного засвоєння теоретичних положень та готовність студентів до виконання практичних занять. Одержані на заняттях знання та уміння дозволять майбутньому фахівцю, використовуючи теоретичні знання з конструкції, принципу дії та призначення типового сучасного технологічного обладнання для підприємств хіміко-фармацевтичної галузі, в умовах виробничої, інженерно-організаційної, науково-дослідницької діяльності в галузі промислового виробництва лікарських засобів природного та синтетичного походження, здійснювати оптимальний вибір технології та технологічного обладнання з урахуванням сучасних вимог GMP до технологічного процесу та обладнання, визначати необхідну кількість одиниць обладнання для виробництва серії лікарського засобу, удосконалювати технологію виробництва шляхом впровадження у виробництво сучасного обладнання, яке дозволяє поєднати в одному технологічному циклі декілька технологічних стадій.

2

3

Практичне заняття № 1

ХАРАКТЕРИСТИКА І КЛАСИФІКАЦІЯ ОБЛАДНАННЯ ХІМІКО ФАРМАЦЕВТИЧНИХ ПІДПРИЄМСТВ. ВИМОГИ ДО ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ. КОНСТРУКЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ. ТРУБОПРОВОДНІ

СИСТЕМИ

Мета заняття: ознайомлення з обладнанням та апаратурою, які застосовують у виробництві лікарських засобів.

Питання для самостійної роботи:

1.Основні характеристики технологічного обладнання

2.Категорії обладнання хіміко-фармацевтичних підприємств

3.Вимоги GMP до основного та допоміжного технологічного обладнання

4.Кваліфікація обладнання

5.Сучасні тенденції в галузі фармацевтичного машинобудування

6.Конструкційні матеріали в галузі фармацевтичного машинобудування

7.Трубопровідні системи.

ІНФОРМАЦІЙНИЙ МАТЕРІАЛ

Курс «Обладнання хіміко-фармацевтичних підприємств" спрямований на набуття знань з сучасних технологій і обладнання, що використовуються у виробництва різноманітних лікарських форм; досягнень останніх років в галузі фармацевтичного машинобудування та практичних навичок щодо удосконалення технологічного процесу шляхом заміни застарілого обладнання на сучасне, грамотного підбору обладнання з урахуванням вимог належної виробничої практики (GMP).

Порівняння хімічного хіміко-фармацевтичного виробництв. Хімічне та хіміко-фармацевтичне виробництва схожі за:

1) апаратурним оснащенням (реактори, обладнання для фільтрації, центрифугування, теплообмінних процесів та ін.),

2) видами виробничих процесів – гідромеханічні (транспортування рідинн і газів); теплові ( нагрівання й охолодження); масообмінні (адсорбція, екстракція, сушка); хімічні; механічні (здрібнювання, змішування).

Сучасне хіміко-фармацевтичне виробництво (ХФВ) на відміну від хімічного:

1) повинне забезпечувати більш жосткі вимоги до чистоти продукції, а саме її якості (стерильність, апірогенність, відсутність залишкових домішок важких металів та ін.);

2) має порівняно невеликі обсяги виробництва більшості лікарських

4

засобів (ЛЗ);

3)характеризується більшими питомими витратами сировини й матеріалів (через багатостадійність й складність синтезу лікарських речовин) та частішим оновленням номенклатури ЛЗ;

4)лікарські та допоміжні речовини, що випускаються на ХФВ, подалі переробляються в готові лікарські форми.

Обладнання хіміко-фармацевтичних підприємств (ХФП) поділяється на дві великі групи - апарати і машини.

Апарати - це пристрої, в яких здійснюються дифузійні, теплові, хімічні та ін. процеси, результатом яких є зміна физико-хімічних властивостей або агрегатного стану вихідних речовин. Основною частиною будь-якого апарату є камера, в якій відбувається обробка вихідних речовин під впливом хімічних, біологічних, теплових та ін. факторів.

Машина (м.) - це сполучення механізмів, що здійснюють певні рухи для перетворення енергії або виконання роботи. Основні частини м. - руховий, передатний і виконавчий механізми. Руховими механізмами є двигуни (на електродвигуни, в яких той чи інший вид енергії перетворюється в механічну енергію обертового валу або поршня, що рухається прямолінійно. Виконавчими механізмами служать знаряддя, за допомогою яких відбувається зміна властивостей, стану, форми або положення об'єкту, що обробляється. Передавальні механізми призначені для приведений у рух виконавчого механізму від рухового.

Основні характеристики обладнання ХФП:

1) продуктивність. Виражається або кількістю вихідних матеріалів, що надходять в апарат/машину, в одиницю часу, або кількістю отриманих продуктів в одиницю часу. Кількість матеріалів або продуктів виражають у вагових або об'ємних одиницях на одиницю часу (напр., продуктивність екстрактори – в л/доба), штучні вироби - у штуках на одиницю часу (напр., продуктивність таблет-пресу – кількість таблеток/год);

2) потужність, тобто робота, яка затрачується або одержується в одиницю часу. Виражають у джоулях в секунду (Дж/сек). Розрізняють потужність (роботу), яку затрачують на валу апарату або машини, та потужність двигуна, що приводить обладнання в рух. Внаслідок втрати енергії в передатних і виконавчих механізмах корисна потужність завжди менше затрачуваної. Відношення корисної до затрачуваної енергії називають коефіцієнт корисної дії (ККД). Чим ККД ближче до одиниці, тим більш економічно працює машина/апарат.

Вимоги до обладнання ХФП. Поряд з вимогами до конструкції, які

5

залежать від призначення обладнання, параметрів та способів ведення технологічного процесу, вимоги до обладнання ХФВ визначаються жорсткими вимогами до якості ЛЗ. Обладнання слід конструювати, пристосовувати й експлуатувати таким чином, щоб воно відповідало операціям, що проводяться. Їхнє розташування і конструкція повинні звести до мінімуму ризик помилок і забезпечувати можливість ефективного очищення й обслуговування з метою недопущення перехресної контамінації, накопичення пилу або бруду і взагалі будь-яких несприятливих чинників для якості продукції.

При конструюванні апаратів і машин для ХФП враховують наступні вимоги:

1)конструкційні: забезпечення відповідної міцності всіх деталей і конструкцій, застосування стандартних легко замінних деталей і вузлів, зручність в експлуатації, ремонті, монтажі й розбиранні;

2)експлуатаційні: забезпечення параметрів технологічного процесу (температура, тиск, швидкість обертання мішалки та ін.); .

3) дотримання вимог техніки безпеки: певний запас міцності комплектуючих машини/апарату, забезпечення запобіжними системами, огороджувальні конструкції для деталей, що рухаються, та ін.;.

4) вимоги промислової санітарії (базуються на вимогах GMP до обладнання: зведення до мінімуму механічного, хімічного та мікробіологічного забруднення та, відповідно, запобігання розкладанню ЛЗ, захист від впливу навколишнього середовища та ін.. Апарати ХФП повинні бути сконструйовані зручно для очищення (cleaning-in-place) й дезінфекції

(sterilization-in-place) - CIP/SIP. Матеріали, з яких виготовлені деталі та вузли, не повинні вступати в реакцію, виділяти або поглинати речовини/іони при контакті з ЛЗ та його складовими.

Згідно вимог GMP до конструкції (дизайну), розмірів і розміщенню обладнання, яке застосовують у виробництві, переробці, упаковані ЛЗ, апарати та машини повинні бути відповідної конструкції, адекватного розміру та зручно скомпоновані для виконання технологічної операції, до якої вони призначені, зручними для очищення (CIP/SIP) й експлуатації.

Таким чином, при виборі обладнання з декількох моделей від різних виробників необхідно звертати увагу на наступне:

1)адекватність операційних процедур процесу (для змішувачагранулятора – звертають увагу на робочий об'єм, продуктивність);

2)зручність заміни деталей/вузлів і обслуговування (якщо складно, то зростає час виготовлення серії ЛЗ і навіть можливий негативний вплив на їх якість);

6

3)можливість зручного очищення та при необхідності стерилізації

(CIP/SIP);

4)фактори навколишнього середовища (порошить/не порошить при роботі таблет-прес; якщо порошить, то виникає потенційна небезпека контамінації інших продуктів та необхідність додаткового захисту працюючих).

5)підлягає/не підлягає обладнання валідації (наявність документації для проведення кваліфікаціі й валідації);

6)конструкційний матеріал (поверхні деталей/вузлів, що стикаються з робочими середовищами при виготовленні ЛЗ, не повинні впливати на їх безпеку, ідентичність, якість або чистоту;

7)будь-які речовини, необхідні для роботи обладнання (змащувальні масла або змащувально-охолоджуюча емульсія) не повинні вступати в контакт із складовими ЛЗ, контейнерами та кришками для паковання ЛЗ, напівпродуктами;

8)двигуни, конвеєри, підшипники повинні розташовуватися поза апаратом або зоною паковання (якщо це неможливо, використовуються спеціальні засоби захисту вихідної сировини, напівпродуктів і ЛЗ.

Категорії обладнання ХФП – обладнання загального та спеціального призначення.

До загального обладнання відносяться:

1)машини для подрібнення твердих матеріалів (траворізки, коренерізки, машини з дисковими пилами, дробарки млини кульові, дискові, молоткові та струминні, дезінтегратори та дісмембратори)

2)машини для розподілу твердих подрібнених матеріалів по фракціях (похилі та плоскі грохоти, бурати, інерційні грохоти, вібраційні грохоти, класифікатори);

3)машини для змішування матеріалів (барабанні, лопатові, шнекові, швидкістні змішувачі);

3)насоси, компресори, вентилятори;

4)теплообмінні, випарні та сушильні апарати різних конструкцій;

5)гранулятори, гранулятори-змішувачі, гранулятори-сушарки;

6)ємнісні апарати із пристроями, що перемішують (реактори), та без пристроїв для перемішування (збірника, мірники, резервуари);

8)центрифуги;

9)екстрактори.

Апарати ХФВ класифікують на апарати високого тиску, емальовані та з неметалевих матеріалів.

7

підготовки ампул або флаконів до заповнення (машини для миття та стерилізаційні тунелі), стерилізатори, автоклави, машини для заповнення та герметизації, упаковки ампул/флаконів;

3)виробництво м’яких лікарських форм: високошвидкісні міксеригомогенізатори, тубонаповнювальні машини для фасування мазей, паст, гелів; технологічні лінії для виготовлення супозиторіїв методом виливання та методом пресування, машини для пакування туб в короба, машини групової упаковки;

4)виробництво медичних капсул: машини для виготовлення твердих капсул; машини для заповнення капсул; машини для виготовлення м’яких капсул; машини для пакування капсул в блістерну упаковку та флакони, пакувальне обладнання в картонну та групову упаковку;

5)мікробіологічне виробництво: ферментери, флотаційні апарати.

Конструкційні матеріали. В машинобудуванні для хімікофармацевтичної промисловості використовується різні конструкційні матеріали (КМ):

1)метали групи заліза і їх сплави між собою та з іншими елементами;

2)мідь і її сплави;

3)алюміній і його сплави;

4)титан, тантал, ніобій, цирконій, вольфрам і їх сплави;

5)скло, фарфор, кераміка;

6)полімеризаційні пластмаси, каучуки та гуми, вуглепластики, композиційні матеріали.

Широкий спектр КМ пояснюється різноманітністю та специфічністю вимог, що пред'являються до конструкційних матеріалів для обладнання ХФВ. КМ повинні мати:

1)достатню механічну міцність;

2)стійкість до корозійної дії речовин технологічного та навколишнього середовищ;

3)володіти необхідними фізичними властивостями (наприклад, хорошою теплопровідністю);

4)легко піддаватися механічній обробці;

5)не надавати інгібіторної дії на процеси, що проводяться в даній апаратурі;

8

6)не впливати на чистоту продуктів;

7)бути дешевими і доступними.

Однією з важливих вимог до КМ для обладнання ХФВ та його окремих вузлів (реактори, дозатори та ін.) в більшості випадків є їх корозійна стійкість, яка визначає їх довговічність. Вибір КМ для обладнання або його окремих деталей визначається їх призначенням та вимогами до якості ЛЗ. Необхідно враховувати умови проведення технологічного процесу (температура, тиск), характеристики робочого середовища (хімічний склад, рН, абразивні включення та ін.). КМ, що контактує із технологічними середовищами, повинен мати:

а) високу корозійну стійкість; б) високу механічну міцність;

в) не повинен впливати на процеси, що проводяться в даній апаратурі (хід хімічних реакцій, адсорбувати компоненти робочого середовища та ін.);

г) не повинен впливати чистоту продукту; д) повинен бути недорогим та доступним.

Трубопровідні системи (Тс) складаються з: труб, деталей з’єднання й кріплення трубопроводів, трубопровідних арматур. Тс класифікують на матеріальні, паро- і конденсатопровідні, трубопроводи стисненого повітря, вакуумопроводи, виробнича каналізація. В залежності від застосування Тс виробляються з різних конструкційних матеріалів. З чавуну виробляють канализаційні трубопроводи з високою корозійною стійкістью. Сталеві труби бувають зварені й безшовні. Зварені труби (поздовжній або спіральний шов) – це водогазопровідні труби для транспортування води, газу, стисненого повітря, пари під тиском в інтервалі температур від -15 до 200 0 С. Безшовні труби - більше надійні для переносу будь-яких матеріалів, включаючи корозійно небезпечні, токсичні, вибухонебезпечні в інтервалі температур від - 180 до 800 0С и тиску до 20 кПа. Алюмінієві трубопроводи – корозійностійкі, використовуються для переносу по них оцтової та сірчаної кислот, органічних розчинників. Скляні труби використовуються там де необхідні висока чистота й візуальне спостереження, кварцові - висока термічна стійкість, кислотостійкість. Труби з вініпласту, поліетилену й поліпропілену можна використовувати до 400С. Із них виготовляють трубопроводи для перекачування кислот, лугів (не можна сірчану), вакуумні лінії й повітропроводи. Труби з фаоліту (можна використовувати у режимі до 110 0С и тиску до 1 МПа) застосовують в комунікаціях всередині цеху й між цехами. На ХФП використовуються також труби з антикорозійним покриттям (гумовані, полімерні плівки, емалі, антикорозійні фарби).

9

Способи з'єднання труб і сполучні частини. Труби сполучають між собою та з арматурою. Вибір того або іншого типу з'єднання труб обумовлюється багатьма чинниками. Основними з них є: матеріал деталей, що сполучаються; характер середовища, що транспортується (здатність до застигання, наявність осаду, токсичність тощо); необхідність частих розбирань; вогне- і вибухонебезпека виробництва; тиск і температура середовища, що транспортується.

Трубні з'єднання бувають нероз'ємні (з'єднання зварюванням, пайкою і склеюванням) і роз'ємні (різьбові і фланцеві). Найбільш поширено фланцеве з'єднання труб.

Рис. 1. Способи з'єднання труб :

а – з'єднання труб зваркою у стик: 1 і 3 – кінці труб, 2 – місце зварки б - розтрубне з'єднання труб: 1 і 3 – кінці труб, 2 – розтруб, 3 -шар цементу

або кислототривкої мастики, 4 – шар прядивного або цементного пасма;

в - з'єднання труб різьбою: 1,3 – труби з різьбленням, 2 - муфта з нарізкою;

г- фланцеве з'єднання труб: 1 і 6 - кінці труб, що сполучаються, 3 і 4 – фланці, 2 - болт, що стягує фланці, 5 - ущільнююче прокладення(набивання)

Сполучні частини (фасонні деталі, фітинги). Функції: 1) з'єднання труб між собою, 2) зміна діаметру, 3) зміна напряму трубопроводу, 4) відгалуження від трубопроводу однієї або двох ліній того ж або меншого діаметру, 5) закриття трубопроводу на його кінці.

Арматура – це пристрої для керування потоками рідин і газів, які переміщаються по трубопроводах. Залежно від призначення розрізняють

10