1_СУТП Описание ПроявинаЛВ570
.docxМИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО СПХФУ Минздрава России)
Кафедра Процессов и аппаратов химической технологии
Отчет по практической работе №6
на тему
Системы управления технологическим процессом
по учебной дисциплине
Автоматизация процессов производства ГЛС
Семестр 7
Факультет химической технологии
Форма обучения - очная
по направлению подготовки (специальности): 18.03.01 Производство готовых лекарственных средств
уровень высшего образования – бакалавриат
Выполнил:
студентка 4 курса 570 группы Проявина
Л.В./
/
Проверил: Ганин П.Г. / ______________/
Сорокин В.В. / ______________/
Санкт-Петербург,
2020 год
Цели и задачи автоматизации проектируемого процесса.
Технический прогресс фармацевтической промышленности главным образом обусловлен уровнем автоматического управления. Необходимым является наличие средств автоматической диагностики химического, биотехнологического или фармацевтического производственного процесса.
Автоматическое управление производством позволяет:
повысить качество выпускаемой продукции;
снизить затраты сырья и энергии на производство единицы продукции;
снизить себестоимость выпускаемой продукции;
повысить эффективность и производительность оборудования;
повысить объем производимой продукции
облегчить работу персонала;
улучшить санитарно-гигиенические условия персонала;
понизить отрицательное воздействие предприятия на окружающую среду;
повысить безопасность процесса;
повысить квалификацию специалистов.
Основными возможностями автоматического управления являются:
автоматический пуск и остановка производства;
автоматический контроль необходимых технологических параметров;
автоматическое прогнозирование ведения технологического процесса;
поддержание заданных (оптимальных) технологических режимов;
безопасное ведение технологического процесса (уменьшение вероятности нарушения технологического режима, приводящее к нанесению вреда обслуживающему персоналу, оборудованию, окружающей среде);
повышение надежности отдельных технологических стадий и всего процесса производства (сокращение простоев оборудования из-за неполадок, увеличение межремонтных сроков работы оборудования);
предупреждение загрязнения окружающей среды промышленными отходами.
Технологический процесс производства таблеток делится на четыре основных этапа: подготовка порошков компонентов, получение массы для таблетирования, получение готовой лекарственной формы, фасовка и упаковка. На каждом этапе производственного процесса задействовано разнообразное технологическое оборудование, которое работает в различных режимах. Поэтому систему управления производством твердых лекарственных форм можно организовать в виде распределенных систем управления или как гибкую автоматизированную производственную систему. Центральным устройством управления и регулирования технологических процессов является ЭВМ.
Управление технологическими процессами производства твердых лекарственных форм можно организовать в виде иерархической модели управления. На нижнем уровне возникают локальные системы регулирования, выполняется контроль основных параметров технологических режимов: температуры, давления, расхода и т.д.
На среднем уровне осуществляется логическое управление последовательностью выполнения технологических операций оборудования периодического действия.
На верхнем уровне осуществляется управление процессом взаимодействия технологического оборудования, обусловленным типом выпускаемой продукции и ее технологической схемы производства.
Каждый этап делится на ряд технологических стадий. На каждой стадии существуют критические параметры, которые необходимо контролировать для получения качественной готовой продукции, соответствующей по всем показателям требованиям НД.
Описание важнейших контрольных точек производства: обзор критических технологических параметров производства с указанием средств их контроля по каждой единице оборудования.
ВР.3.3 Приготовление увлажнителя
Для увлажнения смеси компонентов необходима гранулирующая жидкость, 10% раствор поливинилпирролидона. Его получают в помещении гранулирования в мобильном реакторе ЕМК-Р20 (поз. 23), снабженном мешалкой и электронагревом.
В реактор по трубопроводу поступает вода очищенная в количестве 12,36 кг, масса контролируется с помощью расходомера. Загрузку 1,38 кг ПВП из зип-пакета оператор производит вручную в реактор сверху. Аппаратчик включает обогрев до 70±10℃ и встроенную мешалку, регулирует ее скорость, продукт перемешивается до полного растворения. После окончания процесса проводят визуальный контроль раствора – он должен быть прозрачным с желтовато-зеленоватым оттенком и не иметь механических включений. В рабочем журнале регистрируется длительность перемешивания, концентрация и количество полученного раствора, который является связующим агентом на стадии ТП.4.1 Смешение, влажное гранулирование, сушка, на которую попадает с помощью перистальтического насоса Quantum (поз. 24). Раствор ПВП массой 13,67 кг используют свежеприготовленным на одну технологическую серию получения гранулята.
Критические параметры и способы их контроля:
количество загружаемой ВО, ПИП расхода жидкости ЭВ200 фирмы «ЭМИС»;
температура в реакторе, ПИП температуры ZET 7021 фирмы «Zetlab»;
скорость вращения мешалки, датчик контроля скорости ED4000 фирмы «FineTek»;
продолжительность работы мешалки, ПИП времени DATA LOG-2 фирмы «Orbis»;
Отклонение значений этих параметров от приведенных в регламенте может привести к получению некачественного раствора ПВП (меньшей или большей концентрации, неполноты растворения, присутствие механических включений), являющегося связующим компонентом в процессе влажной грануляции. Это повлечет за собой получение некондиционного гранулята, то есть невозможность получения качественной готовой продукции.
ТП.4.1 Смешение, влажное гранулирование, сушка
Процесс ведут в помещении гранулирования в установке псевдоожиженного слоя с верхним распылением Ghibli 50 (поз. 24) - аппарате, в рабочей емкости которого совмещены операции смешивания компонентов, увлажнения смеси, грануляции и сушки гранулята.
Кипящий слой дает возможность распылять связующую жидкость на непрерывно движущиеся во взвешенном состоянии частицы, что позволяет вести процессы грануляции и удаления влаги из смеси одновременно, т.е. сократить время производства и убрать дополнительные технологические этапы.
Перед началом работы внешним осмотром проверяют чистоту и исправность установки, пульта управления и средств измерения и контроля, пневматической транспортной системы, перистальтического насоса. А так же работу приточно-вытяжной вентиляции и состояние вакуумного насоса, блока подготовки сжатого воздуха, распылительной форсунки.
Согласно часовым материальным потокам на данную операцию в одну смену загружают: гликлазид 25,02 кг, лактозу 15,20 кг, МКЦ 3,34 кг и раствор ПВП 13,67 кг. Сухие компоненты из передаточных емкостей подаются в продуктовую емкость установки с помощью вакуумного погрузчика (поз. 25), а увлажнитель из реактора в пневмофорсунку с помощью перистальтического насоса (поз. 24).
Поток воздуха всасывается вентилятором, приводимым в действие электродвигателем, очищается в фильтрах грубой и тонкой очистки, нагревается до необходимой температуры в электрокалорифере, осушается и проходит снизу вверх через воздухораспределительную беспровальную решетку, расположенную в нижней части продуктового резервуара.
Гликлазид, лактоза и МКЦ поступают в рабочую камеру аппарата, где потоком горячего чистого воздуха приводятся во взвешенное состояние и тщательно смешиваются в течение 5-10 минут. Затем через распылительную форсунку начинается предварительное увлажнение раствором ПВП в течение 10 - 30 минут при температуре входящего воздуха до 50℃. Регулируется скорость подачи (расход) гранулирующей жидкости, переход в режим увлажнения происходит автоматически. Интерфейс оборудования позволяет посредством изменяемых оператором режимов влиять на основные параметры процесса грануляции – сушки: расход и температура сухого подогретого воздуха на входе в колонну, расход увлажнителя, давление сжатого воздуха в форсунке. Помимо этого, установка снабжена рядом датчиков, позволяющих осуществлять мониторинг процесса: датчики влажности и температуры отработанного воздуха на выходе из аппарата и датчик температуры слоя в зоне грануляции.
Далее следует режим формирования гранулята: температура входящего воздуха от 55 до 65℃; ускоренная подача увлажнителя до полного расходования с подачей на форсунку сжатого воздуха давлением 0,2 МПа. В ходе гранулирования осуществляется автоматическое встряхивание рукавных фильтров. При встряхивании заслонка перекрывает доступ ожижающего воздуха к вентилятору, псевдоожижение слоя прекращается и воздушную нагрузка с рукавных фильтров снимается. Таким образом, фильтры очищаются от пылеобразного продукта, который затем гранулируется.
После отключения системы распыления начинается сушка гранулята до требуемого значения (1,0 – 3,0 %) остаточной влажности, она длится 10-30 мин при температуре воздуха не ниже 45℃. Реле времени обеспечивает последовательность и необходимую продолжительность операций, цикличность и длительность процесса встряхивания рукавных фильтров и синхронной с ними работы заслонки.
Через 15 минут после начала процесса сушки из продуктовой корзины отбирают среднюю пробу гранулята в соответствии с СОП «Порядок отбора проб проведения постадийного контроля полупродуктов технологических серий при производстве лекарственных препаратов». Пробу передают в аналитическую лабораторию ОКК для определения остаточной влаги, при неудовлетворительном значении сушку продолжают в течение 2-15 минут. Помимо влажности контролируются характеристики гранулята: гомогенность, сыпучесть, гранулометрический состав, объемная плотность. При удовлетворительном результате анализа регистрируют результаты измерения в маршрутном листе.
Скорость испарения распыленной жидкости определяет размер и вязкость капель в момент контакта со взвешенными в псевдоожиженном слое частицами. Контакт и агрегация взвешенных частиц происходит за счет растворителя (входящего в состав увлажнителя), а укрепление образовавшихся связей – за счет растворенного связующего вещества в процессе испарения растворителя. На пути от форсунки до взвешенной частицы капля постоянно теряет влагу за счет проходящего через рабочую камеру горячего сухого воздуха, а вязкость ее увеличивается. От размера, количества влаги в капле и вязкости в значительной мере зависит способность частиц к агрегации и образованию устойчивых гранул.
Влажность гранулируемых веществ является критической для данного процесса. При грануляции необходимо выйти на режимы, обеспечивающие скорость отвода влаги, приблизительно равную скорости привнесения влаги в рабочую камеру. При этом режимы должны обеспечивать агломерацию частиц и образование гранул необходимой величины.
Таким образом, можно выделить основные параметры, влияющие на протекание процесса. Параметры, определяемые гранулируемой массой: площадь испарения влаги – форма, структура и размер гранулируемых частиц; растворимость ингредиентов; сорбция/десорбция влаги ингредиентами гранулируемой массы.
Параметры входящего воздуха: расход входящего в колонну воздуха, влажность входящего воздуха и его температура.
Параметры капель распыляемого связующего раствора увлажнителя: размер капель увлажняющего раствора и соотношение в капле влаги и связующего вещества в момент контакта капли с гранулируемыми частицами, которые определяются составом исходного раствора, а также давлением воздуха, подаваемого на форсунку и обеспечивающего дисперсность капель и угол их распыления.
Интерфейс оборудования позволяет посредством изменяемых оператором режимов влиять на основные параметры процесса грануляции – сушки в псевдоожиженном слое. К основным изменяемым режимам относятся: расход и температура сухого подогретого воздуха на входе в колонну, расход увлажнителя, подаваемого на форсунку, давление воздуха, распыляющего увлажнитель на выходе из форсунки, и давление воздуха, определяющего угол распыла форсунки.
Критические параметры и способы их контроля:
расход увлажнителя, ПИП расхода жидкости ЭВ200 фирмы «ЭМИС»;
температура входящего воздуха, ПИП температуры ZET 7021 фирмы «Zetlab»;
температура в аппарате и слое материала, ПИП температуры ZET 7021 фирмы «Zetlab»;
давление сжатого воздуха на форсунке, ПИП давления MBS 32 фирмы «Danfoss»;
продолжительность смешивания, гранулирования и сушки, ПИП времени DATA LOG-2 фирмы «Orbis»;
Отклонение значений этих параметров от приведенных в регламенте может привести к получению некачественного гранулята.
Продолжительность пермешивания влияет на равномерность смешения компонентов, а следовательно однородность распределения компонентов в грануляте и, впоследствии, в таблетках. Недостаточное время перемешивания ведет к неравномерному распределению действующего и вспомогательных веществ в полупродукте и готовой продукции, что вызовет отклонения при анализе на соответствующие показатели качества, либо возможно расслоение, сколы и крошение таблеток при прессовании.
Также для повышения гомогенности массы создаются условия для встряхивания или поддувки рукавных фильтров в сушилке-грануляторе без прекращения псевдоожижения.
Скорость подачи увлажнителя и температура в аппарате (температура ожижающего воздуха) напрямую влияют на качество гранул. При низкой скорости подачи наблюдается медленный прирост массы гранул, пересыхание их поверхности и появление шероховатостей, неравномерное покрытие. При слишком высокой скорости гранулы налипают на стенки и решетку аппарата ПОС, частицы переувлажняются и слипаются. Таким образом, неравномерная подача связующей жидкости приводит к получению гранул неправильной формы, несбалансированного фракционного состава, что ухудшает сыпучесть, влияющую на параметры прессования таблеток.
При излишне высокой температуре входящего воздуха так же нарушается равномерность фракционного состава гранулята (присутствие конгломератов), гранулы имеют шероховатую поверхность, что приводит к снижению их насыпной плотности, и, как следствие, сыпучести.
Равномерность нанесения ПВП на частицы зависит не только от скорости подачи, но и от размера капель раствора. Величина капель регулируется изменением давления воздуха, подаваемого на форсунку. При низких значениях давления сжатого воздуха получаютя крупные капли, гранулы переувлажняются и имеют неоднородный фракционный состав. При высоких значениях давления размер капель слишком мал, наблюдается пересушивание гранулята, отсутствует необходимый прирост массы, т.к. капли высыхают, не достигнув поверхности гранул, и уносятся из камеры аппарата ПОС.
Продолжительность сушки определяет остаточную влажность гранулята. При избыточной влажности (более 3,0%) гранулят имеет склонность к прилипанию к пуансонам и неравномерному заполнению матрицы при таблетировании, поэтому необходимо продолжить сушить его в течение от 1 до 5 минут в зависимости от величины отклонения. При пересушивании (менее 1,0%) гранулы становятся хрупкими, часто разрушаются и плохо прессуются, поэтому необходимо доувлажнение расчетным количеством воды очищенной в режиме предварительного увлажнения. Это увеличивает продолжительность технологического процесса и трудоемкость.