примеры выбора оборудования / Выбор оборудования бисопролол

8. Расчёт и выбор технологического оборудования, средств механизации, транспортных приспособлений

Одним из самых важных элементов, определяющих качество выпускаемой продукции, является оборудование для производства лекарственных препаратов. Высокое качество производства лекарственных средств может гарантировать применение современного прогрессивного оборудования, которое обеспечивало бы стабильные и устойчивые показатели в работе. При выборе современного фармацевтического оборудования необходимо обратить внимание на ряд основных моментов: 1. Оборудование должно соответствовать своему назначению и требованиям технологического процесса, обеспечивать стабильные показатели в процессе работы и выпускать продукт в соответствии с требованиями его спецификации.

2. Оборудование не должно представлять никакой опасности для продукции и обслуживающего персонала. Части оборудования, соприкасающиеся с продукцией, не должны выделять или абсорбировать вещества, которые могли бы повлиять на качество продукции. 3. Оборудование не должно выделять загрязнений в окружающую среду в процессе работы и исключать возможность перекрестной контаминации.

4. Оборудование должно позволять производить его полную и тщательную очистку после работы.

Расчёт и выбор технологического оборудования осуществляется, исходя из заданной мощности проектируемого производства препарата «Бисопролол» таблеток, покрытых оболочкой, 10 мг № 30, составляющей 1 млн. упаковок в квартал.

Расчёт и выбор оборудования осуществляется с учетом:

• запаса мощности (z), составляющего 10 – 20 %;

• коэффициента условной производительности (b), составляющего 0,80 – 0,95 и связанного с тем, что почти всё современное оборудование имеет возможности плавной регулировки производительности, и её рабочая величина меньше заявленной;

• единиц используемого оборудования (n);

• коэффициента использования (К_исп.), который должен составлять не менее 0,70.

G_выбора = G_{проект.} × (1 + z) × Т / (b × n), (1)

где G_выбора – минимальная производительность, выбираемого оборудования,

кг/час;

G_{проект..} – производительность по проекту (исходя из расчета часовых

материальных потоков), кг/час;

Т – количество часов, которое будет работать выбранное оборудование.

К_исп. = G_{проект.} / G_{оборуд.}, (2)

где G_{оборуд.} – производительность выбранного оборудования, кг/час.

Расчёт и выбор емкостного оборудования периодического действия осуществляется по его объему, исходя из производительности (G_{проект.}, из расчёта часовых материальных потоков), с учётом:

• коэффициента запаса мощности (z), составляющего 10 – 20 %;

• коэффициента заполнения аппарата (α), составляющего 0,8 – 0,9;

• единиц используемого оборудования (n).

V_апп. = G_{проект.} × (1+ z) × Т / (n × α), (3)

где V_апп. – минимальный объем устанавливаемого оборудования, л;

Т – количество часов, которое будет работать выбранное оборудование.

Расчёт и выбор емкостного оборудования для перемещения сырья и полупродуктов осуществляется по формуле:

V_апп. = V_ср. / φ, (4)

где V_апп. – необходимый объём ёмкости, л;

V_ср. – объём среды в ёмкости, л;

φ – коэффициент заполнения, составляющий 0,8 – 0,9.

Объём среды:

V_ср. = m / ρ_нас., (5)

где m – масса загружаемого в ёмкость материала, кг;

ρ_нас. – насыпная плотность материала, кг.

Стадия ВР.3. Подготовка сырья. Приготовление увлажнителя

Операция ВР.3.1. Взвешивание и просев сырья

На стадии подготовки сырья после растаривания сырье поступает на взвешивание.

В соответствии с часовыми материальными потоками необходимо взвесить:

Бисопролола фумарата – 0,40 кг/час (2,88 кг на загрузку)

Кроскармеллозы натрия – 0,17 кг/час (1,22 кг на загрузку)

Крахмала прежелатизированного – 0,31 кг/час (2,23 кг на загрузку)

Лактозы – 3,79 кг/час (27,29 кг на загрузку)

Талька – 0,16 кг/час (1,15 кг на загрузку)

Целлюлозы микрокристаллической – 2,41 кг/час (17,35 кг на загрузку)

Магния стеарата – 0,078 кг/час (0,56 кг на загрузку)

Выбираем весы электронные модели  МК-6-Т, фирмы «РосВес» (Россия) (поз. 2), (рисунок 8.1.). [29]

Технические характеристики:

• предел взвешивания: 6 кг

• дискретность: 2

• размер платформы: 280×210 мм

• масса: 3,7 кг

Рисунок 8.1.

Весы электронные МК-6-Т

Выбираем весы электронные модели ВСП – 60/10-5, изготовитель Санкт-Петербург, ЗАО «Вес – сервис» (поз. 13), (рисунок 8.2.). [26]

Технические характеристики:

• предел взвешивания: 0,2 – 60 кг

• цена деления: 10 г

• погрешность измерения: от 0,1 до 2,5 – ± 10 г, от 2,5 до 10 кг – ± 20 г, от 10 до 30 кг – ± 30 г.

• размер платформы: 280×210 мм

• масса: 3,7 кг

Рисунок 8.2.

Весы электронные ВСП – 60/10-5

Электронные весы так же могут использоваться в комплекте с пандусами.

Необходимый объем межоперационных ёмкостей составит:

• для бисопролола фумарата: 0,40 × 7,2 = 2,88 кг

V_ср. = 2,88 / 800 = 0,0036 м³ = 3,6 л

V_апп. = 3,6 / 0,9 = 4 л

• для кроскармеллозы натрия: 0,17 × 7,2 = 1,22 кг

V_ср. = 1,22 / 425 = 0,00288 м³ = 2,88 л

V_апп. = 2,88 / 0,9 = 3,2 л

• для крахмала прежелатизированного: 0,31 × 7,2 = 2,23 кг

V_ср. = 2,23 / 557 = 0,004 м³ = 4 л

V_апп. = 4 / 0,9 = 4,4 л

• для лактозы: 3,79 × 7,2 = 27,29 кг

V_ср. = 27,29 / 619 = 0,04408 м³ = 44,08 л

V_апп. = 44,08 / 0,9 = 48,98 л

• для талька: 0,16 × 7,2 = 1,15 кг

V_ср. = 1,15 / 480 = 0,0024 м³ = 2,4 л

V_апп. = 2,4 / 0,9 = 2,67 л

• для целлюлозы микрокристаллической: 2,41× 7,2 = 17,35 кг

V_ср. = 17,35 / 353 = 0,049155 м³ = 49,16 л

V_апп. = 49,16 / 0,9 = 54,62 л

• для магния стеарата: 0,078 × 7,2 = 0,5616 кг

V_ср. = 0,5616 / 360 = 0,00156 м³ = 1,56 л

V_апп. = 1,56 / 0,9 = 1,73 л

Для перемещения сырья и полупродуктов на всех стадиях, описанных ниже, выбраны контейнеры фирмы «АртЛайф Техно» (Россия) (поз.4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,15,20,21,22,23,26,34,37,41,47), (рисунок 8.3, 8.4.). [25]

Емкости изготавливаются из высоколегированных нержавеющих сталей с содержанием хрома, никеля,

молибдена и титана которые не подвержены коррозии и выдерживают обработку дезинфицирующими средствами. Рисунок 8.3.

Межоперационная емкость

Дополнительная комплектация:

• колесные опоры;

• указатели уровня;

• моющие головки;

• конические, плоские, эллиптические днища;

• система циркуляции жидкости; Рисунок 8.4.

• герметичные люки; Межоперационная емкость

• смотровые окна с подсветкой;

• технологические патрубки.

Характеристики ёмкостей приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1. Технические характеристики межоперационных емкостей

Наименование показателя	Объём емкости, л
	5	10	50	100
1	2	3	4	5
Модель	626004	626005	626057	626103
Габариты, мм	Ø250	Ø250	Ø450	Ø560
Высота, мм	166	310	371	478
Масса, кг	2,0	3,0	7,9	12,5

После взвешивания сырье поступает на просев. Согласно часовым материальным потокам, необходимо просеять:

Бисопролола фумарата – 0,40 кг/час

Кроскармеллозы натрия – 0,17 кг/час

Крахмала прежелатизированного – 0,31 кг/час

Лактозы – 3,79 кг/час

Талька – 0,16 кг/час

Целлюлозы микрокристаллической – 2,41 кг/час

Магния стеарата – 0,078 кг/час

Для просева бисопролола фумарата и части лактозы будет проводиться предварительное смешение, поэтому для этих компонентов необходимо выбрать отдельное вибросито:

G_{проект.} = 0,40 × 7,2 + 3,79 = 6, 67 кг

G_выбора = G_{проект.} × (1 + z) / (b × n)

G_выбора = 6,67 × (1 + 0,15) / (0,80 × 1) = 9,59 кг/час

Выбираем вибросито S-350 фирмы «DGM PHARMA APPARATE» (Швейцария), (поз. 18), (рис. 5). [24]

Технические характеристики:

• производительность: 60 – 500 кг/час

• потребляемая мощность: 0,55 кВт

• габаритные размеры: 540×540×1060 мм

• вес: 100 кг

Принцип действия вибросита: продукт, попадая через Рисунок 8.5.

загрузочную воронку на сита, под действием Вибросито S-350

направленной вибрации определенной амплитуды, разделяется на фракции. Размер частиц в каждой фракции зависит от размера ячеек установленных сит.

Так как из всех остальных веществ, поступающих на стадию просева, наибольшее количество составляет лактоза, то выбор оборудования производится по этому компоненту.

G_выбора = G_{проект.} × (1 + z) × Т / (b × n)

G_выбора = 3,79 × (1 + 0,15) × 7,2 / (0,80 × 1) = 39,23 кг/час

Выбираем вибросито  S-350 фирмы «DGM PHARMA APPARATE» (Швейцария), (поз. 19), (рисунок 8.5.). [24]

Преимуществом данного оборудования является то, что поверхности, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной нержавеющей стали AISI 304, сборка и разборка вибросита для осуществления его санитарной обработки осуществляется без использования вспомогательного инструмента, исключено попадание смазки в продукт. Одновременно может происходить просев на 3 фракции. Широкий диапазон размеров сит с разными размерами ячеек, изменяемая амплитуда колебаний. Сито легко перемещается благодаря наличию колес.

Для загрузки компонентов в вибросита выбран универсальный вакуумный загрузчик (УВЗ) фирмы «АртЛайф Техно» (Россия), (поз. 16,17), (рисунок 8.6.). [25]

Технические характеристики:

• производительность: до 400 кг/час

• расход воздуха: 18 м³/час

• давление воздуха: 0,4 – 0,6 МПа

• уровень шума: 65 дБ

• материал: AISI 304

• габаритные размеры: 570×400×400 мм

• масса: 18 кг

Принцип действия УВЗ – периодический, продукт перегружается из исходной ёмкости порциями, имеется возможность подбора скорости перегрузки под технологический процесс.

Отсутствие электрических частей позволяет применять данное устройство в помещениях

различных классов. Конструкция УВЗ Рисунок 8.6.

быстро-разборная, что облегчает его Универсальный вакуумный загрузчик

мойку и дезинфекцию.

Применение УВЗ позволяет снизить трудоемкость загрузки до минимума. Особенно эффективен в работе с пылящими продуктами, т.к. исключает пылеобразование, что очень важно для поддержания условий "чистых помещений". Имеет небольшие габаритные размеры, мобилен. Для работы требуется только наличие сжатого воздуха, и нет необходимости в вакуумировании другого оборудования. Аппарат комплектуется армированным продуктопроводом требуемой длины. Соответствует стандарту GMP.

Просев кроскармеллозы натрия, крахмала прежелатизированного, талька и магния стеарата производится на лабораторном вибросите марки В-30 фирмы «Биос» (Россия), (поз. 3), (рисунок 8.7.). [27]

Технические характеристики:

• диаметр дек (просеивающих элементов): 300 мм

• количество дек: не более 8 шт.

• амплитуда колебаний: 0,25 – 1,5 мм

• частота колебаний: 1500 кол./мин

• мощность электродвигателя: 2×0,25 кВт

• крупность частиц сырья: не более 3 мм Рисунок 8.7.

• габаритные размеры: 385×350×550 мм Лабораторное вибросито В-30

• масса: 28 кг

Операция ВР.3.2. Приготовление увлажнителя

На стадии приготовления 10 % раствора поливинилпирролидона отмеряется необходимое количество воды очищенной и поливинилвирролидона.

Загрузка поливинилпирролидона в реактор осуществляется с помощью вакуума.

С учетом часовых материальных потоков количество сырья, пошедшего на стадию, составит:

G_проект = 0,47 × 7,2 + 4,25 × 7,2 = 33,98 кг

Тогда объём выбранного аппарата составит:

V_апп. = G_{проект.} × (1+ z) / (n × α)

V_апп. = 33,98 × (1 + 0,15) / (1 × 0,80) = 48,85 л

Подача воды очищенной производится по трубопроводу непосредственно в реактор для приготовления увлажнителя, на котором Рисунок 8.8.

установлено специальное устройство для Устройство для взвешивания емкостей

взвешивания емкостей фирмы «РосВес» (Россия), (рисунок 8.8.), позволяющее отмерять необходимое количество воды. [29]

Устройство позволяет точно контролировать расход взвешиваемых жидкостей или продуктов и своевременно их пополнять.  При достижении заданного веса возможна подача управляющего сигнала на устройство для заполнения или опустошения емкости (шнековый питатель, заслонки, пневмопровод). Также поддерживается автоматическое дозирование продукта в емкость или из нее. Емкости устанавливаются на 1 – 4 тензодатчика и позволяют устанавливать емкости от 100 кг до 100 тонн. Технические характеристики:

• максимальная пылевлагозащита и широкий температурный диапазон позволяет эксплуатировать системы на открытых площадках и в районах крайнего севера; 

• двухдиапазонный режим работы для более точного измерения веса; 

• возможность подключения к АСУТП; 

• дополнительные опции (большое выносное табло, принтер); 

• удобное и многофункциональное ПО в комплекте.

Выбираем установку для приготовления увлажнителя АК-60 фирмы «DGM PHARMA APPARATE» (Швейцария), (поз. 27), (рисунок 8.9.). [24]

Технические характеристики:

• объём ёмкости: 60 л

• максимальная температура раствора: 80 ⁰С

• мощность нагревателя: 6 кВт

• частота вращения мешалки: 100 – 500 об/мин

• габаритные размеры: 820×620×1080 мм

• вес: 70 кг

Установка приготовления увлажнителя предназначена для перемешивания раствора, если необходимо его нагрева до заданной температуры.

В установке реализована возможность Рисунок 8.9.

поддержания заданной температуры раствора Установка для приготовления

и перекачка его перистальтическим насосом на увлажнителя АК-60 место потребления. Реактор состоит из мобильной рабочей емкости с водяной рубашкой. В рубашке установлены электронагреватели и система контроля температуры. На крышке емкости смонтировано перемешивающее устройство с электрическим приводом. Устройство для отбора проб позволяет отслеживать состав раствора в процессе его приготовления. Моющие головки обеспечивают качественную мойку реактора.

Пульт управления закреплен на боковой поверхности установки. На его лицевой панели расположены органы управления нагревателями. Лицевая панель имеет защитное ограждение. На рабочей емкости и рубашке предусмотрены патрубки для полного опорожнения, в рубашке также имеется отверстие для заполнения водой и дыхательный клапан.

Раствор перемешивают до полного растворения поливинилпирролидона и фильтруют в мобильный накопитель ZB с насосом FIP и закручивающейся крышкой объёмом 50 л фирмы «URLIŃSKI» (Польша), (поз. 28), (рисунок 8.10.). [38]

Технические характеристики:

• материал накопителя – кислотоустойчивая сталь AISI 304 или AISI 316L

• все сварные швы гладко сошлифованы до уровня листа

• поверхность гладко сошлифована или механически полирована до зеркального блеска (опционально R_a ≤ 0,2 мкм)

• форма накопителя – вертикальный цилиндр,

Рисунок 8.10. стабильно установленный на четырёх опорах

Мобильный накопитель ZB

• в мобильной версии опоры снабжены колесиками, в т. ч. два с блокировкой

• центрально в днище загрузочно-разгрузочный патрубок с заслоночным или гигиеническим клапаном

• высота патрубка от пола стандартно приспособлена для прямого (жесткого) присоединения насосной системы типа FIP фирмы «URLIŃSKI»

• лёгкая откидная крышка на петле снабжена винтовым закрытием и моющейся уплотняющей прокладкой

• альтернативно эллипсоидная крышка с люком и моющей головкой CIP (неподвижной или вращающейся) с подключением к внешней системе CIP

• накопитель с автономной насосной системой FIP – самовсасывающий объёмный нагнетательный насос (с сертификатом FDA) с бесступенчатой регулировкой вращательной скорости.

Стадия ТП.4. Получение гранулята

Операция ТП.4.1. Предварительное смешение

На операцию предварительного смешения действующего вещества и наполнителя поступают:

Бисопролола фумарат 0,39 × 7,2 = 2,81 кг

Лактоза 3,76 кг

Тогда G_{проект.} = 2,81 + 3,76 = 6,57 кг

Необходимый объём смесителя составит:

V_апп. = G_{проект.} × (1+ z) / (n × α)

V_апп. = 6,57 × (1 + 0,15) / (1 × 0,80) = 9,44 л

Выбираем смеситель трехнаправленного действия SB-20 фирмы «DGM PHARMA APPARATE» (Швейцария), (поз. 25), (рисунок 8.11.). [24] Рисунок 8.11.

Технические характеристики: Смеситель трехнаправленного действия SB-20

• объем емкости: 20 л

• объем загрузки: 17 л

• масса загрузки: 15 кг

• частота вращения емкости: ≥ 20 об/мин

• потребляемая мощность: 0,75 кВт

• габаритные размеры: 970×780×700 мм

• масса: 100 кг

Принцип действия:

Рабочая емкость совершает перемещение в трех плоскостях по сложной траектории, обеспечивая безупречное смешение загруженных компонентов.

Поверхности, контактирующие с продуктом, изготовлены из высококачественной стали AISI 304.

Высокая однородность смешения.

Плавность и малошумность работы.

Конструкция рабочей емкости обеспечивает легкую и полную ее очистку.

Беспылевая загрузка и выгрузка продукта.

Фиксированное положение рабочей емкости при загрузке и выгрузке.

Операция ТП.4.2. Смешение, увлажнение, гранулирование

Согласно часовым материальным потокам на стадию получения гранулята поступает 7,18 кг/час сухих компонентов. Следовательно, за смену масса сухих компонентов составит:

G_{проект.} = 7,18 × 7,2 = 51,70 кг

Тогда производительность оборудования составит:

G_выбора = G_{проект.} × (1 + z) / (b × n)

G_выбора = 51,70 × (1 + 0,15) / (0,80 × 1) = 74,32 кг

Для получения гранулята выбираем высокоскоростной гранулятор PMA-Advanced ™ High Shear марки PMA-250 фирмы «GEA Pharma Systems» (Бельгия), (поз. 30), (рисунок 8.12, 8.13.). [39]

Технические характеристики:

• полный объем емкости: 250 л

• рабочий объем емкости: 180 л

• загрузка продукта: 75 – 110 кг

• скорость вращения мешалки: 6 – 200 об/мин

• мощность привода мешалки: 15 кВт

• скорость вращения чоппера: 300 – 3000 об/мин

• мощность привода чоппера: 7,5 кВт

• габаритные размеры: 2300×950×2275 мм

• масса: 1350 кг Рисунок 8.12.

Принцип действия гранулятора Высокоскоростной гранулятор

заключается в активном PMA-Advanced ™ High Shear PMA-250

смешении порошкообразных материалов и последующем внесении в полученную смесь гранулирующей жидкости (увлажнителя) с целью получения влажного гранулята лекарственного препарата.

Процесс смешения осуществляется при вращении

лопастной мешалки, а процесс гранулирования – при подаче увлажнителя методом налива или распылением через форсунку при одновременном вращении лопастной мешалки (рисунок 8.14.) и рассекателя (рисунок 8.15.). Выгрузка продукта осуществляется мешалкой, открытие заслонки выгрузки производится с помощью пневматического цилиндра.

Рисунок 8.13.

Высокоскоростной гранулятор Рисунок 8.14.

PMA-Advanced ™ High Shear PMA-250 Лопастная мешалка

Конструкция установки:

• установка монтируется на опорной раме через стену, что обеспечивает максимальную чистоту, удобство обслуживания и защиту от взрыва

• разнообразие перемешивающих устройств и чопперов-измельчителей

• скрытый шарнирный механизм позволяет легко поднимать крышку, противовес находится в технической зоне

• доступные системы добавки увлажняющего раствора позволяют оптимизировать размер капель раствора

• имеется рубашка основной емкости, что позволяет производить нагрев или охлаждение продукта в процессе его обработки 

• наличие воздушного фильтра, предотвращающего попадание в помещение пыли субстанции

• наличие системы центрального управления с сенсорным экраном и программируемым логическим контролером, обеспечивающей наглядное и легкое управление технологическим процессом (рисунок 8.16.)

• высокая степень качества полировки внутренней поверхности смесителя

Мониторинг и управление процессом:

• предлагаемые системы управления обеспечивают максимальную гибкость и функциональность в отношении визуализации, Рисунок 8.15. автоматизации и регистрации данных

Чоппер-рассекатель

• встроенная система РАТ. Мониторинг процесса через оперативные анализаторы, надежные технологические принципы и передовая техника моделирования позволяют активно управлять процессом и компенсировать небольшие вариации входных параметров (например, параметров сырья), так что технические характеристики конечного продукта практически не отличаются от целевых.

Системы очистки и техническое обслуживание:

• обслуживание без прерывания процесса

• системы CIP и WIP, моющие головки которых смонтированы в крышке аппарата (рисунок 8.17.) Рисунок 8.16.

Защита: Система центрального управления

• утвержденный ЕС тип устойчивых к ударной волне взрыва интегрированных систем и устойчивых к воздействию импульсов давления в 16 бар

Рисунок 8.17.

Моющие головки системы CIP и WIP

Для перемещения сухих компонентов на стадию приготовления гранулята используются металлические емкости с закручивающимися крышками фирмы «АртЛайф Техно» (Россия) (поз. 32,33,34,35), объемом 100 л.