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浅谈化工技术在制药设备及流程中的运用

浅谈化工技术在制药设备及流程中的运用

浅谈化工技术在制药设备及流程中的运用

摘要:制药工艺是药物生产过程的核心,要达到某一工艺条件必须要有与之对应的制药设备,因此化工制药的工艺形成非常依赖制药的设备。本文从化工制药工艺的现状进行说明,提出当前的化工制药存在的工艺问题,最后阐释化工制药工艺的优化方法,达到保证产品质量的前提下提高经济效益的目的。全文围绕化工制药过程部分新工艺的运用进行分析说明。

关键词:制药;制药工艺;制药设备工艺的优化

中图分类号:F407文献标识码: A

1. 化工制药工艺的现状

目前化工制药厂都有一套完整的制药程序,药物都是以化学反应为手段制得的,同时还要保证药品达到GMP要求的洁净度,整个反应过程是在一个相对封闭的环境下进行的。药品在生产过程中,必须保证药品不受外部细菌、病毒或其它离子污染而导致质量不合格。有些药品在与空气接触之后,会发生药品本身的反应从而造成药物变质。因此国内现有的制药厂家都会非常重视药品的生产环境的洁净度保持。药品经由制药设备产出之后,采用相对应的药品包装对产出的药品进行真空封闭包装,防止空气里的微生物对药品进行破坏与污染,这些过程要求是在无菌条件下完成的。因此有必要对药品的包装材料进行完全的消毒与灭菌。运用比较多的有紫外消毒仪,这种仪器可以发射出波长为253nm的紫外线,该强度的紫外线能杀灭大部分微生物。例如,在制药工业中,无论是纯化水系统还是注射用水系统,都存在着微生物污染的问题,由于多数微生物细菌不能在高于60℃的温度条件下增殖,注射用水多采用80℃以上保温、65℃以上保温循环使用,这就大大地提高了注射用水的安全性。而纯化水一般在室温(10℃~30℃)条件下循环使用,微生物的繁殖和生产就是必然的,如何最大限度地降低和控制微生物在纯化水中的生长和繁殖,是每个药品生产厂家所必须面临的问题。而对于水系统中微生物控制,大都围

绕着对水系统制备贮存单元和配水管道进行消毒灭菌,将微生物的数量控制在药品生产工艺所要求的标准范围。由于紫外线杀菌对水的色度、浊度、总铁含量和细菌量有一定的要求,因此它特别适用纯化水系统。再者,大多数细菌和许多霉菌都能够产生热原,其中致热能力最强的是革兰阴性杆菌的产物,在水的存贮和配送过程中即使很快被破坏的细菌,也会释放内毒素,所以在紫外杀菌之后再除菌过滤是非常必要的。

2.化工制药工艺问题

化工制药的过程,实际上就是制药厂利用制药设备进行药品的生产的过程。生产设备在进行无菌化处理的过程中,通常都是以灭菌水为介质进行喷射处理的,所以可以采用把制药生产设备进行分立或者轨道翻转的形式进行。有的制药的生产设备在清洗中,采用了超声波所形成的一定能量的微波,具有频率高、波长短、穿透力强的特点,同时产生微冲流的冲击震动,把制药设备里的所存有的微生物彻底的杀死。制药设备实现了制药原理的具体运用,但是制药设备的洁净程度与制药要求还存有较大的距离。中国一些粉针剂以及冻干粉针剂等抗生素的无菌生产,通常就存在几点较为明显的问题,这些要求无菌生产的抗生素的装瓶要求进行无菌清洁。但是瓶子进行清洁过程中,仍然存在一层瓶子不能清洁到的空间。此外,一些带层流的封闭式的抗生素在实际的生产过程中难以达到实际生产要求的清洁度,都是由于制药企业的设备不能够与现有的制药工艺相贴合而造成的,中国有很多带百级层流罩的封闭式抗生素分装设备,并对生产过程实行全程密封生产,都是为了可以更好的生产出符合质量标准的药品。中国的制药工厂里大部分制药设备不能完全实现对药品的自动生产检验和控制药品的生产质量。在实际的生产过程中,如果需要通过人工手动对药品的灭菌情况进行抽查,那么手动进行抽查的药品一旦离开机器就意味着药品质量将不符合要求。

3.化工制药工艺的优化方法

化工制药的生产过程中,药品的直接包装材料必须进行有效的灭菌。在实际的生产过程中,大多数厂家一般会采用高温的灭菌方法或者是热辐射的方法进行药品的包装生产。干燥灭菌的方法可以大大的

提高药品包装材料的清洁程度。在国内很多制药企业开始配备隧道式的灭菌干燥机进行药品包装材料的消毒灭菌,药品的包装材料仍然具有100级的高效层流,并且这种化工制药设备的洁净度是可调的。如果一般的药品只需要灭菌达到10万级,或者是30万级的灭菌程度也都可以采用化工制药工艺程度进行有效的达到。这样的化工制药工艺设备具有更高的适用性,所以,在某种程度上,可以提高制药企业设备的使用率,减轻制药企业的资金投入量,制药生产过程中必须保证无菌药物的生产设备符合要求,这样保证它的灭菌效果,从而更好的提高药品生产质量。有效的把化工制药的工艺作为化工制药设备结构的改造依据,根据化工制药工艺的创新对制药设备进行更好的改良。在化工制药工厂的生产设备配置上,必须要对药品质量进行严格监控,对药品生产设备进行消毒,保证药品质量,同时让药品的生产更加趋于简洁与高效。

目前工业化生产中使用得比较多的有膜过滤技术,膜过滤技术根据膜的性质具体又分为微滤膜过滤技术、超滤膜过滤、纳滤膜过滤及反渗透技术。它们都是药物分离、浓缩与提纯工艺中运用最为广泛的技术。

微滤膜过滤技术(MF):微滤膜过滤技术是筛分过程,属于精密过滤的一种。它可以分为表面型和深层型两类。微滤操作有无流动(deadend)和错流(crossflow)过滤两种形式,前者类型的膜应用于稀料液和小规模应用,滤芯大多为一次性。后者又称切线流操作或叉流过滤,适应于工业大规模应用,这类膜的特点是需要周期性的在线清洗、再生以恢复膜的过滤性能。

超滤膜技术(UF):超滤膜是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程,它利用的是筛分原理分离,对有机物截留分子量从3000~300000 Dalton可选,适用于大分子物质与小分子物质分离、浓缩和纯化过程。

纳滤膜过滤技术(NF):顾名思义,是指具有“纳米级孔”的膜,它介于超滤和反渗透之间,对有机物截留分子量从200~1000 Dalton,对二价离子特别是阴离子的截留率可达99%,特别适用于低分子量物质的浓缩、脱盐。

反渗透技术(RO):渗透是水从稀溶液一侧通过半透膜向浓溶液一侧自发流动的过程。浓溶液随着水的不断流入而被不断稀释。当水向浓溶液流动而产生的压力足够用来阻止水继续净流入时,渗透处于平衡状态,即达到动态平衡。当在浓溶液液上外加压力,且该压力大于渗透压时,则浓溶液中的水就会克服渗透压而通过半透膜流向稀溶液,使得浓溶液的浓度更大,这一过程就是渗透的相反过程,称为反渗透。

膜过滤技术作为一种新型的过滤技术,过程是一个高效、环保的过滤过程,具有较高的优势。膜过滤过程通常在常温下操作,因而能耗低,没有相变,特别对制药工业的热敏性物质。选择合适的膜过滤技术,可替代离子交换、吸附/再生、沉淀、结晶、离心分离等多种传统的过滤与分离办法。由于膜过滤技术本身的优越性,因此在资源短缺、能源紧张、生态恶化的今天。膜过滤技术必然在制药工业中不断扩大和深入。

4. 萃取蒸馏

萃取蒸馏使用一种一般不挥发、具有高沸点,并且易溶的溶剂与混合物混合,但却并不与混合物中的组分形成恒沸物。这种溶剂与混合物中的各个组分发生不同的作用,令到他们的相对挥发度发生变化。从而使到他们可以在蒸馏过程中分离开来。挥发度高的组分被分离开并形成塔顶产品。塔釜产品则由溶剂和另一组分混合而成。由于溶剂并不与另一组分形成恒沸物,因此他们可以再用适合的方法分离开。这种蒸馏方法的一个关键点就是溶剂的选择,溶剂在把两组分分离开的过程中扮演着重要的角色。值得注意的是,在选择溶剂时,溶剂需要能显著改变相对挥发度,否则便会是徒劳的尝试。同时还要注意溶剂的经济性(溶剂使用的量、其本身的价格和可用性),还要容易在塔釜中分离开来,并且不能与各组分或混合物发生化学反应,也不能在设备中引起腐蚀。由此可见采用萃取蒸馏是提纯化学药物的一种重要方法。

5. 结语

化学制药技术是研究、设计和选择最安全、最经济和最合理的化学合成药物工业生产途径的一门科学;也是研究、选用适宜的中间体

和确定最佳、高产的合成路线、工艺原理和工业生产过程,实现制药生产最优化的一门科学。

医药产业是我国国民经济的重要组成部分,近年我国医药产业发展势头良好,随着医保投入持续增长,医疗改革进程逐步加快,国民医疗健康意识提高,其制药设备行业也保持了较快的增长。随着技术进步,新的制药工艺和设备将在药物生产的各个环节中得到广泛应用,以改造陈旧的、落后的、不适宜的生产工艺和设备。新设备及新工艺的不断推广,对我国的医药工业的现代化进程起到良好的推动作用,行业产值、销售收入、利润总额均大幅度上升。缩小了与世界先进水准的差距,部分高端产品已经开始替代进口。可以预见,未来的制药产业将朝着更高标准、更加安全的方向发展,是21世纪的朝阳产业。

参考文献:

[1] 王志祥.制药化工原理[M].北京:化学工业出版社,2005.

[3] 陈敏恒,丛德滋,方图南.化工原理(第二版,上、下册)[M].北京:化学工业出版社,2000.

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