真空浓缩设备防污染

1、真空浓缩设备的防污染 2012 新版GMP药品生产验证技术专题研讨会 真空浓缩设备的防污染 制药业尤其是中药生产，浓缩为一个非常重要的环节，要把药液变成固体就必须经过浓缩工序。浓缩设备是一种表面穿着非常华丽不锈钢外衣的设备，它是制药生产设备中最容易造成污染、交叉污染以及混淆，而又不容易被发现的生产设备。 一.真空浓缩设备会产生严重的污染吗 1.浓缩设备的结构 真空浓缩设备一般都由加热器、蒸发罐和冷凝器组成。加热器一般采用外循环、锅内盘管以及夹套加热的形式。由于外循环加热面积大、效率高，成为国内普遍采用的加热形式。从结构上看它由两端安装在孔板上的几百条列管和一个外壳组成，药液在列管内流动，锅炉蒸

2、气在管外加热管内药液，药液被加热后产生汽化，通过连接管道喷射到蒸发罐内蒸发掉部分水分，未蒸发的药液又从蒸发罐底流回加热器重复循环。 这样结构的设备会产生严重的污染吗？结论是：会产生严重的污染、交叉污染。但不是所有的真空浓缩设备都会产生严重的污染，这要看它的具体点设计结构和使用情况。2.国内现状蒸汽消耗越来越大、产量越来越低 在连续浓缩生产中常常发现浓缩的速度越来越慢，在换品种生产时用清水煮罐后又恢复了速度，重复再用生产速度又很快慢下来，而且清洗的周期越来越短。使用一两年的真空浓缩设备效率远不及新购买时，蒸发能力大大下降，而蒸汽消耗量明显增大。往往直到无法正常生产时才进行维修，打开加热器的盖子才

3、发现加热器的列管上结了厚厚一层垢，有的管子甚至出现全堵塞的现象。（照片一） 严重结垢的管169条管子有44条完全堵塞 有结垢就会产生污染 热器列管出现结垢的现象是普遍的，热器列管出现结垢的现象是普遍的，这是严重的现实。严重的结垢又怎么不会这是严重的现实。严重的结垢又怎么不会造成污染呢？造成污染呢？ 列管结垢必然列管结垢必然“吸附药品吸附药品”并向下一并向下一批批“药品中释放物质药品中释放物质”，这是严重违背药，这是严重违背药品生产管理品生产管理“旨在最大限度地降低药品生旨在最大限度地降低药品生产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错产过程中污染、交叉污染以及混淆、差错风险风险”的现象。的现象。 3

4、.为什么结垢不知道难拆、隐蔽n为什么真空浓缩设备的加热器会产生污染？照片是国内一家较大的中药厂的2000L双效的加热器照片。由于加热器的盖子重、位置高、螺丝多而大，拆加热器盖子不容易。使用两年还从来没有打开盖子清理过，也没有清洗操作规程。每次换品种时只是简单用清水稍煮一下又进行生产了。最后由于生产能力下降1000L左右不得不维修，打开盖子才发现169条管子有44条完全堵塞了，全堵塞占了26%，还有50条左右不同才程度的结了垢，占了29.6%，总共超过55%以上的管子在不同程度上结垢，成了污染源。这是一个典型的例子。其实目前国内普遍存在使用一段时间后生产效率下降的状况。可以推测真空浓缩设备加生结

5、垢现象？其实工业上所有的热交换器设备都存在加热面结垢的问题。国内外经多年的研究取得了不少进展，但大多数工程实际中污垢问题仍是一个难题。流速低、温差大容易结垢n有研究分析，热交换器管内“流速越大，过饱和度越小，结垢过程越易为表面反应所控制，流速越小，过饱和度越大，结垢过程越易为对流传质所控制。且往往发生在液壁温差较大、壁温较高的情况下”【1】。也就是说加热器管内的药液流速越低就越容易发生结垢，流速越高就越能减少结垢的产生；另一因素是管内、外温差越大越容易产生结垢，即加热温度越高而罐内真空越大，使管内外温差增大就越容易结垢。反之则不容易。 传统加热器肥矮、管壁温差大n纵观国内大多数药厂使用的是自然

6、循环方式的真空浓缩设备，其加热器设计成胖胖矮矮的，列管长度只有一米多（照片二），药液在管内的流速每秒只有零点几米，这样的流速使药物很容易在管壁沉积产生结垢。上面还分析了结垢的另一因素是管壁温差大造成，目前国内绝大多数真空浓缩设备的加热器，不管是单效加热器或多效的第一效的加热器，一般使用的蒸汽压力为0.150.25MPa，以0.2MPa分析，其对应的温度为120而管内药液的温度为70-80，液壁温差达40-50，甚至更高，故此很容易生成结垢。 胖胖矮矮的加热器加热管只有1米容易结垢二.如何解决真空浓缩设备在使用中的污染问题 1.选好设计合理的真空浓缩设备 上面我们已经分析了结垢产生的原因，要选择

7、一台设计合理的设备并不难了。应尽量选择加热器的形状较细长些，若有强制循环更好。选购设备时还要观察加热器的列管是否采用抛光管。另外要注意加热器使用的蒸汽压力参数，有的厂家生产的加热器面积不大，为了达到生产效率使用较高的蒸汽压力。因为蒸汽压力与温度成正比关系，压力大温度就高，这样的设备就特别容易结垢。带蒸汽热泵真空浓缩设备加热温度最低温 n 目前国内真空浓缩设备加热器加热温度最低的是带蒸汽热泵的真空浓缩设备（TVR)。它低温加热的原理：高压高温的锅炉蒸汽通过拉法尔喷嘴时以超音速射出，由压力能转化为速度能，在喷嘴出口处由于高速汽流的引射作用形成低压，它将真空浓缩设备罐中产生的低压二次蒸汽吸入，经混合

8、形成低温加热蒸汽。例如，使用0.6MPa、165 锅炉蒸汽经与75低温的二次蒸汽混合后变成90 左右的加热蒸汽。显然这样的真空浓缩设备是不容易产生结垢的。当然，加热温度低了，它的加热面积比起普通的真空浓缩设备加热器的加热面积要大得多,设备生产成本也要比普通的大得多。由于低温加热，因此带热泵的真空浓缩设备是一种不容易产生结垢的设备。慧聪年刊推荐高真空热泵双效浓缩器 慧聪杂志2011年刊“技术交流专栏”中刊登了一篇文章选好浓缩设备及配套技术设备的注意事项。为了配合新一轮GMP改造，文章介绍各种真空浓缩设备性能、特点，文章最后还推荐了佛山德众制药机械有限公司生产的高真空热泵双效浓缩器，指出“该机组最

9、显著特征： 是节能、高真空，另外还具有消泡、不易结垢、效率高和自动控制等特点。”GMP实施指南设计过程中应有生产、维修、工程 质量等多个部门的共同参与n GMP实施指南提到“一个好的设计开始于一个能够被设计者很好地理解的用户需求URS。因此设计过程中应有生产、维修、工程质量等多个部门的共同参与，特别是用户和维修人员，充分利用他们对现有设备的使用和维护经验，帮助设计者进行新设备的设计” 流速高、温度低不结垢、产量高n佛山德众制药机械有限公司的设计人员为了节能和防垢、为了长时间的维持高效率的浓缩速度，长期在生产过程中与操作人员共同研究开发了“高真空热泵双效浓缩器”。（照片三）把加热器做得很细长，并

10、在里面经三个迂回的管程，药液在管内行程比普通加热器长了几倍。在强制循环的条件下，药液在管内的速度达到2m/s左右。该设备还采用了热泵，使效加热器的加热蒸汽温度只有90 左右，效加热器的加热温度只有不到80。高流速和低温加热极大地、有效地防止了药物沉积结垢的可能性。 4000L热泵双效机组 加热管细长2.7m、三管程上下迂回三次总装图北京同仁堂科技有限公司2000L热泵双效浓缩机组序号名称I效加热器数量 材料重量（kg）单件 总重11304备注2345679I效循环泵1304I效蒸发器130411kWII效循环泵13047.5kWII效加热器13041304操作平台热泵1铸钢、喷嘴不锈钢II效蒸

11、发器13042102101400 14007007001100 11007007001801808热平衡装置1304DCBA序号清洗管道蒸汽管道出液管道名称进液管道管道规格表管道尺寸GFE排污管道冷凝水排水管道二次蒸汽管道DN80?32?57?32?57?51?273技术说明：1. 浓缩器装机功率18.5Kw。2. 浓缩器距离底层地面高度应大于6米。3. 加热器列管?19*1.5mm.药液走管程， 流速1.8m4. 保温材料：聚氨酯或岩棉5. 汽液分离器入口风速：1效14.5m/s,2效16.5m/s；封头出口风速：1效21m/s 2效m/s90第一效加热温度:第一效加热面积:第二效加热面积:

12、第一效沸点温度:第二效沸点温度:2856M22M55607580技术特性表高压引射蒸汽压力:名 称0.50.6MPakg/h蒸发水量:20000.370.4耗汽量:kg汽/kg水GRNQ-2000北京同仁堂科技有限公司第 张使用单位比 例张 数位 号共 张设 计单 位审 核制 图热 泵 双 效 浓 缩 器佛山德众制药机械有限公司2341576ABCFG898BEC EFDDDDG立面展开图俯视图10101304汽液分离器7580第二效加热温度:喷雾传质式冷凝器喷雾传质式冷凝器真空高、能耗低 不用凉水塔、水池、循环泵 喷雾传质式冷凝器高真空加快流速n另外文章还介绍了高真空热泵双效浓缩器使用的“喷

13、雾传质式冷凝器”，（照片四）它不用列管冷凝器，不用凉水塔也不用大功率循环泵，能耗低，2000L热泵双效冷凝系统只需要9.1Kw左右,却能产生-0.085MPa以上的高真空。正是由于形成的高真空与强制循环加热构成了一拉一推的动力，使药液在加热器管内流动的更快。更不容易产生沉积。n徳众药业生产几十种药品，不少品种具有含糖高、易焦化特性，但使用高真空热泵双效浓缩器能在连续一周生产无明显降低蒸发速度。3.制定有效的清洁规程n有了设计先进的防垢设备，还应有良好正确的清洁规程。GMP法规中规定“采用经过验证或已知有效的清洁和去污染操作规程进行设备清洗；必要时应当对物料直接接触的设备表面的残留物进行检测。”n徳众药业浓缩生产能保持高效率，除了有先进的浓缩设备，还有一个好的清洁规程。刚开始使用时就摸索了一套不同物料的清洗方法，易结垢物料用多少清洁剂、加热循环多少时间。经验证符合GMP要求写成清洗操作规程，以后就照规程办。确认参数范围内使用nGMP明确规定“生产设备应在确认的参数范围内使用”。n在真空浓缩设备变更控制条件，例如变更使用蒸汽压力、变换循环泵功率、把双效