АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУППОЗИТОРНОЙ МАССЫ
AUTOMATED PROCESS PLANT FOR MAKING SUPPOSITORY MASS

Область техники
Изобретение относится к химическим процессам и оборудованию, такому как смесительные установки, и предназначено для осуществления технологического процесса изготовления суппозиторной массы, включая процесс очистки, и может найти применение в различных отраслях промышленности, особенно предпочтительно в фармацевтической.
Уровень техники
В настоящее время широко известно применение смесителей различного типа для приготовления растворов, смесей, масс, в том числе для фармацевтических нужд. В зависимости от применения того или иного вида смесителей выбирается необходимый процесс изготовления (смешивания) компонентов в них.
Из уровня техники известны способ и смесительная установка для приготовления абразивных масс (см., например, патент RU 2221632, 20.01.2004), B01F 9/12), которая снабжена кривошипно-шатунным механизмом, который кинематически связан с вертикальной вращающейся лопастью, а чаша и лопасть снабжены электроприводами с бесступенчатым регулированием числа оборотов. Смешивание абразивной массы в данной установке осуществляется благодаря сочетанию трех движений: вращения чаши, вращения лопасти и ее возвратно-поступательного перемещения. Кроме того, электродвигатели, приводящие во вращение чашу и лопасть, обеспечивают возможность бесступенчатого регулирования числа оборотов. Смешиваемые компоненты загружаются через верхнюю часть чаши, а готовая смесь выгружается поворотом чаши на шарнирах на 120 град в заранее приготовленную емкость.
В уровне техники описан также способ перемешивания при получении суппозиторной массы (см., например, патент RU 2376978, 27.12.2009, А61К 9/02) в смесителе С50.0 типа "Пьяная бочка" в течение 5 мин при постоянном перемешивании, после чего к массе добавляют порошкообразные добавки при температуре (+26)-(+30)°C. При этом все составляющие суппозиторной массы нагревают перед смешиванием.
Недостатком известного способа является невозможность такими режимами получить необходимую кондиционную суппозиторную массу, в частности, препарата с интерфероном альфа-2b ввиду необходимости подбора особых режимов для данного препарата.
Раскрытие изобретения
Технической проблемой, на решение которой направлено данное изобретение, является разработка такой технологической установки, в которой, за счет применения смесителей различного типа и управляемых режимов, появляется возможность более точно и качественно осуществлять процесс приготовления требуемого продукта.
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что установка для изготовления суппозиторной массы, согласно изобретению, содержит по меньшей мере один реактор с мешалкой и водяным нагревом для расплавления компонентов суппозиторной массы, выход которого снабжен клапаном шиберного типа в асептическом исполнении; по меньшей мере один смеситель-гомогенизатор для приготовления суппозиторной основы, содержащий водяную рубашку для охлаждения/нагрева основы, связанную с первым термостатом, а также коаксиальную мешалку и турбину с рециркуляционной петлей для эмульгирования, со стороны днища смесителя при помощи клапана поршневого типа в асептическом исполнении присоединены первый и третий трубопроводы для подачи в смеситель компонентов суппозиторной массы из указанного выше реактора с установленными за ним первым перекачивающим насосом, по меньшей мере одним фильтром и одним регулируемым пневматическим мембранным клапаном в асептическом исполнении; четвертый трубопровод для выхода приготовленной основы из смесителя-гомогенизатора, соединенный с первым смесителем и содержащий по меньшей мере два клапана поршневого типа, регулируемый пневматический мембранный клапан в асептическом исполнении, первый циркуляционный насос, по меньшей мере один фильтр, первый насос-дозатор и первый расходомер; третий реактор, связанный при помощи пятого трубопровода с первым смесителем, для возможности подачи в последний субстанции требуемого вещества, при этом пятый трубопровод включает по меньшей мере один клапан поршневого типа в асептическом исполнении, второй насос-дозатор и второй расходомер; второй смеситель, связанный с первым смесителем при помощи шестого трубопровода, содержащего клапан поршневого типа в асептическом исполнении и второй перекачивающий насос, при этом второй смеситель при помощи седьмого трубопровода, включающего клапан поршневого типа в асептическом исполнении и второй циркуляционный насос, связан по потоку с дозирующей группой, между которой и вторым смесителем установлен датчик температуры обратного потока.
Предпочтительно, первый, второй и третий реакторы, смеситель-гомогенизатор и первый и второй смесители содержат, каждый, водяную рубашку для нагрева/охлаждения суппозиторной массы, причем третий реактор связан с третьим термостатом для охлаждения, смеситель-гомогенизатор связан с первым термостатом для нагрева/охлаждения, а первый и второй смесители - со вторым термостатом для нагрева.
В еще одном частном выполнении изобретения, установка содержит второй реактор с мешалкой и водяным нагревом для расплавления компонентов суппозиторной массы, связанный вторым трубопроводом и регулируемым пневматическим мембранным клапаном в асептическом исполнении с третьим трубопроводом.
Наиболее предпочтительно, чтобы четвертый трубопровод был выполнен составным из двух частей.
В частном варианте выполнения изобретения, первый, второй и третий трубопровод выполнены из армированного силиконового шланга с двойной оплеткой и дополнительной изоляцией оператора от воздействия высоких температур в виде защитного кожуха.
В еще одном частном выполнении изобретения, первая часть четвертого трубопровода выполнена из нержавеющей стали AISI 316L со степенью полировки Ra<0,8 мкм.
Вторая часть четвертого трубопровода, а также пятый, шестой и седьмой трубопроводы выполнены из силиконового шланга повышенной прочности.
В частном выполнении изобретения, в качестве первого перекачивающего насоса использован мембранный насос.
В другом частном выполнении изобретения, в качестве первого циркуляционного насоса использован кулачковый насос.
В еще одном варианте изобретения в качестве первого и второго насосов-дозаторов использованы насосы-дозаторы перистальтические.
В еще одном варианте изобретения в качестве второго перекачивающего и второго циркуляционного насосов использованы насосы перистальтические.
Предпочтительно использование фильтров механической очистки из нержавеющей стали с ячейкой 0,4 мм.
В другом варианте выполнения изобретения в качестве фильтров использованы фильтры механической очистки из нержавеющей стали с ячейкой 0,2 мм.
В другом частном варианте выполнения изобретения в рециркуляционной петле смесителя-гомогенизатора установлен нефелометр.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение выхода и качества требуемого продукта за счет поэтапного подхода к обработке массы.
Краткое описание чертежей
На представленном чертеже показана общая схема технологической установки для изготовления суппозиторной массы.
Осуществление изобретения
В данном разделе будет рассмотрен наиболее предпочтительный вариант выполнения изобретения, который, как это понятно специалисту, никоим образом не ограничивает данное изобретение в рамках настоящей заявки.
Установка для изготовления суппозиторной массы содержит два реактора (плавителя) 1 и 2, соответственно.
Каждый из реакторов 1, 2 выполнен с мешалкой и водяным нагревом для расплавления компонентов суппозиторной массы. Выходы реакторов 1, 2 снабжены, соответственно, клапанами 3 и 4 в виде регулируемых пневматических поршневых (шиберных) клапанов в асептическом исполнении из нержавеющей стали, с проходным сечением 2 дюйма (50 мм) и уплотнением Viton.
Также установка содержит перекачивающий насос 10, диафрагменные клапана 7, 8, 13 и фильтры 11, 12.
Кроме того, установка содержит смеситель-гомогенизатор 21 для приготовления суппозиторной основы, содержащий водяную рубашку для охлаждения или нагрева (в зависимости от требуемой задачи) основы, которая связана с первым термостатом 22 охлаждения/нагрева.
Смеситель 21 также содержит коаксиальную мешалку и турбину 16 для эмульгирования. Со стороны днища смесителя 21, при помощи клапана 15 поршневого типа, который выполнен аналогично клапанам 23 и 27, присоединен первый трубопровод 5, 14 для подачи в смеситель 21 суппозиторной массы из указанных выше реакторов 1 или 2. Как это будет показано ниже, в зависимости от схемы приготовления массы процесс поступления массы в смеситель 21 может происходить с возможностью вариабельного подключения реакторов 1 и 2 - либо одновременного, либо одного из двух.
Первый трубопровод выполнен их двух частей 5 и 14 и выполнен из армированного силиконового шланга с двойной оплеткой и дополнительной изоляцией оператора от воздействия высоких температур в виде защитного кожуха (на чертежах не показаны).
Длина трубопровода 5, 14 определяется проектом, с проходным сечением 2 дюйма (50 мм), и выполнена с теплоизоляцией для защиты оператора от воздействия высоких температур - рабочая температура продукта 80±5°C.
В первой части 5 последовательно (по ходу поступления продукта из реактора к смесителю) установлен первый перекачивающий насос 10 и два фильтра механической очистки 11, 12 из нержавеющей стали с ячейками 0,4 мм и 0,2 мм, соответственно, далее по ходу поступления продукта установлен регулируемый пневматический мембранный клапан 13 в асептическом исполнении из нержавеющей стали с проходным сечением 2 дюйма (50 мм).
Смеситель-гомогенизатор 21 включат в себя нефелометр 17 для определения показателя оптического преломления суппозиторной основы, который через турбину 16 связан с поршневыми (шиберными) клапанами в асептическом исполнении из нержавеющей стали 18, 19, 20.
Установка содержит четвертый трубопровод 26 для выхода приготовленной основы из смесителя 21, соединенный с первым смесителем 38.
Четвертый трубопровод 26 выполнен из двух частей.
Первая часть 26 содержит по ходу потока основы следующие последовательно установленные элементы:
- первый клапан 23;
- первый циркуляционный насос 24, в качестве которого использован кулачковый насос;
- фильтр 25 механической очистки из нержавеющей стали с ячейками 0,4 мм;
- второй клапан 27;
- третий клапан 28, выполненный аналогично клапану 13;
- первый насос-дозатор 30, в качестве которого использован насос-дозатор перистальтический;
- первый расходомер 31.
Вторая часть 29 четвертого трубопровода расположена после регулирующего клапана 28 и соединяет первую часть 26 со смесителем 38 (возможность замкнутого цикла - рециркуляционная петля).
Установка также содержит третий реактор 32, связанный при помощи пятого трубопровода 35, для возможности подачи в последний субстанции требуемого вещества.
Пятый трубопровод включает по ходу потока вещества следующие последовательно установленные элементы:
- первый регулируемый пневматический мембранный клапан 34 в асептическом исполнении;
- второй насос-дозатор 36, выполненный аналогично насосу 30;
- второй расходомер 37.
Установка содержит второй смеситель 41, связанный с первым смесителем 38 при помощи шестого трубопровода 48, выполненного в виде силиконового шланга повышенной прочности для перекачивания готовой суппозиторной массы с проходным сечением (внутренний диаметр) 16 мм (рабочая температура продукта 33±3°C).
Трубопровод содержит по ходу потока массы из первого смесителя 38 во второй смеситель 41 последовательно установленные регулируемый пневматический мембранный клапан 39 в асептическом исполнении и второй перекачивающий насос 40. При этом второй смеситель 41 при помощи седьмого трубопровода 45, выполненного аналогично трубопроводу 48, связан по потоку с дозирующей группой 46, между которой и вторым смесителем 41 установлен датчик температуры 47 обратного потока. Трубопровод 45 включает регулируемый поршневой клапан 43 в асептическом исполнении и второй циркуляционный насос 44.
При этом первый 1, второй 2 и третий 32 реакторы, смеситель-гомогенизатор 21 и первый 38 и второй 41 смесители содержат, каждый, водяную рубашку для нагрева/охлаждения суппозиторной массы, причем третий реактор 32 связан с третьим термостатом 33 для охлаждения, смеситель-гомогенизатор 21 связан с первым термостатом 22 для нагрева/охлаждения, а первый 38 и второй 41 смесители - со вторым термостатом 42 для нагрева.
Технологическая автоматизированная установка для изготовления суппозиторной массы должна располагаться в отдельном производственном помещении и имеет подключения к внешним инженерным сетям здания.
Работа устройства осуществляется таким образом.
Одновременно в одном помещении может осуществляться процесс приготовления суппозиторной основы одной серии в смесителе-гомогенизаторе в одном смесителе-гомогенизаторе. Перед началом производства серии происходит процесс очистки оборудования.
Система автоматизации процесса должна иметь различные уровни доступа и позволять программировать несколько пользовательских программ, сохраняемых, просматриваемых и редактируемых в памяти системы.
Для очистки линии используется система CIP с насосом для подачи моющего раствора и воды водопроводной для ополаскивания, а также воды очищенной. Основные единицы оборудования снабжены душирующими головками для подачи моющего раствора/воды водопроводной/воды очищенной. Слив моющего раствора/воды водопроводной/воды очищенной в канализацию происходит при помощи насоса CIP мойки.
Оператор заходит в помещение и на панели выбирает программу в соответствии с данными о производимой номенклатуре лекарственного средства и объеме серии. Далее система выводит запрос о готовности технологического оборудования и помещений: следует проверить, нет ли в помещении остатков от других препаратов, проверить произведена ли очистка оборудования от предыдущей серии, проверить правильность и качество сборки разборных единиц оборудования (трубопроводов и др.), проверить запорную аппаратуру. При положительных ответах оператора на вопросы, а также при соответствующих ответах компонентов системы ЛИНИЯ переходит на следующую стадию процесса - стадию подготовки основы. При этом на используемых единицах оборудования будет выведена соответствующая процессу инструкция (выбирается режим работы оборудования).
Оператор загружает реакторы компонентами основы и включает нагрев. После окончания технологического процесса подготовки компонентов суппозиторной основы система управления дает команду на открытие клапанов 3, 7 и/или 4, 8 и клапана на коллекторе 13, в соответствии с используемой схемой. Далее происходит включение насоса 10, а также открытие клапана 15.
Далее, расплавленные компоненты суппозиторной основы по трубопроводу 5, 6 при помощи насоса 10 и через фильтры механической очистки 11 и 12, клапан 13 последовательно из каждого реактора (плавителя) 1, 2 перекачиваются в смеситель-гомогенизатор 21 для последующего охлаждения (кристаллизации) при помощи термостата 22 охлаждения/нагрева.
После перегрузки всего необходимого количества суппозиторной основы по калибруемому уровнемеру в реакторах 1 и 2 контролируется объем суппозиторной основы, при минимальном заданном значении для выбранного объема серии, а также при достижении необходимого значения в смесителе 21, система управления закрывает клапана на трубопроводе 3, 7, 4, 8 на выходе из соответствующего реактора и отключается насос 10 и клапан 13.
При этом выключение насоса 10 и клапана 13 происходит после освобождения магистрали от остатков продукта.
Далее система переходит к процессу охлаждения суппозиторной основы (кристаллизации). Осуществляется перемешивание при помощи коаксиальной мешалки. При помощи системы термостатирования 22 в рубашку подается охлаждающая жидкость с заданными параметрами и происходит охлаждение суппозиторной основы и ее кристаллизация. Контроль процесса кристаллизации производится при помощи нефелометра 17, при постоянно включенной рециркуляционной петле на турбине 16 смесителя-гомогенизатора 21.
При достижении соответствующих значений температуры и мутности система управления сигнализирует о возможности перехода на следующую стадию - стадию внесения жирорастворимых компонентов. Внесение жирорастворимых компонентов в суппозиторную основу производится только после полного окончания стадии кристаллизации суппозиторной основы. Загрузка компонентов осуществляется вручную с подтверждением проведения этого процесса на дисплее системы управления ЛИНИИ (на чертеже не показан).
Загрузка жирорастворимых компонентов (одного или нескольких компонентов в зависимости от рецептуры, например альфа-токоферола ацетата и полисорбата-80) производится вручную через смотровое окно диаметром 150-200 мм в верхней крышке смесителя-гомогенизатора 21.
Далее оператор подтверждает окончание процедуры загрузки на дисплее системы управления ЛИНИИ, после этого перемешивание суппозиторной основы идет в автоматическом режиме в течение заданного времени (программируемый параметр). По окончании заданного времени система переходит к следующей задаче по внесению других компонентов. Возможно нахождение полупродукта на стадии продолжительное время (6 и более часов). Ограничение по времени программируется.
По истечении допустимого времени перемешивания система подает запрос о необходимости перехода на следующую стадию - внесение порошкообразных компонентов - и запрашивает подтверждения у оператора. Перед переходом процесса на стадию - внесение порошкообразных компонентов, система выводит запрос о готовности технологического оборудования: следует проверить произведена ли очистка оборудования от предыдущей серии, проверить качество сборки разборных единиц оборудования (трубопроводов и др.), проверить запорную аппаратуру. При этом на дисплее системы управления показана мнемосхема ЛИНИИ и основные единицы оборудования, в том числе указаны смесители 38, 41 и реактор 32, а также последовательность сборки магистралей трубопроводов 26, 29, 35, 48 и 45 с подтверждением выполненных работ. Далее необходимо произвести калибровку насосов-дозаторов 30, 36 и расходомеров 31, 37 на воде очищенной. При положительных ответах оператора на вопросы, а также при соответствующих ответах компонентов системы управления ЛИНИЯ переходит на следующую стадию процесса - стадию внесения порошкообразных компонентов.
Порошкообразные компоненты предварительно измельчаются до нужной степени помола. Дозированная загрузка измельченного порошкообразного сырья происходит вручную через шнековый дозатор из закрытой емкости через верхний штуцер диаметром 100 мм в верхней крышке смесителя-гомогенизатора 21 или 38. Включение турбины инициируется оператором перед подачей первой дозы (программируемый параметр). После загрузки порошкообразного сырья оператор подтверждает окончание процедуры загрузки, перемешивание идет в автоматическом режиме в течение заданного времени (программируемый параметр). По истечении времени перемешивания порошкообразного сырья система управления информирует оповещением о готовности суппозиторной основы к передаче на следующую стадию - стадию приготовления суппозиторной массы (внесения субстанции интерферона альфа-2b). Происходит открытие клапана 23 и 27, и суппозиторная масса поступает в трубопровод при помощи насоса 24. По истечении устанавливаемого значения (минута и более), а также при наличии сигнала от насоса о наличии загруженной программы работы с необходимыми параметрами происходит открытие клапана 28. При получении сигнала от гидростатического датчика уровня об отсутствии содержимого в смесителе 38 насос 30 передает порцию суппозиторной основы из трубопровода 29 через расходомер 31. После наполнения смесителя 38 и подтверждения правильности дозы суппозиторной основы расходомером 31 происходит дозирование субстанции интерферона альфа-2b из реактора 32. Внесение субстанции интерферона в суппозиторную основу происходит в смесителе 38. При получении сигнала гидростатического датчика уровня в смесителе 38 и при подтверждении правильности дозы суппозиторной основы расходомером при помощи насоса-дозатора 36 с контролем дозы через расходомер 37 субстанция интерферона альфа-2b из реактора 32 дозируется в смеситель 38. При подтверждении правильной дозы происходит перемешивание готовой суппозиторной массы с внесенной субстанцией интерферона альфа-2b в течение установленного времени при установленной частоте вращения (программируемый параметр). Розлив подготовленной суппозиторной массы происходит из трубопровода 45, поступающей в него из смесителя 41, при помощи циркуляционного насоса 44, дозирующей группы 46 (типа SAAS15) и датчика температуры обратного потока 47. Для перекачивания суппозиторной массы из смесителя 38 в 41 используется насос 40 и клапан 39. Перелив суппозиторной массы контролируется по датчикам уровня.
По достижении установленного минимального уровня готовой суппозиторной массы в смесителе 41, необходимого для стабильной работы циркуляционной петли, происходит включение циркуляционного насоса 44 на повышенной частоте вращения для заполнения трубопровода 45 и дозатора дозирующей группы 46 (программируемые параметры - температура, частота вращения). По окончании заполнения рециркуляционной петли происходит перевод насоса 44 на рабочий режим и получении сигнала от гидростатического датчика уровня о полном переливе суппозиторной массы из смесителя 38 в смеситель 41 выводится сообщение о готовности системы к розливу суппозиторной массы, которое сопровождается световой индикацией. Розлив происходит автоматически из трубопровода 45. После опустошения смесителя 38 при получении сигнала от гидростатического датчика уровня, насос 30 передает очередную порцию суппозиторной основы из трубопроводов 29 через расходомер 31. После наполнения смесителя 38 и подтверждения правильности дозы суппозиторной основы расходомером 31 происходит дозирование субстанции интерферона альфа-2b из реактора 32.
При помощи насоса-дозатора 36, с контролем дозы через расходомер 37, субстанция интерферона альфа-2b из реактора 32 дозируется в смеситель 38. При подтверждении правильной дозы происходит перемешивание готовой суппозиторной массы с внесенной субстанцией интерферона альфа-2b в течение установленного времени при установленной частоте вращения (программируемый параметр). Сигналом начала следующего цикла перелива из смесителя 38 в смеситель 41 является уровень продукта в смесителе 41, по достижении установленного минимального уровня, необходимого для стабильной работы циркуляционной петли, происходит передача порции готовой суппозиторной массы из смесителя 38 в смеситель 41 при помощи насоса 40.
При осуществлении требуемого количества циклов в зависимости от объема серии и при получении сигнала от расходомера 31 о недостаточном уровне суппозиторной основы выдается сообщение об окончании работ, а также звуковой и световой сигнал. Слив содержимого смесителя 38 и 41 происходит через соответствующие клапаны слива (на чертеже не показаны).
Аварийные ситуации в системе сигнализируются звуковой и световой ситуацией и сопровождаются выводом сообщений об аварии на дисплей системы управления. При наступлении аварийной ситуации система запрашивает от оператора подтверждения о возможности продолжения технологического процесса.
Очистка оборудования производится следующим образом.
На дисплее системы управления выбирают очищаемый участок и единицы оборудования (контур). Далее система управления выводит запрос о готовности технологического оборудования к очистке. При этом на дисплее показана мнемосхема ЛИНИИ, указан контур, который будет очищаться и основные единицы оборудования, а так же последовательность сборки с подтверждением выполненных работ. При положительных ответах оператора на вопросы ЛИНИЯ переходит к программе «ОЧИСТКА». Для очистки реакторов 1,2 отсоединяют трубопровод 14 после насоса 10 и подсоединяют к сливному штуцеру CIP-мойки. Далее на панели CIP мойки выбирают необходимую программу мойки. Подача моющего раствора и воды для ополаскивания, а так же воды очищенной происходит автоматически по ранее установленному (программируемому) алгоритму через душирующие головки на крышке реакторов 1, 2. Участок трубопровода 10 с фильтрами 11 и 12 демонтируется и очищается вручную. По окончании процесса очистки при положительных результатах контроля качества промывных вод нефелометром система сигнализирует об окончании очистки участка (контура) и предлагает выбрать очистку следующего контура. При этом на дисплее показана мнемосхема ЛИНИИ, указан контур, который будет очищаться, и основные единицы оборудования, а также последовательность сборки с подтверждением выполненных работ. Для очистки контура смесителя-гомогенизатора 21 к клапану 13 трубопроводам 14 присоединяют сливной шланг CIP-мойки. Подача моющего раствора и воды для ополаскивания, а также воды очищенной происходит автоматически по ранее установленному (программируемому) алгоритму через душирующие головки на крышке смесителя 21. Слив в канализацию происходит при помощи насоса CIP-мойки. Одновременно в процессе очистки включаются насос 24 для очистки рециркуляционной петли смесителя-гомогенизатора 21. По окончании процесса очистки при положительных результатах контроля качества промывных вод нефелометром система сигнализирует об окончании очистки участка (контура) и предлагает выбрать очистку следующего контура. Основные трубопроводы очищаются вручную в помещении моечной. Очистка смесителей 38, 41 и 21 происходит через душирующие головки, слив в канализацию промывных вод происходит через насос CIP мойки.
Таким образом, как это понятно из изложенного выше, за счет постепенного четко дозируемого и контролируемого на всех стадиях процесса приготовления суппозиторной массы при помощи заявленной технологической установки обеспечивается заявленный технический результат - повышение выхода и качества требуемого продукта.