Стандарты при проектировании химико-фармацевтических предприятий.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ (СЕМИНАРСКИХ)

ЗАНЯТИЙ

Курс 4

Дисциплина: ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Составитель:

Мурзагалиева Э.Т.

Алматы, 2017 г.

Практическое занятие №3

Особенности проектирования фармацевтических предприятий.

Стандарты при проектировании химико-фармацевтических предприятий.

 

Приоритетом для проектирования являются правила GMP. Необходимо выполнить проект таким образом, чтобы соблюдались все требования размещения производственных помещений в соответствии с последовательностью технологических процессов. Предусмотреть мероприятия по предотвращению перекрестной контаминации: изолированные помещения на каждый производственный процесс, перепады давления между коридором и производственными помещениями, очистка отходящего воздуха из каждого помещения, отсутствие рециркуляции воздуха, где это недопустимо, и т.д. В концептуальном проекте должны быть представлены чертежи со схемами потоков движения персонала, сырья, готовой продукции, отходов, планы помещений с указанием классов чистоты, перепадов давления. Данные чертежи не являются обязательными при проектировании других производств, но для экспертизы проекта и оценки соответствия принятых проектных решений требованиям GMP, они являются обязательными.

Особенности проектирования фармацевтических предприятий:

- наличие агрессивных сред с различным характером воздействия на работающих, строительные конструкции и материалы;

- наличие токсичных выделений локального и общего характера;

- высокая пожаро- и взрывоопасность и т. п.

 

Все эти особенности в разной степени влияют на объемно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений предприятия. Недооценка или игнорирование указанных особенностей приводит в конечном итоге к аварийному состоянию отдельных строительных конструкций или преждевременному выходу из строя зданий и сооружений в целом.

Химические производства основаны на широкой внутри- и межотраслевой кооперации. Их размещение тесным образом связано с сырьевой и энергетической базами. Химические производства можно объединять с нехимическими отраслями промышленности в единый промышленный узел. При объединении нескольких предприятий в комбинат отводимая для них площадь уменьшается примерно на 15-30 %, протяженность автомобильных дорог сокращается на 20-40 %, количество административных зданий в 2-2,5 раза. Капитальные затраты при этом оказываются на 5-20 % ниже аналогичных затрат на предприятия, строящиеся раздельно.

Размещение химических, нефтехимических предприятий в составе промышленных узлов наиболее полно удовлетворяет требованиям кооперации основных и вспомогательных производств, экономики, унификации строительных параметров и конструкций, архитектурной композиции комплексов.

Наиболее перспективно размещение предприятий, обеспечивающих безотходность производств и позволяющих решить защиту окружающей среды, сокращение энергоемкости, уменьшение объема внешних перевозок, сокращение численности трудящихся и улучшение условий труда.

Комплексная технологическая схема в таких узлах позволяет использовать отходы производств в качестве исходного сырья для получения дополнительных полезных продуктов, сократить вредные выбросы, транспортные перевозки и потребление воды.

 

Проектирование – процесс принятия решений, при реализации которого приходится

многократно возвращаться с последующих этапов разработки проекта на предыдущие для пересмотра документации, улучшения ее и доработки. Так, разрабатывая принципиальную технологическую схему производства, предварительно распределяют оборудование по высотным отметкам. Затем на этапе компоновки оборудования выясняется, что решения, принятые при разработке принципиальной технологической схемы, невозможно реализовать или их реализация приведет к значительному удорожанию строительной конструкции. Такие возвраты могут иметь место и при монтажной проработке, когда оказывается что реализация решений, принятых на этапах разработки принципиальной технологической схемы и компоновки оборудования приводит к неизбежным гидравлическим "мешкам", невозможности использования намеченных пространств для теплоносителей и т.п. Поэтому приходится вновь возвращаться на предыдущие этапы проектирования с целью корректировки принципиальной технологической схемы и компоновки производства.

Технолог должен сделать анализ и оценить результат компоновки производства по сравнению с показателями аналогичных объектов. При этом сравнивают доли стоимости оборудования в общей смете, площади, приходящиеся на один аппарат, строительные объемы зданий на единицу площади. Разработанные проекты важных объектов рассматриваются и утверждаются техническим советом проектной организации.

Проектирование химического производства включает в себя разработку технического задания (ТЗ), отражающего потребности общества в продукции этого производства и реализацию ТЗ в виде проектной документации. Обычно ТЗ представляют в виде некоторых документов и оно является исходным (первичным) описанием проектируемого производства. Результатом проектирования служит полный комплект документации, соединяющий достаточные сведения для воспроизводства (реализации объекта проектирования). Эта документация и есть проект, точнее окончательное описание, проектируемого производства.

 

В ТЗ на проектирование химического производства указывают следующие сведения:

1) назначение производства;

2) литературные данные о технологии производства и сведения об аналогичных производствах за рубежом;

3) обзор научно-исследовательских работ по отдельным технологическим стадиям производства;

4) описание технологических схем опытных и полупромышленных установок, на которых отрабатывался технологический процесс;

5) основные технико-экономические показатели объекта, в том числе мощность, производительность, производственная программа (план);

6) требования к качеству, конкурентной способности и экологическим параметрам продукции;

7) требования к технологии;

8) технические характеристики исходного сырья, основных продуктов и вспомогательных материалов (включая воду, азот для технических целей, теплоносители и хладагенты);

9) физико-химические свойства исходных, получаемых промежуточных и конечных продуктов;

10) химизм процесса по стадиям; физико-химические основы процесса, предварительная (эскизная) технологическая схема производства;

11) рабочие (номинальные) технологические параметры (режимы) производства;

12) материальный баланс производства по стадиям процесса;

13) характеристики побочных продуктов и отходов; рекомендации по их утилизации;

14) математическое описание технологических стадий;

15) рекомендации по автоматизации производства;

16) методы очистки сточных вод и обезвреживания газовых выбросов;

17) экономическое обоснование производства, включающее прогнозы потребности в товарном продукте и обеспечение производства сырьем на перспективу.

 

Производство лекарств на фармацевтических предприятиях организуется по цеховому принципу и состоит из специализиро­ванных цехов, связанных друг с другом:

Цех — основное производственное подразделение, предназна­ченное для выполнения однородных процессов (экстракционный, фасовочный и т. д.) или выпуска однотипной продукции (таблеточный, аэрозольный, ампульный и др.).

В свою очередь, каждый цех имеет несколько участков, где осуществляются однотипные операции, составляющие технологический процесс. Например, таблеточный цех может иметь следующие участки: смешения ингредиентов, гранулирования, сушки гранулята, прессования и др.

В зависимости от характера выполняемой работы цеха делятся на основные, вспомогательные и подсобные.

В основных цехах занимаются изготовлением основной продукции завода (таблеточный, фитохимический, мазевой и др.).

Вспомогательные цеха участвуют в производственной программе предприятия и обслуживают основные цеха (ремонтные мастерские, паросиловой цех, лаборатории и др.).

 

Подсобные цеха (предприятия) не имеют прямой связи с производством, но их продукция полностью или частично используется производством (картонажно-типографический цех).

Типы расположения машин и аппаратов в цехе:

— цеховое расположение;

— расположение по ходу технологического процесса;

— смешанное расположение.

 

Машины и аппараты необходимо располагать таким образом, чтобы при минимальных затратах выпуск готовых лекарственных препаратов был максимальным и осуществлялся в короткие сроки. Для этого необходимо соблюдать следующие условия:

— движение сырья, вспомогательных материалов, готовых изделий должно быть наикратчайшим и переходить в одном направлении (встречных потоков в технологическом процессе не допускается);

— производственные потоки не должны мешать друг другу.

 

При цеховом расположении производства однородное оборудование размещается в одном цехе. Например, все дробильные машины располагаются в дробильном цехе, фасовочные машины — в фасовочном и т. д. Такое расположение аппаратуры особенно неудобно при перевозке из одного цеха в другой и затягивает производственный цикл, что ведет к удорожанию стоимости готового продукта.

Расположение машин и аппаратов по ходу технологического процесса является наиболее выгодным и удобным. Расстояние между ними таково, что работа одного аппарата не мешает другому, путь движения продукции организован, продукция выпускается стандартной, качественной и в короткие сроки.

При производстве химико-фармацевтической продукции смешанный тип расположения машин и аппаратов встречается наиболее часто.

Поточные автоматизированные линии представляют собой совмещенные друг с другом группы машин и аппаратов, выполняющих последовательно технологические операции. Например, поточная линия в ампульном цехе осуществляет мойку ампул, наполнение их раствором, запайку ампул, проверку: качества запайки, чистоты раствора в ампулах и т. д.

Для каждого из терминов должно быть четкое определение, отражающее специфику производственных (технологических) признаков. Так, например, термин «субстанция» при приготовлении лекарства выступает в качестве исходного сырья, а «лекарственный препарат» — готового продукта, поэтому они не могут использоваться в фарма­цевтическом производстве как термины-синонимы (рис. 2.1).

 

Рис. 1

 

Лекарственное средство (лекарственная субстанция) — вещество (смесь веществ) синтетического или природного происхождения, имеющее определенную биологическую активность и разрешенное к медицинскому применению, производству и импорту с целью диагностики, профилактики или лечения человека или животных.

Очень часто вместо термина «лекарственное средство», «лекарственная субстанция» или «лекарственное вещество» употребляют термин-синоним — «действующее вещество», который имеет то же определение и используется в производстве готовых лекарственных препаратов.

Действующие вещества (субстанции, лекарственные вещества) — биологически активные вещества, которые могут изменять состояние и функции организма или имеют профилактическое, диагностическое или лечебное действие и используются для производства готовых лекарственных средств.

Вспомогательное вещество — относительно индифферент­ное в химическом и биологическом отношении вещество, разрешенное для медицинского применения с целью получения лекарственной формы, придания или сохранения определенных свойств лекарственного препарата.

Лекарственное (фармацевтическое) сырье — лекарствен­ные средства, лекарственное растительное сырье, вспомогательные вещества, разрешенные к медицинскому применению с целью производства лекарственных препаратов или другой фармацевти­ческой продукции или полуфабрикатов. Фактически к сырью относят все исходные материалы, поступающие в производство для переработки с целью получения готового продукта или полуфабриката, за исключением упаковочных материалов.

Лекарственная форма — форма, придаваемая лекарствен­ному средству или лекарственному растительному сырью, удобная для употребления и обеспечивающая необходимый лечебный эффект.

Лекарственный препарат (лекарство, медикамент) — лекарственная форма в расфасованном, упакованном и маркированном виде в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, которая имеет определенный срок хранения и является удобной для медицинского применения, транспортировки и хранения.

Готовая продукция — продукция, прошедшая все стадии технологического процесса, включая упаковку и маркировку.

Готовый лекарственный препарат (лекарство, медикамент) — дозированная лекарственная форма в том виде и состоянии, в котором применяется.

 

Таким образом, используя лекарственное средство и вспомогательное вещество, после определенных технологических операций можно получить лекарственную форму (раствор, мазь, таблетки и т. д.). Конечным продуктом технологического процесса является лекарственный препарат.

 

Взаимосвязь основных терминов и понятий, представленных на рис. 1 отражает наиболее характерные показатели технологических процессов производства лекарств.

 

Показатели уровня производства фармацевтического препарата отражаются в технологическом регламенте — нормативном документе, устанавливающем требования к технологическим процессам, технологическому оборудованию и помещениям, связанным с качественным изготовлением продукции при соблюдении условий охраны труда и окружающей среды.

Производственная инструкция — нормативный документ, имеющий статус стандарта предприятия, который регламентирует определенную часть производственного процесса.

Процесс — совокупность последовательных действий с целью создания продукта.

Технологический процесс — часть производственного процесса, содержащая научно обоснованные целенаправленные действия, необходимые для получения готового продукта. Технологический процесс состоит из отдельных, следующих одна за другой стадий производства.

Стадия производства — совокупность технологических операций, приводящих к получению промежуточного продукта-полуфабриката (на конечной стадии — готового продукта), определяемого количественно и характеризуемого качественно. Например, процесс получения таблеток включает следующие производственные стадии: смешивание, гранулирование, прессование. Каждая стадия, в свою очередь, представляет собой сочетание ряда последовательных технологических операций.

Технологическая операция — часть технологического процесса, связанная с обслуживанием одного из основных видов оборудования. Например, в производстве таблеток такими опе­рациями являются: измельчение ингредиентов, взвешивание, просеивание, увлажнение смеси, подлежащей гранулированию, и т. д.

Технические средства — совокупность орудий производства, необходимых для осуществления технологического процесса.

Норма расхода — максимально допустимое количество сырья, материалов, полуфабрикатов, необходимое для приготовле­ния единицы продукции.

Промежуточная продукция — частично обработанная продукция, полученная на любой стадии технологического про­цесса, исключая конечную стадию, и предназначенная для даль­нейшей обработки, прежде чем она станет готовой продукцией.

Переработка — повторная обработка на определенной стадии производства всей серии или части серии продукции ненадлежа­щего качества путем осуществления одной или нескольких технологических операций с целью получения продукции, соответствующей требованиям нормативной документации.

Полупродукт — продукция, получаемая предприятием-производителем от поставщика, которая прошла одну или несколько стадий обработки (у поставщика), необходимых для производства готовой продукции (у потребителя). Полупродукт для поставщика является готовой продукцией.

Сырье, которое используется в процессе производства, принято подразделять на основное сырье — входящее в состав готового продукта, и вспомогательное сырье — не входящее в состав готового продукта, которое называют также отходами производства.

Отходы— это модифицированный или некондиционный остаток исходного сырья, материалов или полуфабрикатов, который без соответствующей переработки не может быть использован для приготовления готового продукта. Отходы, которые могут быть использованы повторно для приготовления готового продукта, называют возвратными отходами.

Если отходы производства представляют потребительскую ценность и могут быть в дальнейшем переработаны, их называют побочными продуктами. Отходы производства, которые не подлежат дальнейшей переработке и не представляют потреби­тельской стоимости, называются отбросами. При современном производстве все отходы желательно превращать в побочные продукты, а количество отбросов сокращать до минимума.

 

В процессе производства всегда имеют место материальные потери, образующиеся вследствие распыления, испарения, прилипания материала к стенкам аппаратуры. Вышеуказанные понятия, связанные с переработкой фармацевтического сырья, используются при составлении материального баланса.

Серия готового лекарственного средства — совокупность единиц лекарственного препарата, которая изготовлена из одних и тех же серий исходного сырья, материалов и полупродуктов в одном технологическом процессе, включающем одну и ту же стадию стерилизации.

Качество лекарственного препарата — совокупность свойств, которые придают лекарственному препарату способность удовлетворять потребителей в соответствии со своим назначением и отвечают требованиям, установленным законодательством.

Качество лекарственного препарата нормируется фармако­пейной статьей — нормативным документом, который определяет состав, упаковку, срок годности и требования к качеству лекарственного препарата (лекарственной субстанции или вспомогательному веществу) и имеет статус государственного стандарта.

Валидация — оценка и документальное подтверждение соответствия производственного процесса и качества продукции утвержденным требованиям.

Сертификат — письменное свидетельство (гарантия) о том, что качество лекарства (эффективность, безопасность) отвечает установленным требованиям спецификации, а производственный процесс — правилам надлежащей производственной практики (GMP).

Стабильность — способность лекарственного средства (препарата) сохранять свои физико-химические и микробиологи­ческие свойства в течение определенного времени с момента его выпуска.

Стабильность — способность лекарственного средства (препарата) сохранять свои физико-химические и микробиологи­ческие свойства в течение определенного времени с момента его выпуска.

Срок годности — утвержденное законодательным органом, на основании результатов специальных исследований, время хранения лекарственного средства (препарата), в течение которого оно сохраняет свои физико-химические, микробиологические и терапевтические свойства без изменений или в установленных для них пределах, при условии соблюдения условий хранения.

Смысловое содержание других терминов приводится в отдельных главах, при рассмотрении конкретного материала.

 

Литература:

Основная:

1. Основы проектирования химических производств: Учебник для вузов / Под ред. А. И. Михайличенко. – М.: ИКЦ «Академкнига» 2010. – 371 с.

2. Технология чистых помещений. Основы проектирования, испытаний и эксплуатации / В. Уайт. - Изд-во «Клинрум», 2008.

3. Проектирование чистых помещений. Под ред. В. Уайта. Пер. с англ. - М.: изд. "Клинрум", 2004. - 360 стр.

4. Основы проектирования химических производств: Учеб. пособие / Дворецкий С.И., Кормильцин Г.С., Калинин В.Ф. - М.: Издательство "Машиностроение-1". 2005. 280 с.

5. Нормирование фармацевтического производства. Обеспечение качества продукции / В. В. Береговых, А.П.Мешковский. – М.: Издательство ЗАО «Информационно-издательское агентство «Ремедиум», 2001. – 527 с.

Дополнительная:

1. Архитектурное проектирование: учебник для студ. сред. проф. образования / М. И. Тосунова, М. М. Гаврилова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 336 с.

2. Большой справочник по конструкциям и материалам современных зданий, 2006. — 620 с.

3. СТРК 1617. Надлежащая производственная практика (GMP).

4. Спицкий О.Р., Александров О.В. GEP — Надлежащая инженерная практика. Рецепт. — № 2 (88). — 2013. — С. 7—14.

5. Спицкий О.Р. Надлежащая инженерная практика (GEP) как система. инженерного менеджмента. Фармацевтическая отрасль. — № 6(29). — 2011. — С. 50—53.

6. Allen E., Iano J. Fundamentals of Building Construction: Materials and Methods, 6th Edition. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2014. — XVI, 1007 p.

7. Hicks Tyler G. Handbook of Civil Engineering Calculations, Publisher: McGraw-Hill Publication: 2007, English Isbn: 9780071472937 Pages: 840

8. ICH Q10 Фармацевтическая система качества