中国电子信息系统建设二公司
摘要：随着我国经济的高速发展，医药化工企业进一步发展和完善，就目前医药化工企业的发展来说，生物制药厂的工业设计有利于促进我国医药工业的发展和提升。如何提高生物制药厂的工艺设计水平成为现阶段发展的关键问题。为提高生物制药的工艺水平，需从制药厂工艺设计的现状分析出发，分析影响生物制药厂工艺设计的关键问题，从车间工艺布局、相关设备改进和净化空调等方面进行详细探讨，促进生物医药厂工业设计的改革，促进国内医药水平的提高。
关键词：生物制药厂；工艺设计；工艺设备；净化空调
引言：在市场经济日益激烈的今天，合理的车间工艺设计有利于生产效率的提高实现精益化生产，同时也能提高医药企业综合竞争力。在设计环节中，采用先进的工艺及设备有利于生产中减少能耗，节能减排，实现企业的合理化发展。而合理的工艺设计不仅有利于生产效率的提高，也可以最大限度减少药品生产过程中污染、交叉污染以及混淆，质量源于设计，合理的工艺设计是保证产品质量的前提。本文就生物制药厂的工业设计问题进行探讨，提出个人见解。
一、生物制药厂工艺设计的发展现状
从上世纪开始，生物制药业发展迅速，生物制药这项技术自被运用以来，就获得了很大的成就，世界各国都在大力发展生物制药行业，并作为国家的重要经济支柱。生物制药指的是通过运用现代生物化学等知识和技术手段，从生物中提取可以用于治疗和预防以及诊断生物制品的技术方法。我国的生物制造业起步较欧美国家较晚，以基因工程为核心研发和产业化发展。在我国注册的生物技术相关公司有200余家，主要分布在上海、北京、江苏、山东、浙江等经济发达区域。经过近几年的发展，我国的生物制造业有了很大的进步，但是生物制药存在投入高、生产周期长等特征，生物制药厂在整个制药行业的所占比例较低。其发展问题也是国家建设关注的重点。在厂房布置中，有的厂房车间布局不合理，活性区域与非活性区直接连通，人物流交叉严重，洁净区和非洁净区以及一些辅助用房的位置不恰当，以至于很难达到GMP要求。工艺和制药设备在药品生产中起着关键作用，产品质量的好坏和生产效率的提高很大程度取决于合理的工艺和设备的完善程度。在生物制药厂中，洁净室的气流流速和换气次数一直是医药洁净室中值得关注的问题。我国目前医药工业洁净厂房的设计规范对气流速度和换气次数的具体数值给出了参考。
二、建设符合GMP要求的生产车间
（1）生物制药车间的工艺布局设计
车间主要分为生产区（原液车间、制剂车间）、动力区（空调、冷冻、CU等机房、）、辅助区（更衣室、缓冲间、清洗间）。首先车间设计要按照产品的工艺流程确定合理的工艺布局，使生产物流、人流、管线等尽量简短顺畅，提高工作效率达到精益化生产；其次，一般首层设计为大荷载或有振动设备等动力区、辅助区及临时仓库；其他楼层设计为原液、制剂等生产区，且车间活性生产区与非活性区分开设置；最后房间及走道大小除满足设备和生产空间外还应考虑搬运、检维修空间；
（2）人流、物流：
首先人流及物流单独出入口，并尽量避免人物流交叉，避免混淆、差错、交叉污染风险；其次部分生物车间需要设置单向流，人流和物流不能走回头路；如为非单向流则需设置人流、物流独立的进出缓冲间；最后废弃物出口及路线尽量靠近出口设置，方便搬运并设置灭活设施；
（3）厂房的建筑设计
在建筑设计上，一般制药厂房有两种形式，单层厂房和多层厂房。单层厂房的跨度大运用广。在工艺布局上较多层厂房更易布置，灵活度较高，平面布局更合理。可以根据产品的更新和工艺流程的设计对厂房进行改造。更有利于设备的安装和管线的布置。而多层厂房的占地面积更小，土地的使用成本更低。
首先车间设计必须满足消防要求，疏散口数量及疏散距离须满足建筑设计防火规范，便于人员逃生、疏散；其次生产区在满足功能使用的基础上，不宜布置过大，高度尽量布置在2.6米左右，降低生产运行能耗。最后为避免不同级别的洁净区域之间相互影响，可设置人、物气闸和传递窗；洁净区和非洁净区之间设立双层密闭窗户，门窗墙良好的密封性有利于更好的保证净化环境。
三、工艺设备
设备的选择和改善在药品使用过程中至关重要，产品质量的好坏取决于设备的选取与完善程度。
设备需要符合生产工艺要求，符合国家相关标准；
首先设备材质不能与所加工的药品发生化学反应，化学的抗腐蚀性高，表面光滑平整、容易拆洗消毒。其次生产设备需要符合生产品种的工艺要求，设备的容量需要适应批量生产的能力；设备结构要满足易操作、易清洗、易消毒灭菌、易生产维修等。为了防止药品污染，设备的传动部分要求有很高的密闭性。
目前生物制药有一次性反应系统和不锈钢系统，一次性反应系统优点可以省去清洗灭菌缩短生产时间，且能更好的避免交叉污染，缺点是一次性系统生产厂家可代替性少，依赖性高且生产成本高，不锈钢系统刚好相反。根据生产产能、工艺、产品、物料特性及项目投资及运行成本，综合考虑选取合适的设备以保证产品质量的合格性和有效性。
四、净化空调
在生物制药车间内，净化系统的规范要求设计安装和运行等对生物制药设施的成功与否至关重要。医药洁净厂房的洁净级别按照我国《医药洁净厂房设计规范》，通用的洁净空气洁净度和洁净级别分为四个等级。在洁净室，要通过净化空调控制空气中的尘埃粒子及微生物数量，控制尘埃粒子的生存和存留，控制相关的温度湿度和压力。洁净技术的发展成为生物制药业的一大重要支柱。
（1）设计原则
空调系统需要满足相应净化级别的要求，保证净化生产区的净化等级，保证合理的压差、风量及温湿度要求；一般区空调系统和净化区空调的送风系统需要分开设置；运行班次和运行规律以及时间不同的系统要分开设置；在某一工序，如果有易燃易爆的气体或者对人体健康有损害的气体，需要单独设置并设置事故风机系统；温度和湿度控制要求有区别的房间需要分开设置净化空调；单向流和非单向流的系统需要分开设置；空调系统送风管道、回风管道、排风及除尘管道需合理布置，尽量避免管道交叉重叠。
（2）净化空调系统分析
净化空调系统分为集中式和分散式两种，集中式净化空调是净化空调设备放置在空调机房内，利用风管将洁净空气送到每个车间。分散式净化空调是在一般空调环境和低级别净化空调环境中，设置净化设备，不同的生产车间分开设置净化设备。在我国，大部分生物制药厂采取集中式和分散式相结合的方式来降低能耗，满足不同洁净度的需求。
净化空调的气流组织，一般A、B级采用水平层流和垂直层流，C、D级采用顶部送风，侧下部回风。不同净化等级，相同净化等级的不同功能间应保证适当的压差避免交叉污染的风险。在送风量上，洁净厂房要根据实际情况进行设计，首先满足净化要求，其次兼顾送风、回风、排风、除尘、房间发热量等情况。另外还要选择合适的空调方案，节约投资成本和降低后期运行能耗，也可通过系统的优化和升级提高生产系统的自动化智能化水平，从而实现节能减排。
结语
生物制药业作为我国的高新制造业，除了自身的技术革新外，在工艺水平上，要通过不断更新车间布局，不断提高完善生产设备，通过设备的选取和洁净室的打造提高生产效率，解决生产中存在的问题。如今，国家的经济飞速发展，生物制造业的工艺水平也大大提高，生物制造业的发展更是关系到整个医疗水平的提高。相对于传统的工艺而言，生物制药的要求更加精细，需要在工艺设计上达到最优级别，立足现在，把握机遇，严格把控每一个工艺设计的流程，生物制药业的发展前景一定是一片光明。
参考文献
[1]《药品生产质量管理规范》（2010）
[2]《医药工业洁净厂房设计规范》（2019）
[3]《厂房设备GMP实施指南》（2010版）
[4]GB50346-2011生物安全实验室建筑技术
[5]贡欣；宣永梅；程瑞某生物制药厂洁净空余系统调试分析[J].制冷与空调,2017,08[2].
[6]伊廷强.制药厂设计中工艺如何考虑节能减排[J].工业,2016(7):7-7.
作者简介：
[1]赵文哲，工艺工程师，中国电子信息系统建设二公司.
[2]宋晓娜，工艺工程师，信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司华东分院.