Trong sản xuất dược phẩm và thuốc, việc kiểm soát mức độ tiếp xúc với oxy, độ ẩm và các điều kiện quy trình có thể đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ các vật liệu nhạy cảm và duy trì chất lượng sản xuất ổn định.
Nitơ được sử dụng rộng rãi như một loại khí công nghệ trơ trong sản xuất dược phẩm vì có thể giúp tạo môi trường có hàm lượng oxy thấp và được kiểm soát xung quanh các thành phần nhạy cảm với oxy, thiết bị quy trình, hệ thống lưu trữ và một số sản phẩm đóng gói.
Máy tạo nitơ cho sản xuất dược phẩm cho phép cơ sở sản xuất tạo nitơ tại chỗ từ khí nén thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào bình khí hoặc nguồn khí số lượng lớn được giao từ bên ngoài. Khi được cấu hình phù hợp về độ tinh khiết, lưu lượng, áp suất, điểm sương và chất lượng khí, hệ thống tại chỗ có thể cung cấp nguồn nitơ ổn định cho nhiều quy trình dược phẩm.
Để tìm hiểu thêm về các yêu cầu xử lý khí nén và khí công nghiệp trong lĩnh vực này, có thể tham khảo ứng dụng dược phẩm và dược sinh học của Lingyu.
Tại sao nitơ được sử dụng trong sản xuất dược phẩm?
Nitơ tương đối trơ trong nhiều điều kiện quy trình thông thường, vì vậy phù hợp với những ứng dụng cần giảm mức độ tiếp xúc với oxy.
Tùy theo ứng dụng, nitơ có thể được sử dụng để:
- Giảm quá trình oxy hóa của các vật liệu nhạy cảm với oxy
- Duy trì môi trường có hàm lượng oxy thấp bên trong thiết bị quy trình
- Bảo vệ vật liệu trong quá trình lưu trữ và chuyển giao
- Giảm nồng độ oxy bên trong một số loại bao bì
- Hỗ trợ các điều kiện quy trình được kiểm soát
- Cung cấp khí phù hợp cho một số thiết bị phòng thí nghiệm và phân tích
Tuy nhiên, bản thân nitơ không làm cho một quy trình dược phẩm trở nên vô trùng.
Tính vô trùng, độ sạch, kiểm soát nhiễm bẩn và tuân thủ quy định phụ thuộc vào toàn bộ quy trình sản xuất, thiết kế thiết bị, hệ thống lọc, thẩm định, xác nhận, quy trình vận hành và các yêu cầu chất lượng áp dụng. Sự phân biệt này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng dược phẩm.
Máy tạo nitơ cho sản xuất dược phẩm là gì?
Máy tạo nitơ là hệ thống sản xuất khí tại chỗ, tách nitơ khỏi khí nén và cung cấp trực tiếp đến điểm sử dụng.
Một hệ thống điển hình có thể bao gồm:
- Máy nén khí
- Bình chứa khí
- Máy sấy khí nén
- Các cấp lọc
- Máy tạo nitơ PSA
- Bình đệm nitơ
- Thiết bị phân tích khí
- Thiết bị điều khiển áp suất
- Đường ống phân phối
Thay vì xem máy tạo nitơ như một thiết bị độc lập, các nhà sản xuất dược phẩm cần đánh giá toàn bộ hệ thống từ khí nén đến nitơ.
Máy tạo nitơ PSA của Lingyu có thể được cấu hình cho nhiều yêu cầu khác nhau về độ tinh khiết và công suất sản xuất nitơ.
Công nghệ tạo nitơ PSA hoạt động như thế nào?
Thiết bị tạo nitơ của Lingyu sử dụng công nghệ hấp phụ biến thiên áp suất (PSA).
Máy tạo nitơ PSA gồm hai tháp hấp phụ chứa sàng phân tử carbon (CMS). Khí nén đã được xử lý đi vào một tháp, tại đây oxy được ưu tiên hấp phụ trong khi nitơ đi qua dưới dạng khí sản phẩm.
Đồng thời, tháp còn lại giảm áp và tái sinh. Hai tháp tự động luân phiên để duy trì quá trình sản xuất nitơ liên tục.
Tùy theo cấu hình hệ thống, các chức năng giám sát và điều khiển có thể bao gồm đo độ tinh khiết nitơ, giám sát lưu lượng, vận hành bằng PLC, cảnh báo và xử lý khí không đạt thông số.
Các ứng dụng của nitơ trong sản xuất dược phẩm
Sản xuất API và dược phẩm
Nitơ có thể được sử dụng trong một số phản ứng hóa học và công đoạn sản xuất dược phẩm khi việc giảm tiếp xúc với oxy giúp hạn chế quá trình oxy hóa không mong muốn hoặc các phản ứng khác liên quan đến oxy.
Trong các ứng dụng này, độ tinh khiết nitơ yêu cầu cần được xác định dựa trên mức độ nhạy cảm của quy trình thay vì giả định rằng mọi hoạt động sản xuất API đều cần nitơ có độ tinh khiết siêu cao.
Hóa học của quy trình, lượng oxy dư cho phép, yêu cầu về độ ẩm, áp suất và các thông số chất lượng của cơ sở đều cần được xem xét.
Đóng gói dược phẩm
Thổi rửa bằng nitơ có thể được sử dụng trong một số quy trình đóng gói dược phẩm để giảm lượng oxy còn lại bên trong bao bì hoặc vật chứa.
Điều này có thể phù hợp với các công thức hoặc sản phẩm nhạy cảm với oxy mà độ ổn định có thể bị ảnh hưởng do tiếp xúc với oxy.
Thông số nitơ phù hợp phụ thuộc vào:
- Hệ thống đóng gói
- Mức độ nhạy cảm của sản phẩm
- Mức oxy dư mục tiêu
- Điều kiện chiết rót
- Yêu cầu lưu lượng khí
- Các yêu cầu chất lượng áp dụng
Vì vậy, độ tinh khiết nitơ cần được xác định theo quy trình đóng gói thực tế thay vì được lựa chọn như một thông số thiết bị riêng biệt.
Phủ khí cho bồn và thiết bị quy trình
Phủ khí nitơ có thể giúp duy trì môi trường có hàm lượng oxy thấp được kiểm soát trong các bồn lưu trữ hoặc thiết bị quy trình.
Phương pháp này có thể được sử dụng trong quá trình lưu trữ, chuyển giao, trộn hoặc các hoạt động phù hợp khác khi việc hạn chế tiếp xúc với oxy trong khí quyển mang lại lợi ích.
Việc xác định công suất hệ thống cần tính đến:
- Thể tích thiết bị
- Tốc độ nạp
- Tốc độ xả
- Áp suất vận hành
- Nồng độ oxy yêu cầu
- Lưu lượng nitơ cực đại
- Mức tiêu thụ nitơ thông thường
Do đó, máy tạo nitơ cần được lựa chọn theo điều kiện vận hành thực tế của thiết bị thay vì chỉ dựa trên kích thước bồn.
Ứng dụng phòng thí nghiệm và phân tích
Các phòng thí nghiệm dược phẩm có thể sử dụng nitơ cho một số thiết bị phân tích, xử lý mẫu, quá trình bay hơi hoặc các quy trình yêu cầu môi trường được kiểm soát.
Mỗi thiết bị có thể có những yêu cầu rất khác nhau về độ tinh khiết khí, áp suất, lưu lượng, độ ẩm và mức độ nhiễm bẩn. Vì vậy, nguồn nitơ cần được lựa chọn phù hợp với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị.
Nitơ cần có độ tinh khiết bao nhiêu trong sản xuất dược phẩm?
Không có một mức độ tinh khiết nitơ duy nhất phù hợp với mọi quy trình dược phẩm.
Dòng máy tạo nitơ PSA của Lingyu đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau về độ tinh khiết nitơ, bao gồm các cấu hình độ tinh khiết cao.
Độ tinh khiết phù hợp cần được xác định dựa trên các yếu tố như:
- Hàm lượng oxy tối đa cho phép
- Mức độ nhạy cảm của sản phẩm
- Hóa học của quy trình
- Yêu cầu đóng gói
- Điểm sương yêu cầu
- Yêu cầu của thiết bị phía sau
- Các thông số chất lượng nội bộ
Khi quy trình yêu cầu lượng oxy dư rất thấp, máy tạo nitơ 99,99% có thể là một cấu hình cần xem xét.
Nguyên tắc quan trọng là chỉ xác định độ tinh khiết nitơ mà quy trình thực sự yêu cầu.
Độ tinh khiết cao hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Việc tăng độ tinh khiết có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ thu hồi nitơ, công suất máy tạo khí, mức tiêu thụ khí nén và tổng chi phí vận hành.
Nitơ độ tinh khiết cao hơn và hệ thống tinh chế bổ sung
Một số quy trình dược phẩm có thể yêu cầu chất lượng khí cao hơn đầu ra tiêu chuẩn của máy tạo nitơ PSA.
Trong những trường hợp này, có thể xem xét hệ thống tinh chế phía sau như một phần của hệ thống hoàn chỉnh. Giai đoạn tinh chế cần được lựa chọn theo thông số quy trình đã xác định thay vì chỉ nhằm đạt tỷ lệ nitơ cao nhất có thể.
Các thông số như lượng oxy dư, điểm sương, hàm lượng dầu, hạt bụi và các giới hạn chất lượng áp dụng cần được xác định trước khi lựa chọn phương pháp tinh chế.
Khi cần khử oxy hoặc tinh chế bổ sung, hệ thống được lựa chọn phải phù hợp với điều kiện quy trình cụ thể và các thông số chất lượng khí yêu cầu.
Điểm sương và kiểm soát độ ẩm
Trong một số quy trình dược phẩm, độ ẩm có thể quan trọng không kém độ tinh khiết nitơ.
Điểm sương nitơ có thể đạt khoảng −40°C hoặc thấp hơn trong các điều kiện vận hành phù hợp.
Điểm sương yêu cầu cần được xác định theo nhu cầu thực tế của quy trình thay vì đơn giản lựa chọn khí khô nhất có thể.
Điểm sương thấp hơn có thể quan trọng đối với vật liệu hoặc thiết bị nhạy cảm với độ ẩm, trong khi các ứng dụng khác có thể không yêu cầu mức độ khô tương tự.
Vì vậy, điểm sương cần được xác định cùng với độ tinh khiết, áp suất và lưu lượng nitơ.
Tại sao chất lượng khí nén lại quan trọng?
Quá trình tạo nitơ PSA phụ thuộc vào khí nén được xử lý phù hợp.
Dầu, độ ẩm và hạt bụi có thể ảnh hưởng đến CMS, van, thiết bị đo, bộ lọc và chất lượng khí phía sau.
Một hệ thống tiền xử lý phù hợp có thể bao gồm:
- Bình chứa khí nén
- Máy sấy khí lạnh hoặc máy sấy khí hấp phụ
- Lọc loại bỏ dầu
- Lọc hạt
- Bộ xả tự động
Một bộ lọc khí nén chính xác phù hợp có thể được sử dụng như một phần của hệ thống tiền xử lý khi cần thiết.
Đối với các ứng dụng dược phẩm, chất lượng khí cần được đánh giá trên toàn bộ chuỗi cung cấp thay vì chỉ xem xét độ tinh khiết nitơ tại đầu ra của máy tạo khí.
Lưu lượng và nhu cầu cực đại
Máy tạo nitơ phải cung cấp đủ lượng nitơ không chỉ cho mức tiêu thụ trung bình mà còn cho nhu cầu sản xuất cực đại.
Một cơ sở dược phẩm có thể có nhiều điểm sử dụng hoạt động đồng thời, bao gồm thiết bị đóng gói, bồn lưu trữ, thiết bị phản ứng, hệ thống chuyển nguyên liệu, phòng thí nghiệm và các cụm thiết bị quy trình.
Trước khi lựa chọn công suất máy tạo khí, cần xác định:
- Mức tiêu thụ nitơ trung bình
- Mức tiêu thụ nitơ cực đại
- Số lượng điểm sử dụng đồng thời
- Số ca sản xuất
- Tần suất theo mẻ
- Kế hoạch mở rộng trong tương lai
Bình đệm nitơ có thể giúp ổn định nguồn cung trong những giai đoạn nhu cầu biến động ngắn hạn.
Tuy nhiên, dung tích lưu trữ cần được xác định như một phần của thiết kế tổng thể thay vì được sử dụng để bù đắp cho một máy tạo nitơ có công suất cơ bản quá nhỏ.
Yêu cầu áp suất
Các hoạt động dược phẩm khác nhau có thể yêu cầu áp suất nitơ khác nhau.
Hệ thống phủ khí, dây chuyền đóng gói, thiết bị phòng thí nghiệm và thiết bị quy trình không nhất thiết vận hành ở cùng một mức áp suất.
Áp suất khí nén đầu vào của hệ thống tạo nitơ PSA Lingyu khoảng 0,5–0,8 MPa.
Đây là điều kiện khí cấp cho máy tạo nitơ và không nên nhầm với áp suất nitơ cuối cùng yêu cầu tại từng điểm sử dụng.
Nếu cần áp suất nitơ phía sau cao hơn, có thể phải xem xét thêm hệ thống lưu trữ hoặc thiết bị tăng áp.
Do đó, cả lưu lượng nitơ yêu cầu và áp suất thực tế tại điểm sử dụng đều cần được xác định khi cấu hình hệ thống.
Giám sát theo thời gian thực và điều khiển quy trình
Đối với sản xuất dược phẩm, chất lượng khí ổn định thường quan trọng hơn việc chỉ đạt thông số mục tiêu trong giai đoạn chạy thử ban đầu.
Tùy theo cấu hình, hệ thống tạo nitơ có thể tích hợp:
- Giám sát độ tinh khiết nitơ
- Giám sát lưu lượng
- Giám sát áp suất
- Vận hành tự động bằng PLC
- Hiển thị trạng thái trên màn hình cảm ứng
- Chức năng cảnh báo
- Xử lý khí không đạt thông số
Các chức năng này có thể giúp người vận hành xác minh rằng hệ thống vẫn duy trì trong phạm vi vận hành yêu cầu.
Việc giám sát thiết bị không thay thế các quy trình thẩm định, xác nhận, hiệu chuẩn, lấy mẫu hoặc đảm bảo chất lượng riêng của cơ sở dược phẩm.
Chất lượng khí dược phẩm và tuân thủ
Độ tinh khiết nitơ chỉ là một phần của chất lượng khí sử dụng trong ngành dược.
Một máy tạo nitơ không tự động trở thành thiết bị “tuân thủ GMP” chỉ vì nó sản xuất nitơ có độ tinh khiết cao.
Tùy theo ứng dụng, thông số khí yêu cầu còn có thể liên quan đến:
- Oxy dư
- Độ ẩm
- Ô nhiễm dầu
- Hạt bụi
- Yêu cầu vi sinh khi áp dụng
- Vật liệu chế tạo
- Hệ thống lọc
- Lấy mẫu
- Giám sát
- Thẩm định
- Xác nhận
- Các yêu cầu dược điển áp dụng
- Thông số chất lượng nội bộ
Các yêu cầu chính xác phụ thuộc vào vị trí và phương thức sử dụng nitơ.
Nguồn nitơ phù hợp với một hoạt động không tiếp xúc với sản phẩm không tự động phù hợp với một quy trình dược phẩm khác.
Do đó, nhà sản xuất cần xác định thông số chất lượng khí yêu cầu trước, sau đó đánh giá liệu hệ thống tạo khí, xử lý, lưu trữ và phân phối được đề xuất có thể đáp ứng thông số đó hay không.
Không nên sử dụng riêng độ tinh khiết nitơ làm bằng chứng cho việc tuân thủ GMP hoặc các yêu cầu dược phẩm.
Lợi ích của tạo nitơ tại chỗ
Đối với các cơ sở dược phẩm phù hợp, tạo nitơ tại chỗ có thể mang lại một số lợi ích thực tế.
Sản xuất nitơ tại cơ sở
Nitơ có thể được tạo trực tiếp tại cơ sở theo lịch vận hành của nhà máy.
Giảm phụ thuộc vào nguồn giao từ bên ngoài
Sản xuất tại chỗ có thể giảm sự phụ thuộc vào việc thay bình khí hoặc lịch giao khí từ bên ngoài.
Giảm yêu cầu xử lý bình khí
Các cơ sở sử dụng số lượng lớn bình khí có thể giảm một phần yêu cầu về xử lý, lưu trữ và logistics.
Minh bạch hơn về quá trình sản xuất khí
Tùy theo cấu hình điều khiển, người vận hành có thể giám sát các thông số như độ tinh khiết nitơ, lưu lượng, áp suất và trạng thái hệ thống.
Lợi ích tiềm năng về chi phí vòng đời
Đối với các cơ sở có nhu cầu nitơ thường xuyên, tạo khí tại chỗ có thể mang lại lợi ích kinh tế so với nguồn khí được giao từ bên ngoài.
Đánh giá đầy đủ về chi phí vòng đời cần xem xét:
- Điện năng của máy nén
- Xử lý khí
- Bảo trì
- Bộ lọc
- Lưu trữ nitơ
- Hệ thống giám sát
- Thiết bị tăng áp khi cần
Kết quả kinh tế phụ thuộc vào hồ sơ vận hành thực tế của cơ sở.
Những thông số cần xác định trước khi lựa chọn máy tạo nitơ cho ngành dược
Trước khi lựa chọn hệ thống, cần xác định:
- Độ tinh khiết nitơ yêu cầu hoặc hàm lượng oxy tối đa
- Điểm sương yêu cầu
- Lưu lượng nitơ trung bình
- Lưu lượng nitơ cực đại
- Áp suất đầu ra yêu cầu
- Số lượng điểm sử dụng đồng thời
- Công suất máy nén hiện có
- Chất lượng khí nén
- Số giờ vận hành
- Lịch sản xuất theo mẻ
- Điều kiện lắp đặt
- Các yêu cầu chất lượng khí áp dụng
- Thông số chất lượng nội bộ của cơ sở dược phẩm
Các giá trị này cung cấp cơ sở kỹ thuật tốt hơn để lựa chọn máy tạo nitơ, hệ thống xử lý khí nén, hệ thống lưu trữ nitơ, thiết bị điều khiển và hệ thống phân phối.
Để tìm hiểu thêm về độ tinh khiết, lưu lượng, áp suất, yêu cầu khí nén và xác định công suất hệ thống, có thể tham khảo hướng dẫn về thông số kỹ thuật máy tạo nitơ.
Độ tin cậy và bảo trì
Bảo trì định kỳ rất quan trọng khi nitơ là một phần của quy trình sản xuất.
Các hạng mục dịch vụ điển hình có thể bao gồm:
- Thay bộ lọc
- Kiểm tra van
- Hiệu chuẩn thiết bị phân tích khí
- Kiểm tra bộ xả
- Kiểm tra tình trạng CMS
- Bảo trì máy sấy khí
- Kiểm tra thiết bị đo áp suất
- Kiểm tra thiết bị đo lưu lượng
Máy tạo nitơ và hệ thống xử lý khí nén phía trước cần được bảo trì như một hệ thống tiện ích tích hợp thay vì được xem như những thiết bị riêng biệt không liên quan.
Bảo trì phòng ngừa có thể giúp duy trì chất lượng nitơ ổn định và giảm nguy cơ gián đoạn sản xuất ngoài dự kiến.
Kết luận
Máy tạo nitơ cho sản xuất dược phẩm có thể cung cấp nguồn nitơ tại chỗ cho sản xuất thuốc, đóng gói, phủ khí cho thiết bị, sử dụng trong phòng thí nghiệm và các quy trình phù hợp khác.
Hệ thống phù hợp không nên được lựa chọn chỉ dựa trên độ tinh khiết.
Độ tinh khiết nitơ, oxy dư, điểm sương, lưu lượng, áp suất, chất lượng khí nén, hệ thống lọc, giám sát, lưu trữ, yêu cầu quy trình và các thông số chất lượng khí riêng của cơ sở đều cần được đánh giá cùng nhau.
Đối với người dùng trong ngành dược phẩm, hệ thống tạo nitơ phù hợp nhất là hệ thống có khả năng đáp ứng ổn định các thông số quy trình đã xác định, đồng thời phù hợp với yêu cầu vận hành, chất lượng và bảo trì của cơ sở.
Có thể tham khảo dòng máy tạo nitơ của Lingyu hoặc liên hệ với Lingyu với các yêu cầu về độ tinh khiết nitơ, điểm sương, lưu lượng, áp suất, điều kiện khí nén và ứng dụng để được hỗ trợ cấu hình hệ thống.
