射流搅拌在大输液生产中的应用
2019-04-18周圣伟韩卫卫邢召花徐伟凯
周圣伟 韩卫卫 邢召花 徐伟凯
山东齐都药业有限公司 山东临淄 2 5 5 4 0 0
目前在大输液生产工艺中配液罐有不同类型的搅拌方式， 机械搅拌是最常见的混合类型，可使用不同类型的搅拌桨，将药液搅拌混合均匀。机械搅拌由搅拌电机、机械密封及搅拌浆组成，机械搅拌在生产过程中存在机械密封易泄露、最小搅拌量受限等缺点。电磁搅拌为另外一种常见的搅拌混合方式，采用磁力驱动装置，无机械密封，无泄漏，最小搅拌量不受限制等优点，但造价较高，出现故障时维护成本高等缺点。相比以上两种搅拌混合方式，射流搅拌结构简单，安装于裸罐中搅拌量宽泛，容易维护等优点。
两级射流喷嘴以及射流泵研究主要集中在流体动力学等基础学科方面的理论机理[1-2]，工程方面多应用在化工、 石油等产业上，用于大输液生产工艺的射流搅拌研究较少。 因此本研究课题模拟射流搅拌的运行情况并明确相关参数，探究两级射流喷嘴在一定的入射压力条件下的药液搅拌混合效果[3]。
1 射流搅拌原理
射流是指流体从各种形式的孔口或喷嘴射入同一种或另一种流体的流动。根据射流混合理论，射流混合本质上是湍流扩散过程，并受主体扩散的控制。有研究指出，当流体运动达到湍流状态时，除非雷诺数特别大，否则传质速率扩散过程不会有明显的提高。射流是一种主体扩散过程，其重要的特点就是卷吸周围的流体，具有紊动扩散作用，能进行动量、热量和质量传递。
流入相同介质中的液体射流，称为淹没射流。淹没射流与周围静止介质发生动量和质量交换，卷吸附近介质随射流一同流动,流量不断增加,流速不断减小和均化，横断面不断扩大。试验观察表明，射流自开孔射出，在紧靠开孔的混合区内（其长度与雷诺数有关），高速射流造成剪切层，由于剪切层的不稳定性的迅速增长，形成漩涡。正是由于漩涡，造成对周围流体的卷吸。邻近漩涡相互影响形成配对，合并和缠绕，使周围流体不断卷入射流中，从而达到流体混合均匀的目的。
2 应用于大输液生产中的射流搅拌结构
2.1 结构示意图说明
（1）射流搅拌由两个输液泵作为射流泵，每一射流泵对应一射流管线，射流管线材质应符合GMP要求。
（2）射流参数要求。①射流喷嘴出口处孔径较射流管线孔径细，射流管线直径为Φ38mm，出口处孔径为Φ25mm，并且两射流喷嘴要有一定的弧度，保证喷出的液体与配液罐罐底有一定的平行，避免流速液体迎面冲击罐底，弱化流体卷吸作用。②射流管线安装于距罐内壁水平距离为20cm，两射流喷嘴之间的间距为80cm，间距过大则两射流喷嘴的合力作用会弱化，同样影响流体卷吸作用。
2.2 射流搅拌应用
浓药液输送至稀配罐后，开启两个输液泵，通过阀门开关控制射流压力大小（最低0.1MPa），药液经两射流喷嘴射出，形成的高速射流造成剪切层，由于剪切层的不稳定性的迅速增长，形成漩涡。正是由于漩涡，造成对周围流体的卷吸，邻近漩涡相互影响形成配对，合并和缠绕，使周围流体不断卷入射流中，从而达到药液混合均匀的目的。
3 射流搅拌效果确认
3.1 参照产品选择及标准
以批量7000L的氯化钠注射液为参照产品进行射流搅拌效果确认。在搅拌回流第5分钟、10分钟、15分钟，分别从罐底、罐口两个部位取样，对药液含量、pH值进行检测并计算相对标准偏差，连续确认三批，RSD均应≤2.0%。
3.2 确认数据分析
周期 项目 取样点 第5分钟 第10分钟 第15分钟含量%（g/ml）第一批罐底 0.888 0.887 0.884 0.884 0.884 0.884罐口 0.882 0.882 0.884 0.885 0.884 0.884 RSD（%） 0.36% 0.06% 0罐底 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7罐口 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 RSD（%） 0 0 0 pH值含量%（g/ml）第二批罐底 0.892 0.892 0.889 0.889 0.889 0.889罐口 0.886 0.886 0.889 0.889 0.889 0.889 RSD（%） 0.39% 0 0罐底 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9罐口 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9 5.9 RSD（%） 0 0 0 pH值含量%（g/ml）第三批罐底 0.890 0.890 0.886 0.886 0.886 0.886罐口 0.883 0.883 0.886 0.886 0.886 0.886 RSD（%） 0.46% 0 0罐底 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7罐口 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 RSD（%） 0 0 0 pH值
分析：药液在经射流搅拌第5分钟、第10分钟、第15分钟后分别从罐口、罐底取样检测药液含量及pH，由数据可知射流搅拌第5分钟时相对标准偏差最大值为0.46%，均符合RSD≤2.0%的标准要求，说明在射流搅拌回流5min后药液能够均匀。
4 结语
射流搅拌结构简单，与机械搅拌及电磁搅拌配液罐相比购置成本低，由搅拌效果确认可知射流搅拌能够保证药液混合均匀，可以代替机械搅拌、电磁搅拌应用于大输液生产工艺中。
