浅析生物制药工艺设计中PFD

【摘要】本文总结生物制药工艺设计中，PFD的应用、及绘制标准与方法，以供设计同行参考。

【关键词】生物制药；鸡胚活疫苗原液；PFD

【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8801（2015）05-0024-01

1 总述

PFD--Process Flow Diagram--工艺流程图，包含了主要的工艺流程，关键控制方案，有关物料平衡数据、能量数据以及操作条件（如操作压力、操作温度）等。

在生物制药工艺设计中，PFD能直观表达出生产工艺流程、工艺设备及辅助系统的要求。在完成PFD和P&ID之前，首先要做出该项目的管道等级表和图例。这是绘制PFD和P&ID的基础。管道等级表包含了物料代号，管道命名规则，表达格式，压力等级，不同介质的管道材质，管道连接方式等。而图例则是对PFD和P&ID中所表示的一些常规图形的描述，如阀门表示，管线，泵的表示等，这里就不作详细描述了。

2 PFD的绘制及注意事项

生物制药生产的特点是房间多，设备多，操作步骤多，不连续，因此，在绘制PFD的时候，除了满足相关的规范和绘制PFD的基本要求外，还需要把主要操作房间，主要生产设备及物料流向等直观清晰的表示出来。下面我们以兽用鸡胚活疫苗原液生产为例，来举例说明。

兽用鸡胚活疫苗原液生产流程：用蛋盘接收来自卡车的SPF鸡蛋后，用蛋车转移到暂存间暂存。使用时，蛋车和鸡蛋经过消毒，去预孵化器孵化9～11日，在无菌条件下将毒种接入，之后在后孵化器中继续培养3～5日，培养完成后收获病毒原液。收获的病毒原液置冷库冷藏备用。

从图中，我们需要注意以下几点：一是通过管道的物料，都用实线箭头表示，如废液排放等，不通过管道直接连接的步骤都用虚线箭头表示。二是不同的操作房间都用虚线方框表示出来了，这样每一步操作对应了什么房间，该房间有什么主要工艺设备都一目了然。比如暗室功能是用来照蛋，如果用人工操作，该房间内设备就是几张工作台，操作人员在工作台上用照蛋灯检测孵化鸡蛋是否合格。在PFD绘制中，也需要清晰的表达出来，具体图中表示就是暗室中放置一个工作台。再比如，种毒制备间，生产主要工艺设备就是生物安全柜，因此，我们在表示该房间操作的时候，画出了生物安全柜的示意，和生物安全柜内的基本操作。病毒毒种从低温冰箱取出来以后，先在培养箱进行培养，而后在生物安全柜的保护下进行操作，图中画出了简单示意。三是主要工艺设备配套的公用工程管线，在图中也要表示出来，但是不需要具体表示管径、材质等参数。比如预孵化器，从图中就能直接读出需要仪表空气（IA）、纯化水和20℃的冷却水。四是设计人员可以将物料衡算的结果和图纸相结合。比如在鸡胚活苗生产过程中，从卡车接收鸡蛋一批为20000枚，那么，去预孵化器的鸡蛋也是20000枚，预孵化后，按照死亡率30%计算，则合格鸡蛋剩余14000枚。则进入后孵化的鸡蛋为14000枚，废弃鸡蛋6000枚，破碎后去灭菌柜灭菌后转移到固体废弃物站。按照每个鸡蛋收获病毒原液10ml计算，则14000枚鸡蛋共计收获原液140L。这个计算过程，设计人员可以以表格的形式表示在PFD中。

通常来说，PFD的出图都在1号图纸上，如果采用2号或3号图，需要延长时，其长度尽量不要超过1号图的长度。PFD流程图绘制中，一般只需要画出与生产流程有关的主要设备，不画辅助设备及备用设备。作用相同的并联或串联的同类设备，一般只表示其中的一台（或一组），而不必将全部设备同时画出。设备大小可以不按比例画，但其规格应尽量有相对的概念。

PFD在绘制过程中，需要随着设计的深入不断的完善。随着设计的深入，操作步骤会逐渐细化，流程上会研究得更加细致。比如初步设计中，蛋车是从卡车接收后直接到后孵化箱。设计过程中，通过不断的讨论，修改，确定了从卡车接收的蛋盘，放上蛋车去预孵化，因为后孵化涉及到接毒，操作环境带有活毒，所以蛋车进行了交换。在PFD图中，不同的蛋车，不同的房间，也清晰的体现了出来，使读图者一目了然。

3 总结

在生物制药工艺设计中，PFD是贯穿始终的非常重要的设计文件。虽然相对于大化工设计要求来说更简单，但是不同于普通合成药或中药提取的流程，生物制药的流程更加繁琐，对每一步的要求更加细致。因此，在绘制PFD的过程中，对物料的走向，管道的连接，房间的功能要区分得更加细致，要做到清晰明了。

参考文献：

[1]《化工工艺设计手册》（第四版）

[2]《药品生产质量管理规范》（2010版）

[3]《化工工艺施工图内容和深度统一规定》HG20519-2009

[4]《中华人民共和国兽药典》第三版，2010年版