射流攪拌在大輸液生產(chǎn)中的應(yīng)用

周圣偉 韓衛(wèi)衛(wèi) 邢召花 徐偉凱

山東齊都藥業(yè)有限公司 山東臨淄 2 5 5 4 0 0

目前在大輸液生產(chǎn)工藝中配液罐有不同類型的攪拌方式， 機(jī)械攪拌是最常見的混合類型，可使用不同類型的攪拌槳，將藥液攪拌混合均勻。機(jī)械攪拌由攪拌電機(jī)、機(jī)械密封及攪拌漿組成，機(jī)械攪拌在生產(chǎn)過程中存在機(jī)械密封易泄露、最小攪拌量受限等缺點。電磁攪拌為另外一種常見的攪拌混合方式，采用磁力驅(qū)動裝置，無機(jī)械密封，無泄漏，最小攪拌量不受限制等優(yōu)點，但造價較高，出現(xiàn)故障時維護(hù)成本高等缺點。相比以上兩種攪拌混合方式，射流攪拌結(jié)構(gòu)簡單，安裝于裸罐中攪拌量寬泛，容易維護(hù)等優(yōu)點。

兩級射流噴嘴以及射流泵研究主要集中在流體動力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科方面的理論機(jī)理[1-2]，工程方面多應(yīng)用在化工、 石油等產(chǎn)業(yè)上，用于大輸液生產(chǎn)工藝的射流攪拌研究較少。 因此本研究課題模擬射流攪拌的運(yùn)行情況并明確相關(guān)參數(shù)，探究兩級射流噴嘴在一定的入射壓力條件下的藥液攪拌混合效果[3]。

1 射流攪拌原理

射流是指流體從各種形式的孔口或噴嘴射入同一種或另一種流體的流動。根據(jù)射流混合理論，射流混合本質(zhì)上是湍流擴(kuò)散過程，并受主體擴(kuò)散的控制。有研究指出，當(dāng)流體運(yùn)動達(dá)到湍流狀態(tài)時，除非雷諾數(shù)特別大，否則傳質(zhì)速率擴(kuò)散過程不會有明顯的提高。射流是一種主體擴(kuò)散過程，其重要的特點就是卷吸周圍的流體，具有紊動擴(kuò)散作用，能進(jìn)行動量、熱量和質(zhì)量傳遞。

流入相同介質(zhì)中的液體射流，稱為淹沒射流。淹沒射流與周圍靜止介質(zhì)發(fā)生動量和質(zhì)量交換，卷吸附近介質(zhì)隨射流一同流動,流量不斷增加,流速不斷減小和均化，橫斷面不斷擴(kuò)大。試驗觀察表明，射流自開孔射出，在緊靠開孔的混合區(qū)內(nèi)（其長度與雷諾數(shù)有關(guān)），高速射流造成剪切層，由于剪切層的不穩(wěn)定性的迅速增長，形成漩渦。正是由于漩渦，造成對周圍流體的卷吸。鄰近漩渦相互影響形成配對，合并和纏繞，使周圍流體不斷卷入射流中，從而達(dá)到流體混合均勻的目的。

2 應(yīng)用于大輸液生產(chǎn)中的射流攪拌結(jié)構(gòu)

2.1 結(jié)構(gòu)示意圖說明

（1）射流攪拌由兩個輸液泵作為射流泵，每一射流泵對應(yīng)一射流管線，射流管線材質(zhì)應(yīng)符合GMP要求。

（2）射流參數(shù)要求。①射流噴嘴出口處孔徑較射流管線孔徑細(xì)，射流管線直徑為Φ38mm，出口處孔徑為Φ25mm，并且兩射流噴嘴要有一定的弧度，保證噴出的液體與配液罐罐底有一定的平行，避免流速液體迎面沖擊罐底，弱化流體卷吸作用。②射流管線安裝于距罐內(nèi)壁水平距離為20cm，兩射流噴嘴之間的間距為80cm，間距過大則兩射流噴嘴的合力作用會弱化，同樣影響流體卷吸作用。

2.2 射流攪拌應(yīng)用

濃藥液輸送至稀配罐后，開啟兩個輸液泵，通過閥門開關(guān)控制射流壓力大小（最低0.1MPa），藥液經(jīng)兩射流噴嘴射出，形成的高速射流造成剪切層，由于剪切層的不穩(wěn)定性的迅速增長，形成漩渦。正是由于漩渦，造成對周圍流體的卷吸，鄰近漩渦相互影響形成配對，合并和纏繞，使周圍流體不斷卷入射流中，從而達(dá)到藥液混合均勻的目的。

3 射流攪拌效果確認(rèn)

3.1 參照產(chǎn)品選擇及標(biāo)準(zhǔn)

以批量7000L的氯化鈉注射液為參照產(chǎn)品進(jìn)行射流攪拌效果確認(rèn)。在攪拌回流第5分鐘、10分鐘、15分鐘，分別從罐底、罐口兩個部位取樣，對藥液含量、pH值進(jìn)行檢測并計算相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，連續(xù)確認(rèn)三批，RSD均應(yīng)≤2.0%。

3.2 確認(rèn)數(shù)據(jù)分析

周期 項目 取樣點 第5分鐘 第10分鐘 第15分鐘含量%（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：藥液在經(jīng)射流攪拌第5分鐘、第10分鐘、第15分鐘后分別從罐口、罐底取樣檢測藥液含量及pH，由數(shù)據(jù)可知射流攪拌第5分鐘時相對標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值為0.46%，均符合RSD≤2.0%的標(biāo)準(zhǔn)要求，說明在射流攪拌回流5min后藥液能夠均勻。

4 結(jié)語

射流攪拌結(jié)構(gòu)簡單，與機(jī)械攪拌及電磁攪拌配液罐相比購置成本低，由攪拌效果確認(rèn)可知射流攪拌能夠保證藥液混合均勻，可以代替機(jī)械攪拌、電磁攪拌應(yīng)用于大輸液生產(chǎn)工藝中。