物料衡算

物料衡算的目的有以下几点：

⑴确定物系，并找出该物系物料衡算的界限；

⑵解释开放与封闭物系之间的差异；

⑶写出一般物料衡算所用的反应式、进出物料量等相关内容；

⑷引入的单元操作不发生累积，不生成或消耗，不发生质量的进入或流出的情况；

⑸列出输入==输出等式，利用物料衡算确定各物质的量；

⑹解释某一化合物进入物系的质量和该化合物离开物系的质量的情况。

物料衡算的类型:

在医药生产中，按照物质的变化过程，可将物料衡算分为两类。

一类是物理过程的物料衡算。即在生产系统中，物料没有发生化学反应的过程，它所发生地只是相态和浓度的变化。这类物理过程在医药工业中主要体现为混合和分离过程。如流体输送、吸附、结晶、过滤、干燥、粉碎、蒸馏、萃取等单元操作。

另一类是化学过程的物料衡算。即由于化学反应、原子与分子之间形成新的化学键，从而形成完全不同的新物质的过程。在进行计算时候，经常用到组分平衡和化学元素平衡，特别是当化学反应计量系数未知或很复杂以及只有参加反应的各物质的化学分析数据时，用元素平衡最方便，有时甚至只能用该方法才能解决。同时，在化学反应中，还涉及化学反应速率、转化率、产物收率等因素。

此外，物料衡算还可以按照操作方式的不同分为两类。

一类是连续操作的物料衡算。如生产枸橼酸铋钾的喷雾干燥操作，需要向干燥器中输送具有一定速度、湿度和温度的空气，同时湿物料从反方向以速度通过干燥器，尽管物料在干燥器中不断被加热，所处的状态在不断改变，但对某一具体部位而言，其所处的状态是不随时间的改变而改变。

另一类是间歇操作的物料衡算。在过程开始时原料一次性进入体系，经过一段时间以后立即一次性移出所有的产物，其间没有物质进出体系。在生物制药中，经常会用到有机溶剂沉淀的方法来分离，该方法是很典型的间歇操作。如硫酸软骨素的制备即是一例。在经过提取后的滤液中，加入95%乙醇搅拌，沉淀析出，取出即得产品，这种操作的特点是操作过程的状态随时间的变化而改变。

物料衡算的基本理论

物料衡算是物料的平衡计算，是制药工程计算中最基础最重要的内容的之一，是进行药物生产工艺设计、物料查定、过程经济评估以及过程控制、过程优化的基础。它以质量守恒定律和化学计量关系为基础。简单地讲，它是指“在一个特定物系中，进入物系的全部物料质量加上所有生成量之和必定等于离开该系统的全部产物质量加上消耗掉得和积累起来的物料质量之和”用式表示为：

∑G进料+∑G生成==∑G出料+∑G累积+∑G消耗

式中∑G进料------- 所有进入物系质量之和；

∑G生成------- 物系中所有生成质量之和；

∑G出料------- 所有离开物系质量之和

∑G累积------- 物系中所有消耗质量之和（包括损伤）；

∑G消耗------- 物系中所有积累质量之和。

物料衡算的基本方法和步骤

1.收集计算所必须的基本数据

在进行物料衡算前，要尽可能收集足够的符合实际情况的准确数据，通常称为原始数据这些数据时整个计算的基本数据与基础。应根据不同计算性质来确定原始数据的收集方法。

另外，还需要收集相关的物性数据。如流体的密度、原料的规格、临界参数、状态方程参数。萃取或水洗过程的分配系数、精馏过程的回流比、结晶过程的饱和度等。

2.列出化学反应方程式，包括主反应和副反应

若过程中有化学反应发生，则需要写出物系内所有化学反应方程式，并建立已知量、未知量以及常熟之间的数学关系

若反应级数相同，它的特点是反应速率之比是一常数，与反应物浓度和时间没有关系，也就是，不论反应时间多长，主、副产物的比例是一定值

因此在进行物料衡算时，一定要对化学反应的类型和产物做到全面了解，这样就能进行较准确的物料衡算。

3.根据给定条件画出物料平衡流程简图

根据确定衡算的物系，画出示意流程图。在图中，要表示出所有的物料线，并将原始数据标注在物料线上，未知量也同时标注。绘制物料流程图时，着重考虑物料的种类和走向，输入和输出要明确，通常主物料线为左右方向，辅助和次物料线为上下方向如果物系不复杂，则整个系统可用一个方框和若干进、出线表示即可。

4.选择物料计算基准

⑴时间基准

⑵质量基准

⑶体积基准

⑷干湿基准

⑸流出物料平衡表

⑹绘制物料流出框图