制药设备与工艺设计复习资料

固体物料粉碎的目的？

答：1)增加有效成分溶出；2)利于制备多种剂型；3)便于调剂与服用；4)增加药的表面积，促进药物溶解。气流粉碎机的特点？

答：优点：1)粉碎强度大、产品粒度微细、颗粒规整、表面光滑；2)颗粒在高速旋转中分级，产品粒度分布宰，单一颗粒成分多；3)产品纯度高，设备结构简单，易于清理，可获得极纯产品，还可进行无菌作业；4)可以粉碎磨料为硬质合金等莫氏硬度大于9的坚硬物料；5)适用于粉碎热敏性及易燃易爆物料；6)可以在机内实现粉碎与干燥、粉碎与混合、粉碎与化学反应等联合作业；7)能量利用率高

缺点：1)辅助设备多，一次性投资大；2)影响运行的因素多，操作不稳定；3)粉碎成本高；4)噪声较大；5)粉碎系统堵塞时会发生倒料现象，喷出大量粉尘，恶化操作环境。

冷冻干燥操作能分为哪几个阶段？并请写出冷冻干燥机的工作原理。

答：冷冻干燥操作分为：冻结、升华干燥、解析干燥三个阶段。

原理：将被干燥的物品先冻结到三相点温度以下，然后在真空条件下使物品中的固态水份（冰）直接升华成水蒸气，从物品中排除，使物品干燥。

冷冻干燥机按结构分为哪几个部分？各部分的作用是什么？

答：按结构分为：冻干箱、冷凝器、真空泵组、制冷压缩机组、加热装置、控制装置等。

各部分作用：冻干箱：干燥过程中传热和传质的场所；冷凝器：将冻干箱中的水蒸气冷凝吸附变成冰，以免进入真空泵，一方面可以减少真空泵的工作负担，另一方面能够保证干燥室具有较低的真空度。真空泵组：抽除冻干机系统的气体，以维持升华所必需的真空度。制冷压缩机组：对冻干箱中的搁板及冷凝器中的冷冻管降温。加热装置：提供冻干箱中的制品在升华阶段时升温所需的热量。控制装置：对冻干机的各个重要参数进行测量、显示；根据预先的设置对冻干机进行精确控制，使其运行在规定的状态，可对故障状态报警并自动应急处理。

请写出膜分离技术分离化工产品的特点及该技术目前主要存在的问题。

答：特点：1)膜分离过程中不发生相变，与有相变化的分离法和其他分离法相比，能耗要低。2)膜分离过程是在常温下进行的，因而特别适用于对热敏性物质的分离、分级、浓缩和富集。3)膜分离技术不仅适用于有机物和无机物、病毒、细菌的分离，而且还适用于许多特殊溶液体系的分离。4)只是用压力作为强滤和反渗透的推动力，因此分离装置简单，操作方便，易于自动控制，易于维修。

主要问题：1)在操作中膜面会发生污染，使膜性能降低，故有必要采用与工艺相适应的膜面清洗方法。2)从目前获得的膜性能来看，其耐药性、耐热性、耐溶剂能力都是有限的，故使用范围受限；3)单独采用膜分离技术效果有限。因此往往都将膜分离工艺与其他分离工艺组合起来使用。

工艺流程设计的任务和成果

任务：1)确定流程的组成；2)确定载能介质的技术规格和流向；3)确定生产控制方法；4)确定三废的治理方法；5)制定安全技术措施；6)绘制工艺流程图；7)编写工艺操作方法。

成果：初步设计阶段带控制点的工艺流程图和工艺操作说明。

物料衡算的基本方法和步骤

1)收集与计算所必需的基本数据；2)列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；3)根据给定条件画出流程简图；4)选择物料计算基准；5)列出物料平衡表；6)绘制物料流程框图。

能量衡算的主要依据是：能量守恒定律。

热量衡算的目的是计算出Q2，从而确定加热剂或冷却剂的量。

单元设备热量衡算的步骤：

答：1)明确衡算对象，划定衡算范围，绘制设备的热平衡图；2)搜集有关数据；3)选择计算基准；4)计算各种形式热量的值；5)列热量平衡表；6)求出加热剂或冷却剂等载能介质的用量；7)求出每吨产品的动力消耗定额、每小时最大用量以及每天用量和年消耗量。

工艺设备设计与选型的任务：

1)确定单元操作所用设备的类型；2)根据工艺的要求决定所有工艺设备的材料；3)确定标准设备的型号或牌号以及台数；4)对于已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号；5)对于非定型设备，通过设计与计算，确定设备的主要结构及其主要工艺尺寸，提出设备设计条件单。6)编织工艺设备一览表。

设备设计与选型的原则：

1)满足工艺要求；2)满足GMP中有关设备选型、选材的要求；3)设备要成熟可靠；4)要满足设备结构上的要求；5)要考虑技术经济指标。

非定型设备设计的内容:

及工艺专业人员提出的设备设计单：1)设备示意图；2)技术特性指标；3)管口表；4)设备的名称、作用和使用场所；5)其他特殊要求。

总厂房平面布置的原则：

1)生产性质相近的车间或生产联系较密切的车间，要相互靠近布置或集中布置。2)主要生产区应布置在厂区中心，辅助车间布置在它的附近。3)动力设施应接近负荷中心或负荷量大的车间；锅炉房及对环境有污染的车间宜布置在下风侧。4)布置生产厂房时，应避免生产时污染，原料药生产区应布置在下风侧。5)运输量大的车间、库房等，宜布置在主干道和货运出口附近，尽量避免人流与物流交叉。6)行政、生活区应处于主导风向的上风侧并与生产区保持一段距离。7)危险品应布置在厂区的安全地带。动物房应布置在僻静处，并有专用的排污及空调设备。

设备布置的基本要求：

1)满足GMP的要求；2)满足工艺要求；3)满足建筑要求；4)满足安装和检修要求；5)满足安全和卫生要求；

6)设备的露天布置。

球磨机的工作原理：

正传动装置带动下产生回转运动，物料在筒内受到研磨及冲击作用而粉碎。

筛分的目的：

1)筛出粗粒或异物，如固体制剂的原辅料等；2)筛除细粉或杂质，如中药材的筛选、去除碎屑及杂质等；3)整粒，筛除粗粒及细粉以得到粒度均一的产品，如冲剂等；4)粉末分级，满足丸剂、散剂等制剂要求。

依据固体粒子在混合机内的运动状态不同，混合机分三种运动方式：

对流混合、剪切混合、扩散混合。

影响试样测定值准确度的因素：

试样大小、试样个数、取样点的位置。

混合设备选型的基本原则：

首先要了解该混合操作过程在整个生产中所处的位置、混合目的、最终要求达到的混合度大小、粉立体的物性和处理量，以及其他相应的工作条件。

从液体架桥到固体架桥的过渡。主要有三种形式：

部分溶解和固化、黏合剂的固结、药物溶质的析出。

搅拌器的四项作用：

将能量传递给液体、使气体在液体中分散、使气液分离、使液体中所有组分达到混合。

搅拌器应具备两种功能：

在釜内形成一个循环流动，称为总体流动；同时希望产生强剪切或湍动。

搅拌器分类：小叶片高转速{螺旋桨式、涡轮式}（低、中等粘度），大叶片低转速{浆式、锚-框式、螺带式}（中等以上粘度）。

强化湍动的措施：

提高搅拌器的转速、阻止容器内液体的圆周运动、导流筒。

搅拌器的设计主要包括：

1)确定搅拌器的类型以及搅拌釜的几何形状，以满足工艺过程的混合要求；2)在此基础上确定搅拌器的具体尺寸、转速和功率。

逐步放大试验的步骤为：在几个几何相似、大小不同的小型或中型试验装置中，改变搅拌器转速进行实验，以获得同样满意的混合效果。然后根据四种公式判定哪一个放大准则较为适用，并据此放大准则外推求大型搅拌器的尺寸和转速。

气流粉碎机的一般原理：

利用高速弹性气流喷出时形成的强烈多相紊流场，使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板、器壁撞击中发生变形、破裂，而最终获得超粉碎。

搅拌器的主要作用：

混合和传质，使通入的气体分散成气泡并与发酵液充分混合，提高溶氧速率，同时强化传热过程。

提高溶氧速率：提高罐压即提高风压、使用富氧空气或直接通入氧气。

自吸式发酵罐的工作原理：

不需要空气压缩机提供加压空气，而依靠特设的机械搅拌吸气装置或液体喷射吸气装置吸入无菌空气并同时实现混合搅拌与溶氧传质的发酵罐。

鼓泡塔式发酵罐和气升式发酵罐的不同：

鼓泡塔式管没有导流筒，气升式罐含有。导流筒内置称内循环式，外置称外循环式。内循环气升式发酵罐是以压缩空气鼓泡与罐内导流装置作用实现气液混合。

渗透现象：溶剂（如水）自动地透过半透膜从低浓度流向高浓度区。

渗析现象：利用半透膜能透过小分子和离子但不能透过胶体粒子的性质从溶液中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。

膜的性能：透过性能、分离性能。

洁净室气流组织形式主要分为三类：非单向流、单向流、混合流。

洁净室所需的新风量应满足：

作业人员健康所需新鲜空气量、补充各排风系统的排风所需新风量、维持静压差所需的补充风量。

粉尘控制和清除采用的措施：物理隔离（就地隔离、一侧隔离、独立隔离）、就地排除、压差隔离和全新风全排。