(整理)制药工程试验设计及计算方法.
制药工程试验设计及计算方法
制药工程试验设计及计算方法制药工程试验设计及计算方法作为一个综合性学科，制药学既涉及到化学、物理、生物等多个学科，同时还包含着众多专业，如制剂学、药理学、药代动力学等。
制药工程试验设计及计算方法是制药学的重要组成部分之一，它不仅关系到制药工程研究的实验过程质量，还直接影响着质量和效率等方面。
因此，在制药工程领域中，熟悉试验设计及计算方法显得尤为重要。
试验设计制药工程试验设计是指通过一定的方法和技术，从众多因素中找出对药物质量最为关键的因素，从而确定影响药物质量的具体原因，确定製造过程可控范围，通过不断的改进，优化药物质量，提升制药工程研究的质量和效率。
试验设计过程中，需要注意以下几个方面：1.确定试验目标及要求：明确试验目的和要求，包括具体试验范围、试验方法、试验程序、试验方案和试验说明等。
2.确定试验因素：通过对现有数据或实验结果的分析，确定包括药品配方、原料质量、工艺参数等多种因素，并将其分为主要因素和次要因素。
3.确定试验方案：制定试验方案，应考虑到实验可行性、实验周期、实验费用、实验硬件设施等因素，以及试验因素之间的相互制约关系。
4.实验设计：选择合适的实验设计方法，包括单因素试验设计、多因素试验设计等，然后进行实验操作并记录实验数据。
5.数据分析与处理：对实验数据进行分析和处理，通过方差分析、回归分析等方法确定主要影响因素，综合评价分析结果，得出结论之后，进行实验总结。
计算方法计算方法是指对实验所产生的数据进行处理，以便得到能用来指导制药工程和产品实际生产的各种应用公式和规律。
常用的计算方法有：制剂质量检验计算、静态动态液相平衡计算、药物热力学计算等。
1.制剂质量检验计算在制药工程研究过程中，制剂质量检验计算是非常重要的。
它通过考察生产的药剂所具有的主要物理性质和化学性质，来检验药剂的质量，为生产提供建议和指导。
制剂质量检验计算主要包括药品稳定性评估、药物质量指标的制定和制剂与生产工艺之间的关系研究等，它们是制药工程研究过程中的重要组成部分。
制药工程学第五章物料衡算
系 ∴对复杂反应体系的计算很方便 对稳定流动过程: 输入物料中所有原子的物质的量（mol）之和 = 输出物料中所有原子的物质的量（ mol ）之和
总转化率 指新鲜原料进入反应系统到离开该系统所 达到的转化率。例如，原料中组分A的总转化率为
×100%
（7）选择性（selectivity） ∵存在生成目的产物的主反应和生成副产物的副反应∴只用转化率来衡量不够。有的反应原料转化率很高但大多数
转变成副产物，目的产物很少，意味着许多原料浪费 选择性:指体系中转化成目的产物的某反应物量与
已知数据及计算结果列成物料平衡表，表格可以有不同形式，但要全面反映输入及输出的各种物料和包含的组 分的绝对量和相对含量
5.1.6 衡算基准及选择 衡算基准:进行物料衡算所选择的起始物理量
包括物料名称、数量和单位，衡算结果得到的其他物料量均是相对该基准而言 衡算基准的选择以计算方便为原则，恰当地选择基准可使计算简化，同时也可缩小计算误差 选择基准大致有一下几种: ①以时间为基准 连续稳定过程:可选取以单位时间（1a ，1h，1min，1s等）的投料量或产品量为计算基准 这种基准可直接联系到生产规模和设备的生产能力 如年产300kt 乙烯的装置，年操作时间为8000 h ，
不断下降直到零
在实际生产中应保持高的净反应速率，不能等待反应达平衡，实际转化率和产率比平衡值低。
若平衡产率高，则可获得较高的实际产率
工艺学的任务之一是通过热力学分析，寻找提高平衡产率的有利条件，并计算出平衡产率
制药工程热量衡算
公式与理想气体混合物计算公式相同.
15
⑸热容的单位
①摩尔热容:
每1mol或每1kmol物质温度升高1℃所需要的热量.
单位:kJ/(mol·K)，kJ/(kmol·K)……等
②比热容
每1g或每1kg物质温度升高1℃所需要的热量
单位:kJ/(kg·K)，J/(g·K)……等
③单位换算
比热容=摩尔热容/M
320.5103 0.78
n H2SO4
98
2550.9mol
配制前H2O的摩尔数为
则
n1
3917.2 2550.9
1.54
由表6-1用内插法查得
n H2O
320.5 10 3 18
0.22
3917.2mol
Hs1 35.k5J7mol-1
配制后H2O的摩尔数变为
1000 103 0.75
一般，把0℃和1.013105 Pa下的某一相态为计算基准。 对反应过程，常以25℃和1.013105Pa为计算基准。 基准态可以任意规定,不同物料可使用不同的基准态,
8
但对同一种物料其进口和出口只能使用相同基准态
6.3.2 热容法
⊿P=0 、无化学反应、无相变时，过程吸收或放出的
热量可用热容法计算—显热的计算
摩尔热容=比热容×M
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M—相对分子质量
6.3.3 物理变化热Qp(相变热和浓度变化热)
指物料的浓度或状态发生改变时所产生的热效应 ⑴相变热
物质从一相转变至另一相的过程，称为相变过程 如蒸发、冷凝、熔融、结晶、升华、凝华等。 相变过程常在恒温恒压下进行，
所产生的热效应称为相变热。 ∵相变过程中，体系T不改变，故相变热常称为潜热。 ∵蒸发、熔融、升华过程要克服液体或固体分子间的相互吸引力∴这些过程均为吸热过 程，按式(6-1)中的符号规定，其相变热为负值；
制药工程毕业设计
概述1.胶囊剂的简单介绍胶囊剂（Capsules）系指将药物填装于空心硬质胶囊中或密封于弹性软质胶囊中而制成的固体制剂，构成上述空心硬质胶囊壳或弹性软质胶囊壳的材料是明胶、甘油、水以及其它的药用材料，但各成分的比例不尽相同，制备方法也不同。
目前与片剂一样广泛地应用于临床。
胶囊剂具有如下一些特点：①能掩盖药物不良嗅味或提高药物稳定性：因药物装在胶囊壳中与外界隔离，避开了水分、空气、光线的影响，对具不良嗅味或不稳定的药物有一定程度上的遮蔽、保护与稳定作用。
②药物的生物利用度较高：胶囊剂中的药物是以粉末或颗粒状态直接填装于囊壳中，不受压力等因素的影响，所以在胃肠道中迅速分散、溶出和吸收，其生物利用度将高于丸剂、片剂等剂型。
③可弥补其他固体剂型的不足：含油量高的药物或液态药物难以制成丸剂、片剂等，但可制成胶囊剂。
④可延缓药物的释放和定位释药：可将药物按需要制成缓释颗粒装入胶囊中，达到缓释延效作用。
胶囊剂可分为硬胶囊剂和软胶囊剂两类，1888年由法国的Mothe首次制备了软胶囊，1847年由英国的Murdock制备了硬胶囊。
软胶囊是指把一定量的原料、原料提取物加上适宜的辅料密封于球形、椭圆形或其他形状的软质囊中制成的剂型。
硬胶囊（hard capsule)系指将一定量的药材提取物加药粉或辅料制成均匀的粉末或颗粒,充填于空心胶囊中制成,或将药材粉末直接分装于空心胶囊中制成。
在现代中药制剂生产中,硬胶囊剂因工艺过程相对简单,又有服用方便、起效快并能有效地隔离药物的不良气味等优点,近年来得到了广泛的应用。
胶囊剂具有外表光控洁，无异味、易吞服、溶解速率快等优点，胶囊剂新的进展主要是缓释胶囊如布洛芬胶囊、结肠靶向给药胶囊，又分pH依赖型释药系统、时滞释药系统、菌群触发型释药系统。
近年来已成为国内外制剂生产的重要剂型之一，其发展速度已明显高于其他口服制剂。
一九八六年我国胶囊剂的生产能力为20亿粒。
以后胶囊的生产厂和产量随之大增。
制药工程专业实验
制药工程专业实验1、盐酸普鲁卡因的合成2、苯乐来（扑炎痛）的合成3、对羟基苯乙酸的合成4、微胶囊的制备5、复方乙酰水杨酸片和复方碳酸氢钠片的制备6、茶叶成分的综合提取7、管式反应器合成邻硝基苯甲醚盐酸普鲁卡因的合成一、 实验目的1、通过局部麻醉药盐酸普鲁卡因的合成，学习酯化、还原等单元反应；2、掌握利用水和二甲苯共沸脱水的原理进行羧酸的酯化操作；3、掌握水溶性大的盐类进行分离及精致的方法。
二、实验原理三、实验方法（一）对硝基苯甲酸-β-二乙胺基乙醇（俗称硝基卡因）的制备1、原料规格及配比表I：原料规格及配比原料名称规格用量摩尔数摩尔比20.0g 0.12 1对-硝基苯甲酸工业用，含量>96%，水分<1%CP,d25=0.88,bp.163℃14.7g 0.123 1.044β-二乙胺基乙醇150ml二甲苯CP,d36≈0.86,bp.136～144℃2、操作在装有温度计、分水器及回流冷凝器的500ml三口瓶中（附注1）（装置见3-3-1）投入对-硝基苯甲酸、β-二乙胺基乙醇、二甲苯及止爆剂，油溶加热至回流（注意控制温度，油溶温度约为180℃，内温约为145℃），共沸带水6小时（附注2）。
撤去油溶，稍冷，倒入250m l锥形瓶中，放置冷却，析出固体（附注3）。
将上清液用倾泻法倒入减压蒸馏瓶中，水泵减压蒸除二甲苯，残留物以3%盐酸140m l溶解。
并与锥形瓶中的固体合并，用布什漏斗过滤，除去未反应的对硝基苯甲酸（附注4），滤液（含硝基卡因）供下步还原反应使用。
附注：（1）羧酸和醇之间的酯化反应是一个可逆反应，反应达到平衡时，生成酯的量比较少（约65.2%），为使平衡向右移动，须向反应体系中不断加入反应原料或不断除去生成物。
本反应利用二甲苯和水形成共沸混合物的原理，将生成的水不断除去，从而打破平衡，使酯化反应趋于完全。
由于水的存在对反应产生不利的影响，故实验中所用的药品应事先干燥。
常用的共沸脱水体系如表II所示：（2）考虑到教学实验的需要和可能，将分水反应时间定为6h，若延长反应时间，收率尚可提高；（3）也可不经放冷，直接蒸去二甲苯，但蒸馏至后期，固体增多，毛细管堵塞，操作不方便。
制药工程学课程设计(原料药生产示例)【范本模板】
课程设计任务书一设计题目诺氟沙星甲基化过程工艺设计二工艺条件原料参数一览表设产品的年产量为393吨，终产品诺氟沙星甲基化物的纯度为95%，诺氟沙星投料富余系数为1.05,反应转化率均为100%，甲基化收率99％，总收率为86%，用活性炭抽滤时,活性炭损失为20％(重量比)，假设其它中间体及最终产品均无损失。
每年工作日为330天（具体见设计题目分配方案），每天24小时连续运行.三、设计内容1.设计并选择较为合理的工艺路线、完成反应原理;2。
进行物料衡算和能量衡算、工艺条件的确定；3.写出较为完整的课程设计说明书(不少于2000字)。
四、设计要求1。
在规定时间内完成设计内容五、时间14周）4周(11~六、参考书1.《制药工程学》主编：王志祥出版社：北京化学工业出版社 2010年第二版2.《化工原理》主编：谭天恩窦梅周明华出版社:化学工业出版社，2010年第三版4.《化工机械基础》主编：刁玉玮，王立业，喻健良出版社：大连理工大学出版社 2006年第六版前言甲磺酸培氟沙星为喹诺酮类抗菌药，有广谱抗菌作用,对肠杆菌科细菌如大肠杆菌、克雷白菌属、伤寒、沙门菌属以及流杆感菌、奈瑟菌属等具有强大抗菌活性,对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌亦有一定的抗菌作用。
本品对肺炎球菌、各组链球菌和肠球菌仅有轻度作用。
本品为杀菌剂，作用机理为抑制细菌DNA螺旋酶.主要适用于肠杆菌科细菌及绿脓杆菌等格兰氏阴性杆菌所致的各种感染，如支气管及肺部感染、肾盂及复杂性尿路感染、前列腺炎、细菌性痢疾或其他肠道感染、伤寒及沙门菌属感染和皮肤软组织感染等，也可用于葡萄球菌感染病例。
本次设计内容中所采用的工艺是以诺氟沙星为原料,与甲醛、甲酸甲基化生成培氟沙星，再与甲烷磺酸成盐，的甲磺酸培氟沙星,后精制得到产品。
本路线工序较短，对反应条件，反应设备的要求也不高，而且生产成本呢较低，最适合于工业化大规模生产的。
总收率达86%.再经过回收，精制等工序，可以制得。
制药工程公式集
连续釜式反应器（CSTR）τ =
VR υ
=
C AO −C A
=
对于
κ 1 −χ A
对于二级反应τ =
=
对于零级反应τ κ C AO 1−χ A 2
CAO
χA
= CAO χA /κ
对于多釜串联，当各釜容积相等时CAN = 度函数与分布函数
∞ τE τ d τ 0 ∞ E τ dτ 0
1+κ τ N
τ
χAN = 1 −
容过程。τ =
= CAO
τ=−
对于零级反应 −γA = κ 则 τ = CAO /κ 容过程中τ = 一级反应τ =
Vr υ VR υ
连续管式反应器 τ =
VR υ
Vr υ
= CAO
−γ A
Af d χ A 0 −γ A C AO χ A −γ A
等
=− =
C Af dC A C AO −γ A χA
dF τ dτ 1
τ
浓度阶跃法测定F τ = C τ /C0 全混流模型F τ = 多釜串联模型σ2 =
C τ C0 1 N
=− τ） E τ dτ = 0 τ2 E τ dτ − τ2
2
∞
实 验 数 据 求 方 差 =
τi 2 Ei （τi ） Ei （τi ）
τi Ei （τi ）∆τi − τ
υ M0
2
等时间间隔取样时σ2 r
− τ2
脉冲法测定 E τ =
C τ M0 注入的示踪剂总量 C τ 出口物料中的示踪剂
n AO χA dχA 0 −γ A V χA dχA 0 −γ A V χA dχA 0 −γ A
液相反应前后物料体积变化不大，视为等
制药工程专业《试验设计与数据处理》教学大纲
《试验设计与数据处理》教学大纲课程编码：0413105002课程名称：试验设计与数据处理学时/学分：24/1.5先修课程：《高等数学》适用专业：化学工程与工艺、制药工程、化学开课教研室：化工教研室一、课程性质与任务1．课程性质：本课程是面向化学工程与工艺、制药工程及化学专业学生的专业选修课程。
2．课程任务：本课程的基本任务是在学生学习《高等数学》等专业基础课程的前提下，向学生介绍工程技术和科研试验中常用的试验设计与数据处理方法，为其后续专业实验、毕业论文环节的顺利进行打下良好基础。
二、课程教学基本要求通过本课程的教学，使学生了解并掌握科学试验中试验前的试验方案设计以及对试验所获得数据进行分析和处理的基本理论和知识，学会使用科学的试验设计方法设计试验并对试验得到的大量数据进行正确的分析和处理，同时能够合理地设计试验，使试验次数尽可能少并在较短的时间内以较少的成本来达到预期的试验目标，进而摸索出较优的工艺条件或配方。
通过培养学生合理设计化学工程试验，并对试验数据进行科学分析和处理的技能，最终达到提高学生分析问题和解决问题的能力（如确定最优工艺条件或配方）的目的。
成绩考核形式：期末成绩（70%）＋平时成绩（作业、课堂提问等）（30%)。
成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容第一章绪论1.教学基本要求了解试验设计与数据处理的概念和发展，学习此门课程的目的与意义；掌握试验设计的三个基本要素。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能通过本章教学，使学生能准确理解指标、因素、水平等基本概念，掌握试验设计与数据处理的基本要素。
3.教学重点和难点教学重点是试验设计的基本要素。
教学难点是试验设计中因素与水平的选取原则。
4.教学内容（1）试验与试验设计的基本概念（2）试验设计与数据处理的发展概况（3）试验设计的基本要素主要知识点：指标；因素；水平。
（4）试验设计与数据处理的目的第二章试验数据的误差分析1.教学基本要求理解误差分析的重要性，各种试验误差的来源，误差理论的基本问题，掌握误差的检验与控制方法；掌握有效数字的修约标准与运算规则；能够运用误差的传递公式判断间接测量或函数误差的主要来源，选择合适的测量仪器或方法；能够根据具体情况运用合适的方法对数据进行显著性检验，并对数据中可能存在的异常值进行检验和处理。
药物设计中的计算方法
药物设计中的计算方法药物设计是一项高度复杂而关键的工作，涉及化学、生物学、医学等多个学科的交叉。
在药物设计工作中，计算方法在很大程度上得到了广泛的应用和推广。
计算方法有多种，例如计算机分子模拟、分子对接、QSAR等等，这些计算方法在药物设计中都起到了非常重要的作用。
一、计算机分子模拟计算机分子模拟是一种计算方法，通过对分子的结构和动力学行为进行数学和计算机仿真，从而预测分子在不同条件下的物理性质和反应过程。
计算机分子模拟对药物设计非常重要，因为它能够提供分子结构和属性的定量描述，从而为药物发现、筛选和设计提供有效的信息。
通过计算机分子模拟，研究人员可以在计算机上构建分子模型，进行热力学计算，预测分子的物理化学性质，理解分子的反应机制，加速药物研发的过程。
二、分子对接分子对接是一种计算方法，用于预测分子间的相互作用力和构象的可能性。
在药物设计中，分子对接通常用于预测化合物和蛋白质之间结合的亲和力和构象。
这对于药物研发非常重要，因为它能够帮助研究人员优化药物分子的结构，提高分子的亲和力，提高治疗效果。
通过分子对接技术，研究人员可以预测药物分子与蛋白质相互作用时的空间结构，并计算药物分子与蛋白质的相互作用力，从而为药物设计提供重要信息。
三、QSARQSAR（定量构效关系）是一种用于预测化合物生物活性的计算方法，它基于已知化合物和它们的活性数据，通过数学和计算机技术构建化合物结构和生物活性之间的数学关系，并预测新的化合物的生物活性。
在药物设计中，QSAR方法非常重要，因为它可以帮助研究人员快速预测化合物的生物活性，从而加速药物研发进程。
同时，QSAR方法也可以提供作为目标物的蛋白的信息，对于药物分子的设计、筛选和优化具有重要意义。
总之，计算方法在药物设计中的重要性越来越被人们所认识。
计算机分子模拟、分子对接、QSAR等方法通过模拟和计算化合物分子的结构、物理化学性质、生物活性等重要信息，为药物研发提供了数学和计算的工具和技术支持，加速了药物研发的进程。
制药工程(化学制药方向的药物合成实验总结)
一、目的要求1.熟悉溴化、Delepine反应、乙酰化、羟甲基化、Meerwein-Ponndorf-Verley羰基还原、水解、拆分、二氯乙酰化等反应的原理。
2. 掌握各步反应的基本操作和终点的控制。
3. 熟悉氯霉素及其中间体的立体化学。
4. 了解播种结晶法拆分外消旋体的原理，熟悉操作过程。
5. 掌握利用旋光仪测定光学异构体质量的方法。
二、实验原理氯霉素的化学名为1R，2-（-）-1-对硝基苯基-2-二氯乙酰胺基-1，3-丙二醇，（1R，2R）-（-）-p-nitropHenyl-2-dichloroacetamido-1，3-propanediol。
氯霉素分子中有两个手性碳原子，有四个旋光异构体。
化学结构式为：上面四个异构体中仅1R，2R（-）〔或D（-）苏阿糖型〕有抗菌活性，为临床使用的氯霉素。
氯霉素为白色或微黄色的针状、长片状结晶或结晶性粉末，味苦。
mp.149~153℃。
易溶于甲醇、乙醇、丙酮或丙二醇中，微溶于水。
比旋度〔α〕25-25.5°（乙酸乙酯）；〔α〕D25+18.5°~21.5°（无水乙醇）。
合成路线如下：三、实验方法（一）对硝基α-溴代苯乙酮的制备在装有搅拌器、温度计、冷凝管、滴液漏斗的250 mL四颈瓶中，加入对硝基苯乙酮10 g，氯苯75 mL，于25~28℃搅拌使溶解。
从滴液漏斗中滴加溴9.7 g 。
首先滴加溴2~3滴，反应液即呈棕红色，10 min内褪成橙色表示反应开始；继续滴加剩余的溴，约1~1.5 h加完，继续搅拌1.5 h，反应温度保持在25~28℃。
反应完毕，水泵减压抽去溴化氢约30 min，得对硝基α-溴代苯乙酮氯苯溶液，备用。
注释：1. 制备氯霉素的二、实验原理除以对硝基苯乙酮为原料的二、实验原理（对酮法）外，还有成肟法、苯乙烯法、肉桂醇法、溴苯乙烯法以及苯丝氨酸法等。
2. 冷凝管口上端装有气体吸收装置，吸收反应中生成的溴化氢。
制药工程设计概述
制药工程设计原则与目标
• 可行性：设计方案应符合实际生产条件， 便于实施和操作。
制药工程设计原则与目标
设计目标
提高资源利用率，减少能 源消耗和废弃物排放。
实现药品的高质量、高效 率生产。
创造安全、舒适的生产环 境。
制药工艺流程简介
原料处理
对原料进行检验、粉碎、筛分等预处 理操作，以满足后续工艺要求。
制药工程设计概述
目 录
• 制药工程设计基本概念 • 制药车间布局与设备选型 • 制药工艺管道系统设计 • 制药用水、蒸汽及冷却系统设计 • 制药电气与自动化控制系统设计 • 制药环保、安全与职业卫生要求
01 制药工程设计基本概念
制药工程定义与特点
制药工程定义
综合性
制药工程是一门研究药品生产全过程的技 术科学，涵盖了从原料处理、化学反应、 分离纯化到制剂制备等各个环节。
06 制药环保、安全与职业卫 生要求
环保法规遵守及污染物治理措施
1 2 3
严格遵守国家和地方环保法规
确保制药工程的设计、建设和运营符合相关法规 要求，防止环境污染。
污染物分类治理
针对不同类型的污染物，如废水、废气、固废等， 采取相应的治理措施，如物理、化学或生物处理 方法，确保达标排放。
节能减排技术应用
05 制药电气与自动化控制系 统设计
供配电系统规划及安全措施
01
02
03
负荷等级划分根ຫໍສະໝຸດ 制药工艺对供电可靠 性和连续性的要求，合理 划分负荷等级，并确定相 应的供电方案。
供配电系统规划
结合厂区总平面布置和工 艺流程，规划供配电系统 的布局，包括变配电所、 高低压配电网络等。
安全措施
采取防雷、接地、短路保 护、过负荷保护等安全措 施，确保供配电系统的安 全稳定运行。
药物设计中的计算化学方法
药物设计中的计算化学方法在药物研发的过程中，药物设计是一项关键任务。
药物设计的目标是通过调整药物的分子结构和性质，使其在目标疾病中具有更好的活性和选择性。
计算化学方法在药物设计中起到了重要的作用，它能够为药物研发提供快速、高效和可靠的计算模型和工具。
本文将重点介绍药物设计中常用的计算化学方法及其应用。
一、物理化学性质计算方法物理化学性质计算方法是药物设计中常用的一种计算化学方法。
这种方法基于分子的化学结构和性质，通过计算分子的电荷分布、极化率、空间构型等物理化学性质，以评估分子的疾病活性和药代动力学性质。
常用的物理化学性质计算方法包括分子力场模拟、量子力学计算和性能预测模型等。
分子力场模拟是一种基于力场和计算机模拟的方法，可以预测分子的几何构型、能量和振动频率等物理化学性质。
通过模拟分子在溶液中的结构和行为，可以评估药物溶解度、生物利用度和药代动力学性质。
分子力场模拟方法常用的是分子力场（Molecular Mechanics, MM）和分子动力学模拟（Molecular Dynamics, MD）等。
量子力学计算是一种基于量子力学原理和数值方法的计算化学方法，该方法能够计算分子的电子结构、能量和反应活性等性质。
通过量子力学计算，可以分析分子中的化学键、共振结构和反应机理等关键信息。
常用的量子化学计算方法包括密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）和半经验量子化学方法等。
性能预测模型是一种基于统计学和机器学习的方法，通过建立数学模型来预测分子的药物活性和属性。
这种方法利用已有的实验数据和分子的物化性质，构建预测模型并进行相关的计算。
常用的性能预测模型包括QSAR（定量构效关系，Quantitative Structure-Activity Relationship）和QSPR（定量构效关系，Quantitative Structure-Property Relationship）等。
制药工程学5 物料衡算
计算举例
收
% 1 0 0
H 2S O H 2O 合 计
H N O H 2S O H 2O 合 计
H N O
V 1 1 0 6
组 成 N C B C B H 2S O H 2O 合 计
粗 硝 基 物
重 量 5 6 9 6 2 0 .3 .1 .4 .2 % 9 8 1 0 0 .4 .0 .4 .0 9 6 2 3
物理过程的物料平衡方程
式中 G 输入 量
G 输入
G 输出 G 累积
—— 输入体系的总物料 —— 输出体系的总
G
输出
物料量 特别地:
稳态系统 G累积 —— 物料在体系中的总 ——若物料在体系内没有累积，则输入体系的物料 累积量 量
G 输入 G 输出 等于输出体系的物料量
化学过程的物料平衡方程
本章主要内容
• 基本概念 • 基本理论 • 物料衡算的方法和步骤 • 物料衡算的意义 • 计算举例
基本概念
• 物料平衡
——在单位时间内进入系统或体系的全部物料质量必 定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉的和 积累起来的物料质量。
• 物料衡算
——是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算的 过程，是物料平衡计算的简称。
V 1 1 0 3
组 成 N C B C B 合 计
萃 取 氯 苯
重 量 1 8 .7 4 0 3 .4 4 2 2 .1 % 4 .4 9 5 .6 1 0 0 .0
V 1 1 0 5
硝 基 物 层 废 酸 层 合 计
分
离
5 7 8 .0 3 3 1 .4 9 0 9 .4
H N O H 2S O H 2O N C B 合 计
制药工程化验室计算公式归纳总结.docx
化验室计算公式归纳总结1.原料药（按干燥品计算） 计算式：100%m m ⨯⨯测样量取样量百分含量=（1-水分%）2.容量分析法2.1直接滴定法 （计算公式之一 ） 100%sV F Tm ⨯⨯⨯供试品（%）=C C T 实测规定F-浓度校正因子.F=（表示滴定液的实测浓度是规定浓度的多少倍）V-滴定体积（ml ）—滴定度.每ml 滴定液相当于被测组分的mg 数。
例 ：非那西丁含量测量：精密称取本品0.3630g ，加稀盐酸回流1小时后，放冷，用亚硝酸钠滴定液（0.1010 mol/L ）滴定，用去20.00。
每1亚硝酸钠滴定液（0.1 mol/L ）相当于17.92mg 的C 10H 13O 2N 。
计算非那西丁含量测量：100%sV F Tm ⨯⨯⨯百分含量（%）=0.101017.92200.10.36301000100%99.72%⨯⨯⨯⨯=百分含量（%）=2.2 直接滴定法计算公式之二()100%sV V F Tm -⨯⨯⨯样空供试品（%）=例2： 取焦亚硫酸钠本品约0.15g ，精密称定，置碘瓶中，精密加碘滴定液（0.05 mol/L ）50ml,密塞，振摇溶解后，加盐酸1ml,用硫代硫酸钠（0.1 mol/L ）滴定液滴定。
至近终点时，加淀粉指示液2，继续滴定至蓝色消失；并将滴定结果用空白试验校正。
每1碘滴定液（0.05 mol/L ）相当于4.752mg 223Na S O . 计算公式: ()100%sV V F Tm -⨯⨯⨯样空百分含量（%）=2.3 剩余滴定法（计算公式之一）()100%sV V F Tm -⨯⨯⨯空样供试品（%）=V 空—滴定时，供试品消耗滴定液的体积（ml ）s V C C m =样实测规定—滴定时，空白消耗滴定液的体积（ml ）F-浓度校正因子.F=供试品的质量例：精密称取青霉素钾供试品0.4021g ，按药典规定用剩余碱量法测定含量。
先加入氢氧化钠溶液（0.1 mol/L ）25.00，回滴时消耗0.1015 mol/L 的盐酸液14.20，空白试验消耗0.1015 mol/L 的盐酸液24.68。
制药分离工程实验指导定
四川理工学院制药分离工程实验指导第一版制药工程系编二○一二年目录实验一细胞SOD的提取和分离.............................................................................................. - 1 - 实验二大枣中多糖的提取分离.. (3)实验三有机溶剂沉淀法制备大豆脲酶 (5)实验四柱层析法对色素的提取与分离 (7)实验五质粒的提取及电泳分离 (9)实验六八角茴香油的提取与检识 (11)实验七秦皮中七叶苷和七叶内酯的提取、分离与鉴定 (14)实验八大孔吸附树脂分离纯化白头翁皂苷 (16)实验九重结晶及过滤 (18)实验十简单蒸馏及分馏 (3)实验一细胞SOD的提取和分离一、实验目的1．掌握有机溶剂沉淀法的原理和基本操作。
2．掌握SOD酶提取分离的一般步骤。
二、实验原理超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)是一种具有抗氧化、抗衰老、抗辐射和消炎作用的药用酶。
它可催化超氧负离子(O2-)进行歧化反应，生成氧和过氧化氢。
大蒜蒜瓣和悬浮培养的大蒜细胞中含有较丰富的SOD，通过组织或细胞破碎后，可用pH7.8的磷酸缓冲溶液提取出来。
由于SOD不溶于丙酮，可用丙酮将其沉淀析出。
有机溶剂沉淀的原理是有机溶剂能降低水溶液的介电常数，使蛋白质分子之间的静电引力增大。
同时，有机溶剂的亲水性比溶质分子的亲水性强，它会抢夺本来与亲水溶质结合的自由水，破坏其表面的水化膜，导致溶质分子之间的相互作用增大而发生聚集，从而沉淀析出。
三、试剂与仪器1.试剂与材料新鲜蒜瓣、0.05mol/L磷酸缓冲液（pH7.8）、氯仿-乙醇混合液：氯仿:无水乙醇=3:5 、丙酮：用前需预冷至4-10℃、0.05mol/L碳酸盐缓冲液（pH10.2）、0.1mol/LEDTA溶液、2mmol/L肾上腺素溶液2. 仪器恒温水浴锅、冷冻高速离心机、可见分光光度计、研钵、玻棒、烧杯、量筒四、实验步骤1. 组织细胞破碎：称取5g大蒜蒜瓣，置于研钵中研磨。
阿司匹林制药工程实验方案
江西科技师范大学制药工程实验设计方案药物：阿司匹林系别：药学院班级：09级制药2班实验人员：黄显文、梁昕奕学号：20093228、20094343.报告规格实验目的四、实验方法及步骤实验原理五、实验记录及数据处理实验仪器六、误差分析及问题讨论实验一、阿司匹林的合成1、实验目的（1）掌握酯反应和重结晶的原理及基本操作。
（2）掌握阿司匹林的合成方法。
2、实验原理2.1 酸催化合成阿司匹林最早阿司匹林的合成是在浓硫酸催化下，由水杨酸和乙酸酐作用而成，浓硫酸严重腐蚀设备、污染环境，且易发生副反应，已引起化学工作者的广泛关注。
为此，吕亚娟等采用微波辐射，磷酸催化合成了阿司匹林，适宜反应条件为：0.01 mol 水杨酸，0.02mol乙酸酐，2滴浓磷酸，在功率300W微波下辐射3.5min，阿司匹林产率达90％，反应速度和产率大大提高。
隆金桥等利用草酸催化合成了阿司匹林，当3.0g 水杨酸，6 mL乙酸酐，0.5g草酸为催化剂，80℃反应50min ，阿司匹林收率达91.5 ％。
2.2 碱催化合成阿司匹林水杨酸是较弱的有机酸，在碱作用下会形成酚氧负离子，是一种有利的亲核试剂，能进攻乙酰基的羰基碳，形成中问体而有利于阿司匹林的合成。
张国升等利用0.2 g固体氢氧化钾为催化剂，2.5g水杨酸，3 m L乙酸酐，60～65oC 反应20min ，阿司匹林产率达90%。
宋小平等使用碳酸钠为催化剂是，优化反应条件为：4.0 g 水杨酸，5.5 m L乙酸酐，0.1 g 无水碳酸钠，在60～65℃，反应30 min ，阿司匹林产率达91％。
2.3 无机氧化物及盐类催化合成阿司匹林肖新荣等利用微波辐射制备的活性二氧化锡和普通二氧化锡为催化剂分别合成了阿司匹林，当13.8 g水杨酸，20mL乙酸酐，1.0g二氧化锡，85℃反应45 min ，利用活性二氧化锡时产品产率达81.6 ％比普通二氧化锡( 产率78.2％) 高，且二氧化锡无毒、无腐蚀、无污染、无氧化性，是一种较好的催化剂。
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1 绪论在实际问题中，影响指标的因子往往有很多，这便是多因子的试验设计问题。
多因素试验遇到的最大困难是试验次数太多，让人无法忍受。
如果有十个因素对产品质量有影响，每个因子取两个水平进行比较，那么就有210＝1024个不同的试验条件需要比较，假定每个因素取三个水平比较的话，那么就有310＝59049个不同的试验条件，这在实际中是办不到的，因此我们只能从中选择一部分进行试验。
选择哪些条件进行试验十分重要，这便是试验的设计。
一个好的设计，可以通过少量试验获得较多信息，达到试验的目的。
试验设计与数据分析一般分四步，一是试验的设计，二是进行试验，三是数据分析，四是验证试验。
1.1试验设计（Experimental Design）1.1.1什么是试验设计采用科学的方法去安排试验，处理试验结果，以最少的人力和物力消费，在最短的时间内取得更多、更好的生产和科研成果的最有效的技术方法。
可以用在如下场合：•为提高产品的产量和质量而寻找最佳的或满意的工业参数搭配.•为开发新产品而寻找性能稳定和成本低廉的设计方案.•为控制生产过程而寻找描述过程的数学模型.•为证明一种新药对某种疾病是否在统计学意义上确有疗效.试验设计是合理安排试验，利用统计学方法对试验结果进行分析，得到合理的试验条件。
试验安排得好，试验次数不多就能得到满意得结果；设计不好，次数既多，结果还不一定满意。
常用的试验设计方法有正交试验设计法、均匀试验设计法、单纯形法等。
1.1.2优化试验设计方法起源上世纪30年代，由于农业试验的需要，费歇(R.A.Fisher)在试验设计和统计分析方面做出了一系列先驱工作，从此试验设计成为统计科学的一个分支。
上世纪40年代，在二次世界大战期间，美国军方大量应用试验设计方法。
随后，F.Yates,R.C.Bose,O.Kempthome,W.G.Cochran,D.R.Cox和G.E.P.Box对试验设计都作出了杰出的贡献，使该分支在理论上日趋完善，在应用上日趋广泛。
50年代，日本统计学家田口玄一将试验设计中应用最广的正交设计表格化，在方法解说方面深入浅出为试验设计的更广泛使用作出了众所周知的贡献。
1.1.3我国优化试验设计方法的应用60末期代，华罗庚教授在我国倡导与普及的“优选法”，如黄金分割法、分数法和斐波那契数列法等。
数理统计学者在工业部门中普及“正交设计”法，即使在十年动乱中，正交试验设计仍然在农业的植树造林中得到了广泛的应用与推广。
70年代中期，优选法在全国各行各业取得明显成效。
1978年，七机部由于导弹设计的要求，提出了一个五因素的试验，希望每个因素的水平数要多于10，而试验总数又不超过50，显然优选法和正交设计都不能用，随后，方开泰院士和王元院士（中国科学院应用数学研究所）提出“均匀设计”法，这一方法在导弹设计中取得了成效。
1.1.4 优化试验设计试验设计在科学研究中的地位与意义试验设计方法是一项通用技术，是当代科技和工程技术人员必须掌握的技术方法。
科学地安排实验，以最少的人力和物力消费，在最短的时间内取得更多、更好的生产和科研成果。
简称为：多、快、好、省。
优化试验设计试验设计广泛应用于化工、电子、材料、建工、建材、石油、冶金、机械、交通、电力等领域，提高试验效率、优化产品设计、改进工艺技术、强化质量管理。
试验设计在工业生产和工程设计及科学研究中能发挥重要的作用，例如：提高产量、减少质量的波动，大大缩短新产品试验周期、降低成本；延长产品寿命。
例1-1 2-甲基-5(4)-硝基咪唑是合成甲硝唑(Metronidazole)的中间体，工业上多采用浓硫酸溶解2-甲基咪唑后，加入助硝化剂于高温(140～160)℃滴加浓硝酸进行硝化反应然后降温、水稀释、碱中和、过滤、洗涤和干燥，得淡黄色固体粉末产物，收率为(50～65)%。
针对以上合成方案，以传统的试验研究方法如何找到最佳的合成条件呢？设反应因素A为发烟硫酸中游离SO3含量，定为(5～15)%；因素B为反应温度，定为140～160℃；因素C为发烟硫酸对2-甲基咪唑硝酸盐量的摩尔配比，定为2～3。
研究者的习惯是单因素条件试验，即变化一个因素而固定其它因素。
如图1-1所示，首先固定B、C于B1、C1，使A变化；如果得出结果A3最好，则固定A于A3，C还是C1，使B变化；如果得出结果B2最好，则固定B于B2，A于A2，使C变化，试验结果以C3最好。
于是得出最佳工艺条件为A3B2C3。
图1-1单因素条件试验示意图这样的试验设计有什么缺点呢？在这9次试验中，实际上有两次试验是在相同的条件下重复实验，即A3B1C1和A3B2C1各做了两次，故相当于只做了7次试验。
各因素、水平出现的机会是极不均等的，其中A3、C1各出现了7次，B1和B2各出现了4次，其他水平都只出现过1次。
简单比较法认为最佳工艺条件为A3B2C3。
但在实验过程中我们只知道A3是在B1C1的情况下好于A1或A2，至于在B2C2的情况下是否A1或A2，并未做实验，只能说这是一种估计。
因此A3B2C3是否最优条件是不确定的。
试验设计是数理统计的一门重要分支，它的主要内容是讨论如何合理安排试验，以及试验后的数据如何分析等。
合理地安排试验，可以减少试验次数，同时兼具全面试验的合理性。
精密的试验，可靠的数据，是进行统计分析工作和获得正确结论的基础。
试验设计能够指导实验工作，但不能代替实验工作。
实验中误差越小，即实验精度越高，对因素效应的判断越灵敏。
反之如果试验误差较大，又会得不出正确得结论。
1.2 试验设计模型先了解几个基本概念。
指标（Index）用于衡量试验结果好坏的特征值。
又称响应变量。
定量指标：用测量结果表示的指标，（用测量仪器）如电阻器的电阻、橡胶件的温度、粮食的产量。
定性指标：用等级评分等表示的指标。
（组织专家评判组）如药物的疗效，布料的柔软度，平面的光滑度。
测量数据比定性数据含有更多信息，故在试验中要尽量选用定量指标，不得以的场合选用定性指标。
因子（Factor）:又称因素。
影响试验结果的因素，常用A，B，C等表示。
可控因子：对其水平可作审慎改变的因子。
如，反应温度，反应时间，原料产地，原料配比等。
不可控因子:又称噪声因子或误差因子：在实际操作中不能控制其水平的因子。
或难以控制其水平的因子。
或要花费昂贵才能控制其水平的因子。
或试验人员尚未意识到对试验结果会有影响的因子。
如，环境的温度与湿度、机器的老化、电源电压的波动等。
水平（Level）:因子所处的状态。
常用A1，A2，B1，B2等表示。
可以用黑箱模型来描述试验过程，如图1－2所示：图1－2试验过程黑箱模型可控因子在试验过程中唱主角。
噪声因子会对试验结果起干扰作用，它是引起指标数值波动的“元凶”，或是说是引起试验误差的源泉。
噪声因子的影响不可能全部消除，但可削弱。
所谓试验设计结果分析就是对可控因子及噪声因子（即试验偶然误差因子）进行统计学比较。
1.3 数值计算(N umerical Computation)的重要性化学化工领域涉及面广，化工过程计算、模型模拟、量子化学计算、人工智能、试验设计结果分析等等都要用到各种数值分析方法。
1.4 参考书目及工具软件[1] 邓勃，分析测试数据的统计处理方法，北京，清华大学出版社，1995。
[2] 郑用熙，分析化学中的数理统计方法，北京，科学出版社，1986。
[3] 焦云飞，分析化学中常用数理统计方法，贵阳，贵州人民出版社，1990。
[4] 洪楠，SPSS（for Windows 统计分析教程，北京，电子工业出版社，2000。
[5] 秦建侯等编著，分析测试数据统计处理中计算机的应用，化学工业出版，1990。
[6] 钟秦等，化工数值计算，化学工业出版社，2003。
[7] 李庆扬等，数值分析，清华大学出版社，2001。
[8] 蔡必楷等，化工原理程序设计，山西高校联合出版社，1994。
[9] 化学计量学，中国石化出版社，2003。
[10] SPSS，SPSS是软件英文名称的首字母缩写，原意为Statistical Package for the Social Sciences，即“社会科学统计软件包”。
但是随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加，SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为Statistical Product and Service Solutions。
和SAS相同，SPSS也由多个模块构成，在最新的16版中，SPSS一共由十个模块组成，其中SPSS Base为基本模块，其余九个模块为Advanced Models、Regression Models、Tables、Trends、Categories、Conjoint、Exact Tests、Missing Value Analysis和Maps，分别用于完成某一方面的统计分析功能，它们均需要挂接在Base上运行。
SPSS软件只吸收较为成熟的统计方法，而对于最新的统计方法，SPSS公司的做法是为之发展一些专门软件，如针对树结构模型的Answer Tree，针对神经网络技术的Neural Connection、专门用于数据挖掘的Clementine等，而不是直接纳入SPSS。
[11] SAS，是美国SAS软件研究所研制的一套大型集成应用软件系统，具有完备的数据存取、数据管理、数据分析和数据展现功能。
尤其是创业产品—统计分析系统部分，由于其具有强大的数据分析能力，一直为业界著名软件，在数据处理和统计分析领域，被誉为国际上的标准软件和最权威的优秀统计软件包。
[12] MATLAB, 名称源自Matrix Laboratory ，由美国MathWorks公司开发。
它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。
MATLAB 将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。
[13] Minitab，是美国宾州大学研制的国际上流行的一个统计软件包，其特点是简单易懂，在国外大学统计学系开设的统计软件课程中，Minitab与SAS、BMDP相互并列，有的学术研究机构甚至专门教授Minitab之概念及其使用。
Minitab for Windows统计软件比SAS、SPSS等小得多，但功能并不弱，特别是它的试验设计与质量控制等功能。
MiniTab提供了对二维工作表中的数据进行分析的多种功能，包括：基本统计分析、回归分析、方差分析、多元分析、非参数分析、时间序列分析、试验设计、质量控制、模拟、绘制高质量三维图形等，从功能来看，Minitab除各种统计模型外，还具有许多统计软件不具备的功能——矩阵运算。
2 数理统计概念初步统计知识已经经历了上千年的历史，而“统计”一词并非一开始就有。