制药设备与工艺设计重点知识

概念：

1.循环粉碎：在粉碎产品中若含有尚未充分粉碎的物料，通过筛分设备将粗粉料分出再返回粉碎机继续粉碎。

2.开路粉碎：在粉碎产品中，若物料只通过粉碎设备一次，即将产品排出，该粉碎称为开路粉碎。

3.干法粉碎：将药物经过适当的干燥处理，使药物中的水分含量降低至一定限度再进行粉碎。

4.低温粉碎：利用物料在低温性脆的特点，在粉碎之前或粉碎过程中将物料进行冷却的粉碎方法。

5.筛分：将松散的混合物料通过单层或多层筛面的筛孔，按照粒度分成两种或若干个不同粒级的过程。

6.混合：系指把两种以上组分的物料相互掺和而达到均匀状态的操作。

7.湿法制粒：是在药物粉末中加入粘合剂，靠粘合剂的架桥或粘结作用使粉末聚结在一起而制备颗粒的方法。

8.干法制粒：干法制粒是把药物粉末直接压缩成较大片剂或片状物后，重新粉碎成所需大小的颗粒的方法。

9.膜分离：借助于一定孔径的薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离、提纯或浓缩的过程。

10.搅拌器：搅拌器又称搅拌桨或搅拌叶轮，是搅拌反应器的关键部件。

11.自吸式发酵罐：依靠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。

12.喷雾干燥设备：是用雾化器将溶液喷成雾滴分散于热气流中，使水分迅速蒸发直接获得干燥产品的设备。

13.沸腾干燥设备：是将湿颗粒药物处于流化沸腾状态下与载热气体进行热交换的干燥设备。

14.沉降：是指在某种力的作用下，流体与颗粒间由于密度差异产生相对运动而致分离的过程。

15.过滤：利用一种能将固体微粒截留而让流体通过的多孔介质，将固体微粒从气体中或液体中分离出来。

16.工艺流程框图；方框表示单元操作，圆框表示单元反应，箭头表示物料和介质的流向，文字表示物料、介质等的名称。可定性地表示出由原料变成产品的生产过程。

14.工艺流示意图：各单元操作和反应过程的主要工艺设备均以图例表示，物料和载能介质的流向以箭头表示，物料、载能介质和工艺设备的名称以文字表示。

17.转化率：某反应物的反应消耗量与反应物的原始投料量之比。

18.收率：目标产物的收率可用转化为该产物的反应物的量与反应物的原始投料量之比来。

19.洁净区：系指对尘粒及微生物污染需进行规定的环境控制的区域，其建筑结构、设备及其使用均具有减少对该区域污染源的介入、产生和滞留的功能。

20.风玫瑰图：表示一个地区的风向和风向频率。风向频率是在一定的时间内,某风向出现的次数占总观测次数的百分比。

21.干燥：利用热能将湿物料中的水分汽化除去，从而获得干燥物品的工艺过程。

22.倍散：指在小剂量的毒剧药中添加一定量的稀释剂制成的稀释散。

23.单冲压片机：只有一付冲模，利用偏心轮及凸轮机构等的作用，在其旋转一周即完成充填、压片和出片三个程序。

24.安瓿：是盛放无菌药液的容器，其内不允许沾带微生物、灰尘或其它污染物

25.气流组织：为了在药品生产洁净室内达到特定的空气的洁净级别，以限制和减少尘粒等的污染而采用的空气流动状态和分布状态。

26.人员净化：为了在操作中尽量减少人活动产生的污染，人员在进人无菌区之前，必须更换洁服并吹淋、洗澡、消毒。这些措施即人员净化，简称“人净”。

习题：

1.粉碎的目的。

（1）增加药物表面积，提高生物利用度；（2）便于各成分混合均匀，制备多种剂型；（3）加速药材中有效成分的浸出；（4）便于物料的干燥和保存。

2.粉碎和粉粒体的按大小的分类

（1）粉碎：分破碎和磨碎，破碎指粒度在1mm以上的粉碎作业、磨碎指粒度在1mm以上的粉碎作业；

（2）粉粒体：分颗粒和粉末，颗粒粒径大于50um、粉末粒径小于50um。

3.锤式粉碎机工作原理

（1）由高速旋转的活动锤击件与固定圈间的相对运动，对药物进行粉碎的机器；

（2）锤击件对物料主要作用以冲击力，物料受到锤击、碰撞、磨擦等而粉碎。

4.球磨机的优缺点

优点：（1）应用范围广，能处理多种物料;（2）由于筒体常为封闭系统，能达到无菌无尘要求。

缺点：(1)粉碎时间长，单位产量能耗大;(2)清洗较为麻烦。

5.混合设备的混合方法

①搅拌混合：小量药物可以反复搅拌使之混合，大量药物可以置于容器中，用器具搅拌。

②研磨混合：将固体成分置乳钵中研磨混合，适用于小剂量药物或结晶性药物的混合，不适用于引湿性成分的混合。

③过筛混合：将药物各成分混合通过适宜的筛网，一次或多次。由于药物粉末密度不同，一般较细和较重的粉末先通过，过筛后再搅拌混合，以确保混合均匀。

6.混合设备的分类方式

（1）根据容器是否运动大致可分为两大类：容器旋转型和容器固定型；

（2）根据对粉粒施加的动能，可以分为容器回转式、机械搅拌式、气流式以及这几种类型的组合形式；

（3）根据操作方式，可以分为间歇式、连续式两种；

（4）根据运动部件回转速度分为高速型、低速型两种。

7.容器旋转型混合设备的优缺点

（1）优点：机械结构简单，混合速度慢，混合度较高，混合机内部清扫容易。适用于物性差异小、流动性好的粉体间的混合；

（2）缺点：不适用与含有水分、附着性强的粉体混合。空间利用率低，转速和混合时间对混合效果影响显著。

8.制粒的目的：

①改善流动性；②防止各成分的离析；③防止粉尘飞扬及器壁上的粘附；④调整堆密度，改善溶解性能；⑤改善片剂生产中压力的均匀传递；⑥便于服用，携带方便，提高商品价值等。

9.经典的制粒方法和经典的膜分离方法

（1）制粒方法：湿法制粒、干法制粒、喷雾制粒；

（2）经典膜分离方法：超过滤膜（UF膜）、微孔过滤膜（MF膜）和反渗透膜（RO膜）

10.沸腾制粒机的工作原理

沸腾制粒机又称流化喷雾制粒机或一步制粒机，工作原理：

（1）物料粉末粒子，在原料容器(流化床)中受到经过净化后的加热空气预热和混合，呈环形流化状态；（2）将粘合剂溶液雾化喷入，使若干粒子聚集成含有粘合剂的团粒；（3）热空气对物料的不断干燥，使团粒中水分蒸发，粘合剂凝固；（4）此过程不断重复进行，形成理想的、均匀的多微孔球状颗粒。

11.槽形混合机优缺点

（1）优点：结构简单价格低、操作简便、易于维修；

（2）缺点：搅拌效率低、混合时间长；搅拌轴两端的密封件容易漏粉；搅拌时粉尘外溢、污染环境、对人体健

康不利。

12.搅拌设备搅拌的目的。

①加快互溶液体的混合；②不互溶液体以液滴形式均匀分散；③气体以气泡形式分散与液体中；④固体颗粒在液体中悬浮；⑤强化热、冷流之间的混合以及加强液体与器壁的传热。

13.搅拌设备搅拌器的作用。

（1）搅拌器旋转时将能量传递给液体；（2）使气体在液体中分散；（3）使气液分离；

（4）使液体中所有组分达到混合。

14.搅拌器按结构分类方式。

（1）旋桨式搅拌器；（2）涡轮式搅拌器；（3）浆式搅拌器；（4）锚式和框式搅拌器；（5）螺带式搅拌器。15.反应设备夹套的结构特点。

（1）夹套高度一般应高于料液的高度，应比反应器内液面高出50-100mm左右，以保证传热；（2）加热介质为水蒸气，则进口管在上端，冷凝液从底部排出；

（3）如果传热介质是液体，则进出口与水蒸汽相反；

（4）夹套与反应器间距25～100mm之间。

16.发酵设备的分类。

（1）按需氧情况：厌氧生物设备、好氧生物设备；

（2）按催化剂不同：酶生物反应器、细胞生物反应器；

（3）按催化剂在反应器中的分布：生物团块反应器、生物膜反应器；

（4）按操作方式：连续反应器、间歇式反应器、半连续反应器。

17.与普通反应设备相比发酵罐有较高的高径比，但为何不宜过高？

（1）液柱增高，进罐要求的空气压力必须提高，空压机的能耗增加；

（2）在罐底气泡受压后体积缩小，气液界面的面积减小；

（3）过高的液柱高度,虽增加了O2的分压，但同样增加CO2分压，增加了二氧化碳浓度，可能抑制某些发酵菌种；

（4）而且罐体的高度,同厂房高度密切相关，不宜安装。

18.气升环式反应器的特点

（1）反应溶液分布均匀-气液固三相均匀混合；

（2）较高的溶氧速率和溶氧效率-气升式反应器具有较高的气含率和比气液接触截面，因而有较高的传质速率和溶氧效率；

（3）剪切力小，对生物细胞的损伤小-无机械搅拌叶轮；

（4）传热良好-液体综合循环速率高，同时便于在外循环管路加装换热器；

（5）结构简单，易于加工制造；

（6）操作和维修方便。

19.旋风分离器的适用范围及优缺点。

（1）适用范围：含尘气体的除尘，适于除去气流中直径>5μm的颗粒；（2）优点：结构简单、造价低廉、操作条件范围大、分离效率较高；（3）缺点：对直径< 5μm的颗粒分离效率不高。不适于高含湿量、黏性、腐蚀性粉尘的除尘。

20.加压过滤设备主要优缺点及适用范围

（1）优点是：构造简单，过滤面积大而占地小，过滤压力高，过滤面积可调、适应性强，便于洗涤等；

（2）它的缺点是装卸、清洗劳动强度较大；

（3）适用于颗粒较小、黏性较大以及易形成可压缩滤饼等许多难于处理的滤浆的过滤．

21.膜分离过程的特点及存在的主要问题

特点：（1）膜分离过程不发生相变化，能耗低；（2）在常温下进行，适用于热敏感物质的分离、分级、浓缩和富集；（3）不仅适用与有机物和无机物、病毒、细菌等，还适用于许多特殊溶液体系的分离，如无机盐、共沸物等；（4）装置简单，操作方便，易于自动控制，易于维修。

存在问题：（1）操作中膜面会发生污染，使膜性能降低；（2）耐药性、耐热性、耐溶剂能力有限，故使用范围收限；（3）单独使用膜分离技术效果有限，因此需与其他分离工艺组合使用。

22.常见的非均相混合物系有哪些

（1）固体颗粒和气体构成的含尘气体；（2）固体颗粒和液体构成的悬浮液；

（3）不互溶液体构成的乳浊液；（4）液体颗粒和气体构成的含雾气体。

23.膜分离设备按推动力分类类型

（1）压力差膜分离：如微滤（MF）、超滤（UF）；（2）浓度差膜分离：如渗析（DD）、透析；

（3）电位差膜分离：如电渗析（ED）、膜电解（ME）；（4）温度差膜分离：膜蒸馏（MD）。

24.单冲压片机的调节结构及作用

（1）压力调节器：调节上冲下降的距离，上冲下降多，上下冲间的距离近，压力大，反之则小。整个过程依靠上冲单边加压；

（2）片重调节器：调节下冲下降深度，借以调节模孔的容积而调节片重；

（3）出片调节器：调节下冲抬起高度，使其与模圈上缘相平。

25.旋转式多冲压片机的优点

（１）单机生产能力较大；

（２）裂片率较低（由于是逐渐加压，故颗粒间的空气能有充分的时间逸出）；

（３）加料器固定，振动较小，粉末不易分层；

（４）加料面积较大，加料时间较长，故片重准确均一。

26.工艺流程设计的任务

（1）确定工艺流程的组成（单元反应和单元操作内容及连接）；

（2）确定载能介质(蒸汽、水、冷冻盐水、压缩空气及真空)的技术规格和流向；

（3）确定操作条件和控制方法(工艺参数、检测点、仪表安装位置) ；

（4）制定安全技术措施；

（5）绘制工艺流程图。

27.带控制点流程图的主要内容

（1）用设备图形表示单元反应和单元操作，要反应物料及载能介质的流向及连接；

（2）要反应设备间的相对空间关系;

（3）表示出生产过程的所有阀门和管件；

（4）表示出生产过程中的全部仪表和控制方案.

28.根据下图解释该过程的控制流程：

（1）该图为列管式换热器的自控流程；（2）图中仪表为温度指示控制仪表；

（3）若冷、热工艺流体均无相变，且热流体的温降小于冷流体的温升时采用该控制过程；（4）该控制过程可实现工艺流体流量不变的情况下，控制流体温度。

29.工艺流程图的种类

（1）工艺流程框图；（2）工艺流程示意图；（3）物料流程图；（4）带控制点工艺流程图

30.车间组成及布置形式

（1）车间组成：车间一般包括生产区、辅助生产区和行政生活区三部分；

（2）布置形式：可采用集中式或单体式。若将组成车间的生产区、辅助生产区和行政生活区集中布置在一栋厂房内，即为集中式布置形式；反之，若将组成车间的一部分或几部分分散布置在几栋独立的单体厂房中，即为单体式布置形式。

31.洁净区空气过滤器的分类及性能

空气过滤器一般按其过滤效率的高低分为：初效、中效、高效

（1）初效过滤器，滤除＞10μm的微粒，用于新风过滤；

（2）中率过滤器，可滤除1－10μm的尘粒，常用于高效滤器前，风机之后；

（3）高效过滤器，用于过滤1μm的尘粒，一般置于通风系统末端，即室内通风口。

32. 净化空调系统的种类及特点。

净化空调系统有三种：直流式、封闭式、回风式三种。

（1）直流式（全新风系统）：系统使用的空气全部来自室外，经洁净处理的空气在洁净区收余热、余湿、尘粒后，全部排出室外；

（2）封闭式：系统使用室内再循环的空气。这种系统最节能，但缺乏新鲜空气，适用于只需保持空气温、湿度，无需人操作或甚至少人进入的房间、库房；

（3）回风式：系统使用的空气一部分是新风，一部分是室内回风。

33.制药企业厂区绿化的总体要求

（1）绿化面积最好在50%以上。建筑面积为厂区面积的15-30% 为宜；

（2）种植树木以常青树为主，不宜种花。绿化的方式与种类以种植草皮为主，不能用能产生花粉、绒毛、粉尘的树种；

（3）厂区要有洁净的环境，地面、路面及运输不应对药品的生产造成污染。

34.设备的名称及位号在流程图中的规定并指出右侧字母的含义

A

B

C

D

E

R 1 2 03 Ａ－Ｃ

（1）工艺流程图中设备位号和名称一种是标在流程图的下方或上方，排列整齐，并尽可能正对设备。位号线上方标注设备位号，下方是设备名称。另一种是在设备图形内部或近旁仅标注设备位号。

（2）A代表设备分类代号；B代表车间或装置序号；C代表工段或工序序号；D代表设备序号；E代表相同设备位尾号；A代表设备名称。

35.物料衡算的作用

（1）将工艺流程示意图进一步深化，可绘制出物料流程图；

（2）在物料衡算的基础上，可进行能量衡算、设备的选型或工艺设计，以确定设备的容积、台数和主要工艺尺寸、确定消耗定额、进行车间布置设计和管道设计；

（3）对已投产的设备、装置、车间或工厂进行物料衡算，以寻找薄弱环节，为改进生产、完善管理提供可靠的依据。

36.物理过程的物料衡算及物料衡算中转化率、对甲苯磺酸的收率和选择性的计算。

如：混酸配制过程的物料衡算。已知混酸组成为H2SO4 46%(质量百分比，下同)、HNO3 46%、H2O 8%，配制混酸用的原料为92.5%的工业硫酸、98%的硝酸及含H2SO4 69%的硝化废酸。试通过物料衡算确定配制1000kg混酸时各原料的用量。为简化计算，设原料中除水外的其它杂质可忽略不计。

如：甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯的投料量为1000kg，反应产物中含对甲苯磺酸1460kg，未反应的甲苯20kg。

计算过程略。

37.设备的布置的原则

设备应尽可能按照工艺流程的顺序进行布置，要保证水平方向和垂直方向的连续性，避免物料的交叉往返。为减少输送设备和操作费用，应充分利用厂房的垂直空间来布置设备，设备间的垂直位差应保证物料能顺利进出。一般情况下，计量罐、高位槽、回流冷凝器等设备可布置在较高层，反应设备可布置在较低层，过滤设备、贮罐等设备可布置在最底层。

38.洁净室的气流组织形式

洁净室的空气组织形式按气流流动状态有层流（气流平行、流向单一）和乱流两种。

层流又分垂直层流和水平层流。因而洁净室的气流组织实际有三种：①乱流洁净室、②垂直层流洁净室、③水平层流洁净室。

39.普通包衣锅的工作原理：

（1）包衣锅以一定的速度旋转，药片在锅内随之翻滚；（2）由人工间歇地向锅内泼洒包衣材料溶液；

（3）经预热的热空气连续吹入包衣锅，必要时可打开辅助加热器，以保持锅体内的温度，并提高干燥速度；（4）当包衣达到规定的质量要求后，即可停止出料。

40.安瓿洗涤设备分类

（1）冲淋式安瓿洗涤机组：包括安瓿冲淋机、安瓿蒸煮箱、安瓿甩水机；（2）超声安瓿洗涤机：分简易超声安瓿洗涤机和回转式超声安瓿洗涤机两种。