(优选)制药工程原理与设备沉降与过滤
生物制药工程原理与设备
无菌生产和无菌车间的概念、空气净化过程等。
二、生物制药与其他制药的区别 1.药物的定义 用于预防、诊断和治疗人类疾病的制品。 疫苗、试剂盒、医院医生使用的各种剂型
2.药物的来源
两大类；非生命产生的和有生物产生的。 （1）非生命体产生的药物： 有机合成、天然矿物
• （2）由生命产生的
动植物组织、体液，人体、微生物、基因工程菌、淡
（2）工程大气压换算等式
1at=1kgf/cm2 =735.6mmHg=10mH2O=0.9807bar=0.9807 105Pa
例题：将 0.4at 换算成IS单位。 解：
1at=0.9807Pa 0.4at=0.9807 0.4Pa =3.63228Pa
思考题 • 1.什么叫生物药物？ • 2.生物药物的来源有那些？ • 3.生物制药过程包含那些工程技术？
水生物和海洋生物等 • 3.化学制药的概念 利用化工原料合成能预防、诊断和治疗人类疾病的物 品。 特征是有机合成。
4.中药制药
提取中药材原材料中的有效成分，制成各中中成药。 特征是利用中药材作原料。
5.生物制药的概念 提取生物组织、体液中的有效成分，并制成各
种剂型。特征是生物合成。
如：微生物、海洋生物、生物体组织、生物体体
• 3.研究内容
（1）单元过程原理
解决为什么要这样做，怎样才能做好的问题。归纳为 动量传递、热量传递、质量传递以及制剂过程的规律。 （2）单元过程设备构造及性能 解决机械设备是什么部件构成，其使用性能如何
（3）设备选型和车间布置 应该选什么型号的设备构成一条生产线，如何布置车间 （4）GMP管理知识
生物制药工程原理与设备
主讲：罗合春
生物制药工程原理与设备
制药工程原理与设备
制药工程原理与设备
一、制药工程原理
制药工程是一门应用技术类的学科，它主要是研究如何将药物原料及
其他原料制成用来治疗疾病的有效药物，以及如何对药物进行改良、使其
可以针对特定的人群使用。
药物工程不仅仅涉及药物以及其它医疗产品的
制造，还包括药物分析、药物学、药物包装、药物使用等方面。
1、药物分析
药物分析是各种药物的科学研究，包括对原料药物及其制剂的结构、
性质、机理、合成、稳定性等有关内容的研究。
药物分析可以检测药物中
是否有有毒物质，以及有效成分的含量，保证药物的安全性及有效性，满
足治疗疾病的需要。
2、药物学
药物学是研究用药物治疗疾病的科学，其主要内容包括药物的性质、
作用机理以及药物的分析测定、生产加工、利用方法以及药物的毒理学、
药物不良反应等。
3、药物包装
药物包装是将药物包装在一定形状的载体上并把其发送到指定的目标，以便在预定的时间内用药，是药物活动的重要环节。
药物的包装主要有两
个作用：一是保护包装容器内的药物，防止药物污染或变质；二是防止消
费者由于过量服用而对自己造成伤害。
二、制药工程设备
1、混合机。
制药工程原理与设备
制药工程原理与设备制药工程是指将药物原料通过一系列的物理、化学、生物工艺过程，制备成符合药品质量标准的工程技术。
而在整个制药工程过程中，设备的选择和运用起着至关重要的作用。
本文将围绕制药工程原理与设备展开讨论，深入探讨制药工程的基本原理和常见设备的应用。
首先，制药工程的原理是指在制药过程中所涉及的物理、化学、生物学等基本原理。
物理原理包括传质、传热、流体力学等，化学原理包括化学反应动力学、物质变迁等，生物学原理包括微生物学、生物技术等。
这些原理的理解和掌握对于制药工程的设计和操作至关重要。
其次，制药工程所涉及的设备包括但不限于反应釜、干燥设备、分离设备、输送设备等。
反应釜是制药工程中常见的设备，用于进行化学反应或生物发酵过程。
干燥设备用于将湿润的药物原料干燥成粉末或颗粒状。
分离设备包括离心机、过滤机等，用于将混合物中的不同组分进行分离。
输送设备包括螺旋输送机、皮带输送机等，用于将原料或成品在生产过程中进行输送。
在制药工程中，设备的选择和运用需要考虑到原料的特性、生产工艺的要求以及产品的质量标准。
例如，在选择反应釜时，需要考虑到反应物的性质、反应条件的要求以及反应产物的处理方式。
在选择干燥设备时，需要考虑原料的湿度、干燥温度和干燥时间等因素。
在选择分离设备时，需要考虑分离效率、操作方便性以及清洗维护等方面的因素。
除了设备的选择外，设备的运行和维护也是制药工程中不可忽视的重要环节。
良好的设备运行状态和有效的维护保养，对于保证制药工程的正常生产和产品质量具有至关重要的意义。
因此，制药企业需要建立健全的设备管理制度，加强设备操作人员的培训和技能提升，确保设备的安全运行和长期稳定性。
总的来说，制药工程原理与设备是制药工程中的核心内容，对于制药工程的设计、生产和质量控制具有重要意义。
通过深入理解制药工程的基本原理和常见设备的应用，可以更好地指导制药企业的生产实践，提高药品的质量水平，满足人民群众对药品的需求，促进制药工业的健康发展。
制药工程原理和设备
搅拌装置 轴封 罐体 附件
理想反应器特点：
1、空间完全混合，各点浓度、温度均一。 2、各组分浓度随时间而变，反应速率也随之而变。 3、所有流体质点在反应器内的停留时间相等。（具有相同的历 程）
二、 Flow & Mixture of fluid in Reactor
反应器内流体的混合状态 从混合的对象来看有两种混合状态
一台搅拌釜，所用搅拌尺寸、功率都已给定，你会通过 计算说明或书本知识知道为什么？如何进行工程技术放 大和车间工程工艺设计。
最重要的是进行反应及提取设备的放大设计与选型。
Can you tell me?
对非均相反应合成过程所用设备， （1）你认为应该是什么样的？ （2）你想知道是什么样的吗？ （3）你知道为什么是这样的吗？
Principle and Equipment of Pharmaceutical Engineering
制药工程原理与设备
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Phone: 2901771(o) Workroom: room 709, Shenghua Building
mM+nN
在dτ内，在dVR中，对反应物A进行物料衡算得：
A输入量＝A输出量+A消耗量+A积累量
A的消耗量取决于反应速度。在dτ内，在dVR中因反应而消耗的反应物A 的量为AdVRdτ。 物料衡算式给出了反应器内反应物浓度或转化率随位置或时间的变化关
系。
反应体积微元物料平衡图
4 热量平衡方程式
分别选取微元体积dVR和微元时间dτ作为热量衡算的空间基准和时间基 准，在dτ内对dVR进行热量衡算得：
反应器的近似处理
带搅拌的釜式反应器认为是理想混合反应器 管式、固定床催化反应器近似地考虑为平推流反应器
制药工程原理与设备
制药工程原理与设备制药工程原理与设备现代医学的发展需要大量的药物来支持，而各种药物的生产离不开制药工程原理与设备。
本文将对制药工程原理与设备进行介绍和讲解。
制药工程原理1.药物的研发药物研发是医药工业的核心原理，其目的是开发新的药物并提高现有药物的质量和疗效。
药物研发涉及到许多科学和技术领域，如生物学、化学、药学和医学等。
通常，药物研发需要经历以下步骤：（1）发现研究：对潜在新药物的初始发现、筛选和评估。
（2）前期研究：通过基础研究和早期临床试验阶段，确定药物的有效性和安全性。
（3）临床试验：通过大规模的人体试验，评估药物的效果和安全性。
2.药物的生产药物生产是制药工程的重要环节，其目的是生产出符合质量要求的药物。
药物生产包括下列步骤：（1）药物的制剂设计：制定药物的剂型、工艺流程及相关设备。
（2）原料的采购：采购与生产所需的原材料，如合适的活性成分、溶剂和助剂等。
（3）药物生产：包括药物配制、混合、加热、冷却、干燥和包装等工艺步骤。
（4）质量控制：对生产过程进行监测和检测，以保证药物的质量符合标准。
制药工程设备1.反应器反应器是制药工程中最重要的设备之一，主要用于化学反应、合成和分离。
反应器的类型和结构都具有较高的灵活性和适用性，可根据研发需求进行调整。
2.分离设备分离设备是制药工程中必需的设备之一，包括离心机、蒸馏机和过滤器等。
离心机主要用于分离、纯化和检测生物分子，蒸馏机主要用于分离、纯化和脱水等操作，而过滤器则主要用于从混合物中分离固态或半固态分子。
3.干燥设备药物制剂中的大部分成分都需要干燥才能具有稳定的性质和优异的稳定性。
干燥设备可分为传热型和吸附型，其中传热型设备通常用于大批量干燥，而吸附型设备则更适用于小批量或特定成分的干燥。
4.包装设备药品生产的最后一步就是包装。
包装设备包括药品灌装设备、胶囊填充设备和选择合适的药品封口设备等。
总之，制药工程原理与设备是实现药物生产流程的关键环节和重要基础设施。
XXXX药学中级工程师-医药工程专业知识-制药工程原理与设备
XXXX 药学中级工程师-医药工程专业知识-制药工程原理与设备一．流体流淌1. 流体的密度、压强、流体静力学差不多方程式及应用 ★（1）流体的密度：单位体积流体具有的质量，ρ= m/V 单位：kg/m3 式中，m —流体的质量，kg ；V —流体的体积，m3密度有不同的单位，SI 制中单位为kg/m3，物理单位制中为g/cm3，工程单位制中为kgf.s2/m4，其换算关系为：1g/cm3 =103 kg/m3 =102 kgf.s2/m4①液体的密度：液体可视为不可压缩流体。
相对密度是液体在某温度时的密度与标准大气压下4℃时水的密度的比值，即s =ρ/ρH2O =ρ/1000式中，s-液体的相对密度，kg/m3；ρH2O-标准大气压下4℃时水的密度的比值，1000 kg/m3∑=ρ=ρ++ρ+ρ=ρn 1i i i n n 2211m x x ....x x 1 式中，ρm —混合液的密度，kg/m3；ρi —混合液中组分i 的密度，kg/m3；xi —混合液中组分i 的质量分数。
②气体的密度：液体为可压缩流体，其密度随温度和压力而变。
当压力不太高（临界压力以下）、温度不太低（临界温度以上）时，气体可视为理想气体，则RT M m nRT pV == 则 RT pM V m ==ρ 式中，p —气体的压力，kPa ；V —气体的体积，；T —气体的温度，K ；n —气体物质的量，kmol ；M —气体的摩尔质量，kg/kmol ；R —摩尔气体常数，8.314kJ/(kmol.K)标准状态（T=273.15K ，p0=101.325kPa ）下，理想气体的密度ρ0为 4.22M RT pM 0==ρ ()∑=ρ=ρ++ρ+ρ=ρn 1i i i n n 2211m y y ...y y 或 T T p p 4.22M 00m m ⨯⨯=ρ 式中，ρm —气体混合物的密度，kg/m3；ρi —同温同压下组分i 单独存在时的密度，kg/m3；yi —气体混合物中组分i 的体积分数；Mm —气体混合物的平均摩尔质量， ()∑==n1i i i m y M M式中，Mi —气体混合物中组分i 的摩尔质量，kg/kmol 。
制药工程原理复习重点
第六章 蒸发Βιβλιοθήκη 1、掌握蒸发设备及其选型；单效蒸发流程；多效蒸发流程及节能措施。
2、熟悉内容：蒸发过程物料与热量衡算；真空蒸发。
3、了解蒸发器的辅助设备；查阅图表。
第七章 蒸馏 ---------了解
1、掌握蒸馏原理和方法；蒸馏设备及其节能。
2、熟悉粉碎、混合方法。
3、了解药筛种类。
第十章 固液提取
1、掌握固液提取原理。
2、熟悉固液提取工艺流程与设备。
3、了解内固液提取工艺参数。
第十一章 成型设备
1、掌握丸剂设备；片剂设备。
2、熟悉其它制剂设备。
3、了解有关辅助设备。
第十二章 工艺设计
2、熟悉其它几种液体输送设备；气体输送机械的几种类型设备；固体输送机械的几种类型设备。
3、了解压缩机、真空泵、加料装置。
第三章 沉降与过滤
1、掌握重力沉降的基本原理；过滤原理；过滤方程式及其设备的构造和操作。
2、熟悉过滤计算；离心分离的原理；气体净制的方法。
3、了解离心机的主要类型；沉降设备。
1、掌握中成药生产车间的工艺设计。
2、熟悉总体设计；车间设计。
3、了解工艺设计原则。
2、熟悉流体的主要物理量、流量和流速、稳定流动和不稳定流动、连续性方程、流体的粘度、流动类型、流速的分布、简单管路的计算。
3、了解简单管路布置和安装的原则，文氏流量计。
第二章 输送机械
1、掌握离心泵的工作原理，特性（流量、扬程、效率、功率、安装高度及气蚀余量）参数及影响这些参数的主要因素；离心泵的特性曲线及其应用；离心泵的型号和选用、操作和调节。
制药工程专业化工原理.
附录查得，20℃时水的密度为998.2kg/m3,μ=1.005×10-3Pa.s
2019/9/9
制药工程专业《化工原理》
23
2019/9/9
制药工程专业《化工原理》
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思考题：
影响重力沉降速度的主要因素是什么？为了增大沉降速 度以提高除尘器的生产能力，你认为可以采取什么措施？
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制药工程专业《化工原理》
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重力沉降速度的计算
ut 试差法：
设流型
ut
重设
ut
Y
Re
ut 正确
N
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制药工程专业《化工原理》
沉降分离法－－利用微粒受重力、离心力或惯性力作用 过滤分离法－－利用固体微粒不能通过过滤介质的性质 此外还有液体洗涤除尘法、电除尘法即湿法净制; 静电除尘：高压电场中，带电粒子定向运动，聚集分离。
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制药工程专业《化工原理》
4
分离 连续相与分散相 机械 分散相和连续相
分离
不同的物理性质
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制药工程专业《化工原理》
2
非均相物系分离的依据是连续相与分散相具有不同 的物理性质（如密度），故可用机械方法进行分离。利 用密度差进行分离时，必须使分散相与连续相产生相对 运动，因此，分离非均相物系的单元操作遵循流体力学 的基本规律，按两相运动方式的不同分为沉降和过滤。
非均相物系的分离主要用于：
重力沉降应用—分级沉降（补充）
一．分级沉降
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1
《化工原理》电子教案/目录
❖ 工业上常需要对非均相物系进行分离目的
1）回收有用的分散物质
2）净化（精制）分散介质
3）劳动保护和环境卫生的需要为了保护人类生态环境， 要求排放的废气或废液浓度达到排放标准；很多含碳物质 及金属细粉与空气形成爆炸物，必须除去这些物质以消除 隐患。要求其含固量达到排放标准，以防止对大气、河流 湖泊等水体的污染。
颗粒与流体相对运动的阻力
当流到点S时，速度减为零。
压力逐渐减小
压力逐渐增大
边界层
S点下游的流体在逆压作用 下将倒流回来，它们在来流 的冲击下，就在点S附近形成 明显的旋涡，这旋涡象楔子 一样将边界层与物面分离开 来，就是边界层分离 。
A
S
分离点
D
第三节 重力沉降
一、沉降原理
1、自由沉降 ---单个颗粒在无限流体 中的降落过程
则表明，该颗粒能在降尘室 Ut
中除去。
颗粒在降尘室中的运动
降尘室
思考3：要想使某一粒度的颗粒在降尘室 中被100%除去，必须满足什么条件？
第二节 颗粒沉降的阻力
颗粒及颗粒（群）的性质
❖ 颗粒是指用有一定质量和形状、和环境具有明显边界 的独立物系。可分微观颗粒和宏观颗粒颗粒，即使宏 观意义上的亦种类繁多。本章所涉及的颗粒主要指宏 观上的固体颗粒和液体颗粒。
一、颗粒的特性
球形颗粒 大小（粒径） 直径d
形状
球形度 1
表面积
a球＝VS
6 d
全部动能变为压力能，因而此周围压力高而使流体沿圆 柱表面流过，在AB范围，水流收缩，流线渐密，即从A 到B流速逐渐增加，压力逐渐减小，在B点处压力最低， 流速达到最大，过B 点后，水流扩散，流线渐稀而流速 渐减，压力又逐渐增加。
颗粒与流体相对运动的阻力
边界层分离 ------如图，当流体流过非流线型物体时会发 生边界层脱离壁面的现象，称为~
积不包括颗粒之间的空隙，称为粒子的真密度，以 p 表 示。若粒子体积包括颗粒之间的空隙，称为粒子的堆积 密度或表观密度，以a 表示。 颗粒的空隙率和相互影响 将颗粒群中的空隙所占的比率称为空隙率。
颗粒与流体相对运动的阻力
流体流过颗粒时的运动阻力
流体的流动方向和 速度都沿圆柱周边 而变化，流体在A 点受壁面阻滞，速 度为为零
器气 器液
固 固
体系
---用于除去>5～10m
体系
颗粒
1．重力沉降设备
降尘室
气体
结构：
进口
除尘原理：
思考1：为什么气体进入降尘 室后，流通截面积要扩大？
思考2：为什么降尘室要做成扁平的？
L
L 停留时间 t V
沉降时间 t2
高度 ut
含尘气体
B
V
H
若1 2
非球形颗粒
当量直径，如体积当量直径 de
与颗粒体积相等的球的 表面积
颗粒的表面积
a＝ 6
de
非球形颗粒：工业上遇到的固体颗粒大多是非球形颗粒，常用
(1)体积当量直径：与实际颗粒体积相等的球形颗粒的直径定义为非球
de
3
6V p
(2)表面积当量直径：表面积等于实际颗粒表面积的球形颗粒的直径定
义为非球形颗粒的表面积当量直径。即： ds
频率分布曲线
二、颗粒群的特性
平均直径
长度平均直径
d Lm
n1d1 n2d2 n1 n2
n3d3 nkdk n3 nk
k
nidi
i 1
k
ni
i 1
表面积平均直径----每个颗粒平均表面积等于全部颗粒的表面积之
和除以颗粒的总数
k
k
dAm
ni
d
2 i
ni
i 1
i 1
体积平均直径 ----每个颗粒平均体积等于全部颗粒的体积之
❖ 沉降公式中的因素如颗粒粒径、流体粘度、颗粒与流体 密度差对沉降速度影响:显然流体粘度愈大，颗粒沉降速 度愈小
❖ 流动状态的影响：由不同流态所产生的三个沉降关系式 ，表明了流动状态对沉降速度的影响；
❖ 颗粒浓度的影响 ❖ 颗粒形状的影响：在所有形状的颗粒中，球形可了阻力
最小，非球形颗粒的阻力随与球形颗粒的偏离程度而增 大。
加速段：极短，通常可以忽略
曳力Fd
ut2
2
Ap
浮力 mFbg g
等速段：该段的颗粒运动速度称为 沉降速度，用u0表示。
重力沉降速度：以球形颗粒为例
合外力 Fg Fb Fd 0
mg1
s
ut2
2
4
d2
0
质量力mFgc
颗粒在流体中沉降时受力
1、自由沉降
d 3
6
p 1
p
g
d 2
4
ut2
2
ut 3g p d p /
牛顿定律
湍流附面层区 Re 2 10 5
此时边界层也呈紊流，实验结果显示不规则现象。
非球形颗粒
沉降速度计算
❖ 试差法的计算步骤如下：先假设某种流型，再应用相应 公式计算出，然后校核是否与假设流型相符。若流型不 符，则需重新设定流型及计算。
沉降速度影响因素
0
ut
4d p g 3
如图2-1中的实线所示。
10-4<Re2
层流区
24
Re 0
ut
d2
p 18
g
----斯托克斯定律
过渡区 2 Re 500
10 / Re
ut
4
g
2 p 225
2 1/ 3 dp
艾伦定律
湍流区 500 Re 2105 0.44
❖ 壁效应：当颗粒在靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的 影响，使其沉降速度较自由沉降速度小，该影响称为壁 效应。壁效应以壁效应因子表示，的经验关联式为：
fw 1 d D 2.25
二、沉降设备
重
力
沉
降
设
备降沉尘降室槽气液固固体体系系---用于除去>75m以上颗粒
离
心
沉
降
设
备旋旋
风 液
分 分
离 离
和除以颗粒的总数
dVm 3 1
k ai d3
i1 i
体积表面积平均直径----每个颗粒的平均比表面积等于全部颗粒的
比表面积平均值
k
比 表 面 积 ＝dV2Am
6
d3 VAm
nid
2 i
i 1
k i 1
ni
6
d
3 i
dVm 1
k ai d i 1 i
二、颗粒群的特性
颗粒的密度 单位体积内粒子的质量称为密度，kg/m3。若粒子体
Sp
(3)比表面积当量直径:比表面积等于实际颗料比表面积的球形颗粒的直
da
6 ap
(4)形状系数：亦称球形度，用于表征颗粒的形状与球形的差异程度。
它定义为体积与实际颗粒相等时球形颗粒表面积与实际颗粒的表面
积之比，即：
s
S Sp
第二节 颗粒沉降的阻力
二、颗粒群的特性
粒度分布 -----频率分布曲线（见下图）、累计分布曲线(如图3-1所示)。