1、LOGOe-mail: yaorisheng-Phone: 2901771(o)Workroom: room 709, Shenghua Building制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備Principle and Equipment of Pharmaceutical Engineering制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備課程章節內容課程章節內容請打開姚日生主編的請打開姚日生主編的制藥工程原理與設備制藥工程原理與設備教材目錄部分教材目錄部分第五章第五章 制劑工程原理制劑工程原理 5第二章第二章 制藥工程與工藝設計制藥工程與工藝設計第三章第三章 制藥反應工程基礎與設制藥反應工程基礎與設備

2、備3第四章第四章 分離工程基礎與設備分離工程基礎與設備4第一章第一章 緒論緒論12第一章第一章 緒論緒論v第一節第一節 藥物與制藥工程藥物與制藥工程 v第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法 一、制藥設備的分類一、制藥設備的分類 二、二、 制藥設備的設計制藥設備的設計 v第三節第三節 制藥過程設計概論制藥過程設計概論 思考題思考題什么是制藥工程？制藥工程與化學工程的異同點有哪些？什么是制藥工程？制藥工程與化學工程的異同點有哪些？與一般化工產品生產設備相比，制藥設備的特殊性有哪些？與一般化工產品生產設備相比，制藥設備的特殊性有哪些？如何運用如何運用“洋蔥頭洋蔥頭”模型開展

3、制藥過程的工程設計？模型開展制藥過程的工程設計？第一章第一章 緒論緒論-第一節第一節 藥物與制藥工程藥物與制藥工程 v什么是藥物？！什么是藥物？！v什么是藥劑？！什么是藥劑？！v藥用物質藥用物質:反應工程技術、生物技術和分離工程技反應工程技術、生物技術和分離工程技術等工程技術術等工程技術;v藥物制劑藥物制劑:傳遞過程工程技術、材料成型工程技術傳遞過程工程技術、材料成型工程技術以及潔凈工程技術等制藥工程技術。以及潔凈工程技術等制藥工程技術。注意：藥用物質不全等于藥品！注意：藥用物質不全等于藥品！v什么是制藥工程？什么是制藥工程？制制藥藥工程工程裝置設施裝置設施人人過程過程Do you know

4、what Pharmaceutical Engineering is?制藥工程制藥工程 means 制制藥藥工程工程裝置設施裝置設施人人過程過程Do you know what Pharmaceutical Engineering is?制藥工程制藥工程 means 第一章第一章 緒論緒論生產過程裝備與設施生產過程裝備與設施生產過程及其工藝與工程技術生產過程及其工藝與工程技術工程設計（圖紙等）工程設計（圖紙等）科學技術研究與實驗科學技術研究與實驗學科、專業與知識學科、專業與知識第一章第一章 緒論緒論v 制藥工程制藥工程是研究批量與規模化制造藥物以及改變藥物的物是研究批量與規模化制造藥物以及改變

5、藥物的物理、力學和生物性質的工程技術學科。理、力學和生物性質的工程技術學科。v 制藥工程的分類制藥工程的分類 從工程與工藝技術角度可分為：從工程與工藝技術角度可分為：生產工藝工程：包括生生產工藝工程：包括生產單元操作、過程工藝以及系統控制工程；制藥廠（車產單元操作、過程工藝以及系統控制工程；制藥廠（車間）工藝與工程設計：包括裝備及其制造工程與技術的制間）工藝與工程設計：包括裝備及其制造工程與技術的制藥廠（車間）建設工程。藥廠（車間）建設工程。 按藥物的轉運階段可將制藥工程分為：按藥物的轉運階段可將制藥工程分為：原料藥制造工程；原料藥制造工程；藥物劑型加工工程；藥品貯運工程。藥物劑型加工工程；藥

6、品貯運工程。 按生產藥物的類別又可將之分為：按生產藥物的類別又可將之分為：化學制藥工程；生化學制藥工程；生物制藥工程；中藥制藥工程。物制藥工程；中藥制藥工程。 第一章第一章 緒論緒論對制藥工程的研究目的：對制藥工程的研究目的：v 一、揭示藥物制備的熱力學、動力學以及細胞生長動力學一、揭示藥物制備的熱力學、動力學以及細胞生長動力學等規律等規律v 二、揭示藥物分離過程中的擴散動力學等規律，藥物加工二、揭示藥物分離過程中的擴散動力學等規律，藥物加工中的混合、成型等流體動力學和分子擴散動力學規律中的混合、成型等流體動力學和分子擴散動力學規律v 三、總結相關工程因素對制藥的影響。三、總結相關工程因素對制

7、藥的影響。v 放大的方法有數學模型法和工程試驗法。放大的方法有數學模型法和工程試驗法。 物料衡算式物料衡算式熱量衡算式熱量衡算式動量衡算式動量衡算式化學反應速率方程式及熱力學計算式化學反應速率方程式及熱力學計算式物性參數和傳遞參數及其計算式物性參數和傳遞參數及其計算式第一章第一章 緒論緒論已經出現的數學模型可分為兩大類已經出現的數學模型可分為兩大類v機理模型。機理模型。v經驗模型。經驗模型。第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法一、制藥設備的分類一、制藥設備的分類v制藥設備是指藥品生產企業為進行生產所采用的制藥設備是指藥品生產企業為進行生產所采用

8、的各種機械設備，包括制藥專用設備和非制藥專用各種機械設備，包括制藥專用設備和非制藥專用的其他設備。的其他設備。v 根據設備的用途可將其分為：根據設備的用途可將其分為： 原料藥生產用設備及機械原料藥生產用設備及機械 藥物制劑機械與設備藥物制劑機械與設備 藥用粉碎機械、飲片機械藥用粉碎機械、飲片機械 制藥用水設備制藥用水設備 藥品包裝機械藥品包裝機械 藥物檢測設備等。藥物檢測設備等。 第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法二、二、 制藥設備的設計制藥設備的設計制藥設備必須符合制藥設備必須符合GMP的規范。的規范。（一）（一） 制藥設備的基本要求：制藥

9、設備的基本要求： （1） 有與生產相適應的設備能力和最經濟、合理、安全的生產運行；有與生產相適應的設備能力和最經濟、合理、安全的生產運行；（2） 有滿足制藥工藝所要求的完善功能及多種適應性；有滿足制藥工藝所要求的完善功能及多種適應性；（3） 能保證藥品加工中品質的一致性；能保證藥品加工中品質的一致性；（4） 易于操作和維修；易于操作和維修；（5） 易于設備內外的清洗；易于設備內外的清洗；（6） 各種接口符合協調、配套、組合的要求；各種接口符合協調、配套、組合的要求；（7） 易安裝且易于移動、有利于組合的要求；易安裝且易于移動、有利于組合的要求；（8） 進行設備驗證進行設備驗證(包括型式、結構、

10、性能等包括型式、結構、性能等)。 第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法設備設計與選型時還要注意：設備設計與選型時還要注意： 無菌藥物生產設備應具備在線滅菌功能。無菌藥物生產設備應具備在線滅菌功能。有藥物暴露的室區潔凈度達不到要求或有人機污染可能的，有藥物暴露的室區潔凈度達不到要求或有人機污染可能的，在設備上設計應有凈化功能。在設備上設計應有凈化功能。針對一些自動化水平不高、分散操作、靠經驗操作的人機參針對一些自動化水平不高、分散操作、靠經驗操作的人機參與比例大的設備，盡可能降低傳輸周轉間隔，減少人與藥物與比例大的設備，盡可能降低傳輸周轉間隔，減

11、少人與藥物的接觸及縮短藥物暴露時間。的接觸及縮短藥物暴露時間。在設備的設計與選擇時，要注意安全保護功能與機、電、儀在設備的設計與選擇時，要注意安全保護功能與機、電、儀一體化技術在制藥設備上的應用。一體化技術在制藥設備上的應用。 第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法（二）（二） 設備設計原則方法設備設計原則方法v反應器的型式、結構尺寸、操作條件和操作方式反應器的型式、結構尺寸、操作條件和操作方式等問題。等問題。v決策的總目標決策的總目標 在現行原料和產品價格的條件下使反應器的體積在現行原料和產品價格的條件下使反應器的體積最小、投資最省、操作費用最

12、低和目的產物的收最小、投資最省、操作費用最低和目的產物的收率最高，從而使經濟效益最好；化學反應器的設率最高，從而使經濟效益最好；化學反應器的設計通常是根據規定的生產能力，原料組成及產品計通常是根據規定的生產能力，原料組成及產品規格進行的。規格進行的。 第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法一般說來，反應器的設計可按下列步驟進行：一般說來，反應器的設計可按下列步驟進行：（1）深入了解反應系統的特性）深入了解反應系統的特性 （2）選擇操作條件）選擇操作條件（3）選擇反應器的型式）選擇反應器的型式 （4）選擇換熱方式）選擇換熱方式（5）確定反應器的尺寸

13、）確定反應器的尺寸（6）研究最優的操作方式）研究最優的操作方式 第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法v關鍵設備除了要遵循上述原則外，還要研究對產關鍵設備除了要遵循上述原則外，還要研究對產品生物學性質的影響，與品生物學性質的影響，與GMP規范的符合程度。規范的符合程度。v對設備設計，也必須具有有效的容積或空間，故對設備設計，也必須具有有效的容積或空間，故其設計原則及方法與原料藥生產的關鍵設備其設計原則及方法與原料藥生產的關鍵設備反應器等的相同或相似。反應器等的相同或相似。第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類

14、與設計方法（三）（三） 設備生產能力的設計設備生產能力的設計v設備的生產能力在一定程度上取決于設備的大小，設備的生產能力在一定程度上取決于設備的大小，要根據給定的生產任務進行設計。要根據給定的生產任務進行設計。v在掌握一些必要的工程參數后，結合反應動力學、在掌握一些必要的工程參數后，結合反應動力學、生長動力學或擴散動力學方程式、物料衡算式和生長動力學或擴散動力學方程式、物料衡算式和熱量衡算式聯立求解就可完成設備大小選擇的工熱量衡算式聯立求解就可完成設備大小選擇的工程計算與設計。但必須知道反應器內物料的流動程計算與設計。但必須知道反應器內物料的流動混合狀況。混合狀況。v制劑設備的設計同樣是要根據

15、給定的生產任務進制劑設備的設計同樣是要根據給定的生產任務進行設計，使制劑設備的生產能力、類型和操作方行設計，使制劑設備的生產能力、類型和操作方法符合法符合GMP規范。生產能力的計算取決于設備模規范。生產能力的計算取決于設備模具運動周期以及同臺設備上模具裝備的數量。具運動周期以及同臺設備上模具裝備的數量。第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法（四）（四） 制藥設備的結構與外觀制藥設備的結構與外觀v設備的結構具有不變性，如果設備結構設備的結構具有不變性，如果設備結構(整體或局整體或局部部)不合理、不適用，一旦投入使用，要改變是很不合理、不適用，一旦投

16、入使用，要改變是很困難的。困難的。v必須注意的是設備與廠房設施、設備與設備、設備必須注意的是設備與廠房設施、設備與設備、設備與使用管理之間都存在互相影響與銜接的接口。與使用管理之間都存在互相影響與銜接的接口。 第一章第一章 緒論緒論-第二節第二節 制藥設備的分類與設計方法制藥設備的分類與設計方法（五）（五） 材質的選擇材質的選擇vGMP規定規定v應考慮設備與藥物等介質接觸。應考慮設備與藥物等介質接觸。 第一章第一章 緒論緒論-第三節第三節 制藥過程設計概論制藥過程設計概論 v需要將制藥過程分解為一系列的獨立轉化步驟，需要將制藥過程分解為一系列的獨立轉化步驟，每個轉化步驟就是一個中間加工過程。每

17、個轉化步驟就是一個中間加工過程。v一旦確定了各個獨立一旦確定了各個獨立 轉化步驟，就必須把它們相轉化步驟，就必須把它們相互連接起來以實現總的轉變。互連接起來以實現總的轉變。v制藥過程集成包括兩大任務：制藥過程集成包括兩大任務： 第一：轉化步驟；第一：轉化步驟； 第二：轉化步驟相互連接構成一個完整的系統。第二：轉化步驟相互連接構成一個完整的系統。v流程圖流程圖 它要求它要求:制藥過程生產的藥品是安全和制藥過程生產的藥品是安全和有效的，設計并采用的過程技術在藥有效的，設計并采用的過程技術在藥品生產中的廢棄物產生量以及能量消品生產中的廢棄物產生量以及能量消耗必須達到既實際又經濟的最小值。耗必須達到既

18、實際又經濟的最小值。工藝流程工藝流程設計設計過程模擬過程模擬與優化與優化過程與過程與工序方案工序方案單元設備單元設備與裝置的與裝置的 設計設計選擇確定選擇確定獨立步驟獨立步驟GMP規范規范主要涉及原料藥合成與提取過程、主要涉及原料藥合成與提取過程、藥物成型加工（藥物制劑）過程藥物成型加工（藥物制劑）過程以及制藥公用工程的設計。以及制藥公用工程的設計。v 作為工藝設計，其基本程序是根據（生產）設計任務選擇作為工藝設計，其基本程序是根據（生產）設計任務選擇并設計技術方案，然后進行物料能量恒算，再進行設備選并設計技術方案，然后進行物料能量恒算，再進行設備選型或條件設計，最后繪制工藝流程圖和廠區及車間

19、設備布型或條件設計，最后繪制工藝流程圖和廠區及車間設備布置圖，并編制設計說明書。置圖，并編制設計說明書。 v 在設計過程應及時將安全和產品質量第一的思想以及健康和在設計過程應及時將安全和產品質量第一的思想以及健康和環境等問題納入每一個設計層次中，具體要做到以下幾點：環境等問題納入每一個設計層次中，具體要做到以下幾點： 避免使用或使用較少的有毒物質，或在較低的溫度和壓力避免使用或使用較少的有毒物質，或在較低的溫度和壓力下使用，或用惰性物質稀釋后再使用。安全系統因一個內在下使用，或用惰性物質稀釋后再使用。安全系統因一個內在安全的原料藥生產過程而變得簡化。安全的原料藥生產過程而變得簡化。 設計實現廢

20、物最小化的過程，使得特別復雜的廢物處理系設計實現廢物最小化的過程，使得特別復雜的廢物處理系統就不再是必需的。統就不再是必需的。 對于無菌原料藥生產過程的設計，有必要把原料藥生產過對于無菌原料藥生產過程的設計，有必要把原料藥生產過程中最后產品的精制過程與原料藥的無菌化過程結合在一起程中最后產品的精制過程與原料藥的無菌化過程結合在一起進行考慮，即設計成在要求凈化級別環境下的一步單元操作進行考慮，即設計成在要求凈化級別環境下的一步單元操作過程。過程。 根據加工物料的物理的、化學的和生物的性質，設計選擇根據加工物料的物理的、化學的和生物的性質，設計選擇設備的材質和結構以及空氣凈化級別和配套的設施。設備的材質和結構以及空氣凈化