《制药设备与工艺设计制药》课程实施大纲.docx

制药设备与工艺设计课程实施大纲目录1 .教学理念3.课程介绍31.1 课程的性质32. 2课程在学科专业结构中的地位、作用3.教师简介错误!未定义书签。1. 1教师的职称、学历错误!未定义书签。3. 2教育背景错误!未定义书签。4. 3研究兴趣（方向）错误!未定义书签。3 .先修课程4.课程目标44 .课程内容46. 1课程的内容概要47. 2教学重点、难点57.课程实施77. 1教学单元一:77. 2教学单元二：97 . 3教学单元三:148 .4教学单元四：177. 5教学单元五:227. 6 教学单元六:257. 7教学单元七:297. 8教学单元八:347. 9教学单元九:377. 10教学单元十：427. 11教学单元十一:467. 12教学单元十二：50混合概述、机理及影响混合的因素(2)常见的混合设备，包括容器旋转型混合机、容器固定型混合机(3)湿法制粒原理，湿法制粒方法与设备(4)喷雾制粒及设备重点：各种混合与制粒设备的原理及种类。难点：混合设备混合过程的强化方法。8. 2. 4教学过程第一节混合定义：用机械方法使用两种或多种药物相互分散而达到均匀状态的操作。目的：使处方中各成分含量均一，消除间歇生产产品批量之间的差异，改善 药物的流动性和可压性。(1)混合方法搅拌混合：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。 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。 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。混合设备分类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。常用混合设备1)容器回(旋)转型:9. 3考试形式及说明闭卷考试。10.课程资源1教材与参考书(1)教材：张圻，王存文主编.制药设备与工艺设计第二版.高等教育出版 社，2015年(2)参考书目：张拓主编.制药工程工艺设计(第3版).化学工业出版社，2018刘书志主编.制药工艺与设备(第1版).化学工业出版社，2008姚日生主编.制药工程原理与设备(第5版).高等教育出版社，20162专业学术著作(1)中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计手册M.北京:化学工业出 版社,2009.(2)梁世中.生物工程设备.北京：中国轻工业出版社,2002(1)3专业刊物化工设备与管道等11.教学合约11. 2阅读课程实施大纲，理解其内容2同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望10. 其他说明固体粉末主要依靠重力在转鼓内翻动达到混合目的。混合效果主要取决于旋转速度。转速应小于临界转速。速度过大，产生离心 力作用大，降低了混合效果。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。缺点：不适用与含有水分、附着性强的粉体混合。间歇操作，经常排料, 空间利用率低，时间长混合度较低。V形混合机特点：具有筒体无死角，不积料，装料、出料、清洗和更换品种方便，速度 快，混合时间短的特点。回转转速一般为临界转速的50-80%,装料系数为24-35%。三维运动混合机工作原理：物料在容器内除被抛落，平移外还作翻倒运动，进行有效的对流混合，剪切 混合和扩散混合。特点可对不同密度和不同粒度的几种物料进行混合均匀度可达99. 9%以上混合时间短，混合时无升温现象，只能间歇式操作，最大装载量大于V型混 合机2）容器固定型优点：能处理附着性、凝聚性强的粉体、湿润粉体和膏状物料。装填率高、 操作面积小、占用空间小、操作方便。另外，可制成密闭式和安设夹套。缺点:维修和清洗困难，故障率高，容器及搅拌器上会固结粉体。槽形混合机特点 一般装料约占混合槽容积的80%o 结构简单，操作维修方便，应用广泛。 适用于密度相近的物料混合。 搅拌效率低、混合时间长；搅拌轴两端的密封件容易漏粉，造成粉尘污染。锥形混合机锥形混合机内部有一个或两个与锥体壁平行的提升螺旋，混合过程主要由锥 体的自转和公转以不断改变物料的空间位置来完成。第二节制粒（1）概述定义：制粒是把粉末、熔融液、水溶液等状态的物料经加工制成具有一定形 状与大小粒状物的操作。1）制粒的目的:改善流动性。防止各成分的离析。防止粉尘飞扬及器壁上的粘附。调整堆密度，改善溶解性能；改善片剂生产中压力的均匀传递；便于服用，携带方便，提高商品价值等。2）制粒方法（湿法制粒干法制粒（2）制粒设备喷雾制粒挤压制粒：摇摆式制粒机混合制粒：卧式（立式）快速混合制粒机 沸腾制粒：（一步制粒机）转动制粒：离心制粒机（略）挤压制粒挤压制粒：把药物粉末用适当的黏合剂经 设备制成软材之后，用强制挤压的方式使其通 过具有一定大小筛孔的孔板或筛网而制粒的方 法。制粒原理：强制挤出型对物料性能的要求：物料必须粘松恰当， 太粘挤出的颗粒成条不易断开，太松则不能成 颗粒而变成粉末。1119 «快速混合制我机纳附阎印1.2. HfVK: 345 州6. MNHlVli7«. W向四曲i 9.帆10.典型设备：摇摆式制粒机快速混合制粒混合制粒：把药物粉末、辅料和黏合剂加入一 个容器内，靠高速转动的搅拌器的作用迅速完 成混合并制成颗粒的方法。典型设备：快速混合制粒机(卧式或立 式)沸腾制粒又称流化床制粒，指利用气流使粉末物料 悬浮呈沸腾状，再喷入雾状粘合剂使粉末结合 成粒，最后得到干燥的颗粒。在此过程中，物 料的混合、制粒、干燥同时完成，因此又称一 步制粒。特点：在一台设备内进行混合、制粒、 干燥，还可包衣，操作简单、节约时间、劳 动强度低，制得的颗粒粒密度小、粒度均匀， 流动性、压缩成形性好，但颗粒强度小。(3)喷雾制粒定义：将原、辅料与粘合剂混合，制成含固体量约为50%-60%的药物溶液或 混悬液，再用泵通过高压喷雾器喷雾于干燥室内的热气流中，使水分迅速蒸发以 直接制成球形干燥细颗粒的方法。特点：由液体直接得到固体粉状颗粒，雾滴比表面积大，热风温度高，干 燥速度非常快，物粒的受热时间极短，干燥物料的温度相对较低，适合于热敏性 物料的处理。 缺点：设备费用高、能量消耗大、操作费用高。以干燥为目的时叫喷雾干燥；以制粒为目的时叫喷雾制粒。7. 2. 5教学方法讲授，辅以ppt7. 2. 6作业安排及课后反思(1)混合设备分类。(2)湿法制粒方法及设备。(3)喷雾制粒方法及原理。7. 3教学单元三:第三章反应设备(一、搅拌设备)(学时：2学时)3. 1教学日期2022. 1. 173.2教学目标掌握搅拌设备的组成、工作原理、类别及选型；熟悉搅拌设备的搅拌器分类与特征；7. 3. 3教学内容(含重点、难点)(1)搅拌设备的组成和工作原理搅拌器的类别与选型重占搅拌设备的选型，搅拌器的特点。难点：搅拌器的分类及选型；搅拌设备的选型。7. 3. 4教学过程第一节反应设备概述及搅拌设备(1)反应设备概述1)分类按物料相态：均相反应器、非均相反应器；按操作方式：间歇式、连续式、半连续式按传热方式：绝热式、外热式、蒸发传热式按设备结构形式：搅拌釜式、塔式、管式、固定床、流化床式。搅拌设备1）搅拌设备的组成结构搅拌容器：筒体（圆柱），封头（椭圆形、 锥形和平盖，椭圆形封头应用最广）。搅拌装置：由搅拌器、搅拌轴及其密封装 置、传动装置等组成。加热、冷却装置：设置外夹套或内盘管。管路：进出口管路、通气、补料等管路。传感器，测量反应物的温度、压力、成分 及其它参数。支座，小型用悬挂式支座，大型用裙式支 座或支承式支座。2）搅拌设备的装料系数3）高径比反应釜的高径比液-固相、液一液相11.3气一液相12（3）搅拌器的类别与选型1）搅拌器分类按流体流动形态轴向流搅拌器径向流搅拌器混合流搅拌器按叶片结构分类平叶折叶（箭叶）螺旋面叶按搅拌用途分类a用于低黏流体的搅拌器（低转速、大叶片）-螺旋桨式C-圆盘涡轮式（厂b用于高黏流体的搅拌器（高转速、，推进式平直叶圆 盘涡轮式平直叶圆 盘涡轮式-锚式-框式-螺带式锚式螺带式-桨式旋桨式、涡轮式、桨式和锚式搅拌器在搅拌反应设备中应用最为广泛，据统 计约占搅拌器总数的7580%。2）搅拌器附件挡板目的是消除打漩和提高混合效果物料粘度小，搅拌转速高，液体随桨叶旋转，在离心力作用下涌向内壁面并 上升，中心部分液面下降，形成漩涡，称为打漩区。传动装置:主要由电动机、减速机和机架组成。（4）搅拌容器筒体多为圆柱体，封头（椭圆形、锥形和平盖，椭圆形封头应用最广）。1）搅拌容器容积：筒体和下封头两部分容积之和2）公称容积：最大有效装料容积，即筒体和下封头容积之和经过圆整得到的 容积。换热元件1）换热元件分类：夹套内盘管夹套结构a套高度一般应高于料液的高度，应比釜内液面高出50100mm左右，以保 证传热。b加热介质为水蒸气，则进口管在上端，冷凝液从底部排出；c如果传热介质是液体，则进出口相反；d夹套与釜体间距d夹套与釜体间距25lOOmm内盘管当反应器的热量仅靠外夹套传热，换热面积不够时采用。结构特点：浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，检修较困难。内盘管优缺点a优点一内盘管浸没在物料中，热量损失少，且由于内盘管内传热介质流速 高，它的给热系数比夹套大很多。传热系数比夹套高60%b缺点一一对于含有固体颗粒的物料及粘稠的物料,容易引起物料堆积和挂 料，影响传热效果.导流筒目的是控制流型（加强轴向流）及提高混合效果。导流筒直径仁0. 7D教学方法讲解，案例辅以PPt7. 4教学单元四：第三章 反应设备（二、发酵设备）（学时：2学时）7. 4.1教学日期2022. 1. 19教学目标掌握机械搅拌式发酵罐的结构、传质特性、传热特性；掌握自吸式发酵罐、鼓泡塔式发酵罐的结构，结构与性能；掌握气升式发酵罐的结构参数与操作参数。7. 4. 3教学内容（含重点、难点）（1）发酵设备的分类与特征（2）机械搅拌式发酵罐（3）自吸式发酵罐四、鼓泡塔式发酵罐、气升式发酵罐简介重点：各种发酵罐的结构。难点：公称容积的计算。7. 4. 4教学过程第二节发酵设备（1）发酵设备分类与特征1）分类按需氧情况：厌氧生物设备、好氧生物设备；按催化剂不同：酶生物反应器、细胞生物反应器按催化剂在反应器中的分布：生物团块反应器、生物膜反应器按操作方式：连续反应器、间歇式反应器、半连续反应器2）常用的通风发酵设备机械搅拌式自吸式和鼓泡式气升环流式以机机械搅拌通风发酵罐占主导地位，约为总发酵罐的7 0 8 0 %。机械搅拌式发酵罐1）特点：机械搅拌发酵是目前使用最多的一种发酵罐，使用性好、适应性 好、放大容易，从小型直至大型的微生物培养过程都可以应用。2）缺点：罐内的机械搅拌剪切力容易损伤娇嫩的细胞，造成某些细胞培养 过程减产。3）大小罐的结构区别罐径在1米以下的小型发酵罐，罐顶和罐身采用法兰连接大中型发酵罐：整体焊接。5吨以下罐，用夹套加热和冷却5吨以上罐，用罐内的蛇管加热和冷却机械搅拌发酵罐的基本结构基本结构：罐体、搅拌混合装置、传热装置、空气分布装置、消泡装置。1）罐体罐体特点a罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为0.25MPa （绝对压力）;b材料为碳钢或不锈钢;c抗生素发酵罐的容积以50200立方米为主d大型发酵企业采用400m3和600m3大罐,甚罐体结构发酵罐的公称体积V为桶身部分的体积Vc,不ha封头凸出部分的高度，标准 椭圆封头有：ha =0. 25DHb封头直边高度，据壁厚一般取 25> 40> 50mm椭圆封头的容积计算公式：Vb=D+D46因标准椭圆封头，ha=l/4 D么=工 D2h + - D2ha=-D2hb+-Dh 464 I " 6 J2）搅拌混合装置搅拌器:绝大多数为涡轮搅拌器。根据叶片：平叶式、弯叶式、箭叶式作用：是打碎气泡，使氧溶解于醪液中a将大气抱击碎成细小气泡，增加接触界面; b产生旋涡.使气泡停滞在液体中难于逃散, c料液成为湍流，使醪液温度均匀。延长气液接触时间,3）传热装置主要起冷却作用发酵罐需冷却，主要原因：微生物发酵过程的发酵热机械搅拌消耗的功率移送给培养基的热量发酵罐空消、实消后需冷却。7. 13教学单元十三:547. 14教学单元十四：577. 15 教学单元十五:617. 16教学单元十六:657. 17教学单元十七:707. 18教学单元十八:737. 19教学单元十九:797. 20教学单元二十：837. 21教学单元二：867. 22教学单元二十二:897. 23教学单元二十三:938.课程要求988. 1学生自学要求988. 2课外阅读要求989.课程考核999. 1作业等的要求999. 2成绩的构成与评分规则说明999. 3考试形式及说明10()10.课程资源10010. 1教材与参考书10010. 2专业学术著作10010. 3专业刊物100.教学合约10()11.2 阅读课程实施大纲，理解其内容10011.3 同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望100.其他说明1004）通气装置特点通气的作用是吹入无菌空气，并使空气均匀分布。通气装置的形式有单管及环形管等。常用的通气装置是单管式，单管式管口对正罐底中央，装于最低一挡搅拌 器下面，喷口朝下，管口与罐低的距离约40mll1。通常通风管的空气流速取20米/秒。为了防止吹管吹入的空气直接喷击罐 底，加速罐底腐蚀，在空气分布器下部罐底上加焊一块不锈钢补强。可延长罐底 寿命，叫补强板。5）消泡装置泡沫形成的原因a发酵液中含有蛋白质等发泡物质。b由外界引进的气流被机械地分散形成（通风、搅拌）危害a降低发酵设备的利用率b增加了菌群的非均一性c增加了染菌的机会d导致产物的损失（逃液）e消泡剂会给后提取工序带来困难消泡方法物理消泡法：靠机械力引起强烈振动或者压力变化，促使泡沫破裂。消泡器安装在发酵罐内转动轴的上部或安装在发酵罐排气系统上的，可将泡 沫打破、分离成液态和气态两相的装置。化学消泡法：加入消泡剂，使泡沫失稳。6）其他辅助装置联轴器及轴承a大型发酵罐搅拌轴较长，常分为二至三段，用联轴器使上下搅拌轴成牢固 的刚性联接。b中型发酵罐一般在罐内装有底轴承，而大型发酵罐除装有底轴承外，还装 有中间轴承。传动装置（变速装置）a小罐、试验罐：用无级变速装置b发酵罐：用三角皮带动、圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置（4）自吸式发酵罐1）定义：自吸式发酵罐是一种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。2）自吸式发酵罐根据吸气方式分两类：机械搅拌自吸式发酵罐喷射自吸式发酵罐3）喷射自吸式发酵罐文氏管吸气自吸式发酵罐液体喷射自吸式发酵罐气升式发酵罐1）工作原理把无菌空气通过喷嘴或喷孔喷射进发酵液中，通过汽液混合物的湍流作用而 使空气泡分割细碎，同时由于形成的汽液混合物密度降低故向上运动，而气含量 小的发酵液则下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧。2）气升环式反应器的特点反应溶液分布均匀；（气液固三相均匀混合）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。）剪切力小，对生物细胞的损伤小；（无机械搅拌叶轮）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。）结构简单，易于加工制造；操作和维修方便。3）缺点：需要非常大的空气吞吐量，成本高；控制不当易染菌；反应条件不易控制.7.4.5 教学方法讲授，辅以ppt作业安排及课后反思发酵设备的结构及功能。反应设备的分类。7.4.6 5教学单元五:第四章 膜分离设备(参考学时：2学时)7.5. 1教学日期2022. 3. 77. 5. 2教学目标(1)掌握膜分离过程类型，膜过滤器的分离原理；熟悉管式膜过滤器的类型及结构，筒式膜过滤器、中空纤维膜过滤器、螺旋 卷式膜分离器的结构与特点；了解膜分离设备的应用。7. 5. 3教学内容(含重点、难点)膜分离技术发展简史、膜分离过程的特点膜的定义、膜的分类、膜的性能及膜分离过程(3)常见的膜分离设备，包括板式膜过滤器、管式膜过滤器、中空纤维膜分离器、 螺旋卷式膜分离器重点：板式膜过滤器、管式膜过滤器、折叠筒式膜过滤器、中空纤维膜过滤器、螺 旋卷式膜分离器的结构。难点：膜过滤的浓差极化现象；各种膜分离设备膜组件的区别。7. 5. 4教学过程第一节膜分离概述膜分离：以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧一定推动力的作用下，使原 料中的某组分选择性的透过膜，从而使混合物得以分离，以达到提纯浓缩等目的 分离过程。（1）膜分离技术发展简史1）萌芽：1748年，耐克特（A. Nelkt）发现水能自动地扩散到装有酒精的 猪膀胱内，首次揭示了膜分离现象。2）起点：真正意义上的膜分离发展从20世纪5 0年代开始。1961年，米切 利斯等人用各种比例的酸性和碱性的高分子电介质混合物，制成了可截留不同分 子量的膜，这种膜是真正的超过滤膜。20世纪60年代初，为从海水或苦咸水中获取淡水，开始了反渗透膜的研究。 1967年，DuPont公司研制成功了以尼龙一66为主要组分的中空纤维反渗透膜组 件。反渗透膜开始工业化。3）发展：自上世纪60年代中期以来，膜分离技术真正实现了工业化。首先 出现的分离膜是超过滤膜（UF膜）、微孔过滤膜（MF膜）和反渗透膜（R0膜） 一三大膜.80年代开始，除上述三大膜外，其他类型的膜也获得很大的发展。如纳 滤膜（NF）、渗透蒸发膜等。（2）膜分离过程特点：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。（3）存在的主要问题：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。 第二节膜及膜分离过程（1）膜分离的类型1）按推动力不同可分为：压力差膜分离：微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（R0）、渗 透蒸发（VP）、气体分离（GS）。浓度差膜分离：渗析（DD）、透析电位差膜分离：电渗析（ED）、膜电解（ME）温度差膜分离：膜蒸储（MD）2）按膜孔径或截留物质的大小（由大到小）：微滤超滤纳滤、电渗析、透析反渗透（2）膜分离应用实例：1）膜分离用于药物精制2）生物发酵发酵液的下游纯化3）食品工业牛奶系列产品的生产4）酿酒工业葡萄酒的浓缩絮凝5）海水淡化（3）膜材料1）天然高分子材料2）合成膜材料：无机材料、有机高分子材料（4）膜的结构特性不对称膜主要由起膜分离作用的表面活性层（0. 20. 5um）和起支撑强化作 用的惰性层（50100um）构成。惰性层孔径很大，对透过流体无阻力。活性分 离层很薄，孔径微细，因此透过通量大，膜孔不易堵塞、容易清洗。目前超滤和 反渗透膜多为不对称膜。第三节膜分离设备（1）膜分离设备应具备的条件1）膜面切向速度快，以减少浓度差极化；2）单位体积中所含膜面积比较大；3）容易拆洗和更换新膜；4）保留体积小，且无死角；5）具有可靠的膜支撑装置。（2）常见膜分离设备1）板式膜过滤器板框式膜组件使用平板式膜，这类膜器件的结构与常用的板框过滤机类似, 由导流板、膜、支承板交替重叠组成。优点：组装方便，膜的清洗更换比较容易，料液流通截面较大，不易堵塞, 同一设备可视生产需要而组装不同数量的膜。2）管式膜组件管式膜组件由管式膜制成，管内与管外分别走料液与透过液，管式膜的排列 形式有列管、排管或盘管等。管式膜分为外压和内压两种。缺点：管式膜组件的缺点是单位体积膜组件的膜面积少。3）卷式膜组件卷式膜组件也是用平板膜制成的。优点：目前卷式膜组件应用比较广泛、与板框式相比、卷式膜组件的设备比 较紧凑、单位体积内的膜面积大。缺点：清洗不方便，膜有损坏，不易更换，尤其是易堵塞。4）中空纤维膜组件中空纤维膜组件的结构与管式膜类似，即将管式膜由中空纤维膜代替。由 数百上万根中空纤维膜固定在圆形容器内构成。优点:设备紧凑，单位设备体积内的膜面积大（高达1600030000 ）缺点：中空纤维内径小，阻力大，易堵塞，膜污染难除去，因此对料液处理 要求高。教学方法讲授，辅以ppt7. 6教学单元六：第五章冷冻结晶设备（参考学时：2学时）7. 6.1教学日期2022. 3. 97. 6. 2教学目标(1)掌握冷冻设备工作原理；(2)熟悉冷冻干燥机的结构、分类，熟悉冷冻离心机的结构；掌握冷冻干燥机的GMP验证；熟悉结晶设备工作原理，真空式结晶器的结构与工作原理，强制循环蒸发结 晶器、蒸发式结晶器、诱导循环结晶器的工作原理。7.6. 3教学内容(含重点、难点)(1)冷冻设备工作原理(2)冷冻干燥机结晶设备简介重点：冷冻干燥机的结构。7. 6. 4教学过程第一节冷冻设备(1)冷冻干燥的主要应用1)在制药方面的应用注射或口服的活性疫苗或血液制品；要求洁净、无杂菌、活性强。如活菌菌 苗一卡介苗，活毒疫苗一狂犬疫苗水针改粉针，便于储存及运输。如青霉素粉针冻干人血浆：血液加抗凝剂分离，得血浆，再经冷冻干燥制得。2)在医疗事业方面的应用长期保存皮肤、骨骼、角膜和神经组织等各种器官。冻干时生物体细胞未被破坏，冻干后的生物体保存起来仍像原来一样具有生 命力，如果再复水，生物体又复活。3)档案去湿4)标本保鲜5）食品工业食品的保存、保鲜：食品经冷冻干燥后可保持其原有风味，并可以长期保存。 新型方便食品：冻干法生产方便食品，可保证方便食品的营养成分。如：冻干海带，冻干鱼粉、冻干牛肉粉、冻干维生素等（2）冷冻设备的工作原理将待干燥的含水物料冻结到其共晶点以下，置入密闭容器并维持系统的高真 空，同时，向系统供热，使水分直接从固态升华为气态，实现脱水1）真空冷冻干燥原理真空冷冻干燥就是先将固体湿料冷冻到“三；T 成固态（冰）；然后在真空环境下加热，使冰直上 断移走水蒸气，使物料脱水而干燥。2）冷冻干燥的三个阶段真空冷冻干燥流程可知，该过程可粗略地分. 骤，其中升华和解析是在真空条件下进行的。预冻阶段将样品中的自由水固化，使干燥后样品和干燥前有相同的形状，防止真 空干燥时起泡、浓缩、收缩和溶质移动等不可逆变化的产生。升华干燥在共熔点温度将冻结物质中的水分除去的过程称为升华。升华阶段称为第一 阶段干燥，主要除去冻结物料中大部分（约90%）非结晶水。升华干燥阶段的 两个必要条件是开启真空和供热。解析干燥升华干燥阶段只除去了冻结物料中约90%的非结晶水，还含有约10%的残 余非结晶水。这部分水是未被冻结的，是靠范德华力吸附在物料毛细管壁上或靠 氢键粘附在物料的极性基团上。为了使干燥产品的含水量达到标准,还需对物料进一步干燥，除去此部分水。 此时的干燥常称为解析干燥，或第二阶段干燥。（3）冷冻干燥机真空冷冻干燥器常称为冻干机，其种类繁多。由系统功能来看，冻干机主要由制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等四个部分组成。从设备结构来看，冻干机主要由干燥室、冷凝器（冷阱）、真空泵、阀门、电气控制元件等部 件组成。第二节结晶设备（1）结晶设备工作原理结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。固体状态:结晶：析出速度慢，析出粒子排列有规则；无定形：（沉淀）析出速度快，排列无规则;（2）结晶条件1）物质特性：形成晶体的先决条件。分子越大越难结晶。许多盐类、尿素、各种有机酸、单糖、核甘酸、氨基酸、维生素、辅酶、双糖等。2）溶质的纯度：越纯越易。多数物质必须达到50%才能结晶，少数大分子物质需达7 0 - 8 0 %3）溶液饱和度：过饱和；溶质析出速度与晶格形成速度一致时方能形成晶体。温度（3）饱和曲线与过饱和曲线A稳定区：不饱和区，没有结晶的可能。B、C介稳区或亚稳区：在此区域内，如果Z出 持稳定，如遇到某种刺激，则会有结晶析出。另6 如已有晶核，则晶核长大而吸收溶质，直至浓度 （4）结晶设备的工作原理1）蒸发浓缩法：真空蒸发；绝热蒸发（闪急八、2）加沉淀剂结晶法盐析结晶法加有机溶剂法：直接用有机溶剂沉淀：乙醇（最常用）利用有机溶剂挥发性3）等电点结晶法4)冷却结晶法(5)冷却搅拌结晶器冷却结晶设备是采用降温来使溶液进入过 饱和区结晶(自然起晶或晶种起晶)，并不断降 温，以维持溶液一定的过饱和浓度进行育晶， 常用于温度对溶解度影响比较大的物质结晶。 结晶前先将溶液升温浓缩。(6)真空结晶器真空结晶操作的原理是，将热溶液送入密闭容器中，在器内维持较高的真空 度，使溶液的沸点低于进液温度，此时溶液产生闪蒸。因此，此类结晶器既有冷 却作用，也有浓缩作用。对于结晶速度比较快，容易自然起晶，且要求结晶晶体较大的产品，多采用 加热真空煮晶锅进行结晶，如谷氨酸钠(味精)、蔗糖等的。教学方法讲授，辅以ppt7. 7教学单元七：第六章 固体制剂设备一片剂设备(学时：2学时)7.7. 1教学日期2022. 3. 147. 7.2教学目标(1)掌握单冲、多冲压片机的结构和工作原理，压片机的分类;(2)熟悉片剂压片的方法，片剂包衣设备；7. 7. 3教学内容(含重点、难点)(1)压片机的结构组成；(2)压片设备的分类，单冲压片机、多冲压片机的机构及特点;片剂包衣的种类、方法及设备。1 .教学理念为对制药设备与工程设计课程涉及的知识有全面清晰的认识与了解，首先， 对教学内容进行了优化，重点突出制药设备及工艺设计知识，以制药工程设计为 面，原料药生产设备和制剂生产设备为点，按照由面到点的思路，安排教学内容。 同时将药品生产质量管理规范（GMP）内容渗入到课程学习过程中，使学生从 GMP管理要求的高度来认识和理解制药工程设计及制药设备的内涵，强化工程概 念，建立良好的、规范的工程设计理念。教学过程中对不同的工程问题，制作合适的动画，采用相应的教学方法，从 多方面、多角度强化学生的工程素质，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 例如以动画和录像的形式将制药单元操作中的设备结构、操作原理以及设备的运 行状态等展现在学生面前，增强教学的趣味性。在教学过程中引入真实的案例， 将难于理解或枯燥的理论知识融人到一个个生动的具体案例中，增强学生对教学 内容的理解。运用这些灵活多样的教学形式全面培养学生的自主学习能力、分析 和解决问题的能力。2 .课程介绍课程的性质制药工程专业核心课。2. 2课程在学科专业结构中的地位、作用制药设备与工艺设计是制药工程专业中重要的核心课程。通过教学，培养学 生对制药工艺的理解，以及对制药设备在制药工程中作用的理解，使学生熟练掌 握制药工艺与设备相关知识。具有初步设计药厂和制药车间的能力，同时具有一 定的生产组织和管理能力，能参与工程的验证。2.3学习本课程的必要性制药设备与工艺设计是为适应新时期制药工程专业人才培养的需要而设置 的专业主干课，它不仅与本专业的各门专业课、专业基础课和其他专业课有密切 联系，而且与生产实际也密切相关，是研究我国制药行业在工业化生产中工程技 术以及常用设备和制药专用设备的主要技术参数、结构、工作原理、使用、保养 的一门实践性课程。重点:单冲、多冲压片机的结构和工作原理；7. 7. 4教学过程第一节压片机(1)压片方法1) 口服片剂生产常用生产工艺有：湿法制粒后压片、干法制粒后压片和直 接压片法。2)压片方法的选择湿法制粒后压片是最常用的片剂生产工艺，干法治理后压片适合于对湿、热 敏感药物的生产，直接压片适合于可压性较好的原、辅料混合物或结晶性颗粒, 能提高遇水、热敏感药物的稳定性。(2)压片机的结构1)压片机基本结构组成主要由冲模、加料、填充、压制、出片装置组成。2)冲模压片机的基本部件，由上冲、中模圈、和下冲组成。冲模加工尺寸全为统一标准尺寸，具有互换 性。冲模的规格以冲头直径或中模孔径表示，一般 为5. 5T2 mll1,每0. 5 mm为一种规格，共有十四种 规格。冲头的形状决定于药片所需的形状。主要有 凹形、深凹形、平面形、圆柱形等。(3)压片设备压片是制剂成型的主要过程，也是整个片剂生产的关键部分。压片操作由压 片机完成。1)分类：按冲的数量：单冲压片机和多冲压片机按上下冲的运动：单向压片机和双向压片机2)单冲压片机单冲压片机定义：整个设备只有一付冲模，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。单冲压片机地压片流程首先上冲抬起，饲粉器移动到模孔之上，下冲下降到适宜的深度，颗粒填满 模孔后，饲粉器由模孔上移开，使模孔中的颗粒与模孔的上缘相平；然后上冲下 降并将颗粒压缩成片，上冲再抬起。特点:单冲压片机由于采用上冲头冲压，压片受力不均匀，上面的压力大于下面的 压力，使药片内部的密度和硬度不一致，片子表面易出现裂纹。单冲压片机的调节a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。b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。C出片调节器：调节下冲抬起高度，使 其与模圈上缘相平。3）旋转多冲压片机组成b圆盘有上、中、下三层，上层装有上冲,中层装有中模，下层装有下冲。a其核心部件是一个可绕轴旋转的圆盘。c可绕自身轴线旋转的上、下压轮以及片重调节器、出片调节器、加料器、刮料器等装置。工作原理下冲转到饲粉器之下时，其位置较低，颗粒流满模孔；下冲转动到片重调节 器时，再上升到适宜高度，经刮粉器将多余的颗粒刮去；当上冲和下冲转动到两 个压轮之间时，两个冲之间的距离最小，将颗粒压制成片。当下冲继续转动推片 调节器时，下冲抬起并与机台中层的上缘相平，药片被刮粉器推开特点:旋转式多冲压片机有多种型号，按冲头分有16冲、19冲、27冲、33冲、 55冲等。按流程分有单流程和双流程。单流程的压片机仅有一套压轮；双流程 的有两套压轮，每一副冲旋转一周可压两个药片。旋转式多冲压片机的调节a压力调节器：调节下压轮高度，下压轮高度则压缩时下冲抬得高，上下冲 间距离近，压力大。b片重调节器：调节下冲经过刮板时高度以调节模孔容积。c推片调节器：调节下冲抬起高度，使其与模圈上缘相平。第二节包衣设备（1）概述1）包衣：在片剂（素片或片芯）表面均匀包裹上适宜材料的衣层称包衣。2）目的:遮盖药物的不良气味，增加患者的顺应性避光、防潮、隔绝空气，提高药物的稳定性控制药物的释放部位及速度，如肠溶、缓控释等采用不同颜色包衣，改善外观，便于识别包衣后表面光洁，提高流动性片剂包衣的种类1）糖衣物料浓糖浆浓度一般为65% 75% （g/g）,用于粉层和糖衣层有色糖浆在糖浆中加入适量的食用色素制成（用量0.03%0.3%）常用免菜红、胭脂红、柠檬黄、靛蓝、亮蓝等包有色衣时应由浅到深2）薄膜衣料组成：成膜材料、增塑剂、溶剂成膜材料：纤维素类和丙烯酸树脂类a成膜材料纤维素类为主，丙烯酸树脂类主要用于肠溶衣b增塑剂增加包衣材料可塑性水溶性：常用甘油、丙二醇、聚乙二醇非水溶性：常用柠檬酸三乙酯、甘油三醋酸酯C溶齐I常用乙醇、丙酮（3）片剂常用的包衣方法1）滚转包衣法：依靠片芯和包衣材料在包衣锅中的滚转运动使片芯被覆衣 层。2）流化包衣法：将包衣液喷在悬浮于一定流速的空气中的片芯表面的包衣方 法。3）压制包衣法：直接将包衣材料通过压片机压制在片芯表面的包衣方法。常用的包衣设备1）普通包衣机普通包衣锅又称为学养包衣锅，可用于包糖衣、薄膜衣和肠溶衣，是最基本、最常用的 滚转式包衣设备，国内厂家目前基本使用这种包衣锅进行包衣操作。主要结构包衣锅，动力系统，加热鼓风系统，排风或吸装粉装置系统。工作原理：a包衣锅以一定的速度旋转，药片在锅内随之翻滚，b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。c向锅内泼洒包衣材料溶液。d当包衣达到规定的质量要求后，即可停止出料。2）流化包衣机定义：是一种利用喷嘴将包衣液喷到悬浮于空气中的片剂表面，以达到包 衣目的的装置，原理与沸腾制粒类似。工作过程:a经预热的空气以一定的速度经气体分布器进入包衣室，从而使药片悬浮于 空气中，并上下翻动；b气动雾化喷嘴将包衣液喷入包衣室；c周围的热空气使药片表面包衣液中的溶剂挥发，并在药片表面形成一层薄 膜；d控制预热空气及排气的温度和湿度可对操作过程进行控制。3）网孔式包衣机结构特点:在包衣锅的锅体上开有直径为1.82. 5mm的圆孔（网孔）是一 种比较新颖的高效包衣设备工作原理：a网孔包衣锅以一定的速度旋转，药片在锅内翻滚b包衣液由喷嘴喷入c被预热至一定温度的净化空气经进气管和锅体上部的网孔进入包衣锅d然后从处于运动状态的药片空隙间穿过e再由锅体下部的网孔进入排气管教学方法讲解，视频演示，ppt作业安排及课后反思（1）压片机的调节结构及作用。7.