制药工程原理与设备总复习题1215.pdf
制药工程原理与设备总复习题 Revised by Liu Jing on January 12,2021 中药制药工程原理与设备：是运用化学工程学的原理与方法，研究和探讨中药制药过程中的原料、半成品到成品，利用相应的设备进行加工的过程和方法的一门学科。单元操作：没有化学反应的纯物理过程的加工处理。1依据雷诺准数从高到低，管内流动流体的流动状态可划分为湍流、过渡流、层流。2.对于液体，温度升高，黏度减小；对于气体，温度升高，黏度增大。3.大气压强为104Pa 时，真空度 1104Pa 对应的绝对压强是104Pa。定态流动：指任一点上流速、压强等物理量均不随时间而变，仅随位置而变。非定态流动：指流体流速、压强等物理量随时间而变。理想流体：若流体流动时没有流动阻力，即流体的流动阻力为零，这种流体称为理想流体。表压强：是指高于大气压的绝对压力与大气压之差。表压强=绝对压强大气压强，真空度=大气压强绝对压强 粘滞力：运动着的流体内部相邻两流体层间的相互作用力。是流体粘性的表现,称为粘滞力或粘性摩擦力。粘性：流体在运动状态时抗拒内在向前运动的特性。如何根据 Re 值的大小来判断流体在圆形直管内的流动状态雷诺公式：Re=Dum/（：动力粘度；D:管内径；流速 um、流体密度和动力粘度），Re=4000 时，湍流；2000Re4000 时，过渡流。层流与湍流的本质区别：质点运动方式的不同。搅拌：使两种或多种不同的物料达到均匀混合的单元操作称为物料的搅拌或混合。搅拌的目的：（1）使被搅拌物料各处达到均质混合状态（2）强化传热过程（3）强化传质过程（4）促进化学反应。对互溶液体，搅拌可缩短达到分子尺度均匀的时间；对不互溶液体，搅拌越剧烈，液滴尺寸越小，可以达到均匀混合的尺度越小，但不可能达到分子尺度的均匀。搅拌器的两个功能：1）总体流动 促进宏观均匀，大尺度的均匀混合。2）强烈湍动 促进微观均匀，小尺度的均匀混合。搅拌槽内液体进行着三维流动：径向流、切向流、轴向流。小直径高速搅拌器：螺旋桨式搅拌器、涡轮式搅拌器；大直径低速搅拌器：桨式搅拌器、锚式和框式搅拌器、螺带式搅拌器。搅拌器的强化措施：一、提高搅拌器的转速；二、抑制搅拌罐内的“打旋”现象：1、搅拌罐内装挡板，2、将搅拌器偏心或偏心且倾斜安装；三、加设导流筒。1.离心泵安装在一定管路上，其工作点是指一定的流量和对应的扬程。2.离心泵的叶轮有开式、半开式和闭式三种类型，若输送浆料或悬浮液宜选用开式或半开式。3、离心泵在启动时应先将出口阀关闭，目的是避免“气缚”。往复泵在启动时，其出口阀必须打开.4、离心泵的流量调节方法：改变管路特性曲线、改变泵的转速、切割叶轮外径。5、离心泵吸入管路底阀的作用是：防止启动前充入的液体从泵内漏出；6、当离心泵叶轮中心处的液体压强小于操作温度下液体的饱和蒸气压时，泵内将发生（气蚀）现象。7、启动离心泵之前，应先灌泵，以避免出现(气缚)现象。8、离心泵的效率和流量 Q 的关系为（Q 增大，先增大后减小）。9、何谓气缚现象如何防止启动时，若离心泵内有空气，因气体密度远小于液体密度，产生的惯性离心力很小，在吸入口形成的真空不足以将液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体。此现象称为“气缚”。为防止气缚现象的发生，离心泵启动前要用外来的液体将泵壳内空间灌满。这一步操作称为灌泵。为防止灌入泵壳内的液体因重力流入低位槽内，在泵吸入管路的入口处装有止逆阀（底阀）；如果泵的位置低于槽内液面，则启动时无需灌泵。10、气蚀：在强烈的冲击力作用下，泵体出现震动，泵的噪音增大，使材料表面疲劳，出现点蚀甚至裂缝，叶轮和泵壳受到破坏，这种现象称为“气蚀”。吸上真空度和充分气蚀余量这两个指标对泵的气蚀现象加以控制。固体药物在粉碎前后的粒度之比称为粉碎度。固体物料形态：块状、粒状、结晶、或无定形 粉碎：是借助机械力将大块固体药物制成适宜程度的碎块或细粉的单元操作。干法粉碎:是将药物通过不同的干燥途径，使水分降低到一定限度再粉碎的方法。湿法粉碎：是指药物中加入适量水或其他液体的粉碎方法。低温粉碎：药物在低温时脆性增加，利用药物低温性脆的特点，在粉碎之前或粉碎过程中将药物进行冷却的粉碎方法称为低温粉碎。粉碎的意义：（1）增加药物的比表面积，利于药物的溶 解和吸收，提高药效（2）便于提取，利于药物中的有效物质浸出（3）为制备各种药物奠定基础（4）便于干燥、贮存。粉碎作用力产生的形式：劈裂 撞击 挤压 截切 研磨 粉碎的方法：开路粉碎和循环粉碎，干法粉碎和湿法粉碎，单独粉碎和混合粉碎，低温粉碎，微粉粉碎，纳米粉碎。微粉粉碎：细胞级粉碎、使植物细胞破壁率达 95%以上、提高原料药材制剂生物利用度。研磨介质在球磨机筒体内的运动方式中，粉碎效果最好的是（抛落）。在实际应用中，球磨机的转速一般（小于）临界转速。筛分：即用筛网按所要求的颗粒粒径的大小将物料分成各种粒度级别的单元操作（分级）。筛分的目的：1、可将粉碎物料粉等级，满足制剂制备对颗粒度的要求；2、可提高粉碎效率；3、能起到混合作用。药筛：泰勒标准是以每英寸筛网长度上的孔数即为目的单位。混合：用机械方法把两种或两种以上组分的物质相互分散达到均匀状态的操作（包括固-固、固-液、液-液）。混合机理：对流混合、剪切混合、扩散混合。固定型混合机：槽式混合机、圆盘型混合机。回转型混合机：二维运动混合机、三维运动混合机。影响混合的因素：1.设备转速的影响 2.装料方式的影响 3.充填量的影响 4.粒径的影响 5.粒子形态的影响 6.粒子密度的影响 7.混合比的影响。萃取：是利用各种物质在选定溶剂中溶解度的不同，以分离混合物中组分的一种方法。提取:以固体中药材做原料，用选定的溶剂充分提取其有效成分的操作。提取目的：获取含有有效成分的溶液。提取方法:传统提取方法-煎煮法浸渍法渗滤法回流法；新型提取方法-超临界流体萃取法超声提取技术微博萃取技术。固液提取工艺流程：（1）单级单次提取（2）单级多次提取（3）回流冷浸法（4）回流温浸法（5）回流热浸法（6）强制外循环提取（7）螺带式搅拌桨提取（8）加压提取（9）灌组提取（10）连续逆流提取(11)连续混流提取。固液提取设备：间歇式提取设备-（1）多能提取罐（2）动态提取罐（3）翻斗式提取罐；连续提取设备-（1）螺旋推进式提取器（2）履带式连续提取器。提取工艺参数对提取过程的影响：1）药材粒径 2）溶剂用量与提取次数 3）浸提温度 4）浸提时间 5）浸提压力。超临界流体（SCF）：是指处于临界温度和临界压力以上，介于气体和液体之间的流体。超临界流体萃取（SCFE）：是用超临界流体作为萃取溶剂进行萃取的一种技术。超临界 CO2萃取的特点：擅长对非极性物质的萃取；适用于热敏性、易氧化药物成分的提取；临界压力为，属于中压范围；产品纯度高，特别适用于中药有效成分的提取。超临界萃取的应用：超临界流体萃取对中草药萃取的应用、超细粒子的制备。过滤：是利用流态混合物系中各物质粒径的不同，以某种多孔物质为筛分介质，将流体与混悬于流体中不能透过介子的粒子分开的单元操作。架桥：就是指过滤介质上面的小孔堵塞了一部分直径小于介质上面滤孔直径的小颗粒，这就是架桥现象。过滤方式：按过滤推动力产生的方式分为自然过滤、加压过滤、减压过滤和离心过滤。工业上的过滤操作有饼层（表面）过滤和深层过滤之分。加压过滤：是对滤浆加压使过滤介质两侧的压差增大或产生压差推动过滤的方法。减压过滤：是在过滤介质两侧压差稳定，对滤饼及滤材影响小，滤过液质量稳定，生产中使用的较多。错流过滤：滤浆以一定流速平行流过过滤介质表面，小于过滤介质孔径的液体及粒子或小分子溶质透过介质成为滤液，大于介质孔径的粒子或大分子溶质在介质上游表面沉积少，不形成滤饼，因而能保持较高的滤速和延长滤材有效过滤时间。恒压过滤：过滤操作在恒定的压力差下经行，即过滤过程中P*为一常数，则称为恒压过滤。过滤机：连续式-转筒真空过滤机；间歇式-板框压滤机、全自动板式加压过滤机、高分子精密微孔过滤机。简述助滤剂的作用与用法：作用是减少可压缩滤饼的过滤阻力，提高滤饼的刚性和空隙率。使用方法：（1）将助滤剂按一定比例直接分散在待过滤的混悬液中，过滤时助滤剂在滤饼中形成支撑骨架。（2）把助滤剂单独配成混悬液先行过滤，在过滤介质表面形成助滤剂顶涂层，然后再过滤滤浆。1.中药浸提液中的混悬颗粒大多数是由有机物构成的絮状悬浮颗粒，形成的滤饼比较黏软，属可压缩滤饼。2.常见的层降分离方法有重力沉降和离心沉降。重力沉降设备-降尘室、沉降槽。离心沉降-旋风分离器 3.要使微粒从气流中除去的条件，必须使微粒在降尘室内的停留时间（）微粒的沉降时间。4.自由沉降：颗粒在静止流体中沉降时，不受其他颗粒的干扰及器壁的影响，称为自由沉降。5.离心分离：利用离心力分离液态非均相物系中两种比重不同物质的操作。6.气体净制方法：过滤净制、湿法净制、气体的电净制、洁净车间空气净化系统。7.气体净制设备中，除尘效率最高的是（静电除尘器）。热传导：热量从物体内温度较高的部分传递到温度较低的部分或传递的与之接触的温度较低的另一物体的过程称为热传导，简称导热。热对流：流体依靠其宏观流动而实现的热量传递过程。在热量传递的同时，伴随着大量分子的定向运动。辐射传热：是依靠电磁波辐射实现热冷物质间热量传递的过程，是一种非接触式传递。单效蒸发：将二次蒸气不再利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。1.蒸发时产生的二次蒸气直接冷凝而不再利用的过程，称为单效蒸发。蒸发器的两个基本组成部分：加热室和分离室。2.根据蒸发操作中二次蒸汽的被冷凝情况，蒸发流程分为单效蒸发和多效蒸发。3.某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料 A 和 B，温度 分布线如右上图中所示，则AB(填“”或“”)，将 A 层材料放在里层时保温效果更好。4.由多层等厚平壁构成的保温层中，如果某层材料的热导率越大，则该层的热阻就小；其两侧的温度差就小。5.间壁传热是集热对流和热传导于一体的综合传热现象，而对流传热的热阻主要集中于层流内层中。6.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管，其目的是（增加流体的湍动，提高传热效果）。7.热量传递的基本方式是（热传导、热对流与热辐射）。8.流体主体与器壁间的对流传热,其热阻主要存在于（滞流内层中）。9.对一台正在工作的列管式换热器，已知i116w/,011600 w/，要提高传热系数 K，最简单有效的途径是（设法增大i）。10.间壁两侧流体的对流传热系数相差较大时，要提高 K 值，关键在于提高对流传热系数（小者）之值。11.稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（愈大）。12.流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（热传导）方式进行的。13.蒸汽中不凝性气体的存在，会使它的对流传热系数值（降低）。14.在稳定变温传热中，流体的流向选择（逆流）时传热平均温度差最大。15.多层平壁热传导，各层平壁的导热速率（相等）。16.两流体在套管换热器内传热，若热流体由冷却到，冷流体由加热到，则平均传热温度差为（逆流为，并流为.）。17.夏天电风扇之所以能解热的原因是因为（产生强制对流带走了人体表面的热量）。18.用饱和水蒸气加热空气时，传热管的壁温接近（蒸汽的温度）。19.冷、热流体在换热器中进行无相变逆流传热，换热器用久后形成污垢层，在同样的操作条件下，于无垢层相比，结垢后的换热器的 K（变小）。20.需将原料液预热至沸点或接近沸点的膜式蒸发器是（升膜蒸发器）。21.就固定管板式换热器而言，宜走壳层的是（黏度较大或流量较小的流体）22.强化传热过程应采取哪些途径根据 QKAtm 方程,指任一个 K、A、t都能提高强化传热：(1)增加传热面积,如在管内外壁装上翅片,采用螺旋管或粗糙管代替光滑管；(2)增大传热温差tm 可采用逆流操作,因为当 T1，T2，t1，t2 四个温度一定时，逆流传热温差tm 最大；(3)提高传热系数 K 由 K1/（1/o1/i（/）提高1、2 降低,都能强化传热,要提高由单层改为多层,或在壳程中增设档板，对于蛇管中,加入搅拌装置或在蛇管圈中增设杯状物（强化圈）在列管换热器中可,还可采用导热系数大的流体作载热体。23.为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作操作可以获得较大的平均传热温度差，从传递相同热负荷言，须较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度 T 可接近冷流流体进口温度 t，对相同热负荷言，需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度 t 可接近热流体进口温度 T，对相同热负荷言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。24.逆流传热有何优点何时宜采用并流传热 优点：逆流操作的平均温度差较大，不仅可减少换热器的传热面积，而且可减少加热介质或冷却介质的消耗量。选用：若工艺要求冷流体被加热时不得超过某一温度，或热流体被冷却时不得低于某一温度，宜采用并流传热 1蒸馏是分离（液体）混合物的单元操作。2蒸馏是利用各组分的（挥发度）不同的特性实现分离的目的。3在二元混合液中，（沸点低）的组分称为（易挥发）组分。4保证（精馏）过程连续稳定操作的必不可少的条件有（液相回流）、在（再沸器）中溶液部分气化而产生上升蒸气。5（冷凝器）的作用是提供（塔顶液相）产品及保证有适宜的（液相）回流。6在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（加料板）。加料板以上的塔段称为（精馏段），加料板以下的塔段（包括加料板）称为（提馏段）。7（理论板）是指离开这种板的气液两相相互（成平衡），而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。8回流比的上限值为（全回流），回流比的下限值为（最小回流比）。1蒸馏是利用溶液中各组分（沸点）的差异,使各组分得到分离。2溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为（泡点）温度。3气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为（露点）温度。4对于二元理想溶液,若轻组分含量越高,则泡点温度（越低）；若重组分含量越高,则泡点温度（越高）。5对于二元理想溶液,（相对挥发度）大,说明该物系（容易分离）。6.对于二元理想溶液,x-y 图上的平衡曲线离对角线越近，说明该物系（不容易分离）。7在相同的外压及温度下,沸点越低的物质其饱和蒸气压（越高），（容易）挥发。8完成一个精馏操作的两个必要条件是（塔顶液相回流）和塔底上升蒸气；需要在（塔顶）设置冷凝器；在（塔底）设置再沸器。9设计一精馏塔时,回流比选的大，则塔板数（少）。10精馏操作中，再沸器相当于一块（理论板）。11用逐板计算法求理论板层数时，用一次（相平衡）方程就计算出一层理论板。12对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会（提高）。2精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器 冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。3设计一精馏塔时,回流比选取的大小对塔板数有何影响 回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。4精馏操作中，在下限操作时，能否达到所要求的分离精度 为什么 不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。5精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义 一般在什么情况下采用 在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧急停工时采用。6什么是理论板 理论板是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。7为什么再沸器相当于一块理论板 在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。8用逐板计算法求理论板层数时,为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板 使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。9用图解法求理论板层数时,为什么一个梯级代表一层理论板 每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡,因此代表一层理论板。10对于正在操作中的精馏塔,若改变其操作回流比,对塔顶产品浓度会有何影响 回流比越大，塔顶产品浓度越高。1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力_大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。2.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属传质过程。3.相对湿度值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力小;当=0 时。表示该空气为绝干空气。4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：干燥介质（热空气）的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式均恒定。5.在一定温度下，物料中结合水分和非结合水分的划分是根据物料的性质而定的；平衡水分和自由水分是根据物料的性质和接触的空气状态而定的。6.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为自由水分；首先除去的水分为非结合水分；不能用干燥方法除的水分为平衡水分。7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）。8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈低，表明空气的吸湿能力愈强，所以湿空气在进入干燥器之前都要经预热器预热。9.固体物料的干燥是属于传热和传质过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。10.固体物料的干燥，一般分为恒速和降速两个阶段。11.在对流干燥器中最常用的干燥介质是不饱和的热空气，它既是载热体又是载湿体。12.当干燥一种易碎的物料，可采用厢式干燥器。13.在干燥系统中，预热器加入的热量用于蒸发水份，加热空气与物料以及消耗于干燥系统中的热损失。14.由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是非结合水分，降速干燥阶段除去的水分是非结合水和结合水。15.影响等速干燥速率的主要因素是空气的状况（温度、湿度）流速和流向。16.对高温下不太敏感的块状和散粒状的物料的干燥，通常可采用转筒干燥器，当干燥液状或浆状的物料时，常采用喷雾干燥器。17.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为临界点；其对应的物料含水量称为临界含水量。18.物料的临界含水量的大小与物料的性质，厚度和恒速干燥速度的大小等因素有关。19.在干燥过程中，当物料中表面水分汽化速率小于内部水分扩散速率时，干燥即进入恒速干燥阶段。20.按照热能传给湿物料的方式不同，干燥可分为传导干燥，对流干燥，辐射干燥和介电加热干燥等。21.用不饱和的湿空气来干燥物料时，要使干燥过程得以顺利进行的条件是不断供给热能和将汽化的水汽带走。相对湿度：在一定温度及总压下，湿空气的水蒸气分压与同温度下水的饱和蒸气压之比的百分数，称为相对湿度。用符号表示，平衡水分：指在恒定环境条件下，物料与环境中的水分交换达到平衡时，物料中所含的水分。（或者：在干燥操作条件下，物料中不能被干燥去除的水分）1.固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为（临界含水量）。2、按物料与水分的结合方式分：化学结合水、物理化学结合水和（机械结合水）3、丸剂的制法包括泛制法、塑制法和（滴制法）4、安瓿的洗涤设备主要有喷淋式、气水喷射式和(超声波式）5、大蜜丸机主要适用（3-9）g 大蜜丸的大批量生产，丸粒的合格率高。6、均相物系的分离方法主要有（蒸馏）、吸收及萃取。7、在干燥过程中，当物料中表面水分汽化速率(小于)内部水分扩散速率时，干燥即进入恒速干燥阶段。干燥过程进行的必要条件中湿物料表面水蒸气压力（大于）干燥介质水蒸气分压。8、在干燥过程中，空气是（载热体和载湿体）9、对高温下不太敏感的块状和散粒状的物料的干燥，通常可采用(转筒)干燥器 10、软胶囊的装量以滴为单位，一滴为 ml 11、胶囊剂的作业流程为：送囊 分囊（剔囊）充填 锁囊 出囊 清洁。12、干法造粒设备可分为滚压法和（压片法）填空题 1、蒸馏是分离液相混合物最常用的方法。溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 泡点温度。2、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为 露点温度。完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶液相回流和塔底上升蒸气。3、在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为自由水分首先除去的水分为非结合水分。4、造粒设备分为湿法造粒设备和干法造粒设备。5、按蒸馏方式，可将其分为简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏和特殊精馏。6、固体物料的干燥，一般分为 恒速 和 降速 两个阶段。7、丸剂的塑制设备可分为大蜜丸机和小丸制丸机。判断题 1、间歇蒸馏适用于小批量生产或某些有特殊要求的场合。2、理想溶液不服从拉乌尔（Raoult）定律。3、等湿线是一组与纵轴平行的直线。4、塑制法主要用于蜜丸、糊丸的制备。5、塑制法工艺流程：药材粉末+辅料制丸块分割及搓圆制丸条质量检查包装。6、摇摆式颗粒机适用于湿法制粒、干法制粒，并适用于整粒。1、相律是表示平衡物系中自由度数、相数及独立组分数之间的关系。2、减压蒸馏使用高温加热介质经济或不敏感性物质所能承受的情况。3、干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属传质过程。4、摇摆式颗粒机是目前国内医药生产中最常用的制粒设备。5、流化喷雾制粒设备通过粉体造粒，改善流动性，不可以改善药物溶解性能。6、压片是片剂成型的主要过程，也是整个片剂生产的关键部分。简答题 简述简单蒸馏与精馏的区别。简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。简述干燥的目的：1、便于药材的加工处理。2、提高药物的稳定性 3、保证产品的内在和外观质量 4、易于贮藏和运输。什么叫精馏答：精馏是利用混合物中各组分挥发度的差异，通过加热使其部分汽化产生气、液两相，借助“回流”技术，使气、液两相在精馏塔内进行多次部分汽化和部分冷凝，以使混合物进行比较完全分离的操作过程。（要点：挥发度、回流技术、多次部分汽化和部分冷凝）按供给热能的方式，干燥可分为哪几类 答:对流干燥、传导干燥、辐射干燥、介电干燥、组合干燥.
