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  1、第二十二章 工艺设计与设备选型 Tianjin University22.1.1概述 所谓工艺就是选择切实可靠的生产技术路线，由原料半成品成品的工艺流程。一个典型的原料药制药工艺过程一般由六个阶段所组成，如图22-1所示。 图22-1 制药工艺过程一个工艺过程除了上述的各阶段外，还需要公用工程（水、电、气）及其 它附 属设施（消防设施、辅助生产设施、办公室、住宅区及化验室等）的配合。工艺流程表示由原料到成品过程中物料和能量发生的变化及其流向。 工艺流程设计是车间工艺设计的核心，表现在它是车间设计最重要、最基础的设计步骤。Tianjin University22.1.2选择生产方法 为顺利开展设

  2、计工作必须搜集有关生产方法的资料，其内容为： 各种生产方法及其工艺流程； 各种生产方法的技术经济比较，包括：产品成本；原料和主要辅料的用量及供应的可能性；水、电、气的用量及其供应；副产品的利用，废水废物的处理；生产技术是否先进，装备简单或复杂；生产自动化、机械化程度；基本建设投资；建筑占地面积和展开面积；主要基建材料用量及其供应的可能性；设备制作的复杂程度及供应的可能性等。Tianjin University22.1.3工艺设计流程 1、工艺设计流程的原则 尽可能使用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量。 “就地取材”、充分的利用当地原料，从而方便获得最佳的经济效果。 所采用的

  3、设备效率高、降低原材料消耗及水电气消耗。以使产品的成本降低。 按GMP要求对不同的药物剂型进行分类的工艺流程设计。如口服固体制剂、栓剂等按常规工艺路线进行设计；外洗液、口服液、注射剂 (大输液、小针剂)等按灭菌工艺路线进行设计；粉针剂按无菌工艺路线进行设计等。Tianjin University22.1.3工艺设计流程 -内酰胺类药品(包括青霉素类、头孢菌素类)按单独分开的建筑厂房做工艺流程设计。中药制剂和生化药物制剂涉及中药材的前处理、提取、浓缩 (蒸发)以及动物脏器、组织的洗涤或处理等生产操作，按单独设立的前处理车间进行前处理工艺流程设计，不得与其制剂生产工艺流程设计混杂。 其他如避孕药

  4、、激素、抗肿瘤药、生产用毒菌种、非生产用毒菌种、生产用细胞与非生产用细胞、强毒与弱毒、死毒与活毒、脱毒前与脱毒后的制品的活疫苗与灭活疫苗、人血液制品、预防制品的剂型及制剂生产按各自的特别的条件进行工艺流程设计。Tianjin University22.1.3工艺设计流程 遵循“三协调”原则即人流物流协调、工艺流程协调、洁净级别协调，正确划分生产的基本工艺流程中生产区域的洁净级别，按工艺流程合理布置，避免生产流程的迂回、往返和人、物流交叉等。 充分预计生产的故障，以便即时处理、保证生产的稳定性。 工艺设计流程的依据主要从原料性质、产品质量和品种、生产能力以及今后的发展余地等方面考虑。 Tianjin U

  5、niversity22.1.3工艺设计流程工艺设计流程 2、工艺过程的分类 制药生产的全部过程通常能分为连续操作、间歇操作和半间歇操作。采用哪一种操作方式，要因地制宜。 3、设计工艺流程应考虑的问题 （1）从工艺和技术角度来看，要求工艺流程满足以下要求： 尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程。 反应物在设备中的停留时间既要使之反应完全，又要尽可能的短。 维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行。 设备或器械的设计要考虑到流动形态对过程的影响，也要考虑到某些因素可能变动，如原料成分的变动范围，操作温度的允许范围等。Tianjin University22.1.3工艺流程设计 尽可能使设备的构造、反

  6、应系统的操作和控制简单、灵敏和有效。 及时采用新技术和新工艺。有多种方案可以再一次进行选择时，选直接法代替多步法，选原料易得路线代替多原料路线，选低能耗方案代替高能耗方案，选接近于常温常压的条件代替高温度高压力的条件，选污染或废料少的代替污染严重的等等，但也要考虑。 为易于控制和保证产品质量一致，在技术水平和设备材质等允许下，大型单系列优于小型多系列，且便于实现微机控制。Tianjin University22.1.3工艺流程设计 （2）从经济核算、管理、环保和操作安全的角度来看，要求： 选用小而有效的设备和建筑，以降低投资费用，并便于管理和运输，与此同时，也要考虑到操作、安全和扩建的需要。 用各种方法

  7、减少不必要的辅助设备或辅助操作。例如利用地形或重力进料以减少输送机械。 工序和厂房的衔接安排要合理。 创造有职业保护的安全工作环境，减轻体力劳动负担。 重视环境保护，做好三废治理。污染处理装置应与生产同时投产。Tianjin University22.1.3工艺流程设计 4、根据生产操作方法确定主要制药过程及机械设备 5、保持主要设备能力平衡，提高设备的利用率 6、确定配合主要制剂过程所需的辅助过程及设备Tianjin University22.1.4工艺流程图 初步设计阶段的工艺流程图有生产工艺流程示意图、物料流程图和带控制点的工艺流程图。在施工图设计阶段要逐步对上述流程图进行完善、补充，

  8、同时要完成管道仪表流程图 1、生产的基本工艺流程示意图 （1）工艺流程框图 工艺流程框图是用方框和圆框 (或椭圆框)分别表示单元过程及物料，以箭头表示物料和载能介质流向，并辅以文字说明表示制剂生产工艺过程的一种示意图。它是物料计算、设备选型、公用工程 (种类、规格、消耗)、车间布置等项工作的基础，需在设计工作中不断做修改和完善。如图22-2是葡萄糖生产工艺流程方框图。 Tianjin University22.1.4工艺流程图图22-2 葡萄糖车间的工序划分Tianjin University22.1.4工艺流程图 （2）工艺流程简图 工艺流程简图由物料流程和设备组成。它包括:以一定几何图形表示的

  9、设备示意图；设备之间的竖向关系；全部原辅料、中间体及三废名称及流向；必要的文字注释。如图22-3为某硬胶囊剂生产工艺流程简图。 2、物料流程图 工艺流程示意图完成后，开始做物料衡算，再将物料衡算结果注释在流程中，即成为物料流程图。它说明车间内物料组成和物料量的变化，单位以批 (日)计 (对间歇式操作)或以小时计 (对连续式)。从工艺流程示意图到物料流程图，工艺流程就由定性转为定量。物料流程图是初步设计的成果，需编入初步设计说明书里面。 Tianjin University22.1.4工艺流程图图22-3 硬胶囊剂生产工艺流程简图Tianjin University22.1.4工艺流程图 对应于

  10、工艺流程示意图，物料流程图亦有两种表示方法: 以方框流程表示单元操作及物料成分和数量； 在工艺流程简图上方列表表示物料组成和量的变化，图中应有设备位号、操作名称、物料成分和数量。 对总体工程设计应附总物料平衡图。 3、带控制点的工艺流程图 带控制点工艺流程图一般应画出所有工艺设备、工艺物料管线、辅助管线、阀门、管件以及工艺参数 (温度、压力、流量、液位、物料组成、浓度等)的测量点，并表示出自动控制的方案。它是由工艺专业技术人员和自控专业技术人员合作完成的。 药物制剂工程设计带控制点的工艺流程图绘制，没有统一的规定。从内容上讲，它应由图框、物料流程、图例、设备一览表和图签等组成。Tianjin Univ

  11、ersity22.1.4工艺流程图 4、管道仪表流程图 管道仪表流程图要求画出全部设备，全部工艺物料管线和辅助管线，还包括在工艺流程设计时考虑为开车、停车、事故、维修、取样、备用、再生所设置的管线以及全部的阀门、管件。并要详细标注所有的测量、调节和控制器的安装的地方和功能代号，因此，它是指导管路安装、维修、运行的主要档案性资料。 Tianjin University22.1.4工艺流程图图22-4 某中药固体制剂车间工艺物料流程注：年工作日250天；片剂5亿片/年（单班产量），70%瓶包，15%铝塑包装，15%袋装；胶囊2亿粒/年（单班产量），50瓶包，50%铝塑包装；颗粒剂5000万袋/年（双

  12、班产量）。Tianjin University22.2.1工艺设备的设计与选型 1、工艺设备设计与选型的步骤 工艺设备设计与选型分两个阶段，第一阶段包括以下内容: 定型机械设备和制药机械设备的选型； 计量贮存容器的计算； 定型化工设备的选型； 确定非定型设备的形式、工艺技术要求、台数、主要规格； 编制工艺设备一览表。 第二阶段是解决工艺过程中的技术问题，例如过滤面积、传热面积、干燥面积和各种设备的主要规格等。 Tianjin University22.2.1工艺设备的设计与选型 2、制剂专用设备设计与选型的主要是根据和设计通则 （1）工艺设备设计选型的主要是根据 该设备符合国家相关政策法规，可满足药

  13、品生产的要求，保证药品生产的质量，安全可靠，易操作、维修及清洁。 该设备的性能参数符合国家、行业或企业标准，与国际先进制药设备相比具有可比性，与国内同种类型的产品相比有着非常明显的技术优势。 具有完整的、符合规定标准的技术文件。Tianjin University22.2.1工艺设备的设计与选型 （2）制药设备GMP设计通则的详细的细节内容 设备的设计应符合药品生产及工艺的要求，安全、稳定、可靠，易于清洗，消毒或灭菌，便于生产操作和维修保养，并能防止差错和交叉污染。 设备的材质选择应严控。与药品非间接接触的零部件均应选用无毒、耐腐蚀，不与药品发生化学变化，不释出微粒，或吸附药品的材质。 与药品非间接接触的设备内表

  14、面及工作零件表面，尽可能不设计有台、沟及外露的螺栓连接。表面应平整、光滑、无死角，易清洗与消毒。 设备应不对装置之外环境构成污染，鉴于每类设备所产生污染的情况不同，应采取防尘、防漏、隔热、防噪声等措施。Tianjin University22.2.1工艺设备的设计与选型 在易燃易爆环境中的设备，应采用防爆电器并设有消除静电及安全保险装置。 对注射制剂的灌装设备除应处于相应的洁净室内运行外，要按GMP要求，局部采用100级层流洁净空气和正压保护下完成各个工序。 药液、注射用水及净化压缩空气管道的设计应避免死角、盲管。材料应无毒，耐腐蚀。内表面应经电化抛光，易清洗。管道应标明管内物料流向。其制备、

  15、贮存和分配设备结构上应防止微生物的滋生和传染。管路的连接宜采用卡箍式连接 当驱动摩擦而产生的微量异物及润滑剂没办法避免时，应对其机件部位实施封闭并与工作室隔离，所用的润滑剂不得对药品、包装容器等造成污染。对于必须进入工作室的机件也应采取隔离保护的方法。 Tianjin University22.2.1工艺设备的设计与选型 无菌设备的清洗，尤其是非间接接触药品的部位和部件必须灭菌，并标明灭菌日期，必要时要进行微生物学的验证。经灭菌的设备应在3日内使用，同一设备连续加工同一无菌产品时，每批之间要清洗灭菌；同一设备加工同一非灭菌产品时，至少每周或每生产三批后做全面清洗。设备清洗除采用一般方法外，最好配备就地清洗 (CIP)和就地灭菌(SIP)的洁净、灭菌系统。 设备设计应标准化、通用化、系列化和机电一体化。实现生产的全部过程的连续密闭，自动检验测试，是全方面实施设备GMP的要求的保证。 此外，涉及能承受压力的容器时，除符合上述要求外，还应符合GB150-1998“钢制能承受压力的容器”有关法律法规。 Tianjin University思考题 制药工艺设计的基础要求是什么？ 为顺利开展设计工作，选择生产方法时，应搜集哪些资料? 工艺流程设计的原则是什么? 通过能量衡算能解决什么样的问题? 工艺设备选型的步骤是什么？

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