制药工程是以药学、化学、生物技术、工程学等相关学科综合所形成的一门新兴交叉学科,其作为一个相对独立的新兴学科,具有自己广阔的研究领域。本次制药工程专业规划教材的编写修订工作将在总结上一轮教材编写经验的基础上,积极吸取近年来制药工程专业发展所取得的成果,进一步完善制药工程专业教材体系和教材内容。以期能够面向行业发展、社会发展,以及用人单位的需要,以提高所培养的制药工程师的胜任力为核心。在保证基本知识、基本理论足够、适用的前提下,重视现代科学技术、方法论的融入,秉承精化基础理论、优化专业知识、强化实践能力、深化素质教育、突出专业特色的原则来构建合理的教材体系,服务新工科建设,融合体现新医科。
《制药设备与车间设计》(第2版)是以制药设备与车间设计互为内容与形式展开叙述的教材,制药设备以制药过程的单元操作为切入点,着重叙述各单元操作的制药设备的原理、结构与应用,随着制药工艺进程的不断深入,随之将所涉及的设备原理、结构设计、使用方法、应用场景等一系列技术参数和实践操作逐一加以描述;作为承载制药设备的厂房、车间的设计和施工建造,是要严格按照药品生产的规范和要求的,大到国家的法律、法规、标准,小到操作者的劳动保护要求、环境保护要求及公共设施要求等,力求在车间设计的相关章节中逐一得以体现。
制药设备与车间设计是一门以制药设备和制药工程学理论为基础,以制药实践为依托的实践性极强的综合性课程。本门课程在多年的教学实践与科研活动中得以迅速发展,尤其是在国家制药设备加快发展的趋势下,该课程作为制药工程专业的核心课程之一,也得到了快速发展。
《制药设备与车间设计》(第2 版)是以制药设备与车间设计互为内容与形式展开叙述的教材,制药设备以制药过程的单元操作为切入点,着重叙述各单元操作的制药设备的原理、结构与应用,随着制药工艺进程的不断深入,随之将所涉及的设备原理、结构设计、使用方法、应用场景等一系列技术参数和实践操作逐一加以描述;作为承载制药设备的厂房、车间的设计和施工建造,是要严格按照药品生产的规范和要求的,大到国家的法律、法规、标准,小到操作者的劳动保护要求、环境保护要求及公共设施要求等,力求在车间设计的相关章节中逐一得以体现。
《制药设备与车间设计》(第2 版)依据国家现行的药品政策法规,密切联系生产实际,力求系统、简洁、实用、新颖,以培养能适应标准化、系统化、规范化、规模化、现代化、国际化的制药工程专业所需要的高级专业技术人才为宗旨。为此,我们特聘请了教学、科研、生产等多方面的专家,在进行了充分研讨和论证的基础上,编写了《制药设备与车间设计》(第2 版),主要是修订第1 版中不适应现行《药品生产质量管理规范》的内容,增加了代表性药物制剂的生产设备内容,增加了洁净空调与净化车间设计、制药用水设计、公共设施设计等内容,在许多章节包括文、图、表及附录在内都有一定调整和充实,调整了与其他教材重复性内容。主要是供全国高等学校本科制药工程专业教学使用,除此之外,药物制剂专业、药学专业、中药学专业(含民族药学)、生物制药专业的本科学生,以及制药企业的工程技术人员也可以参考使用。
《制药设备与车间设计》(第2 版)的编写分工如下:第一章由赖先荣编写,第二章由曾锐编写,第三章由朱小勇编写,第四章由孟繁钦编写,第五章由赵鹏编写,第六章由曾锐编写,第七章由王翔编写,第八章由慈志敏编写,第九章由礼彤编写,第十章由王楠编写,第十一章由陈阳编写,第十二章由贲永光编写,第十三章由杨俊杰编写,第十四章由孟繁钦编写,第十五章由周瑞编写,第十六章由刘扬编写,第十七章由胡元发、赖先荣编写。
本教材在编写的过程中得到了各参编院校的大力支持,在此,我们深表感谢。为了进一步提高本书的质量,诚恳地希望各位读者、专家提出宝贵意见,以供再版时修改。
编 者
2024 年4 月
教授,硕士生导师,民族医药学院/藏羌彝特色民族医药研究所所长,中国民族医药学会羌医药分会副会长、科研分会副秘书长、养生保健分会常务理事,中华中医药学会亚健康分会委员,四川省分析测试学会理事,国家自然科学基金同行评议专家,中国医药物资协会民族医药委员会副秘书长等。
第一章 绪论 1
一、 制药设备在制药工业中的地位 / 1
二、 制药企业生产车间设置原则 / 2
三、 制药设备的分类 / 3
四、 制药设备的型号 / 7
五、 设备管理与验证 / 9
第二章 提取设备 14
第一节 药物提取的基本理论 / 14
一、 溶剂提取的基本原理 / 14
二、 提取方法分类 / 17
三、 常用的提取工艺过程 / 18
第二节 常用提取设备 / 18
一、 渗漉罐 / 18
二、 提取罐 / 19
三、 超临界流体萃取设备 / 21
四、 微波辅助提取设备 / 26
五、 超声提取设备 / 27
第三章 粉碎设备 29
第一节 概述 / 29
一、 粉碎的目的 / 29
二、 固体物料的物理特性 / 30
三、 粉碎度 / 30
四、 粉碎的基本原理 / 31
五、 粉碎方法 / 32
六、 中药材粉碎的特点 / 33
七、 影响粉碎的因素 / 33
第二节 常用粉碎设备 / 34
一、 乳钵 / 34
二、 冲钵 / 34
三、 球磨机 / 35
四、 振动磨 / 36
五、 流能磨 / 38
六、 胶体磨 / 41
七、 锤式破碎机 / 41
八、 万能粉碎机 / 42
九、 柴田式粉碎机 / 43
十、 羚羊角粉碎机 / 44
第三节 超微粉碎技术与设备 / 44
一、 超微粉碎的原理 / 45
二、 超微粉碎应用于中药材加工的目的 / 45
三、 超微粉碎的方法与要求 / 47
四、 新型高细球磨机 / 48
第四节 粉碎设备的选择与使用 / 48
一、 粉碎设备分类 / 48
二、 粉碎设备的选择 / 49
三、 粉碎设备的安装使用确认 / 51
四、 粉碎设备的使用注意事项 / 51
第四章 筛分与混合设备 53
第一节 筛分原理 / 53
一、 分离效率 / 53
二、 药筛与粉末等级 / 54
三、 筛分效果的影响因素 / 56
第二节 筛分设备 / 57
一、 摆动筛 / 58
二、 旋转筛 / 58
三、 振动筛 / 58
四、 微细分级机 / 60
第三节 混合原理 / 62
一、 混合运动形式 / 62
二、 混合程度 / 63
三、 影响混合效果的主要因素 / 63
第四节 混合设备 / 67
一、 固定型混合机 / 67
二、 回转型混合机 / 70
三、 混合设备的选型 / 73
第五章 分离过程与设备 76
第一节 分离过程 / 76
一、 分离过程的概念 / 76
二、 分离方法的分类 / 77
第二节 过滤设备 / 79
一、 过滤的基本原理 / 79
二、 常用过滤设备 / 83
第三节 离心设备 / 89
一、 概述 / 89
二、 常用离心设备 / 90
第四节 膜分离设备 / 96
一、 概述 / 97
二、 常用膜分离设备 / 98
第五节 气-固分离设备 / 103
一、 概述 / 103
二、 旋风分离器 / 103
三、 袋式除尘器 / 107
四、 其他气- 固分离设备 / 108
第六章 干燥设备 111
第一节 概述及分类 / 111
一、 概述 / 111
二、 分类 / 111
第二节 干燥工艺流程与设备 / 112
一、 干燥工艺流程要点 / 112
二、 干燥设备的选择 / 112
三、 常用干燥设备 / 114
第七章 蒸发设备 130
第一节 概述 / 130
第二节 常用蒸发设备 / 132
一、 循环型蒸发器 / 132
二、 单程型蒸发器 / 134
三、 板式蒸发器 / 137
第三节 蒸发设备的节能 / 138
一、 多效蒸发的应用 / 138
二、 冷凝水自蒸发的应用 / 142
三、 低温下热泵蒸发器的应用 / 143
第四节 蒸馏水器 / 144
一、 电热式蒸馏水器 / 144
二、 气压式蒸馏水器 / 145
三、 多效蒸馏水器 / 146
第八章 输送设备 149
第一节 液体输送设备 / 149
一、 离心泵 / 149
二、 往复泵 / 160
三、 齿轮泵 / 161
四、 旋涡泵 / 161
第二节 气体输送设备 / 162
一、 离心式通风机 / 163
二、 离心式鼓风机 / 163
三、 旋转式鼓风机 / 163
四、 离心式压缩机 / 164
五、 往复式压缩机 / 164
六、 真空泵 / 164
第三节 固体输送设备 / 165
一、 带式输送机 / 165
二、 斗式提升机 / 166
三、 螺旋输送机 / 167
四、 气力输送装置 / 167
第九章 生物反应设备 170
第一节 概述 / 170
第二节 常见生物反应器 / 171
一、 机械搅拌式生物反应器 / 172
二、 气升式生物反应器 / 177
三、 自吸式生物反应器 / 178
四、 膜生物反应器 / 178
五、 固态发酵生物反应器 / 180
六、 其他生物反应器 / 181
第三节 生物反应器的检测与控制 / 184
一、 培养过程中需检测的物化参数 / 184
二、 主要参数的检测和控制方法 / 184
第十章 固体制剂成型设备 188
第一节 片剂的成型设备 / 188
一、 片剂生产的一般过程 / 188
二、 制粒过程与设备 / 190
三、 压片过程与设备 / 194
四、 包衣方法与设备 / 198
第二节 硬胶囊剂的成型设备 / 201
一、 硬胶囊剂生产的过程 / 202
二、 硬胶囊剂的填充设备 / 204
第三节 丸剂的成型设备 / 205
一、 塑制法制丸过程与设备 / 206
二、 泛制法制丸过程与设备 / 209
三、 滴制法制丸过程与设备 / 210
第四节 固体制剂成型设备发展动态 / 211
第十一章 半固体制剂成型设备 216
第一节 软膏剂生产的一般过程及其成型设备 / 216
一、 概述 / 216
二、 软膏剂生产的一般过程 / 217
三、 软膏剂的成型设备 / 219
第二节 软胶囊剂生产的一般过程及其成型设备 / 225
一、 概述 / 225
二、 软胶囊剂生产的一般过程 / 225
三、 软胶囊剂的成型设备 / 227
第十二章 液体制剂成型设备 234
第一节 合剂(口服液)的成型设备 / 234
一、 概述 / 234
二、 口服液的制备工艺概述 / 236
三、 口服液的成型设备 / 238
第二节 注射剂的成型设备 / 242
一、 概述 / 242
二、 小容量注射剂的成型设备 / 244
三、 其他注射剂的成型设备 / 248
第十三章 药品包装及设备 253
第一节 药品包装的分类与功能 / 253
一、 药品包装的分类 / 253
二、 药品包装的功能 / 254
第二节 药品包装材料的分类与功能 / 254
一、 药用玻璃容器 / 256
二、 高分子材料 / 257
三、 金属材料 / 257
四、 纸质材料 / 258
五、 复合膜材 / 258
第三节 药品包装设备 / 259
一、 泡罩包装机 / 259
二、 自动制袋包装机 / 266
三、 自动装瓶机 / 268
四、 辅助包装设备 / 270
第十四章 制药企业厂址选择与布局 272
第一节 厂址选择 / 272
一、 概述 / 272
二、 程序 / 277
第二节 厂区布局 / 278
一、 概述 / 278
二、 设计原则 / 280
三、 设计内容 / 285
四、 设计依据 / 291
第十五章 洁净空调与净化车间设计 293
第一节 洁净空调技术 / 293
一、 概述 / 293
二、 洁净空调系统的气流组织形式 / 295
三、 洁净空调系统的设计 / 301
第二节 净化车间设计 / 306
一、 概述 / 306
二、 净化区域与洁净室的设计 / 307
三、 非无菌制剂车间设计 / 309
第十六章 制药用水设计 311
第一节 概述 / 311
第二节 制药用水设计的硬件要求 / 313
一、 制药用水系统设计原理 / 313
二、 制药用水的存储与分配 / 327
第三节 制药用水设计的软件要求 / 337
一、 制药用水的消毒与灭菌 / 337
二、 制药用水的系统验证 / 339
三、 制药用水的使用 / 342
第十七章 公共设施设计 343
第一节 概述 / 343
第二节 工艺管道设计 / 343
一、 管道设计内容 / 344
二、 管道布置设计 / 353
三、 管道布置图 / 363
第三节 仓库设计 / 370
一、 仓库设计中的层次划分 / 370
二、 仓库设计的一般原则 / 373
三、 仓库设计的自动化设计 / 374
第四节 其他设计 / 378
一、 仪表车间设计 / 378
二、 非工艺设计项目的基本知识 / 383
参考文献 /395
附表/ 396