《制藥設(shè)備與工藝設(shè)計(jì)》課程實(shí)施大綱

《制藥設(shè)備與工藝設(shè)計(jì)》課程實(shí)施大綱

目錄

1.教學(xué)理念.......................................................3

2.課程介紹.......................................................3

2.1課程的性質(zhì)..................................................3

2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用.............................3

3.教師簡介.........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.1教師的職稱、學(xué)歷.............................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.2教育背景.....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。

3.3研究興趣（方向）.............................錯(cuò)誤!未定義書簽。

4.先修課程.......................................................4

5.課程目標(biāo).......................................................4

6.課程內(nèi)容.......................................................4

6.1課程的內(nèi)容概要..............................................4

6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)...............................................5

7.課程實(shí)施..........................................................7

7.1教學(xué)單元一:..................................................7

7.2教學(xué)單元二：.................................................9

7.3教學(xué)單元三:.................................................14

7.4教學(xué)單元四:.................................................17

7.5教學(xué)單元五:.................................................22

7.6教學(xué)單元六:.................................................25

7.7教學(xué)單元七:.................................................29

7.8教學(xué)單元八:.................................................34

7.9教學(xué)單元九:.................................................37

7.10教學(xué)單元十:................................................42

7.11教學(xué)單元H'：..............................................46

7.12教學(xué)單元十二:..............................................50

7.13教學(xué)單元十三:..............................................54

7.14教學(xué)單元十四：..............................................57

7.15教學(xué)單元十五:..............................................61

7.16教學(xué)單元十六:..............................................65

7.17教學(xué)單元十七:..............................................70

7.18教學(xué)單元十八:..............................................73

7.19教學(xué)單元十九:..............................................79

7.20教學(xué)單元二十:..............................................83

7.21教學(xué)單元二H^一：............................................86

7.22教學(xué)單元二十二：............................................89

7.23教學(xué)單元二十三:............................................93

8.課程要求........................................................98

8.1學(xué)生自學(xué)要求................................................98

8.2課外閱讀要求................................................98

9.課程考核........................................................99

9.1作業(yè)等的要求................................................99

9.2成績的構(gòu)成與評(píng)分規(guī)則說明....................................99

9.3考試形式及說明..............................................99

10.課程資源......................................................100

10.1教材與參考書..............................................100

10.2專業(yè)學(xué)術(shù)著作..............................................100

10.3專業(yè)刊物..................................................100

11.教學(xué)合約......................................................100

11.2閱讀課程實(shí)施大綱，理解其內(nèi)容..............................100

11.2同意遵守課程實(shí)施大綱中闡述的標(biāo)準(zhǔn)和期望....................100

12.其他說明......................................................100

1.教學(xué)理念

為對(duì)制藥設(shè)備與工程設(shè)計(jì)課程涉及的知識(shí)有全面清晰的認(rèn)識(shí)與了解，首先，

對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，重點(diǎn)突出制藥設(shè)備及工藝設(shè)計(jì)知識(shí)，以制藥工程設(shè)計(jì)為

面，原料藥生產(chǎn)設(shè)備和制劑生產(chǎn)設(shè)備為點(diǎn)，按照由面到點(diǎn)的思路，安排教學(xué)內(nèi)容。

同時(shí)將《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》（GMP）內(nèi)容滲入到課程學(xué)習(xí)過程中，使學(xué)生從

GMP管理要求的高度來認(rèn)識(shí)和理解制藥工程設(shè)計(jì)及制藥設(shè)備的內(nèi)涵，強(qiáng)化工程概

念，建立良好的、規(guī)范的工程設(shè)計(jì)理念。

教學(xué)過程中對(duì)不同的工程問題，制作合適的動(dòng)畫，采用相應(yīng)的教學(xué)方法，從

多方面、多角度強(qiáng)化學(xué)生的工程素質(zhì)，提高學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問題的能力。

例如以動(dòng)畫和錄像的形式將制藥單元操作中的設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作原理以及設(shè)備的運(yùn)

行狀態(tài)等展現(xiàn)在學(xué)生面前，增強(qiáng)教學(xué)的趣味性。在教學(xué)過程中引入真實(shí)的案例，

將難于理解或枯燥的理論知識(shí)融人到一個(gè)個(gè)生動(dòng)的具體案例中，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)教學(xué)

內(nèi)容的理解。運(yùn)用這些靈活多樣的教學(xué)形式全面培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、分析

和解決問題的能力。

2.課程介紹

2.1課程的性質(zhì)

制藥工程專業(yè)核心課。

2.2課程在學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)中的地位、作用

制藥設(shè)備與工藝設(shè)計(jì)是制藥工程專業(yè)中重要的核心課程。通過教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)

生對(duì)制藥工藝的理解，以及對(duì)制藥設(shè)備在制藥工程中作用的理解，使學(xué)生熟練掌

握制藥工藝與設(shè)備相關(guān)知識(shí)。具有初步設(shè)計(jì)藥廠和制藥車間的能力，同時(shí)具有一

定的生產(chǎn)組織和管理能力，能參與工程的驗(yàn)證。

2.3學(xué)習(xí)本課程的必要性

制藥設(shè)備與工藝設(shè)計(jì)是為適應(yīng)新時(shí)■期制藥工程專業(yè)人才培養(yǎng)的需要而設(shè)置

的專業(yè)主干課，它不僅與本專業(yè)的各門專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和其他專業(yè)課有密切

聯(lián)系，而且與生產(chǎn)實(shí)際也密切相關(guān)，是研究我國制藥行業(yè)在工業(yè)化生產(chǎn)中工程技

術(shù)以及常用設(shè)備和制藥專用設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)、工作原理、使用、保養(yǎng)

的一門實(shí)踐性課程。

4.先修課程

化工原理、工程制圖、制藥分離工程、藥劑學(xué)等

5.課程目標(biāo)

（1）掌握生物制藥設(shè)備的基本原理和結(jié)構(gòu)，了解制藥設(shè)備發(fā)展動(dòng)態(tài)。

（2）掌握制藥車間通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、空氣凈化、車間工藝設(shè)計(jì)、廠區(qū)總體

布置、潔凈廠房設(shè)計(jì)和管路布置等知識(shí)。

（3）能運(yùn)用化工原理的基本知識(shí)，將物料衡算、熱量衡算、能量衡算等方

法綜合運(yùn)用到設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選型和車間設(shè)計(jì)中。

（4）根據(jù)制藥工藝學(xué)、制藥分離工程中學(xué)到的基本知識(shí)，合理設(shè)計(jì)工藝路

線的前提下選擇合理的生產(chǎn)設(shè)備與分離設(shè)備，解決復(fù)雜的制藥工程問題。

（5）具有對(duì)車間工藝進(jìn)行合理設(shè)計(jì)、合理選擇設(shè)備類型的能力。

（6）具有能夠?qū)σ欢ㄖ扑幑こ虇栴}的解決、過程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和表達(dá)的

能力。

6.課程內(nèi)容

6.1課程的內(nèi)容概要

（1）粉碎篩分設(shè)備概述及常用設(shè)備。

（2）常見的混合設(shè)備，包括容器旋轉(zhuǎn)型混合機(jī)、容器固定型混合機(jī)。

（3）濕法制粒原理，濕法制粒方法與設(shè)備。

（4）攪拌設(shè)備的組成和工作原理，攪拌器的類別與選型。

（5）發(fā)酵設(shè)備的分類與特征。

（6）膜的定義、膜的分類、膜的性能及膜分離過程常見的膜分離設(shè)備。

（7）冷凍干燥設(shè)備、結(jié)晶設(shè)備。

（8）壓片設(shè)備，單沖壓片機(jī)、多沖壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)及特點(diǎn)。

（9）片劑包衣的種類、方法及設(shè)備。

（10）膠囊劑設(shè)備。

（H）注射劑、輸液劑的生產(chǎn)設(shè)備。

（12）凈化空調(diào)系統(tǒng)。

（13）工藝流程設(shè)計(jì)。

（14）制藥過程物料衡算。

（15）制藥過程能量衡算。

（16）車間的總體布置。

（17）廠址選擇和廠區(qū)布置。

6.2教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：

（1）各種混合與制粒設(shè)備的原理及種類。

（2）發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)。

（3）單沖、多沖壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；

（4）注射劑生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、分類；

（5）安甑灌封設(shè)備的工作原理；

（6）凈化空調(diào)系統(tǒng)

（7）工藝流程設(shè)計(jì)的技術(shù)處理；

（8）工藝流程圖的表示及繪制方法。

（9）物理過程的物料衡算及解析方法

（10）化學(xué)反應(yīng)過程的物料衡算及解析方法

（H）設(shè)備的熱量平衡方程式；

（12）車間布置的方法、步驟；

（13）廠區(qū)總平面布置的原則。

難點(diǎn)：

（1）各種膜分離設(shè)備膜組件的區(qū)別。

（2）壓片機(jī)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)及調(diào)節(jié)方法；

（3）膠囊的定量填充裝置及方法。

（4）安甑的拉絲灌裝裝置及原理。

（5）凈化空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式。

（6）工藝流程設(shè)計(jì)的技術(shù)處理；PlD圖紙的表示及繪制。

（7）物料平衡問題的分析及求解；

（8）化學(xué)過程的物料衡算。

（9）能量平衡問題的分析及求解；

（10）過程熱效應(yīng)的分析和計(jì)算。

(11)車間布置設(shè)計(jì)。

6.3學(xué)時(shí)安排

主要內(nèi)容參考學(xué)時(shí)

第一章粉碎與篩分設(shè)備2

第二章混合與制粒設(shè)備2

第三章反應(yīng)設(shè)備4

第四章膜分離設(shè)備2

第五章冷凍與結(jié)晶設(shè)備2

第六章固體制劑生產(chǎn)設(shè)備4

第七章液體制劑生產(chǎn)設(shè)備4

第八章增濕、減濕與凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4

第九章制藥工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基本程序2

第十章工藝流程設(shè)計(jì)4

第十一章物料衡算4

第十二章能量衡算及熱力學(xué)數(shù)據(jù)的估算4

第十三章車間布置設(shè)計(jì)4

第十四章廠房與廠區(qū)平面設(shè)計(jì)2

第十五章管道設(shè)計(jì)2

第十六章非工藝設(shè)計(jì)2

7.課程實(shí)施

7.1教學(xué)單元一：

第一章粉碎與篩分設(shè)備(參考學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí))

7.1.1教學(xué)日期

2020.9.7

7.1.2教學(xué)目標(biāo)

(1)掌握粉碎與篩分設(shè)備的原理及種類；

(2)熟悉粉碎與篩分設(shè)備的結(jié)構(gòu)。

7.1.3教學(xué)內(nèi)容(含重點(diǎn)、難點(diǎn))

(1)粉碎設(shè)備概述，錘式粉碎機(jī)、球磨機(jī)、氣流粉碎機(jī)

(2)篩分設(shè)概述,振動(dòng)篩、搖動(dòng)篩

重點(diǎn)：

粉碎與篩分設(shè)備的原理及種類。

難點(diǎn)：

球磨機(jī)的臨界轉(zhuǎn)數(shù)，氣流粉碎機(jī)的原理。

7.1.4教學(xué)過程

第一節(jié)粉碎設(shè)備

(1)粉碎的概念

定義：借助機(jī)械力將大塊固體物料制成適宜程度的碎塊或細(xì)粉的操作過程。

⑵粉碎的目的及原理

(3)粉碎操作

分批粉碎與連續(xù)粉碎(連續(xù)粉碎又分為開路粉碎與循環(huán)粉碎)

干法粉碎和濕法粉碎

單獨(dú)粉碎和混合粉碎

低溫粉碎

⑷粉碎設(shè)備

按粉碎機(jī)構(gòu)造分類

/機(jī)械式粉碎機(jī)：eg錘式粉碎機(jī)

/氣流粉碎機(jī)：eg流能磨

/研磨機(jī)：eg球磨機(jī)

常見粉碎設(shè)備

/錘式粉碎機(jī)（俗稱榔頭機(jī)）

/球磨機(jī)

/振磨機(jī)

/乳缽研磨機(jī)

/萬能磨粉機(jī)（齒式）

/氣流粉碎機(jī)（流能磨）

錘式粉碎機(jī)....撞擊式

工作原理：由高速旋轉(zhuǎn)的活動(dòng)錘擊件

與固定圈間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)藥物進(jìn)行粉碎

的機(jī)器。

錘擊件對(duì)物料主要作用以沖擊力，物

料受到錘擊、碰撞、磨擦等而粉碎

球磨機(jī)一一研磨型

球磨機(jī)是裝有研磨介質(zhì)密閉圓筒，正傳

動(dòng)裝置帶動(dòng)下產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料在筒內(nèi)受

到研磨及沖擊作用而粉碎。

球磨機(jī)是粉磨中應(yīng)用廣泛的細(xì)磨設(shè)備。

氣流粉碎機(jī)一一超細(xì)粉碎設(shè)備

氣流粉碎機(jī)又稱為流能磨或氣流磨，是利

用高速彈性氣流（壓縮空氣、惰性氣體）或過熱

蒸汽的能量，使物料顆粒之間相互碰撞、沖擊、

摩擦而達(dá)到超細(xì)粉碎的設(shè)備。

第二節(jié)篩分設(shè)備

（1）概述

篩分：將松散的混合物料通過單層或多層篩面的篩孔，按照粒度分成兩種或

若干個(gè)不同粒級(jí)的過程。也稱為顆粒（或粉末）分級(jí)。

1）機(jī)械篩分：借助具有一定孔眼或縫隙的篩面，使物料顆粒在篩面上運(yùn)動(dòng)，

不同大小顆粒的物料在不同的篩孔處落下，完成物料顆粒的分級(jí)。

2）流體分級(jí)：將顆粒群分散在流體介質(zhì)中，利用重力場或離心力場中，不同

粒度顆粒的運(yùn)動(dòng)速度差或運(yùn)動(dòng)軌跡的不同而實(shí)現(xiàn)按粒度分級(jí)的操作。

⑵篩分設(shè)備分類

1）固定篩

2）輜軸篩

3）滾筒篩

4）搖動(dòng)篩

5）振動(dòng)篩

6）其他篩分機(jī)

7.1.5教學(xué)方法

講授，啟發(fā)式講解，輔以PPt

7.1.6作業(yè)安排及課后反思

（1）球磨機(jī)的應(yīng)用范圍。

（2）氣流粉碎機(jī)的原理及應(yīng)用范圍。

7.2教學(xué)單元二：

第二章混合與制粒設(shè)備（參考學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）

7.2.1教學(xué)日期

2020.9.9

7.2.2教學(xué)目標(biāo)

（1）掌握各種混合設(shè)備的混合原理，了解混合設(shè)備的結(jié)構(gòu)；

⑵掌握制粒設(shè)備的工作原理；

（3）熟悉混合與制粒的原理，混合與制粒設(shè)備的類型；

（4）了解制粒設(shè)備的結(jié)構(gòu)，制粒設(shè)備的適用場合。

7.2.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

(1)混合概述、機(jī)理及影響混合的因素

(2)常見的混合設(shè)備，包括容器旋轉(zhuǎn)型混合機(jī)、容器固定型混合機(jī)

(3)濕法制粒原理，濕法制粒方法與設(shè)備

(4)噴霧制粒及設(shè)備

重點(diǎn)：

各種混合與制粒設(shè)備的原理及種類。

難點(diǎn)：

混合設(shè)備混合過程的強(qiáng)化方法。

7.2.4教學(xué)過程

第一節(jié)混合

定義：用機(jī)械方法使用兩種或多種藥物相互分散而達(dá)到均勻狀態(tài)的操作。

目的：使處方中各成分含量均一，消除間歇生產(chǎn)產(chǎn)品批量之間的差異，改善

藥物的流動(dòng)性和可壓性。

(1)混合方法

①攪拌混合：小量藥物可以反復(fù)攪拌使之混合，大量藥物可以置于容器中,

用器具攪拌。

②研磨混合：將固體成分置乳缽中研磨混合，適用于小劑量藥物或結(jié)晶性

藥物的混合，不適用于引濕性成分的混合。

③過篩混合：將藥物各成分混合通過適宜的篩網(wǎng)，一次或多次。由于藥物

粉末密度不同，一般較細(xì)和較重的粉末先通過，過篩后再攪拌混合，以確保混合

均勻。

(2)混合設(shè)備分類

1)根據(jù)容器是否運(yùn)動(dòng)大致可分為兩大類：容器旋轉(zhuǎn)型和容器固定型。

2)根據(jù)對(duì)粉粒施加的動(dòng)能，可以分為容器回轉(zhuǎn)式、機(jī)械攪拌式、氣流式以及

這幾種類型的組合形式。

3)根據(jù)操作方式，可以分為間歇式、連續(xù)式兩種。

4)根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件回轉(zhuǎn)速度，分為高速型、低速型。

⑶常用混合設(shè)備

1)容器回(旋)轉(zhuǎn)型:

固體粉末主要依靠重力在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)翻動(dòng)達(dá)到混合目的。

混合效果主要取決于旋轉(zhuǎn)速度。轉(zhuǎn)速應(yīng)小于臨界轉(zhuǎn)速。速度過大，產(chǎn)生離心

力作用大，降低了混合效果。

優(yōu)點(diǎn)：①機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，混合速度慢，混合度較高;②混合機(jī)內(nèi)部清掃容易。

③適用于物性差異小、流動(dòng)性好的粉體間的混合。

缺點(diǎn)：①不適用與含有水分、附著性強(qiáng)的粉體混合。②間歇操作,經(jīng)常排料,

③空間利用率低，時(shí)間長混合度較低。

①V形混合機(jī)

特點(diǎn)：具有筒體無死角，不積料，裝料、出料、清洗和更換品種方便，速度

快，混合時(shí)間短的特點(diǎn)。

回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速一般為臨界轉(zhuǎn)速的50-80%,裝料系數(shù)為24-35吼

②三維運(yùn)動(dòng)混合機(jī)

工作原理：

物料在容器內(nèi)除被拋落，平移外還作翻倒運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行有效的對(duì)流混合，剪切

混合和擴(kuò)散混合。

特點(diǎn)

可對(duì)不同密度和不同粒度的幾種物料進(jìn)行混合均勻度可達(dá)99.9%以上

混合時(shí)間短，混合時(shí)無升溫現(xiàn)象，只能間歇式操作，最大裝載量大于V型混

合機(jī)

2）容器固定型

優(yōu)點(diǎn)：能處理附著性、凝聚性強(qiáng)的粉體、濕潤粉體和膏狀物料。裝填率高、

操作面積小、占用空間小、操作方便。另外，可制成密閉式和安設(shè)夾套。

缺點(diǎn):維修和清洗困難，故障率高，容器及攪拌器上會(huì)固結(jié)粉體。

①槽形混合機(jī)

特點(diǎn)

?一般裝料約占混合槽容積的80吼

?結(jié)構(gòu)簡單，操作維修方便，應(yīng)用廣泛。

?適用于密度相近的物料混合。

?攪拌效率低、混合時(shí)間長；

?攪拌軸兩端的密封件容易漏粉，造成粉塵污染。

②錐形混合機(jī)

錐形混合機(jī)內(nèi)部有一個(gè)或兩個(gè)與錐體壁平行的提升螺旋，混合過程主要由錐

體的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)以不斷改變物料的空間位置來完成。

第二節(jié)制粒

（1）概述

定義：制粒是把粉末、熔融液、水溶液等狀態(tài)的物料經(jīng)加工制成具有一定形

狀與大小粒狀物的操作。

1）制粒的目的:

①改善流動(dòng)性。

②防止各成分的離析。

③防止粉塵飛揚(yáng)及器壁上的粘附。

④調(diào)整堆密度，改善溶解性能；

⑤改善片劑生產(chǎn)中壓力的均勻傳遞；

⑥便于服用，攜帶方便，提高商品價(jià)值等。

2）制粒方法（濕法制粒

干法制粒

、噴霧制粒

（2）制粒設(shè)備

濕法制粒設(shè)備/擠壓制粒：搖擺式制粒機(jī)

混合制粒：臥式（立式）快速混合制粒機(jī)

沸騰制粒：（一步制粒機(jī)）

轉(zhuǎn)動(dòng)制粒：離心制粒機(jī)（略）

①擠壓制粒

擠壓制粒：把藥物粉末用適當(dāng)?shù)酿ず蟿┙?jīng)

設(shè)備制成軟材之后，用強(qiáng)制擠壓的方式使其通

過具有一定大小篩孔的孔板或篩網(wǎng)而制粒的方

法。

制粒原理：強(qiáng)制擠出型

對(duì)物料性能的要求：物料必須粘松恰當(dāng)，

太粘擠出的顆粒成條不易斷開，太松則不能成

顆粒而變成粉末。

典型設(shè)備：搖擺式制粒機(jī)

②快速混合制粒

混合制粒：把藥物粉末、輔料和黏合劑加入一

個(gè)容器內(nèi)，靠高速轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌器的作用迅速完

成混合并制成顆粒的方法。

典型設(shè)備：快速混合制粒機(jī)(臥式或立

式)

③沸騰制粒

又稱流化床制粒，指利用氣流使粉末物料

懸浮呈沸騰狀，再噴入霧狀粘合劑使粉末結(jié)合

成粒，最后得到干燥的顆粒。在此過程中，物

料的混合、制粒、干燥同時(shí)完成，因此又稱一

步制粒。

特點(diǎn)：在一臺(tái)設(shè)備內(nèi)進(jìn)行混合、制粒、

干燥，還可包衣，操作簡單、節(jié)約時(shí)間、勞

動(dòng)強(qiáng)度低，制得的顆粒粒密度小、粒度均勻，

流動(dòng)性、壓縮成形性好，但顆粒強(qiáng)度小。

(3)噴霧制粒

定義：將原、輔料與粘合劑混合，制成含固體量約為50260%的藥物溶液或

混懸液，再用泵通過高壓噴霧器噴霧于干燥室內(nèi)的熱氣流中，使水分迅速蒸發(fā)以

直接制成球形干燥細(xì)顆粒的方法。

特點(diǎn)：由液體直接得到固體粉狀顆粒，霧滴比表面積大，熱風(fēng)溫度高，干

燥速度非?？?，物粒的受熱時(shí)間極短，干燥物料的溫度相對(duì)較低，適合于熱敏性

物料的處理。缺點(diǎn)：設(shè)備費(fèi)用高、能量消耗大、操作費(fèi)用高。

以干燥為目的時(shí)叫噴霧干燥；以制粒為目的時(shí)叫噴霧制粒。

7.2.5教學(xué)方法

講授，輔以PPt

7.2.6作業(yè)安排及課后反思

（1）混合設(shè)備分類。

（2）濕法制粒方法及設(shè)備。

（3）噴霧制粒方法及原理。

7.3教學(xué)單元三：

第三章反應(yīng)設(shè)備（一、攪拌設(shè)備）（學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）

7.3.1教學(xué)日期

2020.9.13

7.3.2教學(xué)目標(biāo)

（1）掌握攪拌設(shè)備的組成、工作原理、類別及選型；

⑵熟悉攪拌設(shè)備的攪拌器分類與特征；

7.3.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

（1）攪拌設(shè)備的組成和工作原理

（2）攪拌器的類別與選型

重點(diǎn)：

攪拌設(shè)備的選型，攪拌器的特點(diǎn)。

難點(diǎn)：

攪拌器的分類及選型；攪拌設(shè)備的選型。

7.3.4教學(xué)過程

第一節(jié)反應(yīng)設(shè)備概述及攪拌設(shè)備

（1）反應(yīng)設(shè)備概述

1）分類

①按物料相態(tài)：均相反應(yīng)器、非均相反應(yīng)器；

②按操作方式：間歇式、連續(xù)式、半連續(xù)式

③按傳熱方式：絕熱式、外熱式、蒸發(fā)傳熱式

④按設(shè)備結(jié)構(gòu)形式：攪拌釜式、塔式、管式、固定床、流化床式。

⑵攪拌設(shè)備

1）攪拌設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)

①攪拌容器：筒體（圓柱），封頭（橢圓形、

錐形和平蓋，橢圓形封頭應(yīng)用最廣）。

②攪拌裝置：由攪拌器、攪拌軸及其密封裝

置、傳動(dòng)裝置等組成。

③加熱、冷卻裝置：設(shè)置外夾套或內(nèi)盤管。

④管路：進(jìn)出口管路、通氣、補(bǔ)料等管路。

⑤傳感器，測量反應(yīng)物的溫度、壓力、成分

及其它參數(shù)。

⑥支座，小型用懸掛式支座，大型用裙式支

座或支承式支座。

2）攪拌設(shè)備的裝料系數(shù)

3）高徑比

反應(yīng)釜的高徑比

液-固相、液一液相1?1.3

氣一液相1?2

⑶攪拌器的類別與選型

1）攪拌器分類

①按流體流動(dòng)形態(tài)

軸向流攪拌器

徑向流攪拌器

混合流攪拌器

②按葉片結(jié)構(gòu)分類

平葉

折葉（箭葉）

螺旋面葉

③按攪拌用途分類

a用于低黏流體的攪拌器（低轉(zhuǎn)速、大葉片）

-螺旋槳式

-圓盤渦輪式

b用于高黏流體的攪拌器

-槳式

-錨式

-框式

-螺帶式

旋槳式、渦輪式、槳式和錨式攪拌器在攪拌反應(yīng)設(shè)備中應(yīng)用最為廣泛，據(jù)統(tǒng)

計(jì)約占攪拌器總數(shù)的75?80%。

2）攪拌器附件

①擋板目的是消除打漩和提高混合效果

物料粘度小，攪拌轉(zhuǎn)速高，液體隨槳葉旋轉(zhuǎn)，在離心力作用下涌向內(nèi)壁面并

上升，中心部分液面下降，形成漩渦，稱為打漩區(qū)。

②傳動(dòng)裝置:主要由電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和機(jī)架組成。

⑷攪拌容器

筒體多為圓柱體，封頭（橢圓形、錐形和平蓋，橢圓形封頭應(yīng)用最廣）。

1）攪拌容器容積：筒體和下封頭兩部分容積之和

2）公稱容積：最大有效裝料容積，即筒體和下封頭容積之和經(jīng)過圓整得到的

容積。

（5）換熱元件

1）換熱元件分類：夾套

內(nèi)盤管

①夾套結(jié)構(gòu)

a套高度一般應(yīng)高于料液的高度，應(yīng)比釜內(nèi)液面高出50—10Omm左右，以保

證傳熱。

b加熱介質(zhì)為水蒸氣，則進(jìn)口管在上端，冷凝液從底部排出；

C如果傳熱介質(zhì)是液體，則進(jìn)出口相反；

d夾套與釜體間距...25~IOOmm

②內(nèi)盤管

當(dāng)反應(yīng)器的熱量僅靠外夾套傳熱，換熱面積不夠時(shí)采用。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：浸沒在物料中，熱量損失小，傳熱效果好，檢修較困難。

內(nèi)盤管優(yōu)缺點(diǎn)

a優(yōu)點(diǎn)一內(nèi)盤管浸沒在物料中，熱量損失少，且由于內(nèi)盤管內(nèi)傳熱介質(zhì)流速

高，它的給熱系數(shù)比夾套大很多。傳熱系數(shù)比夾套高60%

b缺點(diǎn)一一對(duì)于含有固體顆粒的物料及粘稠的物料,容易引起物料堆積和掛

料，影響傳熱效果.

③導(dǎo)流筒

目的是控制流型(加強(qiáng)軸向流)及提高混合效果。

導(dǎo)流筒直徑仁0.7D

7.3.5教學(xué)方法

講解，案例輔以PPt

7.4教學(xué)單元四：

第三章反應(yīng)設(shè)備(二、發(fā)酵設(shè)備)(學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí))

7.4.1教學(xué)日期

2020.9.14

7.4.2教學(xué)目標(biāo)

(1)掌握機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)、傳質(zhì)特性、傳熱特性；

(2)掌握自吸式發(fā)酵罐、鼓泡塔式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)與性能；

(3)掌握氣升式發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)參數(shù)與操作參數(shù)。

7.4.3教學(xué)內(nèi)容(含重點(diǎn)、難點(diǎn))

(1)發(fā)酵設(shè)備的分類與特征

(2)機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐

(3)自吸式發(fā)酵罐四、鼓泡塔式發(fā)酵罐、氣升式發(fā)酵罐簡介

重點(diǎn)：

各種發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)。

難點(diǎn):

公稱容積的計(jì)算。

7.4.4教學(xué)過程

第二節(jié)發(fā)酵設(shè)備

(1)發(fā)酵設(shè)備分類與特征

1)分類

①按需氧情況：厭氧生物設(shè)備、好氧生物設(shè)備；

②按催化劑不同：酶生物反應(yīng)器、細(xì)胞生物反應(yīng)器

③按催化劑在反應(yīng)器中的分布：生物團(tuán)塊反應(yīng)器、生物膜反應(yīng)器

④按操作方式：連續(xù)反應(yīng)器、間歇式反應(yīng)器、半連續(xù)反應(yīng)器

2)常用的通風(fēng)發(fā)酵設(shè)備

①機(jī)械攪拌式

②自吸式和鼓泡式

③氣升環(huán)流式

以機(jī)機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐占主導(dǎo)地位，約為總發(fā)酵罐的7O-8O%。

(2)機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐

D特點(diǎn)：機(jī)械攪拌發(fā)酵是目前使用最多的一種發(fā)酵罐，使用性好、適應(yīng)性

好、放大容易，從小型直至大型的微生物培養(yǎng)過程都可以應(yīng)用。

2)缺點(diǎn)：罐內(nèi)的機(jī)械攪拌剪切力容易損傷嬌嫩的細(xì)胞，造成某些細(xì)胞培養(yǎng)

過程減產(chǎn)。

3)大小罐的結(jié)構(gòu)區(qū)別

①罐徑在1米以下的小型發(fā)酵罐，罐頂和罐身采用法蘭連接

②大中型發(fā)酵罐：整體焊接。

③5噸以下罐，用夾套加熱和冷卻

④5噸以上罐，用罐內(nèi)的蛇管加熱和冷卻

(3)機(jī)械攪拌發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)：罐體、攪拌混合裝置、傳熱裝置、空氣分布裝置、消泡裝置。

1)罐體

①罐體特點(diǎn)

a罐為一個(gè)受壓容器，通常滅菌的壓力為0.25MPa（絕對(duì)壓力）；

b材料為碳鋼或不銹鋼;

C抗生素發(fā)酵罐的容積以50?200立方米為主

d大型發(fā)酵企業(yè)采用400m3和600m3大罐,甚

②罐體結(jié)構(gòu)

發(fā)酵罐的公稱體積V為桶身部分的體積Vc,禾

ha封頭凸出部分的高度，標(biāo)準(zhǔn)

橢圓封頭有：ha=0.25D

Hb封頭直邊高度，據(jù)壁厚一般取

25>40、50mm

③橢圓封頭的容積計(jì)算公式：

22

Vb=^Dhb+^Dha

4O

因標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，ha=l∕4D

4=∕%+?嘰=?/+W

2）攪拌混合裝置

①攪拌器:絕大多數(shù)為渦輪攪拌器。

②根據(jù)葉片：平葉式、彎葉式、箭葉式

③作用：是打碎氣泡，使氧溶解于醪液中

a將大氣抱擊碎成細(xì)小氣泡，增加接觸界面；

b產(chǎn)生旋渦?使氣泡停滯在液體中難于逃散，延長氣液接觸時(shí)間,

C料液成為湍流，使醪液溫度均勻。

3）傳熱裝置

主要起冷卻作用

發(fā)酵罐需冷卻,主要原因：

①微生物發(fā)酵過程的發(fā)酵熱

②機(jī)械攪拌消耗的功率移送給培養(yǎng)基的熱量

③發(fā)酵罐空消、實(shí)消后需冷卻。

4）通氣裝置

特點(diǎn)

①通氣的作用是吹入無菌空氣，并使空氣均勻分布。

②通氣裝置的形式有單管及環(huán)形管等。

③常用的通氣裝置是單管式，單管式管口對(duì)正罐底中央，裝于最低一擋攪拌

器下面，噴口朝下，管口與罐低的距離約40mm。

④通常通風(fēng)管的空氣流速取20米/秒。為了防止吹管吹入的空氣直接噴擊罐

底，加速罐底腐蝕，在空氣分布器下部罐底上加焊一塊不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)?？裳娱L罐底

壽命，叫補(bǔ)強(qiáng)板。

5）消泡裝置

①泡沫形成的原因

a發(fā)酵液中含有蛋白質(zhì)等發(fā)泡物質(zhì)。

b由外界引進(jìn)的氣流被機(jī)械地分散形成（通風(fēng)、攪拌）

②危害

a降低發(fā)酵設(shè)備的利用率

b增加了菌群的非均一性

C增加了染菌的機(jī)會(huì)

d導(dǎo)致產(chǎn)物的損失（逃液）

e消泡劑會(huì)給后提取工序帶來困難

③消泡方法

物理消泡法：靠機(jī)械力引起強(qiáng)烈振動(dòng)或者壓力變化，促使泡沫破裂。

消泡器安裝在發(fā)酵罐內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的上部或安裝在發(fā)酵罐排氣系統(tǒng)上的，可將泡

沫打破、分離成液態(tài)和氣態(tài)兩相的裝置。

化學(xué)消泡法：加入消泡劑，使泡沫失穩(wěn)。

6）其他輔助裝置

①聯(lián)軸器及軸承

a大型發(fā)酵罐攪拌軸較長，常分為二至三段，用聯(lián)軸器使上下攪拌軸成牢固

的剛性聯(lián)接。

b中型發(fā)酵罐一般在罐內(nèi)裝有底軸承，而大型發(fā)酵罐除裝有底軸承外，還裝

有中間軸承。

②傳動(dòng)裝置（變速裝置）

a小罐、試驗(yàn)罐：用無級(jí)變速裝置

b發(fā)酵罐：用三角皮帶動(dòng)、圓柱或螺旋圓錐齒輪減速裝置

（4）自吸式發(fā)酵罐

1）定義：自吸式發(fā)酵罐是一種不需要空氣壓縮機(jī)提供加壓空氣，而依靠特

設(shè)的機(jī)械攪拌吸氣裝置或液體噴射吸氣裝置吸入無菌空氣并同日寸實(shí)現(xiàn)混合攪拌

與溶氧傳質(zhì)的發(fā)酵罐。

2）自吸式發(fā)酵罐根據(jù)吸氣方式分兩類：

①機(jī)械攪拌自吸式發(fā)酵罐

②噴射自吸式發(fā)酵罐

3）噴射自吸式發(fā)酵罐

①文氏管吸氣自吸式發(fā)酵罐

②液體噴射自吸式發(fā)酵罐

（5）氣升式發(fā)酵罐

1）工作原理

把無菌空氣通過噴嘴或噴孔噴射進(jìn)發(fā)酵液中，通過汽液混合物的湍流作用而

使空氣泡分割細(xì)碎，同時(shí)由于形成的汽液混合物密度降低故向上運(yùn)動(dòng)，而氣含量

小的發(fā)酵液則下沉，形成循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)混合與溶氧。

2）氣升環(huán)式反應(yīng)器的特點(diǎn)

①反應(yīng)溶液分布均勻；（氣液固三相均勻混合）

②較高的溶氧速率和溶氧效率；（氣升式反應(yīng)器具有較高的氣含率和

③比氣液接觸截面，因而有較高的傳質(zhì)速率和溶氧效率。）

剪切力小，對(duì)生物細(xì)胞的損傷??；（無機(jī)械攪拌葉輪）

④傳熱良好；（液體綜合循環(huán)速率高，同時(shí)便于在外循環(huán)管路加裝換熱器。）

⑤結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制造；

⑥操作和維修方便。

3）缺點(diǎn):

①需要非常大的空氣吞吐量，成本高；

②控制不當(dāng)易染菌；

③反應(yīng)條件不易控制.

7.4.5教學(xué)方法

講授，輔以PPt

7.4.6作業(yè)安排及課后反思

(1)發(fā)酵設(shè)備的結(jié)構(gòu)及功能。

(2)反應(yīng)設(shè)備的分類。

7.5教學(xué)單元五：

第四章膜分離設(shè)備(參考學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí))

7.5.1教學(xué)日期

2020.9.16

7.5.2教學(xué)目標(biāo)

(1)掌握膜分離過程類型，膜過濾器的分離原理；

(2)熟悉管式膜過濾器的類型及結(jié)構(gòu)，筒式膜過濾器、中空纖維膜過濾器、螺旋

卷式膜分離器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；

⑶了解膜分離設(shè)備的應(yīng)用。

7.5.3教學(xué)內(nèi)容(含重點(diǎn)、難點(diǎn))

(1)膜分離技術(shù)發(fā)展簡史、膜分離過程的特點(diǎn)

(2)膜的定義、膜的分類、膜的性能及膜分離過程

(3)常見的膜分離設(shè)備，包括板式膜過濾器、管式膜過濾器、中空纖維膜分離器、

螺旋卷式膜分離器

重點(diǎn)：

板式膜過濾器、管式膜過濾器、折疊筒式膜過濾器、中空纖維膜過濾器、螺

旋卷式膜分離器的結(jié)構(gòu)。

難點(diǎn)：

膜過濾的濃差極化現(xiàn)象；

各種膜分離設(shè)備膜組件的區(qū)別。

7.5.4教學(xué)過程

第一節(jié)膜分離概述

膜分離：以選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在膜兩側(cè)一定推動(dòng)力的作用下，使原

料中的某組分選擇性的透過膜，從而使混合物得以分離，以達(dá)到提純濃縮等目的

分離過程。

（1）膜分離技術(shù)發(fā)展簡史

1）萌芽：1748年，耐克特（A.Nelkt）發(fā)現(xiàn)水能自動(dòng)地?cái)U(kuò)散到裝有酒精的

豬膀胱內(nèi)，首次揭示了膜分離現(xiàn)象。

2）起點(diǎn)：真正意義上的膜分離發(fā)展從20世紀(jì)5O年代開始。1961年，米切

利斯等人用各種比例的酸性和堿性的高分子電介質(zhì)混合物，制成了可截留不同分

子量的膜，這種膜是真正的超過濾膜。

20世紀(jì)60年代初，為從海水或苦咸水中獲取淡水，開始了反滲透膜的研究。

1967年，DuPont公司研制成功了以尼龍一66為主要組分的中空纖維反滲透膜組

件。反滲透膜開始工業(yè)化。

3）發(fā)展：自上世紀(jì)60年代中期以來，膜分離技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。首先

出現(xiàn)的分離膜是超過濾膜（UF膜）、微孔過濾膜（MF膜）和反滲透膜（RO膜）

一三大膜.

80年代開始，除上述三大膜外，其他類型的膜也獲得很大的發(fā)展。如納

濾膜（NF）、滲透蒸發(fā)膜等。

（2）膜分離過程特點(diǎn)：

1）膜分離過程不發(fā)生相變化，能耗低；

2）在常溫下進(jìn)行，適用于熱敏感物質(zhì)的分離、分級(jí)、濃縮和富集；

3）不僅適用與有機(jī)物和無機(jī)物、病毒、細(xì)菌等，還適用于許多特殊溶液體

系的分離，如無機(jī)鹽、共沸物等；

4）裝置簡單，操作方便，易于自動(dòng)控制，易于維修。

（3）存在的主要問題：

1）操作中膜面會(huì)發(fā)生污染，使膜性能降低；

2）耐藥性、耐熱性、耐溶劑能力有限，故使用范圍收限;

3）單獨(dú)使用膜分離技術(shù)效果有限，因此需與其他分離工藝組合使用。

第二節(jié)膜及膜分離過程

（1）膜分離的類型

1）按推動(dòng)力不同可分為：

①壓力差膜分離：微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（R0）、滲

透蒸發(fā)（VP）、氣體分離（GS）。

②濃度差膜分離：滲析（DD）、透析

③電位差膜分離：電滲析（ED）、膜電解（ME）

④溫度差膜分離：膜蒸循（MD）

2）按膜孔徑或截留物質(zhì)的大小（由大到?。?/p>

微濾一一超濾一一納濾、電滲析、透析一一反滲透

（2）膜分離應(yīng)用實(shí)例：

D膜分離用于藥物精制

2）生物發(fā)酵發(fā)酵液的下游純化

3）食品工業(yè)牛奶系列產(chǎn)品的生產(chǎn)

4）釀酒工業(yè)葡萄酒的濃縮絮凝

5）海水淡化

（3）膜材料

1）天然高分子材料

2）合成膜材料：無機(jī)材料、有機(jī)高分子材料

（4）膜的結(jié)構(gòu)特性

不對(duì)稱膜主要由起膜分離作用的表面活性層（0?2~0.5μm）和起支撐強(qiáng)化作

用的惰性層（50~100um）構(gòu)成。惰性層孔徑很大，對(duì)透過流體無阻力?；钚苑?/p>

離層很薄，孔徑微細(xì)，因此透過通量大，膜孔不易堵塞、容易清洗。目前超濾和

反滲透膜多為不對(duì)稱膜。

第三節(jié)膜分離設(shè)備

（1）膜分離設(shè)備應(yīng)具備的條件

1）膜面切向速度快，以減少濃度差極化;

2）單位體積中所含膜面積比較大；

3）容易拆洗和更換新膜；

4）保留體積小，且無死角；

5）具有可靠的膜支撐裝置。

（2）常見膜分離設(shè)備

1）板式膜過濾器

板框式膜組件使用平板式膜，這類膜器件的結(jié)構(gòu)與常用的板框過濾機(jī)類似，

由導(dǎo)流板、膜、支承板交替重疊組成。

優(yōu)點(diǎn)：組裝方便，膜的清洗更換比較容易，料液流通截面較大，不易堵塞,

同一設(shè)備可視生產(chǎn)需要而組裝不同數(shù)量的膜。

2）管式膜組件

管式膜組件由管式膜制成，管內(nèi)與管外分別走料液與透過液，管式膜的排列

形式有列管、排管或盤管等。管式膜分為外壓和內(nèi)壓兩種。

缺點(diǎn)：管式膜組件的缺點(diǎn)是單位體積膜組件的膜面積少。

3）卷式膜組件

卷式膜組件也是用平板膜制成的。

優(yōu)點(diǎn)：目前卷式膜組件應(yīng)用比較廣泛、與板框式相比、卷式膜組件的設(shè)備比

較緊湊、單位體積內(nèi)的膜面積大。

缺點(diǎn)：清洗不方便，膜有損壞，不易更換，尤其是易堵塞。

4）中空纖維膜組件

中空纖維膜組件的結(jié)構(gòu)與管式膜類似，即將管式膜由中空纖維膜代替。由

數(shù)百上萬根中空纖維膜固定在圓形容器內(nèi)構(gòu)成。

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備緊湊，單位設(shè)備體積內(nèi)的膜面積大（高達(dá)16000?30000）

缺點(diǎn)：中空纖維內(nèi)徑小，阻力大，易堵塞，膜污染難除去，因此對(duì)料液處理

要求高。

7.5.5教學(xué)方法

講授，輔以PPt

7.6教學(xué)單元六：

第五章冷凍結(jié)晶設(shè)備（參考學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）

7.6.1教學(xué)日期

2020.9.720

7.6.2教學(xué)目標(biāo)

(1)掌握冷凍設(shè)備工作原理；

(2)熟悉冷凍干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)、分類，熟悉冷凍離心機(jī)的結(jié)構(gòu)；

⑶掌握冷凍干燥機(jī)的GMP驗(yàn)證；

(4)熟悉結(jié)晶設(shè)備工作原理，真空式結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)與工作原理，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)

晶器、蒸發(fā)式結(jié)晶器、誘導(dǎo)循環(huán)結(jié)晶器的工作原理。

7.6.3教學(xué)內(nèi)容(含重點(diǎn)、難點(diǎn))

(1)冷凍設(shè)備工作原理

(2)冷凍干燥機(jī)

(3)結(jié)晶設(shè)備簡介

重點(diǎn)：

冷凍干燥機(jī)的結(jié)構(gòu)。

7.6.4教學(xué)過程

第一節(jié)冷凍設(shè)備

(1)冷凍干燥的主要應(yīng)用

1)在制藥方面的應(yīng)用

注射或口服的活性疫苗或血液制品；要求潔凈、無雜菌、活性強(qiáng)。如活菌菌

苗一-1^介苗，活毒疫苗一狂犬疫苗

水針改粉針，便于儲(chǔ)存及運(yùn)輸。如青霉素粉針

凍干人血漿：血液加抗凝劑分離，得血漿，再經(jīng)冷凍干燥制得。

2)在醫(yī)療事業(yè)方面的應(yīng)用

長期保存皮膚、骨骼、角膜和神經(jīng)組織等各種器官。

凍干時(shí)生物體細(xì)胞未被破壞，凍干后的生物體保存起來仍像原來一樣具有生

命力，如果再復(fù)水，生物體又復(fù)活。

3)檔案去濕

4)標(biāo)本保鮮

5）食品工業(yè)

食品的保存、保鮮：食品經(jīng)冷凍干燥后可保持其原有風(fēng)味，并可以長期保存。

新型方便食品：凍干法生產(chǎn)方便食品，可保證方便食品的營養(yǎng)成分。如：凍

干海帶，凍干魚粉、凍干牛肉粉、凍干維生素等

（2）冷凍設(shè)備的工作原理

將待干燥的含水物料凍結(jié)到其共晶點(diǎn)以下，置入密閉容器并維持系統(tǒng)的高真

空，同時(shí)，向系統(tǒng)供熱，使水分直接從固態(tài)升華為氣態(tài)，實(shí)現(xiàn)脫水

1）真空冷凍干燥原理

真空冷凍干燥就是先將固體濕料冷凍到“三；T

成固態(tài)（冰）；然后在真空環(huán)境下加熱，使冰直書

斷移走水蒸氣，使物料脫水而干燥。

2）冷凍干燥的三個(gè)階段

真空冷凍干燥流程可知，該過程可粗略地分.

驟，其中升華和解析是在真空條件下進(jìn)行的。

①預(yù)凍階段水

將樣品中的自由水固化，使干燥后樣品和干燥前有相同的形狀，防止真

空干燥時(shí)起泡、濃縮、收縮和溶質(zhì)移動(dòng)等不可逆變化的產(chǎn)生。

②升華干燥

在共熔點(diǎn)溫度將凍結(jié)物質(zhì)中的水分除去的過程稱為升華。升華階段稱為第一

階段干燥，主要除去凍結(jié)物料中大部分（約90%）非結(jié)晶水。升華干燥階段的

兩個(gè)必要條件是開啟真空和供熱。

③解析干燥

升華干燥階段只除去了凍結(jié)物料中約90%的非結(jié)晶水，還含有約10%的殘

余非結(jié)晶水。這部分水是未被凍結(jié)的，是靠范德華力吸附在物料毛細(xì)管壁上或靠

氫鍵粘附在物料的極性基團(tuán)上。

為了使干燥產(chǎn)品的含水量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還需對(duì)物料進(jìn)一步干燥，除去此部分水。

此時(shí)的干燥常稱為解析干燥，或第二階段干燥。

（3）冷凍干燥機(jī)

真空冷凍干燥器常稱為凍干機(jī)，其種類繁多。由系統(tǒng)功能來看，凍干機(jī)主

要由制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等四個(gè)部分組成。從設(shè)備結(jié)構(gòu)來

看，凍干機(jī)主要由干燥室、冷凝器（冷阱）、真空泵、閥門、電氣控制元件等部

件組成。

第二節(jié)結(jié)晶設(shè)備

（1）結(jié)晶設(shè)備工作原理

結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出的過程。

固體狀態(tài)：

結(jié)晶：析出速度慢，析出粒子排列有規(guī)則；

無定形：（沉淀）析出速度快，排列無規(guī)則；

（2）結(jié)晶條件

D物質(zhì)特性：形成晶體的先決條件。分子越大越難結(jié)晶。許多鹽類、尿素、

各種有機(jī)酸、單糖、核昔酸、氨基酸、維生素、輔酶、雙糖等。

2）溶質(zhì)的純度：越純越易。多數(shù)物質(zhì)必須達(dá)到50%才能結(jié)晶，少數(shù)大分子

物質(zhì)需達(dá)70-80%

3）溶液飽和度：過飽和；溶質(zhì)析出速度與晶格形成速度一致時(shí)方能形成晶

體。

（3）飽和曲線與過飽和曲線

A穩(wěn)定區(qū)：不飽和區(qū)，沒有結(jié)晶的可能。

B、C介穩(wěn)區(qū)或亞穩(wěn)區(qū)：在此區(qū)域內(nèi)，如果7整

持穩(wěn)定，如遇到某種刺激，則會(huì)有結(jié)晶析出。另C

T

如已有晶核，則晶核長大而吸收溶質(zhì)，直至濃度h

（4）結(jié)晶設(shè)備的工作原理S

溫度

1）蒸發(fā)濃縮法：真空蒸發(fā)；絕熱蒸發(fā)（閃急.,、、、公，

2）加沉淀劑結(jié)晶法

①鹽析結(jié)晶法

②加有機(jī)溶劑法：

③直接用有機(jī)溶劑沉淀：乙醇（最常用）

④利用有機(jī)溶劑揮發(fā)性

3）等電點(diǎn)結(jié)晶法

4）冷卻結(jié)晶法

（5）冷卻攪拌結(jié)晶器

冷卻結(jié)晶設(shè)備是采用降溫來使溶液進(jìn)入過

飽和區(qū)結(jié)晶（自然起晶或晶種起晶），并不斷降

溫，以維持溶液一定的過飽和濃度進(jìn)行育晶，

常用于溫度對(duì)溶解度影響比較大的物質(zhì)結(jié)晶。

結(jié)晶前先將溶液升溫濃縮。

（6）真空結(jié)晶器

真空結(jié)晶操作的原理是，將熱溶液送入密閉容器中，在器內(nèi)維持較高的真空

度，使溶液的沸點(diǎn)低于進(jìn)液溫度，此時(shí)溶液產(chǎn)生閃蒸。因此，此類結(jié)晶器既有冷

卻作用，也有濃縮作用。

對(duì)于結(jié)晶速度比較快，容易自然起晶，且要求結(jié)晶晶體較大的產(chǎn)品，多采用

加熱真空煮晶鍋進(jìn)行結(jié)晶，如谷氨酸鈉（味精）、蔗糖等的。

7.6.5教學(xué)方法

講授,輔以PPt

7.7教學(xué)單元七：

第六章固體制劑設(shè)備一片劑設(shè)備（學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）

7.7.1教學(xué)日期

2020.9.21

7.7.2教學(xué)目標(biāo)

（1）掌握單沖、多沖壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，壓片機(jī)的分類;

（2）熟悉片劑壓片的方法，片劑包衣設(shè)備；

7.7.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

（1）壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)組成；

（2）壓片設(shè)備的分類，單沖壓片機(jī)、多沖壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)及特點(diǎn);

（3）片劑包衣的種類、方法及設(shè)備。

重點(diǎn)：

單沖、多沖壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；

7.7.4教學(xué)過程

第一節(jié)壓片機(jī)

（1）壓片方法

1）口服片劑生產(chǎn)常用生產(chǎn)工藝有：濕法制粒后壓片、干法制粒后壓片和直

接壓片法。

2）壓片方法的選擇

濕法制粒后壓片是最常用的片劑生產(chǎn)工藝，干法治理后壓片適合于對(duì)濕、熱

敏感藥物的生產(chǎn)，直接壓片適合于可壓性較好的原、輔料混合物或結(jié)晶性顆粒，

能提高遇水、熱敏感藥物的穩(wěn)定性。

（2）壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)

1）壓片機(jī)基本結(jié)構(gòu)組成

主要由沖模、加料、填充、壓制、出片裝置組成。

2）沖模

壓片機(jī)的基本部件，由上沖、中模圈、和下沖組成。

沖模加工尺寸全為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)尺寸，具有互換

性。沖模的規(guī)格以沖頭直徑或中?？讖奖硎荆话?/p>

為5.5T2mm,每0.5mm為一種規(guī)格，共有十四種

規(guī)格。沖頭的形狀決定于藥片所需的形狀。主要有

凹形、深凹形、平面形、圓柱形等。

（3）壓片設(shè)備

壓片是制劑成型的主要過程，也是整個(gè)片劑生產(chǎn)的關(guān)鍵部分。壓片操作由壓

片機(jī)完成。

1）分類：

①按沖的數(shù)量：單沖壓片機(jī)和多沖壓片機(jī)

②按上下沖的運(yùn)動(dòng)：單向壓片機(jī)和雙向壓片機(jī)

2）單沖壓片機(jī)

①單沖壓片機(jī)定義：整個(gè)設(shè)備只有一付沖模，利用偏心輪及凸輪機(jī)構(gòu)等的作

用，在其旋轉(zhuǎn)一周即完成充填、壓片和出片三個(gè)程序。

②單沖壓片機(jī)地壓片流程

首先上沖抬起，飼粉器移動(dòng)到?？字希聸_下降到適宜的深度，顆粒填滿

?？缀螅暦燮饔赡？咨弦崎_，使?？字械念w粒與?？椎纳暇壪嗥?；然后上沖下

降并將顆粒壓縮成片，上沖再抬起。

③特點(diǎn):

單沖壓片機(jī)由于采用上沖頭沖壓，壓片受力不均勻，上面的壓力大于下面的

壓力，使藥片內(nèi)部的密度和硬度不一致，片子表面易出現(xiàn)裂紋。

④單沖壓片機(jī)的調(diào)節(jié)

a壓力調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)上沖下降的距離，

上沖下降多，上下沖間的距離近，壓力大；

反之則小。整個(gè)過程依靠上沖單邊加壓。

b片重調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)下沖下降深度，借

以調(diào)節(jié)模孔的容積而調(diào)節(jié)片重。

C出片調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)下沖抬起高度，使

其與模圈上緣相平。

3）旋轉(zhuǎn)多沖壓片機(jī)

①組成

a其核心部件是一個(gè)可繞軸旋轉(zhuǎn)的圓盤。

b圓盤有上、中、下三層，上層裝有上沖,中層裝有中模，下層裝有下沖。

C可繞自身軸線旋轉(zhuǎn)的上、下壓輪以及片重調(diào)節(jié)器、出片調(diào)節(jié)器、加料器、

刮料器等裝置。

②工作原理

下沖轉(zhuǎn)到飼粉器之下時(shí)，其位置較低，顆粒流滿?？?；下沖轉(zhuǎn)動(dòng)到片重調(diào)節(jié)

器時(shí)，再上升到適宜高度，經(jīng)刮粉器將多余的顆粒刮去；當(dāng)上沖和下沖轉(zhuǎn)動(dòng)到兩

個(gè)壓輪之間時(shí)"，兩個(gè)沖之間的距離最小，將顆粒壓制成片。當(dāng)下沖繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)推片

調(diào)節(jié)器時(shí)，下沖抬起并與機(jī)臺(tái)中層的上緣相平，藥片被刮粉器推開

③特點(diǎn):

旋轉(zhuǎn)式多沖壓片機(jī)有多種型號(hào)，按沖頭分有16沖、19沖、27沖、33沖、

55沖等。按流程分有單流程和雙流程。單流程的壓片機(jī)僅有一套壓輪；雙流程

的有兩套壓輪，每一副沖旋轉(zhuǎn)一周可壓兩個(gè)藥片。

④旋轉(zhuǎn)式多沖壓片機(jī)的調(diào)節(jié)

a壓力調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)下壓輪高度，下壓輪高度則壓縮時(shí)下沖抬得高，上下沖

間距離近，壓力大。

b片重調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)下沖經(jīng)過刮板時(shí)高度以調(diào)節(jié)模孔容積。

C推片調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)下沖抬起高度，使其與模圈上緣相平。

第二節(jié)包衣設(shè)備

（1）概述

1）包衣：在片劑（素片或片芯）表面均勻包裹上適宜材料的衣層稱包衣。

2）目的：

①遮蓋藥物的不良?xì)馕?，增加患者的順?yīng)性

②避光、防潮、隔絕空氣，提高藥物的穩(wěn)定性

③控制藥物的釋放部位及速度，如腸溶、緩控釋等

④采用不同顏色包衣，改善外觀，便于識(shí)別

④包衣后表面光潔，提高流動(dòng)性

（2）片劑包衣的種類

1）糖衣物料

①濃糖漿

濃度一般為65%~75%（g∕g）,用于粉層和糖衣層

②有色糖漿

在糖漿中加入適量的食用色素制成（用量0.03%-0.3%）

常用覓菜紅、胭脂紅、檸檬黃、靛藍(lán)、亮藍(lán)等

包有色衣時(shí)應(yīng)由淺到深

2）薄膜衣料

①組成：成膜材料、增塑劑、溶劑

②成膜材料：纖維素類和丙烯酸樹脂類

a成膜材料纖維素類為主，丙烯酸樹脂類主要用于腸溶衣

b增塑劑

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：常用檸檬酸三乙酯、甘油三醋酸酯

C溶劑

常用乙醇、丙酮

（3）片劑常用的包衣方法

1）滾轉(zhuǎn)包衣法：依靠片芯和包衣材料在包衣鍋中的滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使片芯被覆衣

層。

2）流化包衣法：將包衣液噴在懸浮于一定流速的空氣中的片芯表面的包衣方

法。

3）壓制包衣法：直接將包衣材料通過壓片機(jī)壓制在片芯表面的包衣方法。

（4）常用的包衣設(shè)備

1）普通包衣機(jī)

①普通包衣鍋

又稱為季菩包衣鍋，可用于包糖衣、薄膜衣和腸溶衣，是最基本、最常用的

滾轉(zhuǎn)式包衣設(shè)備，國內(nèi)廠家目前基本使用這種包衣鍋進(jìn)行包衣操作。

②主要結(jié)構(gòu)

包衣鍋，動(dòng)力系統(tǒng)，加熱鼓風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)或吸裝粉裝置系統(tǒng)。

③工作原理：

a包衣鍋以一定的速度旋轉(zhuǎn)，藥片在鍋內(nèi)隨之翻滾，

b經(jīng)預(yù)熱的熱空氣連續(xù)吹入包衣鍋，必要時(shí)可打開輔助加熱器，以保持鍋體

內(nèi)的溫度，并提高干燥速度。

C向鍋內(nèi)潑灑包衣材料溶液。

d當(dāng)包衣達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量要求后，即可停止出料。

2）流化包衣機(jī)

①定義：是一種利用噴嘴將包衣液噴到懸浮于空氣中的片劑表面，以達(dá)到包

衣目的的裝置，原理與沸騰制粒類似。

②工作過程：

a經(jīng)預(yù)熱的空氣以一定的速度經(jīng)氣體分布器進(jìn)入包衣室，從而使藥片懸浮于

空氣中，并上下翻動(dòng)；

b氣動(dòng)霧化噴嘴將包衣液噴入包衣室；

C周圍的熱空氣使藥片表面包衣液中的溶劑揮發(fā)，并在藥片表面形成一層薄

膜；

d控制預(yù)熱空氣及排氣的溫度和濕度可對(duì)操作過程進(jìn)行控制。

3）網(wǎng)孔式包衣機(jī)

①結(jié)構(gòu)特點(diǎn):在包衣鍋的鍋體上開有直徑為1.8?2.5mm的圓孔（網(wǎng)孔）是一

種比較新穎的高效包衣設(shè)備

②工作原理：

a網(wǎng)孔包衣鍋以一定的速度旋轉(zhuǎn)，藥片在鍋內(nèi)翻滾

b包衣液由噴嘴噴入

C被預(yù)熱至一定溫度的凈化空氣經(jīng)進(jìn)氣管和鍋體上部的網(wǎng)孔進(jìn)入包衣鍋

d然后從處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的藥片空隙間穿過

e再由鍋體下部的網(wǎng)孔進(jìn)入排氣管

7.7.5教學(xué)方法

講解，視頻演示，PPt

7.7.6作業(yè)安排及課后反思

（1）壓片機(jī)的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)及作用。

7.8教學(xué)單元八：

第六章固體制劑設(shè)備—膠囊劑設(shè)備（學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)）

7.8.1教學(xué)日期

2020.9.23

7.8.2教學(xué)目標(biāo)

（1）掌握全自動(dòng)膠囊機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；

（2）熟悉軟膠囊劑生產(chǎn)設(shè)備和分類。

7.8.3教學(xué)內(nèi)容（含重點(diǎn)、難點(diǎn)）

⑴膠囊劑的分類、特點(diǎn)

（2）全自動(dòng)膠囊機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理

（3）熟悉軟膠囊劑生產(chǎn)設(shè)備和分類。

重點(diǎn)：

全自動(dòng)膠囊機(jī)的工作原理。

7.8.4教學(xué)過程

（1）概述

膠囊劑（CaPSUles）：將藥物用適宜的方法加工后，加入適宜的輔料填充于

空心膠囊或密封軟質(zhì)囊材中的固體制劑。

膠囊劑的分類

1）硬膠囊劑：將藥物細(xì)粉與適宜輔料制成的均勻粉末、細(xì)小顆粒、小丸、

半固體或液體，填充于空心膠囊中制成的劑型。

2）軟膠囊劑：將藥物提取物、液體藥物或與適宜的輔料混勻后，用滴制法

或壓制法密封于軟質(zhì)囊材中制成的膠囊劑。

（2）膠囊劑的特點(diǎn)

1）掩蓋藥物的不良?xì)馕?/p>

2）分散快、吸收好、生物利用度高

3）可提高藥物穩(wěn)定性

4）延緩藥物的釋放（定時(shí)、定位）

5）可彌補(bǔ)其他劑型的不足

6）可使膠囊劑、囊壁印字、利于識(shí)別

（3）硬膠囊劑的制備

1）硬膠囊囊材

空膠囊制備流程如下：

溶膠一蘸膠（制坯）→干燥一拔殼一切割一整理

2）硬膠囊的生產(chǎn)工藝流程

⑷硬膠囊劑的生產(chǎn)設(shè)備

1）少量生產(chǎn)，手工填充

2）大量生產(chǎn)時(shí)，采用自動(dòng)填充機(jī)填充物料:

包括：半自動(dòng)填充機(jī)

全自動(dòng)填充機(jī)

（5）全自動(dòng)膠囊填充機(jī)

全自動(dòng)膠囊填充機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)硬膠囊劑的專用設(shè)備

全自動(dòng)膠囊填充機(jī)生產(chǎn)過程

1）空膠囊的排序與定向

2）空膠囊的體帽分離

3）填充藥物

4）膠囊體帽閉合

5）出囊

（6）軟膠圣自動(dòng)膠森填充機(jī)生產(chǎn)過程示意

1）軟膠囊制備方法：模壓法、滴制法

2）軟膠囊壓（滴）制設(shè)備：壓制機(jī)、滴制機(jī)

3）軟膠囊壓制機(jī)一滾模式軟膠囊機(jī)

①軟膠囊壓制原理：

、冷布在

明膠液ff冷卻成膠皮I→滾模壓斷膠

藥液由噴體噴出「一皮成軟膠囊

②結(jié)構(gòu)：裝藥箱、供藥泵、噴嘴、滾模系統(tǒng)、

油滾、下丸器、鼓輪、明膠盒、加熱器等

③工作過程：

a熱明膠液經(jīng)輸膠管通過涂膠機(jī)箱涂布于鼓輪上，冷卻定型為明膠帶

b明膠帶被送入兩滾模之間。同時(shí)，藥液經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入楔形注入器，進(jìn)入明膠

帶中

C楔形注射器的溫度37~40C,將膠質(zhì)軟化，在兩滾模的凹槽（模孔）中形成

兩個(gè)含有藥液的半囊。

d滾模繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，機(jī)械壓力將兩個(gè)半囊壓制成一個(gè)整體軟膠囊，并發(fā)生閉合,

將藥液封閉于軟膠囊中。

e隨著滾模的繼續(xù)旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，軟膠囊被切離膠帶。

4）軟膠囊滴制機(jī)

明膠液一噴嘴滴出，一油性冷卻液中

油狀藥液形成球形冷凝成球形

①工作過程：

a油狀藥液和明膠液分別由計(jì)量泵的活