制药工程专业导论03.中药制药

制药工程专业导论03.中药制药第一页，共35页。第一节概述中药，是指在中医药理论指导下认识和使用的药物，是用以防治疾病的重要武器。中药学是研究中药基本理论和各种中药的来源、采制、性能、功效、临床应用及其他有关知识的一门学科，是中医学的重要组成部分。第二页，共35页。一、中药制药的发展

我国现存第一部医药经典著作《黄帝内经》提出了“君、臣、佐、使”的组方原则，记载了汤、丸、散、膏、药酒等不同剂型，并有较明确的制法、用法、用量和适应证。

第三页，共35页。建国60年来，中药制药生产已由前店后场手工操作发展成具有一定规模的工业体系。近年来，中药制药企业通过改革、改组、改造和加强管理，使运行机制和资源配置得到优化，正在朝着现代企业制度的目标迈进。传统剂型的改进提高新剂型新制剂的研究开发

第四页，共35页。中药制药的现状及存在问题

生产所用原药材质量不统一，严重影响了产品质量工艺技术不够合理先进的单元技术未能较好地集成应用于大生产，连续化、机械化、自动化程度不高新辅料应用不广泛中药制药生产管理模式落后，信息化程度不高

第五页，共35页。中药制药的发展思路

采用国际先进标准，严把药品生产质量关积极推厂应用高新技术加速中药制药生产工艺及装备的现代化建设，加快中药工业高新技术产业化的进程。

第六页，共35页。二、中药制药工程的定义

中药制药工程是在继承发展中医药的优势和特色的基础上，充分利用现代科学技术的方法和手段，借鉴国际通行的制药标准和规范要求，生产能够进入国际医药主流市场的现代中药，以提高中药国际市场竞争力为目的而发展起来的一门新兴学科，它是集中药学、化学、工程学等学科相互融合为一体的应用技术学科。中药制药工程研究中药制药工业过程规律及解决生产实践中单元操作系统中的工程技术问题。第七页，共35页。

中药制药工业化过程的单元数学模型的设计与应用，是中药制药工程学科技术研究的基础，重点应遵循“质量可控性、工艺规范化、中试放大和技术规范化”四个基本要素的原则。

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建立中药生产工艺及其质量控制系统，研究中药单元生产过程中的工程技术问题，指导现代中药工业化的生产实践。中药制药工程学科的建立将有利于改进中药生产工艺规范化研究与工艺技术装备的标准化设计，从而达到控制中间半成品与制剂成品的质量指标，使中药成为具有安全性、疗效好、质量稳定、使用方便的现代中药。第九页，共35页。中药现代化的推进，取决于国家政策的导向与中药行业工程素质条件等因素。建国50多年来中药产业的生产技术水平发生了巨大的变化，经历了20世纪60～70年代的中药机械化、80年代的中药工业化、90年代的中药现代化为目标的三个发展阶段。第十页，共35页。三、中药制药工艺第十一页，共35页。《药品生产质量管理规范》（GoodManufacturePracticeforDrugs，简称GMP）是在药品生产全过程中，保证生产出优质、高效、安全药品的质量管理制度。我国GMP始于1982年，中药行业GMP的制定和实施与西药行业基本同步进行。有关主管部门制定颁布的《中成药生产管理规范》及《中成药生产管理规范实施细则》，作为我国中药工业GMP。21世纪初，国内中药企业达到GMP标准的仅30％左右。2004年7月1日起，国内所有制药企业全面实施GMP认证制度，未通过GMP认证的企业将停止生产。第十二页，共35页。随着现代科学技术的不断发展，为中药生产提供了许多新方法和新技术，促进了中药制药工程技术的迅速发展。目前，国内外先进的生产技术如超临界流体萃取、工业膜分离、粉体工程、大孔树脂吸附、分子蒸馏技术、工业色谱技术、智能化控制技术、生物技术、指纹图谱技术与缓控释制剂以及靶向制剂技术已在中药工业中得到广泛的重视和应用。

第十三页，共35页。中药制药工程与现代中药学、工程学和经济学等有着密切的联系。中药生产工艺中的某些单元操作如固液萃取、蒸馏、传热、蒸发、干燥等原理和技术与其他相关学科（化工原理）较为相似，在其理论方面可以借鉴并在实践中不断修正。因此，将一些相关学科的理论与技术采用引进、嫁接的方法为中药所用是可行的。

第十四页，共35页。四、中药制药工程的研究1.

基础理论研究中药制药工程是一门新兴的应用工程技术学科，既有着与其他工程学共有的特性，同时由于中药生产工艺的特点，又有其自身的特性。中药产业历经了数百年的前店后坊的手工操作，刚刚迈人工业化生产20余年，待研究和解决的工程技术方面的基础理论问题很多，应选好突破口，逐步建立具有行业鲜明特点的基础理论，进行探索性研究，并在实践中不断充实完善。第十五页，共35页。当前，中药制药工程理论研究的重点是：工业化过程中所涉及到的中药浸膏工艺的工业化研究，中药工业制剂的产业化研究，中药工程设计与GMP研究以及中药工程智能化研究与应用等四个范畴。第十六页，共35页。2.药逆流多级浸取工艺研究其原理是充分利用固液两相的浓度梯度差，逐级将药料中有效成分扩散至起始浓度相对较低的提取溶液中。其技术参数中溶出量、药材表面积、扩散时间、扩散系数与浓度梯度的关系可用ds=-D·F(dc/dx)·dt表示，其基本原理为有效成分溶质从药材细胞溶出的瞬间过程，是通过对溶出过程的数学模型进行微分后的变化率。第十七页，共35页。

药材经几级工艺浸取后的溶质浓度比、级数和最终浸取液浓度的关系可用下式来表述：只要保持较大的浓度梯度dc/dx，就可得到最大的溶出量ds，提高有效成分的收率。第十八页，共35页。3.中药多效浓缩工艺研究三效浓缩蒸发工艺是在单效蒸发基础上，在一定真空条件下将蒸发过程中一效和二效产生的二次蒸汽，依次送人二效和三效蒸发器作为新加热源，按此原理设计的工艺，其流程采用加热蒸汽与料液流向为逆流式的工艺流程。第十九页，共35页。4.中药现代分离技术研究运用现代分离技术如：超临界萃取技术、膜分离技术、蒸馏技术、树脂吸附分离技术、微波协助萃取技术等用于中药的分离精制工艺。其中分离工程的内容在整个中药现代化关键技术中占有较大比重，要想对目前我国中药生产中相对落后的提取、分离、精制等技术进行改造，积极引进和消化吸收已经成熟的先进生产技术，使中药的生产能达到现代化的水平。

第二十页，共35页。5.中药喷雾干燥工艺研究中药用喷雾干燥因受热时间短，适于热敏性药物，喷成粉末或颗粒状，解度好，但在中药生产应用中发现物料黏度高，限制了其使用范围。目前中药工程干燥系统的动力学数据还不能作出准确测定，不能完全依靠理论计算来完成，对不同中药品种设计的重要工艺参数需用现场工艺试车的经验来调整，以保持正常生产。第二十一页，共35页。6.中药工艺规范化研究中药工艺来源于生产实践，是长期以来中药生产客观规律的总结。由于历史的原因，中药传统制作工艺仍依赖操作者所沿袭的经验，同一品种不同厂家的生产工艺有着很大的差别，所得产品的质量也因此而有差异。在中药生产工艺中只有使用先进的单元过程并进行最佳的工艺组合，选用优化的工艺条件形成技术优势，才能拥有先进的技术经济指标，形成市场竞争的强势。

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中药制药工艺规范化的目的，是改变同一产品或同一批次产品生产工艺不规范，质量控制无指标，产品质量不稳定的现状，将无序的生产工艺统一提高到新的规范水准。第二十三页，共35页。7.中药制药工艺问题分析目前我国中药生产过程依然是粗放型制造模式，在制药工艺方面存在一系列关键共性技术问题急待攻克。例如，现有的中药提取和精制工艺不够精细和科学，煎煮法、浸渍法、渗漉法、水蒸气蒸馏法、回流提取法仍是常用的浸提方法，其中煎煮法比例最高，在长期的生产实践中这些传统提取方法暴露出如下缺点：提取时间长、溶剂消耗大、有效成分提取不完全、夹带提取的杂质多、工艺条件不稳定、提取物质量波动大等。第二十四页，共35页。

“水煮醇沉”和“醇提水沉”工艺是目前应用较广泛的精制方法，但乙醇消耗量大，生产成本高，安全生产系数低，生物碱、苷类、有机酸等有效成分均有不同程度的损失，而多糖和微量元素的损失尤为明显，不利于保证和提高中成药的质量。第二十五页，共35页。

在中药提取、分离、浓缩、干燥、制剂、灭菌等制药全过程中各步单元制药设备独立运行，操作模式仍较为普遍，尚未达到各单元制药设备间的集成联用与智能化控制，导致物料转运过程损失、生产效率低等一系列问题；并且因敞口暴露时间较长，增加了物料污染及有效成分损失等可能性。

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由于影响产品质量的制药工艺参数和质控指标（如温度、时间、压力、体积、流量、湿度、密度、粒度.pH值、有效成分的浓度、混和均匀度、硬度、包衣均匀性、残留溶剂等）缺乏在线检测和分析设备，没有实现全过程监控。第二十七页，共35页。

人工操作的波动因素得不到有效控制，制药过程参数难以优化，形成中药质量控制方面的技术盲点，导致不同生产批次药品间的化学组成差异较大，质量达不到稳定均一，这使中药无法得到国际认同，成为制约中药产品出口的重要因素之一。第二十八页，共35页。五、中药制药工程课程体系1.中药学介绍中医药基本理论，中药的产地与采收、中药炮制、来源、应用、以及用法用量等，常用中药的性味、功能主治、临床应用。通过学习，了解中医药基本理论，掌握（熟悉）常用的中药，为后期相关中药类课程打下基础。第二十九页，共35页。2.天然药物化学天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物（中药）中化学成分的一门学科。主要研究各类天然药物化学成分（生理活性成分或药效成分）的结构特点、物理化学性质、提取分离方法以及主要类型化学成分的结构鉴定等。第三十页，共35页。介绍天然药物化学的基本知识以及工业化新技术；各主要类型化学成分（生物碱、黄酮、蒽醌、皂苷、多糖等）的结构特点、物理化学性质、提取分离方法；天然药物研究与开发等。本课程既是一门专业课程，又是中药制药所必须掌握的基础。第三十一页，共35页。3.制药分离工程制药分离工程是利用中药化学、现代分离技术、工程学等原理对中药中有效成分的提取分离过程进行研究，建立适合于工业化生产的中药提取分离方法，是研究制药工业（过程）中中药分离与纯化的工程技术学科。制药分离工程是制药工程学的一个组成部分，研究内容包括分离技术的基本原理、工艺流程、设备及应用等。第三十二页，共35页。4.生药学

是应用本草学、植物学、动物学、化学、药理学、中医学和分子生物学等学科理论知识和现代科学技术来研究生药（中药材）的名称、来源、生产、采制、鉴定化学成分、品质评价、临床用途及资源开发与利用等方面的学科。本课程以药用植物知识为基础，学习中医沿用的天然药材，继承传统的鉴别经验，学习现代鉴定方法，掌握生药鉴定的基本理论、基本知识和基本技能。为从事天然药物的真伪鉴别、品种整理