第22章 制药工艺设计与设备选型

第二十二章工艺设计与设备选型

22.1.1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→成品的加工过程。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。22.1.2选择生产方法

为顺利开展设计工作必须搜集有关生产方法的资料，其内容为：①各种生产方法及其工艺流程；②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。22.1.3工艺设计流程1、工艺设计流程的原则①尽可能采用先进设备、先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量。②“就地取材”、充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果。③所采用的设备效率高、降低原材料消耗及水电气消耗。以使产品的成本降低。④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。22.1.3工艺设计流程⑤β-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进行工艺流程设计。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。⑥其他如避孕药、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殊要求进行工艺流程设计。22.1.3工艺设计流程⑦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。⑧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。

22.1.3工艺设计流程2、工艺过程的分类制药生产过程一般可以分为连续操作、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：①尽量采用能使物料和能量有高利用率的连续过程。②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。③维持各个反应在最适宜的工艺条件下进行。④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。22.1.3工艺流程设计⑤尽可能使设备的构造、反应系统的操作和控制简单、灵敏和有效。⑥及时采用新技术和新工艺。有多种方案可以选择时，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高压的条件，选污染或废料少的代替污染严重的等等，但也要综合考虑。⑦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。22.1.3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：①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。②用各种方法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。③工序和厂房的衔接安排要合理。④创造有职业保护的安全工作环境，减轻体力劳动负担。⑤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。22.1.3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22.1.4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进一步对上述流程图进行完善、补充，同时要完成管道仪表流程图1、生产工艺流程示意图

（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进行修改和完善。如图22-2是葡萄糖生产工艺流程方框图。

22.1.4工艺流程图图22-2葡萄糖车间的工序划分22.1.4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，开始进行物料衡算，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中。

22.1.4工艺流程图图22-3硬胶囊剂生产工艺流程简图22.1.4工艺流程图对应于工艺流程示意图，物料流程图亦有两种表示方法:①以方框流程表示单元操作及物料成分和数量；②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。它是由工艺专业人员和自控专业人员合作完成的。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。22.1.4工艺