制藥工業(yè)設計II-ppt匯總

1、醫(yī)學工程學院制藥工程系 姚日生制藥制藥工業(yè)設計工業(yè)設計第二部分原料藥車間設計第二部分原料藥車間設計第二章第二章 制藥工程與工藝設計制藥工程與工藝設計 工程設計（工業(yè)項目設計）工程設計（工業(yè)項目設計）：在概念（方案）設計的基礎上，：在概念（方案）設計的基礎上，與技術標準和相應的法規(guī)以及用戶要求結合進行的工業(yè)生產項與技術標準和相應的法規(guī)以及用戶要求結合進行的工業(yè)生產項目的設計。目的設計。 包括：工藝設計、設備設計、建筑與設施設計、公用系統(tǒng)工包括：工藝設計、設備設計、建筑與設施設計、公用系統(tǒng)工程設計等）。程設計等）。 通常，通常，它是以工藝為核心、工程為基礎而展開的。它是以工藝為核心、工程為基礎而展

2、開的。 工程設計是將經驗和技術進行物化的基礎，并通過圖紙和文工程設計是將經驗和技術進行物化的基礎，并通過圖紙和文字展示過程技術的形式字展示過程技術的形式。制藥工業(yè)（制藥工業(yè)（Pharmaceutical Industry）包括用化學的、生物的以及物理的）包括用化學的、生物的以及物理的和各種集成的方法生產醫(yī)藥原料和產品的制造業(yè)。和各種集成的方法生產醫(yī)藥原料和產品的制造業(yè)。u 制藥工程設計制藥工程設計 將一些專利藥物產品及技術與已有成熟的工業(yè)工程技將一些專利藥物產品及技術與已有成熟的工業(yè)工程技術結合，通過工藝設計、工程基礎設計（或管道走向研究和平面布置）術結合，通過工藝設計、工程基礎設計（或管道走

3、向研究和平面布置）和包括建筑、電氣、儀表、設備等設計在內的施工圖設計。和包括建筑、電氣、儀表、設備等設計在內的施工圖設計。u 設計目的有二設計目的有二 通過設計使得經驗和技術更加合理、可行、經濟和安全，并為藥物生產裝置與設施的建設提供技術依據;為藥物等產品的生產過程組織與實施提供技術支持。 為藥物生產工藝技術的應用提供符合法規(guī)的裝備、設施和人工環(huán)境等保障條件方案與措施，為藥物生產的許可提供可驗證的材料藥物生產的許可提供可驗證的材料。潔凈廠房工藝平面的設計確認潔凈廠房工藝平面的設計確認(DQ)(DQ)URS（用戶需求（用戶需求）標準確定階段標準確定階段使用者要求說明使用者要求說明功能說明功能說明

4、硬件設計說明硬件設計說明工藝設計說明工藝設計說明設計設計審查審查FSDSDQ（設計確認）（設計確認）設設 計計 階階 段段使用者驗收使用者驗收系統(tǒng)驗收系統(tǒng)驗收硬件驗收硬件驗收綜合測試綜合測試分段測試分段測試檢查和測試依據和方法檢查和測試依據和方法OQ/PQ（運行確認（運行確認/性能確認）性能確認）IQ（安裝確認）（安裝確認）確確認認階階段段建設階段建設階段u 制藥工業(yè)過程的目標制藥工業(yè)過程的目標 通過合理可行的工程設計實現制藥工業(yè)過程的目標。在藥物合成、提取以及制劑的工業(yè)過程，要求能量消耗和產生的廢物必須達到既實際又經濟的最小值，藥品質量的可靠性、穩(wěn)定性和療效達到最大化，并且，絕不能大量產生短

5、期或長期對操作人員或公眾有毒害的物質。本章目錄本章目錄第一節(jié)第一節(jié) 制藥工程總體設計策略制藥工程總體設計策略第二節(jié)第二節(jié) 藥物生產工藝設計藥物生產工藝設計第三節(jié)第三節(jié) PID圖與設備安裝設計圖與設備安裝設計 (案例教學）案例教學）第四節(jié)第四節(jié) 藥廠廠區(qū)布置（自學）藥廠廠區(qū)布置（自學）( 圍繞生產藥品的車間工藝技術，簡單介紹：工程設計工作流程和圍繞生產藥品的車間工藝技術，簡單介紹：工程設計工作流程和內容與深度；重點介紹：（舉例展示）制藥工藝流程（圖）設計內容與深度；重點介紹：（舉例展示）制藥工藝流程（圖）設計本章話題本章話題 在藥物化學課中有介紹討論“解熱鎮(zhèn)痛藥和鎮(zhèn)痛藥”的一節(jié)課，其中說到：鄰乙

6、酰氧基苯甲酸，又名 Asprin。 本品合成的主要原料為水楊酸，經乙?；纯芍频?。 ；遇濕氣即緩緩水解成水楊酸及醋酸。 。 用醋酐作?；瘎邗；^程中生成一種乙酰水楊酸酐副產物，這些微量雜質是引起哮喘、蕁麻疹等的過敏源物質。 在藥劑學課中有介紹討論固體片劑的一節(jié)課，其中講到阿司匹林片制備需要用淀粉漿將阿司匹林粉混合制粒，然后干燥、過篩、壓片。 根據此信息，你將如何開展Asprin的合成工藝或制劑工藝設計，你將如何做好質量控制工作？你做的設計和控制如何？計算、設計與繪圖三者之間的關系如何？第二章第二章 制藥工程與工藝設計制藥工程與工藝設計 相同的制備方法因生產中采用不同的設備裝置會影響各單元操

7、作步相同的制備方法因生產中采用不同的設備裝置會影響各單元操作步驟先后次序安排驟先后次序安排- -流程設計。流程設計。 為了實現工藝參數穩(wěn)定和生產系統(tǒng)安全，需要配置有控制點及控制措為了實現工藝參數穩(wěn)定和生產系統(tǒng)安全，需要配置有控制點及控制措施（裝置）施（裝置）- -顯示與控制（自控）設計。顯示與控制（自控）設計。 為了滿足物料轉移裝置和為了滿足物料轉移裝置和/ /或管道管件內無積料的（保證質量的）工或管道管件內無積料的（保證質量的）工程要求，需要有相應的設備與設施的布置位置及方式程要求，需要有相應的設備與設施的布置位置及方式- -車間布置設計。車間布置設計。 為了實現工業(yè)目標為了實現工業(yè)目標（合

8、理、合法）（合理、合法），設計是，設計是必要的和必要的和必須的。必須的。 第一節(jié)第一節(jié) 制藥工程總體設計策略制藥工程總體設計策略1.1 制藥工程總體設計制藥工程總體設計 制藥工程總體設計制藥工程總體設計- -基礎設計或由專利商承擔的工藝包設計，又稱項目規(guī)劃或GMP方案設計，它是一個獨立的設計。 依我國現行行政法規(guī)，制藥工程總體設計是藥品藥品生產驗證的基本依據之一生產驗證的基本依據之一。第一節(jié)第一節(jié) 制藥工程總體設計策略制藥工程總體設計策略1.1 制藥工程總體設計制藥工程總體設計 工藝方案（流程）的確定與設計是總體設計中的關鍵和主體，故總體設計任務通常是由工藝專業(yè)主導完成由工藝專業(yè)主導完成的。的

9、。 形成的設計文件是形成的設計文件是下階段工程設計的依據和生產技術下階段工程設計的依據和生產技術的保證基礎的保證基礎。 設計可采用設計可采用決策式與洋蔥頭式模型相結合決策式與洋蔥頭式模型相結合的策略展開的策略展開。1.1 制藥工程總體設計制藥工程總體設計 具體內容具體內容- -解決工程項目（裝置）建設的總體部署和重大原則問題，達到優(yōu)化廠區(qū)總平面布置、優(yōu)化輔助生產設施、優(yōu)化系統(tǒng)工程的設計方案、控制工程規(guī)模、確定工程設計標準、設計原則和技術條件。 具體要求具體要求- -根據GMP規(guī)范和批準的可行性研究報告或設計任務書開展設計，為開展施工圖設計創(chuàng)造條件，以實現對建設項目人財物和資源總耗量的控制目標。

10、 第一節(jié)第一節(jié) 制藥工程總體設計策略制藥工程總體設計策略1.2 1.2 總體設計的任務與程序總體設計的任務與程序l (任何一個)工程總體設計的主要任務工程總體設計的主要任務可以用一定、二平衡、三統(tǒng)一、可以用一定、二平衡、三統(tǒng)一、四協(xié)調和五確定來描述。四協(xié)調和五確定來描述。 一定：確定設計主項及設計分工； 二平衡二平衡：提出工廠的物料、燃料和能量平衡； 三統(tǒng)一三統(tǒng)一：統(tǒng)一設計指導思想，統(tǒng)一原始資料、設計基礎數據、技術標準，統(tǒng)一公用工程設計原則和參數； 四協(xié)調四協(xié)調：協(xié)調工藝及公用工程參數，協(xié)調設計內容、深度、規(guī)范、規(guī)定，協(xié)調環(huán)境保護原則，協(xié)調生活及輔助設施的規(guī)模； 五確定五確定：確定總體工藝流程

11、，確定凈化區(qū)域與級別，確定總體平面布置，確定總定員數與總投資估算，確定總進度。 1.2 1.2 總體設計的任務與程序總體設計的任務與程序l 總體設計工作程序總體設計工作程序 依據任務和用戶要求用戶要求及規(guī)范等，研究并確定工藝流程。 進行詳細的工藝設計、設備設計、凈化分區(qū)（平面布置方平面布置方案案）和建筑等設施的設計；同時，必須添加控制系統(tǒng)并進行詳細的危險性可操作分析。 完成其他設計任務，最終形成優(yōu)化的總體設計。 常常被設常常被設計人員輕計人員輕視！視！根據任務圍繞功根據任務圍繞功能分區(qū)，切勿成能分區(qū)，切勿成長廊包間式！長廊包間式！2.1. 2.1. 概述概述通常，工藝設計的依據是經批準的可行性

12、研究報告、（工藝包）總體設計、工程設計合同書及設計基礎資料。從產品的形式來看制藥工藝有原料藥生產工藝和制劑生產工藝，相應的有原料藥生產工藝設計和制劑工藝設計。原料原料包裝材料包裝材料儲存儲存生生 產產灌裝灌裝包裝包裝成品成品儲存儲存質質 量量 控控 制制藥物生產過程的一般構成藥物生產過程的一般構成 第二節(jié)第二節(jié) 藥物生產工藝設計藥物生產工藝設計 對其中對其中過程設計是從全系統(tǒng)考慮出發(fā)設計的，其不同于單元設備的過程設計是從全系統(tǒng)考慮出發(fā)設計的，其不同于單元設備的設計，對系統(tǒng)中某一單元設備設計的結論不一定適合整個制藥過程設設計，對系統(tǒng)中某一單元設備設計的結論不一定適合整個制藥過程設計。計。 制藥過

13、程創(chuàng)新性設計是建立在遵循并符合法規(guī)的基礎上的，一項制藥過程創(chuàng)新性設計是建立在遵循并符合法規(guī)的基礎上的，一項令令人滿意人滿意的制藥過程設計必定是創(chuàng)造性和規(guī)范性的有機結合。的制藥過程設計必定是創(chuàng)造性和規(guī)范性的有機結合。 帶控制點的中藥提取工藝流程圖帶控制點的中藥提取工藝流程圖你知道這張圖是你知道這張圖是如何繪制如何繪制的嗎的嗎？ 中藥提取工中藥提取工藝流程方案藝流程方案投料投料煮提煮提自動控制煮提加水量自動控制煮提加水量自動加熱、溫度控制自動加熱、溫度控制藥液堵料判斷及排除藥液堵料判斷及排除出料控制出料控制二次煮提二次煮提出渣出渣板框過濾板框過濾藥液儲存藥液儲存濃縮濃縮進料進料濃縮濃縮出料收膏出料

14、收膏消泡消泡 采用連續(xù)進料控制，用連續(xù)的液位采用連續(xù)進料控制，用連續(xù)的液位計檢測控制蒸發(fā)室的液位。計檢測控制蒸發(fā)室的液位。 自動加熱和亞沸騰控制是提取過程控自動加熱和亞沸騰控制是提取過程控制中的關鍵控制。制中的關鍵控制。 一次煮提出料完成后，系統(tǒng)重復自動一次煮提出料完成后，系統(tǒng)重復自動控制煮提加水控制煮提加水自動加熱、溫度控制自動加熱、溫度控制出料控制等操作，進行二次煮提。出料控制等操作，進行二次煮提。 藥液中含有大量的皂苷，在蒸發(fā)室藥液中含有大量的皂苷，在蒸發(fā)室內真空度驟然增大或物料中含有空氣，內真空度驟然增大或物料中含有空氣，尤其是在采用真空進料方式極易產生尤其是在采用真空進料方式極易產生

15、泡沫，要求真空度和溫度協(xié)同控制，泡沫，要求真空度和溫度協(xié)同控制，使整個濃縮過程連續(xù)平穩(wěn)。使整個濃縮過程連續(xù)平穩(wěn)。 關鍵過程操作關鍵過程操作 監(jiān)測控制方法監(jiān)測控制方法完成物料衡算和設備選型后完成物料衡算和設備選型后 先擺出提取罐、回流冷凝器、油水分離器，用先擺出提取罐、回流冷凝器、油水分離器，用物料線連接，物料線連接， 擺出濾液過濾器、接受罐，并用物料管線連接擺出濾液過濾器、接受罐，并用物料管線連接 添加物料轉移用泵添加物料轉移用泵 添加生產過程各控制點以及質量各控制點并點添加生產過程各控制點以及質量各控制點并點加現場直讀儀表、傳感器加現場直讀儀表、傳感器- -遠傳儀表以及閥門和管遠傳儀表以及閥

16、門和管件件 編定設備位號編定設備位號 管道標注管道標注 帶控制點的中藥提取工藝流程圖繪制帶控制點的中藥提取工藝流程圖繪制PID圖即帶控制點的工藝流程圖圖即帶控制點的工藝流程圖，它與車，它與車間設備布置圖的設計都是工程施工圖設計間設備布置圖的設計都是工程施工圖設計的最重要的組成部分。的最重要的組成部分。 工藝平面布置與圖紙繪制工藝平面布置與圖紙繪制設備間距設備間距（工藝操作、設備維修、物流與人員安全）設備位置與方向設備位置與方向（工藝操作和物料轉移方便程度，管程和轉移路程最短）（6） 車間立面布置圖車間立面布置圖管口c1:41:41:41:10視鏡g1, g2點焊D類焊接接頭A,B類焊接接頭突面

17、（）蒸發(fā)口進液口蒸汽進口冷凝水出口出液口出渣口視鏡口投料口蒸汽進口突面（） 突面（）內螺紋溫度計口卡箍（平面）清洗口突面（）冷卻水進口突面（）冷卻水出口不按比例不按比例不按比例卡箍（平面）卡箍（平面）卡箍（平面） 備用口壓力表口卡箍（平面）內螺紋1:5管口f,q1:5管口r（）過程控制過程控制出渣出渣 設備上下間距設備上下間距（操作、設備維修、物料轉移）（7） 工藝配管圖繪制工藝配管圖繪制 施工圖設計是為了滿足建筑施工、設備、儀表、電氣及施工圖設計是為了滿足建筑施工、設備、儀表、電氣及管道等安裝、管道等安裝、 設備的制作設備的制作以及以及控制工程建設造價的要求?？刂乒こ探ㄔO造價的要求。 施工圖

18、設計是把初步設計中確定的設計原則和設計方案，施工圖設計是把初步設計中確定的設計原則和設計方案，根據建筑安裝工程或設備制作的需要，進一步具體化。根據建筑安裝工程或設備制作的需要，進一步具體化。把工程設計各個組成部分的布置和主要施工方法，以圖把工程設計各個組成部分的布置和主要施工方法，以圖樣及文字的方式加以確定，并編制設備、材料明細表。樣及文字的方式加以確定，并編制設備、材料明細表。 施工圖設計可作為生產準備的依據。施工圖設計可作為生產準備的依據。通常，由文字說明、通常，由文字說明、表格和圖紙三部分組成。表格和圖紙三部分組成。2.3 2.3 工藝設計的原則工藝設計的原則u 以實現產品質量和生產潛力

19、提高以及原料和能量消耗降低為目標，同時，保證生產過程的安全和環(huán)境的改善以及對環(huán)境的有害影響減少。u 采用注冊確認的原藥的合成方法、或生物轉化或提取分離方法與工藝，藥劑的加工方法與工藝。u 結合用戶需求（URS）和用戶操作習慣，進行生產過程技術方案的優(yōu)化，符合相關技術標準和GMP等規(guī)范。URS（user requirement specification）即用戶需求說明）即用戶需求說明，是指使用方對設備、廠房、硬件設施系統(tǒng)等提出的自己的期望使用需求說明，這個需求綜合根據自己的使用目的、環(huán)境、用途等提出自己具體的方案。2.4 2.4 工藝設計方法工藝設計方法l 工作程序 一般地，在制藥工藝設計過程

20、中，首先要取得項目的商業(yè)和技術文件資料等設計技術條件，然后開展工藝設計，設計過程中向相關專業(yè)提供設計條件，完成全部工藝設計（包括PID工藝流程圖、車間平立面布置圖等）工作。設計前期工作設計前期工作工藝設計階段工藝設計階段開展工藝設計開展工藝設計 向有關專業(yè)提向有關專業(yè)提設計條件設計條件項目建議書項目建議書（含總體規(guī)劃）（含總體規(guī)劃）可研報告可研報告項目標書項目標書合同談判合同談判接受設計條件接受設計條件消化設計基礎資料消化設計基礎資料定流程方案定流程方案計算與分析計算與分析設備放大設計與選型設備放大設計與選型輔助和公用系統(tǒng)方案輔助和公用系統(tǒng)方案及其計算及其計算編制設備清單等編制設備清單等條件及

21、相關表格條件及相關表格生產操作原則和生產操作原則和安全規(guī)程指南安全規(guī)程指南三廢排放一覽表三廢排放一覽表工藝專業(yè)向各個專業(yè)提供的相關設計條件工藝專業(yè)向各個專業(yè)提供的相關設計條件相關專業(yè)意見相關專業(yè)意見反饋反饋文字數據資料文字數據資料主要生產工主要生產工藝配置圖藝配置圖基礎條件圖基礎條件圖工藝流程圖工藝流程圖 工藝專業(yè)有責任和義務工藝專業(yè)有責任和義務向相關設計專業(yè)提供配合設計的條件和要求，作為相關專業(yè)設計的依據，以保證其它專業(yè)的設計能夠在工藝專業(yè)正式開展設計作業(yè)的同時開展平行設計作業(yè)。2.2.4 4 工藝設計方法工藝設計方法l 工藝流程設計工藝流程設計依據開發(fā)的技術選擇工藝路線邊設計邊進行工藝工程

22、方案的優(yōu)化完成工藝流程設計 由于對人體生理、材料科學，以及有其它成分存在時藥物與人體間相由于對人體生理、材料科學，以及有其它成分存在時藥物與人體間相互作用等知識的匱乏，一種具有不同的成分和物理化學性質的藥劑的設計互作用等知識的匱乏，一種具有不同的成分和物理化學性質的藥劑的設計和采用何種路徑生產，無論在理論還是在實踐上，都是一項艱巨的任務。和采用何種路徑生產，無論在理論還是在實踐上，都是一項艱巨的任務。l 工藝流程設計過程與要求工藝流程設計過程與要求工藝包手冊設備樣本確定工藝確定工藝技術方案技術方案任務接收任務接收工藝包工藝包成熟技術成熟技術文獻資料文獻資料基礎知識基礎知識經驗經驗繪制工藝繪制工

23、藝流程框圖流程框圖工序工序組成要素組成要素控制要點控制要點檢測驗證項檢測驗證項計算、放大設計計算、放大設計與與設備設備選型選型數據和參數數據和參數基礎知識基礎知識經驗經驗過程流程圖過程流程圖設備、管線設備、管線帶控制點帶控制點工藝流程圖工藝流程圖結合工藝條件與安全和環(huán)境控制要求在設備和管線上配置相應的檢測控制裝置儀表車間布置圖 無菌藥品生產的基本組成要素無菌藥品生產的基本組成要素純化水用于非無菌操作純化水用于非無菌操作玻璃瓶玻璃瓶原料與原料與過程用具過程用具清洗與除熱原清洗與除熱原干熱滅菌蒸汽滅菌蒸汽滅菌無菌操作無菌操作混合混合灌裝灌裝加塞封口加塞封口無菌檢查無菌檢查隔離技術隔離技術其它其它汽

24、化雙氧汽化雙氧水發(fā)生器水發(fā)生器凍干機凍干機終端滅菌終端滅菌設備設備注射用水注射用水制備制備純蒸汽純蒸汽發(fā)生器發(fā)生器水處理飲用水飲用水注射用水系統(tǒng)注射用水系統(tǒng)純蒸汽系統(tǒng)純蒸汽系統(tǒng)產品產品產品產品工藝流程方案分析工藝流程方案分析工藝流程方案分析原輔料原輔料溫度、真空度時間CIP、SIP檢查檢查/ /驗證項目驗證項目稱量微粒微生物過濾器滅菌在線清潔在線滅菌過濾器滅菌完好性清潔滅菌程序裝量核查水分及其它指標標簽數量平衡稱重稱重藥液配制藥液配制除菌過濾除菌過濾接收容器接收容器冷凍干燥冷凍干燥充氮壓塞壓鋁蓋充氮壓塞壓鋁蓋檢漏檢漏貼簽貼簽成品包裝成品包裝灌裝半壓塞灌裝半壓塞氮氣氮氣注射用水注射用水80循環(huán)循

25、環(huán)接受容器接受容器瓶子瓶子膠塞膠塞0.2m過濾過濾 0.2m過濾過濾 清潔、滅菌清潔、滅菌清洗去熱原清洗去熱原320 5min 滅菌滅菌121 30min 凍干粉針工藝流程控制凍干粉針工藝流程控制流程框圖流程框圖操作工序操作工序研究研究各單元操作各單元操作方式與設備選型方式與設備選型工藝放大試驗工藝放大試驗設備放大設計設備放大設計與冷模試驗與冷模試驗 獲得混合與傳獲得混合與傳熱強度等參數熱強度等參數 確定設備結構確定設備結構與規(guī)格與規(guī)格（選型）（選型） 獲得生產尺度下質獲得生產尺度下質量變化數據與規(guī)律量變化數據與規(guī)律 確定單元操作工藝確定單元操作工藝參數參數工藝流程優(yōu)化工藝流程優(yōu)化生產工藝技術

26、生產工藝技術初步工藝流程圖初步工藝流程圖工藝流程圖工藝流程圖過程工程放大過程工程放大試驗研究試驗研究2.2.4 4 工藝設計方法工藝設計方法-工藝工藝放大放大設計流程設計流程首先首先 進行進行工藝路線的選擇；工藝路線的選擇；然后然后 應設有與檢查和驗證項配應設有與檢查和驗證項配套的生產過程監(jiān)控點和質量套的生產過程監(jiān)控點和質量監(jiān)測點！監(jiān)測點！ 操作工序的研究與確定操作工序的研究與確定 依據單元操作要求，根據小試合成（制備）操作步驟進行分解或整合為依據單元操作要求，根據小試合成（制備）操作步驟進行分解或整合為工藝操作工序。工藝操作工序。 對于轉化率低的合成反應工序不僅要安排有溶劑回收、產品分離純化工序及對應的設備，還對于轉化率低的合成反應工序不僅要安排有溶劑回收、產品分離純化工序及對應的設備，還要有原料回收工序及套用給料設施（中間罐及物料泵或其他輸送設備等）。要有原料回收工序及套用給料設施（中間罐及物料泵或其他輸送設備等）。 基于小試樣品質量與原料的關系分析，決