第22章 制藥工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型

第二十二章工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型

22.1.1概述

所謂工藝就是選擇切實(shí)可靠的生產(chǎn)技術(shù)路線，由原料→半成品→成品的加工過(guò)程。一個(gè)典型的原料藥制藥工藝過(guò)程一般由六個(gè)階段所組成，如圖22-1所示。

圖22-1制藥工藝過(guò)程一個(gè)工藝過(guò)程除了上述的各階段外，還需要公用工程（水、電、氣）及其它附屬設(shè)施（消防設(shè)施、輔助生產(chǎn)設(shè)施、辦公室、住宅區(qū)及化驗(yàn)室等）的配合。工藝流程表示由原料到成品過(guò)程中物料和能量發(fā)生的變化及其流向。工藝流程設(shè)計(jì)是車間工藝設(shè)計(jì)的核心，表現(xiàn)在它是車間設(shè)計(jì)最重要、最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)步驟。22.1.2選擇生產(chǎn)方法

為順利開(kāi)展設(shè)計(jì)工作必須搜集有關(guān)生產(chǎn)方法的資料，其內(nèi)容為：①各種生產(chǎn)方法及其工藝流程；②各種生產(chǎn)方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，包括：產(chǎn)品成本；原料和主要輔料的用量及供應(yīng)的可能性；水、電、氣的用量及其供應(yīng)；副產(chǎn)品的利用，廢水廢物的處理；生產(chǎn)技術(shù)是否先進(jìn)，裝備簡(jiǎn)單或復(fù)雜；生產(chǎn)自動(dòng)化、機(jī)械化程度；基本建設(shè)投資；建筑占地面積和展開(kāi)面積；主要基建材料用量及其供應(yīng)的可能性；設(shè)備制作的復(fù)雜程度及供應(yīng)的可能性等。22.1.3工藝設(shè)計(jì)流程1、工藝設(shè)計(jì)流程的原則①盡可能采用先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)生產(chǎn)方法及成熟的科學(xué)技術(shù)成就，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。②“就地取材”、充分利用當(dāng)?shù)卦?，以便獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。③所采用的設(shè)備效率高、降低原材料消耗及水電氣消耗。以使產(chǎn)品的成本降低。④按GMP要求對(duì)不同的藥物劑型進(jìn)行分類的工藝流程設(shè)計(jì)。如口服固體制劑、栓劑等按常規(guī)工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)；外洗液、口服液、注射劑(大輸液、小針劑)等按滅菌工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)；粉針劑按無(wú)菌工藝路線進(jìn)行設(shè)計(jì)等。22.1.3工藝設(shè)計(jì)流程⑤β-內(nèi)酰胺類藥品(包括青霉素類、頭孢菌素類)按單獨(dú)分開(kāi)的建筑廠房進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)。中藥制劑和生化藥物制劑涉及中藥材的前處理、提取、濃縮(蒸發(fā))以及動(dòng)物臟器、組織的洗滌或處理等生產(chǎn)操作，按單獨(dú)設(shè)立的前處理車間進(jìn)行前處理工藝流程設(shè)計(jì)，不得與其制劑生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)混雜。⑥其他如避孕藥、激素、抗腫瘤藥、生產(chǎn)用毒菌種、非生產(chǎn)用毒菌種、生產(chǎn)用細(xì)胞與非生產(chǎn)用細(xì)胞、強(qiáng)毒與弱毒、死毒與活毒、脫毒前與脫毒后的制品的活疫苗與滅活疫苗、人血液制品、預(yù)防制品的劑型及制劑生產(chǎn)按各自的特殊要求進(jìn)行工藝流程設(shè)計(jì)。22.1.3工藝設(shè)計(jì)流程⑦遵循“三協(xié)調(diào)”原則即人流物流協(xié)調(diào)、工藝流程協(xié)調(diào)、潔凈級(jí)別協(xié)調(diào)，正確劃分生產(chǎn)工藝流程中生產(chǎn)區(qū)域的潔凈級(jí)別，按工藝流程合理布置，避免生產(chǎn)流程的迂回、往返和人、物流交叉等。⑧充分預(yù)計(jì)生產(chǎn)的故障，以便即時(shí)處理、保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。工藝設(shè)計(jì)流程的依據(jù)主要從原料性質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量和品種、生產(chǎn)能力以及今后的發(fā)展余地等方面考慮。

22.1.3工藝設(shè)計(jì)流程2、工藝過(guò)程的分類制藥生產(chǎn)過(guò)程一般可以分為連續(xù)操作、間歇操作和半間歇操作。采用哪一種操作方式，要因地制宜。3、設(shè)計(jì)工藝流程應(yīng)考慮的問(wèn)題（1）從工藝和技術(shù)角度來(lái)看，要求工藝流程滿足以下要求：①盡量采用能使物料和能量有高利用率的連續(xù)過(guò)程。②反應(yīng)物在設(shè)備中的停留時(shí)間既要使之反應(yīng)完全，又要盡可能的短。③維持各個(gè)反應(yīng)在最適宜的工藝條件下進(jìn)行。④設(shè)備或器械的設(shè)計(jì)要考慮到流動(dòng)形態(tài)對(duì)過(guò)程的影響，也要考慮到某些因素可能變動(dòng)，如原料成分的變動(dòng)范圍，操作溫度的允許范圍等。22.1.3工藝流程設(shè)計(jì)⑤盡可能使設(shè)備的構(gòu)造、反應(yīng)系統(tǒng)的操作和控制簡(jiǎn)單、靈敏和有效。⑥及時(shí)采用新技術(shù)和新工藝。有多種方案可以選擇時(shí)，選直接法代替多步法，選原料易得路線代替多原料路線，選低能耗方案代替高能耗方案，選接近于常溫常壓的條件代替高溫高壓的條件，選污染或廢料少的代替污染嚴(yán)重的等等，但也要綜合考慮。⑦為易于控制和保證產(chǎn)品質(zhì)量一致，在技術(shù)水平和設(shè)備材質(zhì)等允許下，大型單系列優(yōu)于小型多系列，且便于實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制。22.1.3工藝流程設(shè)計(jì)（2）從經(jīng)濟(jì)核算、管理、環(huán)保和操作安全的角度來(lái)看，要求：①選用小而有效的設(shè)備和建筑，以降低投資費(fèi)用，并便于管理和運(yùn)輸，與此同時(shí)，也要考慮到操作、安全和擴(kuò)建的需要。②用各種方法減少不必要的輔助設(shè)備或輔助操作。例如利用地形或重力進(jìn)料以減少輸送機(jī)械。③工序和廠房的銜接安排要合理。④創(chuàng)造有職業(yè)保護(hù)的安全工作環(huán)境，減輕體力勞動(dòng)負(fù)擔(dān)。⑤重視環(huán)境保護(hù)，做好三廢治理。污染處理裝置應(yīng)與生產(chǎn)同時(shí)投產(chǎn)。22.1.3工藝流程設(shè)計(jì)4、根據(jù)生產(chǎn)操作方法確定主要制藥過(guò)程及機(jī)械設(shè)備5、保持主要設(shè)備能力平衡，提高設(shè)備的利用率6、確定配合主要制劑過(guò)程所需的輔助過(guò)程及設(shè)備22.1.4工藝流程圖初步設(shè)計(jì)階段的工藝流程圖有生產(chǎn)工藝流程示意圖、物料流程圖和帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。在施工圖設(shè)計(jì)階段要進(jìn)一步對(duì)上述流程圖進(jìn)行完善、補(bǔ)充，同時(shí)要完成管道儀表流程圖1、生產(chǎn)工藝流程示意圖

（1）工藝流程框圖工藝流程框圖是用方框和圓框(或橢圓框)分別表示單元過(guò)程及物料，以箭頭表示物料和載能介質(zhì)流向，并輔以文字說(shuō)明表示制劑生產(chǎn)工藝過(guò)程的一種示意圖。它是物料計(jì)算、設(shè)備選型、公用工程(種類、規(guī)格、消耗)、車間布置等項(xiàng)工作的基礎(chǔ)，需在設(shè)計(jì)工作中不斷進(jìn)行修改和完善。如圖22-2是葡萄糖生產(chǎn)工藝流程方框圖。

22.1.4工藝流程圖圖22-2葡萄糖車間的工序劃分22.1.4工藝流程圖（2）工藝流程簡(jiǎn)圖工藝流程簡(jiǎn)圖由物料流程和設(shè)備組成。它包括:以一定幾何圖形表示的設(shè)備示意圖；設(shè)備之間的豎向關(guān)系；全部原輔料、中間體及三廢名稱及流向；必要的文字注釋。如圖22-3為某硬膠囊劑生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖。2、物料流程圖工藝流程示意圖完成后，開(kāi)始進(jìn)行物料衡算，再將物料衡算結(jié)果注釋在流程中，即成為物料流程圖。它說(shuō)明車間內(nèi)物料組成和物料量的變化，單位以批(日)計(jì)(對(duì)間歇式操作)或以小時(shí)計(jì)(對(duì)連續(xù)式)。從工藝流程示意圖到物料流程圖，工藝流程就由定性轉(zhuǎn)為定量。物料流程圖是初步設(shè)計(jì)的成果，需編入初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中。

22.1.4工藝流程圖圖22-3硬膠囊劑生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖22.1.4工藝流程圖對(duì)應(yīng)于工藝流程示意圖，物料流程圖亦有兩種表示方法:①以方框流程表示單元操作及物料成分和數(shù)量；②在工藝流程簡(jiǎn)圖上方列表表示物料組成和量的變化，圖中應(yīng)有設(shè)備位號(hào)、操作名稱、物料成分和數(shù)量。對(duì)總體工程設(shè)計(jì)應(yīng)附總物料平衡圖。3、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)工藝流程圖一般應(yīng)畫(huà)出所有工藝設(shè)備、工藝物料管線、輔助管線、閥門、管件以及工藝參數(shù)(溫度、壓力、流量、液位、物料組成、濃度等)的測(cè)量點(diǎn)，并表示出自動(dòng)控制的方案。它是由工藝專業(yè)人員和自控專業(yè)人員合作完成的。藥物制劑工程設(shè)計(jì)帶控制點(diǎn)的工藝流程圖繪制，沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定。從內(nèi)容上講，它應(yīng)由圖框、物料流程、圖例、設(shè)備一覽表和圖簽等組成。22.1.4工藝