绪论 程相比较,中药制药单元过程具有白身的特性,因而引出了19个出现频率较高的单元过程, 并根据中药生产的特点村各种过程作出有针对性的讨论。现代科学技术的迅速发展为屮药制 药生产提供了技术进步的基础,一些有前景的新的单元过程成为本篇的内容。中药生产单元 过程包含:动量、热量、质量三大传递过程,机械过程与热力过程。因而全篇分为中药制药 流体动力过程,中药制药传热过程,中药制药传质过程和中药制药粉体过程四章。考虑到 中药工程”专业的课程设置实际情况,本篇对三大传递过程的基础理论只作总结性介绍 重点放在中药生产中的应用以及标准化装备的设计选用。 第二篇中药制药工业化生产。全篇分为中药浸膏的工业化生产、中药固体制剂的T业 化生产、中药液体制剂的工业化生产三章。中药生产流程一般分为药材成分的浸取和制剂两 部分,本篇介绍浸膏、制剂的工业化生产方法与过程。在浸膏的工业化生产中简要介绍药材 的预处理与炮制工艺,重点讨论药材的提取工艺特性以及中药材有效成分的工业浸提、分离 纯化方法。对于众多的药物剂型,本书则以固体、液体制剂作为分类基础,着重介绍片剂 胶饔剂、水针剂、大输液等的工业化生产过程。以GMP为核心,讨论其在工业化生产中的 实施方法、车间布局、机器选用及工作原理、生产技术经济指标与分析等。掌握以上剂型的 工业化生产后,学生可对其他剂型的生产举-反三。本书的选材充分考虑了与药剂学、中药 化学、炮制学等的区别与教学分工。 第三篇中药制药程设计。由中药制药工程设计与总图规划、中药厂的洁净技术设计 与GMP验证、中药工程的工艺与装置设计、中药制药工程的非工艺设计四章构成。其中第 八章仅作概要性介绍,在社会主义市场经济条件下,政府职能的转换导致项目审批程序的简 化,只需作原则性介绍即可。洁净设计与GMP验证是中药厂能否投产的关键,对业洁净 技术及相关的GMP验证作重点讨论。厂艺与装置设计则是基础,对工艺方案选择论证、工 艺计算、流程图、设备选用设计直至工艺施工图的绘制、设计说明书等都作了详细的描述。 对于非工艺设计,其基本知识是工艺工程师必须了解但又无需亲自去做的工作,因而作为参 阅内容编入。 第四篇中药工程智能化技术研究与应用。包括计算机技术在中药生产过程控制中的应 用,计算机数据库技术和CAD的应用两部分。前者以华东中药工程集团有限公司自主研发 的中药水提取工艺计算机自控系统为线索,介绍了计算机控制系统的组成及白动控制原理及 其实例。后者就计算机数据库技术和CAD在中药工程中的应用方向加以探讨。 综上所述《中药制药工程学》研究的重点内容是围绕:“质量可控、工艺规范、中试放大 和技术标准”四个要素而贯穿于中药工业生产的全过程,它是指导中药工业生产、实施中药现 代化的重要理论基础和工程技术手段。可以看出,《中药制药工程学》充分体现了将传统屮医 药特色与现代科学技术相结合。第五章中药浸膏工业化生产以中药中间产物—中药浸膏为主 线,从中药材质量控制开始,详细论述了中药材的预处理、中药有效成分的工业提取分离,浸 音生产过程所涉及到的粉体工程、流体力学过程、传热过程、传质过程等的应用。本书既有传 统的炮制、浸渍法,又有先进的膜分离技术、超临界流体萃取技术与中药逆流多级提取艺及 装备设计等;既有传统的经验,又有现代理论技术,融传统与现代于一体。 中药制药工程学”作为专业工程学,从其任务而言就是要解决本行业大规模工业化生 产过程中所发生的各种工程技术问题,即传统中药生产如何从传统落后的小作坊的“定性” 生产方式,逐步转化为先进的“定量”的生产方式。中药渊源于三千年前的手工作坊,而迈 入工业化生产才二十余年。中药现代化还有一段相当艰巨的漫长过程,这些都是当前和今后 工程和药学专家不断探索研究的课题,相信通过广泛的学术交流和科研合作,不断深化“中 药制药工程”学科的理论研究与生产实践,为我国中药现代化的战略发展和21世纪入类的 健康事业作出新的贡献
14 第一篇中的制的工业单元过程 第一章中药制药工程的流体动力过程 本章学习要求 1.掌握药厂管路系统的工艺设计与计算 掌握流休榆送机碱的选用设计 3.掌握气、液国非均相物系分离过程的工艺设计与计算 第一节中药制药流体动力过程基础 (供学生复习用) 、流体流动的性质 与流体流动有关的流体性质如表1-1-1所示。 表1-1-1与流体流动有关的性质 性质名称 表示式 单位 注 液体混合物 xA++…+ (l-1-2) 密度 气体=一 moLopo l-1-4) 气体混合物 Pn=Ay4+msyg+…+pNyy (1-1-5 lMP=10kPa 10Pa 压力 [Pa=N/m2](1-16)Pa=0.99×10atm=0.075mH .104mH2O=1.02×t0-5kg 互溶液体混合物lg%=∑xlg (1⊥7) 黏度 [Pa·s] 气体混合物m= (1-1-8) 表中m-流体质量,k;V-流体的体积,m3;x-质量分率;T绝对温度,K;M一相对分子质量;R.气体常 数,8.314kJ/kmo;y摩尔分率;F垂直作用于流体表面上的力,N:S-作用面积,m2 压力可以有不同的计量基准,如以绝对真空(即零大气压)为基准,称为绝对压力,它是流 体的真空压力。如以当地大气压为基准,被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值称为表压 表压力=绝对压力一大气压力
第一草药制药工程的流体动力过程 5 当被测流体的压力比大气压力低的数值称为真空度,即: 真空度=大气压力一绝对压力 显然,真空度是表压的负值,设备内流体绝对压力越小,则其真空度越高。测量流体压力用 的仪表叫压力表,压力表上的读数-般是以大气压为基准,即其读数为表压力(或真空度)。为 了避免混淆,压力数值用表压力和真空度表爪时,必须说明。 有关流体流动的质量、能量衡算式 有关流体流动的质量、能量衡算式包括流体静力学方程、连续性方程与柏努利方程 见表1-1-2。 表1-1-2流体流动的量要方程 1.流体静力学方程 P?=P]+pg(Z2-Z1) (1-1-9) 或当z1=0时 力=pn+pgz (1-1-9a) 式中z—液体中…点距液面的深度,m 注;式(1-1-9)可视为式(1-1-13)1=tg=0的特例 2.连续性方程 连续稳定流动于管内的流体; pS1x1=PS2a2=常数 (1-110) 对圆形直管、不可压缩流体 (11l1 式中 管内某截面处平均流速,m/s (v=4v/πd2) d-管子内径,m 3.柏努利方程 连续稳定流动于管内的流体 z++2-2+号+ 「J/kg(1-1-12 或其他两种表达式: 器+101 p21+1+p=gz2+2+nzPa(1-14) 流体流动时单位流体具有的机械能形式 单位 J/kg Pa( Nm/m 表达式 kg流体具有的能量 lkg重流体具有的能量 lm‘流体具有的能量 机械能 位能 位压头 v2/2g(动压头) 静压能 p/(静压头 【例1-1-1】在如本例附图所示的输水管路中,主管规格为4"有缝管(14mm×4mm,有进 支管后,要求支管流速比主管大50%,两支管流量分别为V1=10m3/h,V2=20m3/h,试求主 管内的流速和两支管的管径,并按有缝钢管规格选择合适的管径。 解主管的内径d=108·2×4=100mm=0.1m,水是不可压缩流体,由质量衡算得主管的 流量为:
16 第一篇中药制药工业单元过程 V=v:+V2=10+20=30m/h 主管内的流速为 4×30 Xdπ×0.1062×36 =0.944m!s 两攴管内流速为: a1=t2=1.5a=1.5×0.944=1.42m/s 攴管1的内径为: 例11-1附图 4x10 1.42×3600 0.0499m 支管2的管径为 d2=(x×4×3600)=0.0706m 查附录两支管的有缝钢管规格选为2(0×3.5)和3”(焖8.5×4),注意,此时的1、w,不等于 1.42m/s! 【例1-1-2】用离心泵将密度为1100kg/m2的液体从地面贮 罐送至10m高的敞冂容器。已知泵进口流速为1m/s,压头损 失为1m液柱,进管径为中08×4,出冂管径为师6×3,求泵 所提供的外加能量(本题用压头作为能量单位来计算) 解取地面贮罐液面为1-1截面,高位容器眢子出口处为 22截面,选贮罐液面为基准水平面,在1-1和2-2截面间列柏 努利方程: He=(z1-z,)+“-“+BP+H1 根据已知条件 22-21=10m液柱 P2=P1=OPa H=1m液柱 因贮罐截面积远大于管出口截面积,可近似看成a21=0 料液在进口管u=1m/s,根据连续性方程可知,出口管处 例1-1-2附图 应为 =(2) =1×(1082×4 76-2×3 2.04m/s 将上式各值代人柏努利方程, v2-v2 fe=(Z2-z1)+ 2x+h=10+2.04-0+1=1.21m液柱 2g 、流体的流动阻力 1.雷诺数Re及其含义 著名的雷诺实验总结出了 Re-4≌ (1-1-15) 式中μ流动流体的黏度,Pa·s; Re雷诺数,单位为l。 雷诺数是本书引入的第一个无因次量。大家知道大多数物理量的单位都由长度、质量、时问 等组成,若分别用[L]、[M、[r]等因次来表示,则物理量单位的因次式可表示为