【正文】 第一篇：制藥工程基礎(chǔ)第一章藥物：藥物是對(duì)疾病具有預(yù)防、治療和診斷作用或用以調(diào)節(jié)肌體生理功能的一類物質(zhì)。制藥工程的研究目的：①藥物制備所用的包括生化反應(yīng)在內(nèi)的各類型化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)以及細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)等規(guī)律；②揭示天然藥物和中藥提取分離過程中的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)等規(guī)律，藥物與其他非活性物質(zhì)的混合和成型加工等物理過程中的流體動(dòng)力學(xué)和分子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)規(guī)律；③總結(jié)包括環(huán)境狀態(tài)和機(jī)械力在內(nèi)的工程因素對(duì)制藥過程以及藥品的生物醫(yī)學(xué)性能的影響，形成一些具有普遍意義的原理，用以知道工業(yè)生產(chǎn)過程和開發(fā)研究。就放大的方法而言，有數(shù)學(xué)模型法和工程實(shí)驗(yàn)法。制藥工程的分類：從工程與工藝技術(shù)角度可分為：①生產(chǎn)工藝工程②制藥廠（車間）工藝與工程設(shè)計(jì)。按藥物的運(yùn)轉(zhuǎn)階段可將制藥工程分為：①原料藥制造工程②藥物劑型加工工程③藥品貯存工程。按生產(chǎn)藥物的類別可分為：①化學(xué)制藥工程②生物制藥工程③中藥制藥工程。制藥設(shè)備的分類：①原料藥生產(chǎn)用設(shè)備級(jí)機(jī)械②藥物制劑機(jī)械與設(shè)備③藥用粉碎機(jī)械④飲片機(jī)械⑤制藥用水設(shè)備⑥藥品包裝機(jī)械⑦藥物檢測(cè)設(shè)備⑧制藥用其他機(jī)械設(shè)備。設(shè)備設(shè)計(jì)的總目標(biāo)：總目標(biāo)是在現(xiàn)行原料和產(chǎn)品價(jià)格的條件下使反應(yīng)器的體積最小、投資最省、操作費(fèi)用最低和目的產(chǎn)物的收率最高，從而使經(jīng)濟(jì)效益最好；化學(xué)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)通常是根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)能力、原料組成及產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行的。反應(yīng)器或浸取器設(shè)計(jì)通常要借助的數(shù)學(xué)模型包括：物料衡算式、熱量衡算式、動(dòng)量衡算式以及相關(guān)的反應(yīng)或擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程、熱力學(xué)計(jì)算式和各種傳遞參數(shù)計(jì)算式等。制藥過程的具體設(shè)計(jì)的基本方法依次為：①選擇、確定每個(gè)獨(dú)立的步驟(工序、技術(shù))②設(shè)計(jì)（選擇、確定）各獨(dú)立步驟對(duì)應(yīng)的設(shè)備與裝置③連接各獨(dú)立的步驟構(gòu)成符合生產(chǎn)要求的完整系統(tǒng)。工藝設(shè)計(jì)的基本程序是：根據(jù)（生產(chǎn)）設(shè)計(jì)任務(wù)選擇并設(shè)計(jì)技術(shù)方案，然后進(jìn)行物料能量衡算，再進(jìn)行設(shè)備選型或條件設(shè)計(jì)，最后繪制工藝流程圖和廠區(qū)及車間設(shè)備布置圖，并繪制設(shè)計(jì)說明書。第二章化學(xué)計(jì)量方程：是表示各反應(yīng)物與生成物在反應(yīng)過程中量的變化關(guān)系的方程。在間歇生產(chǎn)系統(tǒng)中，反應(yīng)物一次加入反應(yīng)器，經(jīng)歷一定的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)化率后，產(chǎn)物一次卸出，生產(chǎn)是分批進(jìn)行的，在反應(yīng)期間，反應(yīng)器中沒有物料進(jìn)出。如果間歇反應(yīng)器中物料由于攪拌而處于均勻狀態(tài)，則反應(yīng)物系的組成、溫度、壓力等參數(shù)在每一瞬間都是一致的，但隨反應(yīng)的進(jìn)行而變，故獨(dú)立變量為時(shí)間。反應(yīng)物體積不恒定時(shí)：—rA=dnA/Vdt恒定時(shí)：—rA=dcA/dt nnk組分K已反應(yīng)掉的物質(zhì)的量=ko轉(zhuǎn)化率：xk= ninionknko組分K的起始物質(zhì)的量nx==反應(yīng)程度：如果用各組分在反應(yīng)前后的物質(zhì)的量的變化與其計(jì)量數(shù)的比值來定義反應(yīng)程度，則 koaa如果化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式能代表反應(yīng)的真正歷程，稱為基元反應(yīng)?；磻?yīng)的速率與反應(yīng)物的濃度（帶有指數(shù)）的乘積成正比，其中ikab各濃度項(xiàng)的指數(shù)就是反應(yīng)式中各相應(yīng)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)。rA=kcAcB① 反應(yīng)級(jí)數(shù)不能獨(dú)立地預(yù)示反應(yīng)速率的大小，它只是表明反應(yīng)速率對(duì)各組分濃度的敏感程度，a和b值越大，則A的濃度和B的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響也越大。② 反應(yīng)級(jí)數(shù)a和b的值是憑借實(shí)驗(yàn)來獲得的，它既與反應(yīng)機(jī)理無直接的關(guān)系，也不等于各計(jì)量數(shù)，只有當(dāng)化學(xué)計(jì)量方程與反映實(shí)際歷程的反應(yīng)機(jī)理式一致時(shí)，反應(yīng)級(jí)數(shù)與計(jì)量數(shù)才會(huì)相等，對(duì)于這類反應(yīng)我們稱之為基元反應(yīng)，它可以直接應(yīng)用定律來列出其反應(yīng)速率方程。③ 由于反應(yīng)級(jí)數(shù)是由實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)值，所以只能在獲得其值的實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)加以應(yīng)用；它們?cè)跀?shù)值上可以是整數(shù)、分?jǐn)?shù)或零，亦可以是負(fù)數(shù)，但總反應(yīng)級(jí)數(shù)在數(shù)值上是很少達(dá)到3的。230。E246。阿倫尼烏斯方程k=k0exp231。247。活化能E的物理意義是把反應(yīng)分子“激發(fā)”到可以進(jìn)行反應(yīng)的“活化狀態(tài)”時(shí)所需的能量。所以，E的大小直接反映了反應(yīng)的難易程232。RT248。度，E愈大，通常所需的反應(yīng)溫度亦愈高。dcA可逆反應(yīng)：由于正逆向均為一級(jí)反應(yīng)，故其反應(yīng)速率方程的微分式為：rA==kcAk162。cs npnpodtA的物質(zhì)的量之比值，j=收率（或總收率）以符號(hào)jp記之，它表示生成的目的產(chǎn)物P的物質(zhì)的量與反應(yīng)掉的反應(yīng)組分即 npnpopnAonA得率以符號(hào)Xp記之，它表示生成的目標(biāo)產(chǎn)物P的物質(zhì)的量與反應(yīng)物A的起始物質(zhì)的量之比，即XP=選擇性以符號(hào)Sp記之，它是目的產(chǎn)物P所生成的物質(zhì)的量與某副產(chǎn)物S生成的物質(zhì)的量之比，即SP= nsnso1釜式反應(yīng)器主要由攪拌裝置、軸封和攪拌罐（釜體）三大部分組成，攪拌裝置包括傳動(dòng)裝置、攪拌軸、攪拌器，由電動(dòng)機(jī)和減速器驅(qū)動(dòng)攪拌軸使攪拌器按照一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)攪拌的目的。1釜式攪拌器的缺點(diǎn)：用于非生產(chǎn)性的操作時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)物的損失較大等，所以適用于經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、批量小的產(chǎn)物，如藥品和精細(xì)化工產(chǎn)品等的生產(chǎn)。1分批式操作的優(yōu)化分析（YR為最大的優(yōu)化 dcRcRdxA1）以反應(yīng)器的平均生產(chǎn)速率xA==（2）以生產(chǎn)費(fèi)用最低為目標(biāo)的優(yōu)化 和rdttt+=t=1空時(shí)：Q進(jìn)料體積流量空速是單位反應(yīng)體積、單位時(shí)間內(nèi)所處理的物料量。01對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，選擇兩個(gè)體積相同的釜串聯(lián)，可使總反應(yīng)體積最小。若多釜串聯(lián)，則選擇各釜的體積相同，可使總反應(yīng)體積最小。對(duì)于a級(jí)反應(yīng)，rA=kcA，為了使總反應(yīng)體積最?。喝鬭1，小釜在前，大釜在后；若a=1，各釜體積相等；若11碳在鐵中的存在形式有固溶體、化合物和混合物三種。%2%稱為鋼，大于2%稱為鑄鐵；%稱純鐵。135CrMo其中數(shù)字表示表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾，合金元素符號(hào)后面的數(shù)字表示合金元素含量的百分?jǐn)?shù)，%時(shí)可不標(biāo)含量。1無機(jī)非金屬材料包括化工陶瓷、化工搪瓷、輝綠巖鑄石和玻璃。玻璃雖然有耐腐蝕性、清潔、透明、阻力小、價(jià)格低等特點(diǎn)，但質(zhì)脆、耐溫度及變性差，不耐沖擊和振動(dòng)。1有機(jī)非金屬材料包括工程塑料、涂料（用于涂刷設(shè)備、管道的 外表面，也常用于設(shè)備內(nèi)壁的防腐涂層）和不透性石墨（由各種樹脂浸漬石墨消除孔隙后得到的，優(yōu)點(diǎn)是具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的導(dǎo)熱性，熱膨脹系數(shù)小，耐溫度系數(shù)小，耐溫度急變性好；不污染介質(zhì)，能保證產(chǎn)品純度；加工性能良好。缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低、性脆）。金屬腐蝕可分為化學(xué)腐蝕（金屬的高溫氧化、鋼的脫碳、氫脆、腐蝕）和電化學(xué)腐蝕(腐蝕原電池、微電池與宏電池、濃差電池)2電化學(xué)保護(hù)是通過改變金屬電解質(zhì)的電極電位來控制金屬腐蝕的方法。包括陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)。陰極保護(hù)法包括外加電流法（把被保護(hù)的金屬設(shè)備與直流電源的負(fù)極相連，電源的正極和一個(gè)輔助陽(yáng)極相連。當(dāng)電源接通后電源便給金屬設(shè)備以陰極電流，使金屬設(shè)備的電極電位相反的方向移動(dòng)，當(dāng)電位降至腐蝕電池的陽(yáng)極起始電位時(shí)，金屬設(shè)備的腐蝕即可停止）和犧牲陽(yáng)極法（在被保護(hù)的金屬上連接一塊電位更負(fù)的金屬作為犧牲陽(yáng)極。由于外接的犧牲陽(yáng)極的電位比被保護(hù)的金屬更負(fù)，更容易失去電子，它輸出陰極的電流使被保護(hù)的金屬陰極極化）。陽(yáng)極保護(hù)法是把被保護(hù)設(shè)備與外加的直流電源陽(yáng)極相連，在一定的電解質(zhì)溶液中，把金屬的陽(yáng)極極化到一定電位，使金屬表面生成鈍化膜，從而降低金屬的腐蝕作用，使設(shè)備受到保護(hù)。2培養(yǎng)基是生化反應(yīng)過程中為微生物生長(zhǎng)和進(jìn)行目的產(chǎn)物合成而提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及輔助成分，包括碳源、氮源、無機(jī)鹽、生長(zhǎng)因子和前體物質(zhì)和促進(jìn)劑。2培養(yǎng)基滅菌可采用加熱、化學(xué)殺菌和各種物理場(chǎng)殺菌方法，對(duì)液體培養(yǎng)基可用過濾、離心分離等除菌法。在工業(yè)生產(chǎn)中，幾乎都用蒸汽加熱殺菌技術(shù)。故通常在工程中是要求每千罐培養(yǎng)基殺菌只允許殘存一個(gè)活菌，這是工程計(jì)算常用的假算。2影響培養(yǎng)基的因素：PH、培養(yǎng)基成分、培養(yǎng)基中的顆粒物質(zhì)。2連續(xù)發(fā)酵的有點(diǎn)：連續(xù)進(jìn)料和排料，細(xì)胞濃度、基質(zhì)濃度和代謝產(chǎn)物濃度穩(wěn)定，細(xì)胞生長(zhǎng)和代謝旺盛，產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量穩(wěn)定，所需的發(fā)酵罐容積小，便于自動(dòng)控制，下游的分離純化設(shè)備投資小，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)：1是因發(fā)酵周期長(zhǎng)，細(xì)胞易突變特別是用基因工程菌發(fā)酵時(shí)，少量細(xì)胞可能會(huì)丟失重組質(zhì)粒，丟失質(zhì)粒的細(xì)胞生長(zhǎng)繁殖更快，故基因重組的細(xì)胞所占比例趨于下降，使產(chǎn)物的表達(dá)量減少。對(duì)此可把外源基因整合到宿主染色體上來解決。2是在長(zhǎng)時(shí)間維持無雜菌污染是相當(dāng)困難的，尤其對(duì)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。2影響酶活性的環(huán)境因素：溫度，PH。2無菌空氣是指通過過濾除菌使空氣含菌量為零或極低。2空氣除菌是除去或殺滅空氣中的微生物。包括熱殺菌、輻射殺菌、靜電除菌和過濾除菌。2纖維介質(zhì)過濾除菌原理有五個(gè)作用機(jī)理，即：慣性沖擊滯留作用機(jī)理、攔截滯留作用機(jī)理、布朗擴(kuò)散作用機(jī)理、重力沉降作用機(jī)理和靜電吸附作用機(jī)理。第三章分配定律：利用化合物在兩種互不相溶（或微溶）的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復(fù)多次萃取，將絕大部分的化合物提取出來。植物性藥材的浸出過程是由濕潤(rùn)、滲透、解吸、溶解及擴(kuò)散等幾個(gè)相互聯(lián)系的階段組成。單級(jí)浸?。篻=G/(@+1)。@=G’/g’。重復(fù)浸?。篻n=G/(@+1)n。超臨界浸取：各種物質(zhì)處于臨界狀態(tài)時(shí)，都有它固定的臨界點(diǎn)溫度T和壓力p。物質(zhì)的臨界狀態(tài)是指氣態(tài)與液態(tài)共存的一種邊緣狀態(tài)。在此狀態(tài)中，液體的密度與其飽和蒸汽的密度相同，因此界面消失。超臨界流體是指超過臨界溫度與臨界壓力狀態(tài)的流體。如果某種流體處于臨界溫度之上，即T1T，無論壓力多高，也不能液化，這個(gè)狀態(tài)的物質(zhì)既不是液體也不是氣體，而是處于兩者之間的一種密度。因此，一種超臨界流體可提供像氣體一樣能夠滲入一種樣品中的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)仍具有液體的溶劑化能力。超臨界流體兼有氣體和液體的雙重特性，如粘度較小，擴(kuò)散能力和滲透能力都較大，這些性質(zhì)接近于氣體；其密度較大，溶解能力較大，這些性質(zhì)接近于液體。常用的超臨界流體有二氧化碳、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和氨等。結(jié)晶分離：在一定的條件下，任何一種物質(zhì)溶解在某種溶劑中，都有一個(gè)最大限度，這個(gè)限度就是溶解度，也稱為飽和濃度。溶質(zhì)濃度大于飽和濃度并達(dá)到一定的過飽和度時(shí)，有晶體析出。結(jié)晶包括三個(gè)過程：①行程過飽和溶液②結(jié)晶形成③晶體生長(zhǎng)。冷卻或蒸發(fā)的速度越慢、晶種越小、機(jī)械攪拌越激烈，超溶解度曲線越向溶解度曲線靠近。介穩(wěn)區(qū)寬度是選擇合適結(jié)晶過飽和度的依據(jù)。1傳統(tǒng)的結(jié)晶制備方法（球磨法、粉碎法等）制得的晶種有一下缺點(diǎn)：①數(shù)目難以準(zhǔn)確控制②晶種外觀差