制药工业设计II- PPT课件

1 医学工程学院制药工程系姚日生 制药工业设计 2 第二部分原料药车间设计第二章制药工程与工艺设计 工程设计 工业项目设计 在概念 方案 设计的基础上 与技术标准和相应的法规以及用户要求结合进行的工业生产项目的设计 包括 工艺设计 设备设计 建筑与设施设计 公用系统工程设计等 通常 它是以工艺为核心 工程为基础而展开的 工程设计是将经验和技术进行物化的基础 并通过图纸和文字展示过程技术的形式 3 制药工业 PharmaceuticalIndustry 包括用化学的 生物的以及物理的和各种集成的方法生产医药原料和产品的制造业 4 制药工程设计将一些专利药物产品及技术与已有成熟的工业工程技术结合 通过工艺设计 工程基础设计 或管道走向研究和平面布置 和包括建筑 电气 仪表 设备等设计在内的施工图设计 设计目的有二 通过设计使得经验和技术更加合理 可行 经济和安全 并为药物生产装置与设施的建设提供技术依据 为药物等产品的生产过程组织与实施提供技术支持 为药物生产工艺技术的应用提供符合法规的装备 设施和人工环境等保障条件方案与措施 为药物生产的许可提供可验证的材料 5 洁净厂房工艺平面的设计确认 DQ 6 制药工业过程的目标通过合理可行的工程设计实现制药工业过程的目标 在药物合成 提取以及制剂的工业过程 要求能量消耗和产生的废物必须达到既实际又经济的最小值 药品质量的可靠性 稳定性和疗效达到最大化 并且 绝不能大量产生短期或长期对操作人员或公众有毒害的物质 本章目录第一节制药工程总体设计策略第二节药物生产工艺设计第三节PID图与设备安装设计 案例教学 第四节药厂厂区布置 自学 围绕生产药品的车间工艺技术 简单介绍 工程设计工作流程和内容与深度 重点介绍 举例展示 制药工艺流程 图 设计 7 本章话题 在药物化学课中有介绍讨论 解热镇痛药和镇痛药 的一节课 其中说到 邻乙酰氧基苯甲酸 又名Asprin 本品合成的主要原料为水杨酸 经乙酰化即可制得 遇湿气即缓缓水解成水杨酸及醋酸 用醋酐作酰化剂 在酰化过程中生成一种乙酰水杨酸酐副产物 这些微量杂质是引起哮喘 荨麻疹等的过敏源物质 在药剂学课中有介绍讨论固体片剂的一节课 其中讲到阿司匹林片制备需要用淀粉浆将阿司匹林粉混合制粒 然后干燥 过筛 压片 根据此信息 你将如何开展Asprin的合成工艺或制剂工艺设计 你将如何做好质量控制工作 你做的设计和控制如何 计算 设计与绘图三者之间的关系如何 8 第二章制药工程与工艺设计 相同的制备方法因生产中采用不同的设备装置会影响各单元操作步骤先后次序安排 流程设计 为了实现工艺参数稳定和生产系统安全 需要配置有控制点及控制措施 装置 显示与控制 自控 设计 为了满足物料转移装置和 或管道管件内无积料的 保证质量的 工程要求 需要有相应的设备与设施的布置位置及方式 车间布置设计 为了实现工业目标 合理 合法 设计是必要的和必须的 9 第一节制药工程总体设计策略 1 1制药工程总体设计 制药工程总体设计 基础设计或由专利商承担的工艺包设计 又称项目规划或GMP方案设计 它是一个独立的设计 依我国现行行政法规 制药工程总体设计是药品生产验证的基本依据之一 10 第一节制药工程总体设计策略 1 1制药工程总体设计 工艺方案 流程 的确定与设计是总体设计中的关键和主体 故总体设计任务通常是由工艺专业主导完成的 形成的设计文件是下阶段工程设计的依据和生产技术的保证基础 设计可采用决策式与洋葱头式模型相结合的策略展开 11 1 1制药工程总体设计 具体内容 解决工程项目 装置 建设的总体部署和重大原则问题 达到优化厂区总平面布置 优化辅助生产设施 优化系统工程的设计方案 控制工程规模 确定工程设计标准 设计原则和技术条件 具体要求 根据GMP规范和批准的可行性研究报告或设计任务书开展设计 为开展施工图设计创造条件 以实现对建设项目人财物和资源总耗量的控制目标 第一节制药工程总体设计策略 12 1 2总体设计的任务与程序 任何一个 工程总体设计的主要任务可以用一定 二平衡 三统一 四协调和五确定来描述 一定 确定设计主项及设计分工 二平衡 提出工厂的物料 燃料和能量平衡 三统一 统一设计指导思想 统一原始资料 设计基础数据 技术标准 统一公用工程设计原则和参数 四协调 协调工艺及公用工程参数 协调设计内容 深度 规范 规定 协调环境保护原则 协调生活及辅助设施的规模 五确定 确定总体工艺流程 确定净化区域与级别 确定总体平面布置 确定总定员数与总投资估算 确定总进度 13 1 2总体设计的任务与程序 总体设计工作程序 依据任务和用户要求及规范等 研究并确定工艺流程 进行详细的工艺设计 设备设计 净化分区 平面布置方案 和建筑等设施的设计 同时 必须添加控制系统并进行详细的危险性可操作分析 完成其他设计任务 最终形成优化的总体设计 常常被设计人员轻视 根据任务围绕功能分区 切勿成长廊包间式 14 2 1 概述通常 工艺设计的依据是经批准的可行性研究报告 工艺包 总体设计 工程设计合同书及设计基础资料 从产品的形式来看制药工艺有原料药生产工艺和制剂生产工艺 相应的有原料药生产工艺设计和制剂工艺设计 第二节药物生产工艺设计 15 对其中过程设计是从全系统考虑出发设计的 其不同于单元设备的设计 对系统中某一单元设备设计的结论不一定适合整个制药过程设计 制药过程创新性设计是建立在遵循并符合法规的基础上的 一项令人满意的制药过程设计必定是创造性和规范性的有机结合 16 带控制点的中药提取工艺流程图 你知道这张图是如何绘制的吗 17 中药提取工艺流程方案 关键过程操作 监测控制方法 18 完成物料衡算和设备选型后 先摆出提取罐 回流冷凝器 油水分离器 用物料线连接 摆出滤液过滤器 接受罐 并用物料管线连接 添加物料转移用泵 添加生产过程各控制点以及质量各控制点并点加现场直读仪表 传感器 远传仪表以及阀门和管件 编定设备位号 管道标注 带控制点的中药提取工艺流程图绘制 PID图即带控制点的工艺流程图 它与车间设备布置图的设计都是工程施工图设计的最重要的组成部分 19 工艺平面布置与图纸绘制 设备间距 工艺操作 设备维修 物流与人员安全 设备位置与方向 工艺操作和物料转移方便程度 管程和转移路程最短 20 6 车间立面布置图 过程控制 出渣 设备上下间距 操作 设备维修 物料转移 21 7 工艺配管图绘制 22 23 24 施工图设计是为了满足建筑施工 设备 仪表 电气及管道等安装 设备的制作以及控制工程建设造价的要求 施工图设计是把初步设计中确定的设计原则和设计方案 根据建筑安装工程或设备制作的需要 进一步具体化 把工程设计各个组成部分的布置和主要施工方法 以图样及文字的方式加以确定 并编制设备 材料明细表 施工图设计可作为生产准备的依据 通常 由文字说明 表格和图纸三部分组成 25 2 3工艺设计的原则以实现产品质量和生产潜力提高以及原料和能量消耗降低为目标 同时 保证生产过程的安全和环境的改善以及对环境的有害影响减少 采用注册确认的原药的合成方法 或生物转化或提取分离方法与工艺 药剂的加工方法与工艺 结合用户需求 URS 和用户操作习惯 进行生产过程技术方案的优化 符合相关技术标准和GMP等规范 URS userrequirementspecification 即用户需求说明 是指使用方对设备 厂房 硬件设施系统等提出的自己的期望使用需求说明 这个需求综合根据自己的使用目的 环境 用途等提出自己具体的方案 26 2 4工艺设计方法工作程序一般地 在制药工艺设计过程中 首先要取得项目的商业和技术文件资料等设计技术条件 然后开展工艺设计 设计过程中向相关专业提供设计条件 完成全部工艺设计 包括PID工艺流程图 车间平立面布置图等 工作 项目建议书 含总体规划 可研报告 项目标书 合同谈判 接受设计条件 消化设计基础资料 定流程方案 计算与分析 设备放大设计与选型 辅助和公用系统方案及其计算 编制设备清单等 条件及相关表格 生产操作原则和安全规程指南 三废排放一览表 27 工艺专业有责任和义务向相关设计专业提供配合设计的条件和要求 作为相关专业设计的依据 以保证其它专业的设计能够在工艺专业正式开展设计作业的同时开展平行设计作业 28 2 4工艺设计方法工艺流程设计 由于对人体生理 材料科学 以及有其它成分存在时药物与人体间相互作用等知识的匮乏 一种具有不同的成分和物理化学性质的药剂的设计和采用何种路径生产 无论在理论还是在实践上 都是一项艰巨的任务 29 工艺流程设计过程与要求 30 无菌药品生产的基本组成要素 纯化水用于非无菌操作 工艺流程方案分析 31 工艺流程方案分析 32 2 4工艺设计方法 工艺放大设计流程 首先进行工艺路线的选择 然后 应设有与检查和验证项配套的生产过程监控点和质量监测点 33 操作工序的研究与确定 依据单元操作要求 根据小试合成 制备 操作步骤进行分解或整合为工艺操作工序 对于转化率低的合成反应工序不仅要安排有溶剂回收 产品分离纯化工序及对应的设备 还要有原料回收工序及套用给料设施 中间罐及物料泵或其他输送设备等 基于小试样品质量与原料的关系分析 决定是否引入原料精制处理等工序 优化工艺操作工序 基于规模化生产的设备尺度效应的工程分析 决定是否增加反应物料的预热或预混等辅助工序 确定工艺操作工序 减少或杜绝工作程序往返交叉 避免人物流交叉 防止原材料 半成品等交叉污染和混杂 在工艺流程方案的优化时 要注意 34 工艺流程图 35 车间 功能 平面布置图 36 设计是制药企业获得许可运行证书 通过GMP认证 的基础 验证确认的依据 正确的URS是优秀的工程设计的前题 制药工艺的验证结果取决于制药工程