中药配方颗粒车间设计

总论1.1设计概述1.1.1项目背景通过应用先进的技术和质量控制手段，中药配方颗粒可以有效地代替传统的中药饮片，它们的性、味、归经、功效与原来的中药饮片完全一致，可以根据患者的病情，调整剂量，从而达到更好的治疗效果。此外，它还具有服用方便、易于调剂等优点，可以满足不同患者的需求。随着中医药理论的不断发展，中药配方颗粒已经在临床实践中取得了显著的疗效，其使用简单、调配灵活的特点，满足了患者的实际需求，并且中药配方颗粒产业也已经发展到了一定的规模。多年来，中药配方颗粒的研究与实践已经取得了巨大的成就，从开发思路、制备技术、质量标准、临床应用到监督机制都有所改变。随着行业的迅速发展，中药配方颗粒已成为中药市场的主流，但仍有许多改进空间。多年来，中药配方颗粒的研究与实践已经取得了巨大的成就，从开发思路、制备技术、质量标准、临床应用到监督机制都有所改变。随着行业的迅速发展，中药配方颗粒已成为中药市场的主流，但仍有许多改进空间。1.1.2项目内容结合昆明理工大学学生毕业设计任务书的相关要求，明确本次设计任务的主要内容有：1.设计工艺路线的选择经过系统的文献调查，我们可以更好地评估产品或单元的反应路径，并根据实际情况确定最佳的选择，从而加强我们的文献搜集和分析技能，并培养我们的科学决策能力。2．工艺设计计算经过精确的物料衡算和热量衡算，我们可以进一步确定所需要的设备，并且根据特定的工艺条件，进行精确的计算和结构设计，以此来加深我们对化工原理和物理化学的理解，同时也能够更好地掌握“三算”的工程设计概念。3.车间平立面设计在设备选型的基础上，我们应该合理安排车间的平面布局，以满足实际生产需求。4.工艺管道布置图通过精心设计和规划，确保工艺管道的有效布局，以满足生产需求。5.带控制点的工艺流程图通过绘制带有控制点的工艺流程图，可以清晰地呈现出该设计的工艺过程以及相关的控制参数，从而为仪表的安装和生产管理提供了有力的指导。6.编写设计说明书1.1.3项目意义随着科技的发展，中药配方颗粒的出现，中药现代化迈出了一个重要的里程碑，标志着其在现代化进程中的重要地位得到了确认。该理论不仅符合传统中医药的规范，而且与现代技术完美融合，更贴合现代人的生活步调。它在继承数千年汤剂水煎传统的基础上，采用现代科学仪器与装备，与现代工艺相结合，尽可能保留水煎汤剂中有效成份，从而达到安全，疗效肯定，质量可控，方便灵活等目的，是我国传统中药发展中的一个重要环节,为现代人提供了更多的健康选择，也为中药现代化的发展提供了强有力的支持。随着中医药的不断扩大发展和中药知识的普及，越来越多的人开始认可和关注它，这不仅是中医药现代化的重要举措，也是人们追求更高医疗质量的必然选择。此项目为中药配方颗粒的车间生产设计，我们采取平台化生产模式，旨在设计一个可供绝大多数中药材生产的配方颗粒生产车间。在确定生产工艺时，我们遵循传统的中药提取方法——水提法，确保了最基本的提取效率。在在当今这个时代，我们必须首先推动中药的标准化和客观化，推广中药配方颗粒是实现这一目标的第一步，它将为中医药理论和实践的发展带来极其深远的影响，在中药发展的历史上占据重要的地位。云南省昆明市高新区是一个具有丰富生物资源的地方，7215种中药资源蕴藏其中，因此，我们选择在这里建厂，以此为基础，云南中药材产业发展迅速，“井喷式”增长，成为全国最大的中药材产区，具有独特的生物资源产业特色。昆明属于云南省的交通枢纽，可以做到对云南省中药材的精深加工，以便外销至全国各地。1.2项目概述此项目为设计一个优化的中药配方颗粒生产车间，使在之前的中药配方颗粒生产流程的基础之上进行完善和优化，根据不同种中药类型自身特征，加以调查和分析确定适合的配方颗粒制备流程和操作。并且选择及确定一种适配度最高、最经济、效率最高的设备组合。同时搜集大量资料、文献，进行最合适的设备。之后设计车间设备、主管布置图，设计工艺流程图。第二章设计依据及原则2.1设计依据以下为本设计遵循的依据及国家标准和规范：1《药品生产质量管理规范》（2010年版）2《中华人民共和国药典》（2020版）3《医药工业洁净厂房设计标准》GB50457-20194《洁净厂房设计规范》GB50073-20135《建筑设计防火规范》GB50016-20146《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-20147《工业企业设计卫生标准》GBZ1-20108《提取类制药工业水污染物排放标准》GB21905-20089《工业企业厂界噪音标准》GB12348-200810《工业企业采光设计标准》GB50033-201311《钢制压力容器》GB150-201112《工业企业照明设计标准》GB50034-201313《工业建筑防腐蚀设计标准》GB/T50046-201814《化工企业安全卫生设计规范》HG20571-201415《化工装置设备布置设计规定》HG/T20546-200916《建设项目环境保护管理条例》（中华人民共和国国务院2017年修正）17《工业企业噪声控制设计规范》GB50087-201318《环境空气质量标准》GB3095-201219《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-200520《建筑物防雷设计规范》GB50057-20101.3.221《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-201322《建筑物内部装修设计防火规范》GB50222-201723《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-201724《建筑结构荷载规范》GB50009-201225《民用建筑设计统一标准》GB50352-201926《建筑给排水设计规范》GB50015-201927《建筑结构制图标准》GB/T50105-201028《通风与空调工程施工质量及验收规范》GB50243-201629《自动化仪表选型设计规定》HGT20507-201430《中药类制药工业水污染物排放标准》GB21906-200831《中药浸膏喷雾干燥器》GB/T32237-201532《中药材包装技术规范》SB/T11182-20171.3.3主要技术资料2.2设计原则本次设计中，我们结合GMP标准，充分发挥机器和人力，合理规划工作时间和工厂空间，在满足安全、节约、环保、选型完善可继续优化等要求的基础上进行设计。具体如下：1.在工艺路线确定的基础上，进一步细化工艺过程，确定工艺步骤和工艺条件，以保证产品质量为前提，也要考虑产品收率、工艺步骤的便捷、工艺条件的准确等，同时工艺设计应体现健康、安全、环保和节能的理念；2．设备选型在满足生产需要和经济能力的情况下，尽量选择国内外广泛接受且认可、技术先进成熟、性价比较高且符合GMP要求的高质量设备，以保证生产过程的顺利进行;3.车间区域布置实行分区布置，使功能区分工明晰，要尽量集中布置相同功能区，严格按照GMP规范要求设置有洁净度要求的生产区域且在满足工艺要求的前提下，尽量减少洁净区的建筑面积;4.为了实现车间的高效运作，必须采用机械化和自动化技术，同时还需要精心设计工艺设备和物料运转设备的人机工程，以有效降低工人的劳动强度，从而实现高效率的生产；5.在确保符合工艺生产、GMP规范、安全、防火等相关标准和规范的前提下，车间平面的布局应当实现人流和物流的分离，以确保工艺路线的畅通无阻和物流路线的快速响应；6.为人员和物料设置合理的净化通道，并在不同洁净等级的洁净区之间和洁净区与非洁净区之间规定适合的人员、物料净化程序，杜绝交叉污染;7.为了最大限度地消除制药工业排放的污染物，降低固体、液体和废气对环境造成的负面影响，必须对“三废”进行科学合理的规划和管理，以实现集中规范的处理，或尽可能地回收综合利用;8.生产车间充分考虑劳动人员的安全防护和保护措施，设计防爆区和防火分区。2.2.1工艺流程设计原则①灵活性，或在不同条件下正常运行的能力，可适应平台化生产；②具有良好的经济效益；③确保安全生产，以确保人员和设备的安全；④符合低碳理念，做到节能环保，降低能耗。2.2.2.设备选型设计原则①设备可以与生产规模相适应，并且能满足最大的单位产量。②灵活性，当产品品种变化时，它能满足产品的质量要求，满足平台化生产的要求。③可靠的操作可以减轻劳动强度并提高劳动生产率。④有一个合理的压力、温度、液位检测、流量和控制系统。⑤它可以改善环境保护。⑥符合《药品生产质量管理标准》中的设备选择和材料选择要求。⑦具有良好的耐腐蚀性。⑧符合技术要求。⑨设备的结构应简单、易于使用和维护，这样就能减少操作员，从而降低成本。2.2.3.车间布置设计原则①车间应根据技术过程合理组织。整体的布局应合理紧凑，这样有利于生产操作并可以有效地管理生产过程。②车间的布局应该人流、物流分开，这样就能防止人与物流之间的混合、污染和交叉污染，以及原料药，中间产品和半成品之间的交叉污染和混合。协调人员和后勤流程；清洁程度的协调。③车间必须配备相应的中间存储区和辅助室。④工厂应当拥有适宜生产的区域和空间，而建筑物的构造和装饰则应当具备易于清洁和维护的特性。⑤车间照明和通风良好，可以根据过程需要添加局部通风。⑥辅助材料准备车间通常应靠近适用设备以减少传输距离，特殊有毒有害材料除外。2.2.4减少环境污染①中药配方颗粒的生产对环境影响较小，主要是干燥和制粒过程中的粉尘对环境有较大危害，需设置除尘装置减少污染；②生产废水需经过污水处理站处理后排放，药渣等固废可用作农肥使用；③噪音采取隔声、消声、减震等措施处理；④增加水资源的循环利用；⑤提高保温效率降低能量消耗；⑥加强质量控制减少物料和能源的浪费。2.2.5保障员工生命安全①做好防火、防爆、防静电等可能造成火灾风险的事项；②做好防噪音的基础设施建设和所需的设备，如耳塞等；③做好防机械伤害、烫伤和高处跌落的基础设施建设；④做好防粉尘的基础设施建设；⑤做好防毒的基础设施建设和所需的设备，如防护衣、口罩、防护手套等。2.3设计特点2.3.1质量源于设计质量源于设计(QbD,qualitybydesign），该研究方法开始于预设目标，强调以科学、合理的方法和风险评估为基础，全面、系统化研究产品和生产过程。研发之初就要考虑到最终质量问题，产品设计应满足患者需求，在制定产品处方、制定工艺路线、选择工艺参数以及控制物料等方面，必须进行深入研究并积累详实的资料从物料属性到工艺参数的选择再到物料控制,积累翔实的数据，在对物料属性、工艺参数选择和物料控制等各方面均要进行深入研究，积累翔实的数据，在对物料属性、工艺参数以及它们与生产质量属性之间关系透彻理解的基础上，确定最佳的产品处方和生产工艺。QbD技术可以帮助我们更好地分析和评估关键质量属性，确定有效的工艺流程，辨别出重要的工艺参数和物料特征，建立有效的工艺单元数学模型，创建有利于药物开发与生产的设计空间，实施有效的控制策略，从而持续改善产品质量。QbD技术旨在打造一个无需严格监督就可以有效、灵活地完成生产制造任务的环境。图2-1确定最佳的产品处方和生产工艺的示意图QbD建立在足够科学知识与风险评估的基础上，以预设目标为出发点，注重产品与过程的深度了解与过程控制的系统化优化方法。QbD渗透在药品的全生命周期中，是从产品概念到商品化的设计和生产，通过充分理解产品属性和工艺过程，对生产关键工艺给子一定的设计空间和控制策略。QBD的基本内容如图2-2所示。图2-2质量源于设计的基本内容2.3.2统计实验设计借助实验设计（DOE，designofexperiment），我们能够高效地组织、管理、评估和分析实验过程中的数据，从而达到优化数据结构、提高实验效果的目的,从而达到预期的目的。基于数理统计方法，对明确目标，确定观察的指标，分析可能的影响因素，合理设计实验方案，观察和输出输出指标的相应变化，得出尽量可靠的影响因素与响应变量间的关系。在存在干扰因素的情况下，通过缩小实验规模、缩短实验周期、降低实验成本以及减少实验误差，以实现理想的实验结果和正确的结论。DOE技术最早是由英国统计学大师费歇尔(FisherRA.）于1920年所创立的，首先将其应用在农业试验中，目的是提高农业产量。1947年，劳氏博士（RaoD.R）在印度提出了一种正交表规划实验计划，该计划具有多个参数，旨在提高实验的效率和准确性。《“田口品质工程方法”》，也称田口方法，是英国统计学家博克斯（BoxGE.P.）研究的响应曲面方法，为DOE的实践带来了一个全新的纪元，在第二次世界大战后，田口方法的出现，极大的提升了日本所生产的产品的质量，并且极大地扩展了日本产业界的R&D设计能力，成为日本对于质量管理的重要工具。DOE在质量控制中发挥了至关重要的作用，它不仅可以提升产品质量，还可以改善产品设计和工艺流程，从而实现更高效、更精准的产品开发。DOE由于其强大、有效的功能，已被广泛运用于治金、制造、化工、电子、医药、食品等行业，甚至航天业。DOE是一种高级的统计工具，可以帮助我们更好地理解流程中的复杂关系。它不仅可以检测、筛选和证实单个因素的影响，还可以检测多个因子之间的相互作用，为了确定X对输出Y的影响，DOE需要精心安排试验次数，以最小化各种因素的影响从而找到最优的因子组合，从而提升流程的效率和质量。DOE是一种极具威力的，工具，可以有效地改善产品和流程。1.析因试验采用一种简单而低精度的实验模型，从候选因素中筛选出对响应变量产生显著影响的极少数因素，将选定的搜索因素的高水平和低水平逐个组合，并进行实验，可以分折主效应的差异和各因素之间的交互作用。在全因素设计中为了发现不同因素的影响，处理中包括所有的不同因素构成的组合。最简单的例子是，每一个因素被认为是在高/低两个水平，这被描述为2的n次方的阶乘设计。例如：一个简单的喷雾干燥过程需要考虑输入溶液的浓度和流量、气流速度、温度4个因素，如果每个因素是在高和低水平被研究，那么就被指述为一个2的4次方的阶乘设计。全因素设计实验的优势与它们的用途相关。目的是经常性地调查每个预先指定的范围所覆盖的水平因素的影响，而不是专门来发现导致响应最大值和最小值的组合因素。在这些因素是独立的情况下，统计分析起直接了当的。但是，如果因素不是独立的，存在交互作用，那么通过混淆分析可以获得这些额外的信息。全因素设计实验对于探索性实验，其目标是快速确定在指定范围内的诸生因素的影响：调查这些因素影响之间的交互作用，所有因素的组合提供了全面的信息，旨在广泛的条件下筛选出实验的主要彤响因素。如果因素之间具有明显的交互作用，则应将次要的影响因素纳入实验，以测试各种条件下的主要因素与有交互作用的次要因素。2.部分析因设计当因素较多时(n＞4），全因素设计通过常超出了调查者的资源，或其获得的所需精度水平大大高于所需要的水平。在2的6次方阶乘设计中，每个主要影响因素是其他因素的32种组合的平均值，它包括进行4-8倍的重复实验，可以通过删掉一些重复实验，所获得的实验数据还可以估计出主效应和交互作用。如果选择部分析因设计，关于因素之间的相互作用方面的信息可能会丢失，不能区别主效、二阶交互、三阶及三阶以上的交互作用。为了更好地解释部分析因设计中多阶交互与混淆之间的关系，提出了分辨度的概念。一般默认三阶以上的交互效应项的效应可以忽略不计，至少要选择分辦度为Ⅳ或以上的设计类型。3.响应面设计上面的设计考虑了特定因素水平之间的线性（一阶）关系。然而，因子水平之间的关系可能通过非线性函数相关，其中最简单的是基于因子分析从中心复合设计（CCD）中出现的二次响应面（二阶)。CCD测试其他因子组合并且可以安装到连续的实验程中。实验开始于设计用来拟合线性响应面的探索性2的n次方的阶乘。如果第一个实验的中心接近最大响应，可以被正交选择的因素组合为原始的阶乘设计之一来指示响应曲面的曲率。CCD模型扩展到广泛的因素和水平的组合，允许连续非线性表面来绘制允许预测响应因素变化的图形。在前面的示例中，响应面研究在过程接近最优时开始。在这一点上，在一个最优的小区城精确估计真实的响应函数是合适的，从而认识到真正的表现出曲率的响应接近这个位置。序贯实验在被定义为可操作性地区（OR）变量空间的区域中操作。发掘整个OR是不可能的，临近曲折变化引起兴趣的区域（实验）通常会被研究。响应面的方法的目标通常是映射在一个有趣的特定区域，优化响应或选择操作条件来实现性能规范。在本设计中，我们查阅相关文献及资料，整理了38种不同的中药制作配方颗粒的关键工艺参数，如提取用水量、浸泡时间、提取时间等。通过选取大黄、西洋参、金银花三种不同的重要作为代表，即可代表最长或最短提取时间、最大或最小提取用水量等，这三种中药可涵盖绝大部分中药材提取所需的关键工艺参数，有参考的代表性及合理性，可满足DOE的基本要求，故此设计。第四章、生产方法及工艺流程4.1.4干燥方法4.1.4.1干燥方法1.真空干燥箱干燥真空干燥箱是一种广泛应用于制药行业的静态干燥设备，它可以实现小型或中型规模和多品种的轮换使用，具有较高的灵活性和机动性，但是也存在一些缺点，如干燥时间较长、有效成分损失较大、干膏互相粘连、难粉碎等，因此，在实际应用中，需要采取更加有效的干燥技术，以提高生产效率和质量。喷雾干燥通过喷雾干燥技术，通过转化原料药液为细小的雾滴，并在与热干燥介质混合的过程中快速蒸发，从而获得粉状、颗粒状、空心球或团粒状的制品。这种方法不仅可以省去蒸发、分离和粉碎等工序，而且在中药生产中也十分普遍，尤其是浸膏干燥方面更是广泛应用。随着技术的进步，瞬时干燥技术已经被广泛应用于中药浸膏的制备，它具有良好的干燥效率、节约能源、质地细腻、含水量低、易溶解等优点，使得它能够更加安全、快捷地完成中药浸膏的制备，从而确保药物的有效成分，以及更加准确地达到治疗的目的。通过采用这项新技术，我们能够大幅度减少从浸膏到制剂成品的过程，从而大幅度提升生产效率和产品质量。此外，喷雾干燥还能够将提取液转换为干粉，具有快速、持久的特点。由于浸膏粉细度过高，由于其易吸收水分的特性，该产品在干燥过程中表现出不稳定的特性，容易出现粘壁、内聚、粉末水分聚集等现象，这些问题会导致部分碳化，活性成分的热损失大，热损失大，能耗高，设备清洗困难，严重影响喷雾干燥的正常运行，从而降低生产效率。3.微波干燥通过利用915MHz的微波能量，可以让水分子以惊人的速度移动，达到18.3亿次/s，从而激发出分子间的强烈摩擦、碰撞，从而实现物料的加热，从而实现微波干燥的基本原理。随着技术的进步，微波真空干燥已经成为药材加工处理的等的理想选择，它具备了加热均匀、干燥速度迅猛、干燥效果显著、产品质量稳定、还可以实现灭菌的功能，因此受到了广大消费者的青睐。随着技术的进步，微波干燥已经被广泛应用于中药领域，但是，对于那些具有挥发性或热敏性的中药材，以及那些含有丰富淀粉和树胶的自然植物，就不能采取这种方式进行干燥。4.1.4.2干燥工序生产方法综合考虑各种干燥方法的优缺点之后，中药配方颗粒生产工艺中的干燥工序采用喷雾干燥的方法。通过喷雾干燥技术，将物料以雾滴状态均匀地分布在高温空气中，从而实现瞬间传热、传质，从而将溶剂快速蒸发，最终实现干燥。此外，该技术还能够将不同类型的物料，如溶液、悬浮液、乳浊液等，转化为粉末、颗粒状或者经过团聚处理。首先，物料液体通过泵从塔顶泵出，物料液体通过雾化器雾化，喷成液滴，分散在热风流中;然后,物料与热干燥介质接触的方法采用平行流动法，其特点是待干燥物料可在较低温度下干燥，节省热量消耗。由于热空气进入干燥塔，当与雾滴立即接触时，塔内的温度不会对热敏性物料的干燥产生过热影响，因此该方法适用于干燥热敏性物料;在这之后,进入物料干燥阶段，物料干燥分为等速阶段和减速阶段两个部分进行。4.1.4.3干燥工序工艺流程图4.1.4.4干燥工序流程启用自动化控制系统，根据批生产指令，首先通过人工或信息系统导入药品生产批次信息，待操作完成后，系统提示开始进行生产。其按照工艺流程，按照进料、干燥、除尘、出料、清洗的流程，实现自动化控制。具体工艺流程与控制方案如下：1、系统自检：在液体进入之前，生产系统会进行自我检测以确保质量。检查内容包括：①公用系统自检，确认空气、电等的供应是否符合需求，电机、泵是否可以正常工作；②设备状态自检，检查设备清洁状态、是否处于可用状态；③设备初始化检查，保证生产前各个阀门处于正确的开闭状态。自检不通过时，系统会发出警报；自检通过时，可开始进行喷雾干燥。2、进料：自检通过后，先开启送风机电源，而后开启加热电源，打开加热蒸汽进口阀门和空气进口阀门，使通过空气过滤器后的空气进行加热，并设有温度检测控制器，保证空气加热温度达特定温度，若未达到则加大加热器温度或调节送风机送风量，使空气温度尽快上升；达到后则控制加热器使温度恒定，来控制干燥速度匀。当热空气温度达到特定温度并稳定后，打开浓缩液储罐底阀和喷雾干燥器进液阀，浓缩液通过干燥机进料泵输送至喷雾干燥塔顶部，开始进行喷雾干燥。3、喷雾干燥：开始喷雾干燥前，先开启冷却风机电源，冷空气经空气过滤器过滤后送入喷雾干燥器内，并检测其空气温度。浓缩液通过雾化器雾化成液滴，然后遇热空气后瞬间干燥，生成干粉，干粉在底部遇冷空气冷却后，由风机吹入旋风分离器，进行收粉。喷雾干燥过程中，控制浓缩液进液流量，保证物料充分形成干粉，避免损耗也尽量提高效率。在喷雾干燥塔底设有温度和湿度检测器，通过测定生成干粉的湿度和温度，进而控制调节送风机的送风量和加热器加热温度，保证干粉的含水量达到设定值5%以内。4、收粉：喷雾干燥后的干粉进入旋风分离器，而后由旋风分离器底部的干燥收粉料斗收集，收集后的干粉进入下一工段。5、除尘控制：喷雾干燥会产生大量粉尘，为防止排出设备的空气污染工作环境，需使用水膜除尘器进行除尘。喷雾干燥开始时，开启水膜除尘器电源，并打开除尘器进液阀，控制进水流量，喷雾干燥产生的气体由引风机引入，通过水膜过滤后排出，达到除尘的目的。6、清洗：当浓缩液储罐无液体后，且无干粉形成和出料时，视为喷雾干燥结束，先关闭加热电源，而后关闭送风机电源（顺序不能错，先关闭风机会导致加热部分烧坏，此处有系统安全控制），并且关闭其他电机电源，仅剩塔顶的雾化器开启。随后开启清洗水进阀，通过管道输送到雾化器进行喷淋清洗，清洗一定时间后，开启位于喷雾干燥器底部的排污阀进行排污。排污结束，系统自动将喷雾干燥器的状态变为“已清洗”。4.1.4.5喷雾干燥的特点1.喷雾干燥的优点：①由于物料的干燥时间极短，仅需几秒钟，这使得它非常适合处理热敏性物料。而且，随着料液的喷出，其表面积得到了显著扩大，这是由于它能够被高温的气流所吸收。在短短的5-30秒内，即可将95%至98%的水分迅速蒸发，实现彻底的干燥。②改变操作控制条件，控制或调整产品指标，如颗粒直径、粒度分布、物料最终含水率等。

③可根据工艺需要将产品制成粉末状或空心球体。④喷雾干燥器体积传热系数低，对无法利用高温载热体进行烘干的材料需要更大的装置。⑤在干燥的过程中，液滴所处的温度相对较低，从而使得产品的质量得到了相对的提升。⑥该产品呈现出出色的流动性、分散性和溶解性，表现出了优异的物理特性⑦防止污染，工作环境好，车间飞尘少。对气分离要求较高，细粉产品应选择可靠的气固分离设备。避免产品损失和环境污染。近年来，在染料工业中，喷雾干燥机经常用于干燥士林蓝和士林黄染料，效果非常令人满意。

⑧适用于实现喷雾干燥的连续化规模化生产，以满足工业化和规模化生产的需求，烘干后的产品经过连续排料后，后处理中可以与冷却器、风力输送等设备相结合，形成一条连续式生产作业线。2.喷雾干燥的缺点：①喷雾干燥器体积传热系数低，对无法利用高温载热体进行烘干的材料需要更多的装置。当空气温度低于150°C时，体积传热系数较低（23~116W·m3/K），使用的设备体积较大；②废气夹带微粉15%左右，需要高效分离收集装置;③单位产品的耗热能和动力耗能较大④对于微小的粉末制品，气体分离的要求十分严格，因此必须选用可靠的气-固分离设备，以避免制品的流失和对周围环境的污染；⑤常出现黏壁现象而影响产品的质量，至今还没有成熟的办法来解决黏壁问题；4.1.4.6喷雾干燥器在中药制药中的应用在中药的生产过程中，干燥技术的恰当应用对于制剂产品的品质具有至关重要的影响。因此，在中药生产中，根据不同生产工艺的要求、浓缩物料的特点和剂型的特点，选择合适的干燥工艺和设备是非常重要的。随着化工单元设备在中药生产过程中的逐步适应，越来越多的适用于中药生产的干燥方法和设备被广泛采用，其中包括喷雾干燥。随科学技术的发展，喷雾干燥已成为中药制药工业的重要组成部分，其应用范围日益扩大，但仍然存在诸多挑战，例如：中药提取液的粘壁和干燥产品的吸水性；无法有效处理粘稠的浸膏；热敏性物质的氧化；喷雾干燥器的热效率低、设备复杂、结构复杂等。通过不断的技术创新和研究，我们坚信，通过充分利用科学家的智慧和创造力，喷雾干燥器将会成为中药制药领域的一个重要的发展方向。4.1.4.7影响喷雾干燥的因素及方法1.中药材成分中药材所含的成分对于实现喷雾干燥的效果具有至关重要的影响。药材所含的糖类、粘液质和树脂类成分，如党参、枸杞、黄精、木香和车前子等，由于其水提取浓缩液难以直接进行喷雾干燥成粉，因此需要采用更为复杂的工艺,容易导致出现粘壁结块的问题。一般采用醇提法或热水回流法处理后再进行喷雾干燥。在进行喷雾干燥之前，可以向浓缩液中添加适量的辅料，这样可以有效地防止膏粉软化结块，有利于收集浸膏粉。2.药液粘度、相对密度与温度药液的黏度随着其粘度的增加而增加，从而导致液体的流体阻力增大，进而影响雾化效果或雾化过程的均匀性，同时也会影响热交换，从而不利于充分干燥。相对密度可以反映药液中固体含量的多少，较高的相对密度可以减少溶剂的汽化，提高喷雾干燥效率。但相对密度越小,蒸发溶剂量越大,干燥效率很低,药物的固体含量很小,液体和粉末颗粒太薄,干燥,并得到与潮湿空气很容易被卸下,此举对喷雾干燥的功效产生了负面影响。药液的黏度和干燥效率会受到其所处温度的影响。温度越低，药液黏度越大，越不易雾化。在高温环境下，药液呈现出较低的黏度，且易于雾化，从而有助于干燥；因此，在选择药液配方时必须考虑到药液的温度因素。另一方面，通过降低雾滴汽化所需的热量，有效提升了干燥效率，从而达到了优化干燥过程的目的。因此，在一定条件下，药液的黏度越大，其相对密度越小。当气温较低时，所处的环境与之截然相反。当相对密度较小或较大时，药物在喷雾过程中容易被破坏而导致雾化不彻底，从而降低药效和质量。药液的黏度与其相对密度成正比，这意味着药液的黏度与相对密度之间存在着密切的关联。为了确保液体药品的特性得到充分考虑，以提高喷雾干燥的效率和喷雾干燥的顺利进行为目标，必须制定相应的相对密度方案。药液浓缩后控制在1．05至1．22（60℃）之间为宜。对于粘性物料，应控制相对密度降低，提高药液温度，降低其粘度，便于药液雾化。3.进出风温度与药液流量进风温度高，雾滴中的水分蒸发速度就快，喷雾干燥效率就高。然而，高温对药品质量有负面影响，产品颜色变暗甚至变大，这对热敏性材料尤其不利。相反的，如果温度过低，喷雾干燥效率会较低，喷雾滴干燥可能不足，产品含水率不能满足要求，甚至可能发生粘壁。如果药液在一定的流量下进行输送和雾化，则可以提高药液与空气之间的传热效果，使雾滴易于被吸走并附着在物体表面上。如果流量过大，导致雾滴无法得到充分的干燥，那么就有可能出现黏附在墙壁上的现象。进、出空气温度与药液流量和产品质量和生产效率密切相关，进、出空气温度是根据粉状物料的具体特性确定的。一般进风温度控制在160至190℃，出风温度控制在80至90℃。4.其他因素（1）生产环境应控制在10万级以下。为了确保产品质量，必须对浸膏粉的吸湿性能进行严格控制，以确保环境相对湿度不超过55%。一般采用醇提法或热水回流法处理后再进行喷雾干燥。为确保下一批产品的生产不受药品污染的影响，必须对喷雾器、喷雾塔、塔与旋风分离器之间的连接管、旋风分离器等整个系统进行全面的清洗处理。（2）喷雾干燥的效果受气候因素的影响相当显著。为了确保喷雾机及喷雾塔内药液不受潮，必须对喷雾机和喷雾塔进行全面清洗。当空气中的湿度较高时，热空气与药液雾滴之间的热交换效率会降低，从而导致雾滴无法得到充分的干燥。在南方雨季这种空气湿度较高的季节，为了确保喷雾干燥的顺利进行，应当实施一系列适宜的措施。（3）在进行喷雾干燥机的干燥之前，必须对其内壁进行充分的预热和彻底的干燥处理。对于喷料时出现的粘结现象，必须及时清除并重新干燥。通常情况下，一旦达到规定的出风温度，就需要进行15分钟的干燥处理，以确保喷料的品质，否则可能会导致浸膏粉黏附于壁面并结块，从而影响收粉效果。喷料时间应根据原料特性和产品要求来确定。在开始泵入料液之前，需先进行充分的喷水操作，直至出风温度降至接近工艺规定温度的程度，方可启动药液的泵入过程。在开始喷药液时，务必小心翼翼地调整流量，以免因药液雾滴干燥不充分而导致粘壁结块的情况发生。总而言之，喷雾干燥操作的影响因素是多方面的，这些因素之间也存在着相互关联的关系，一旦一个因素发生改变，就会导致其他几个因素的变化。为确保生产作业的无障碍进行、保障产品品质、提升生产效率，必须全面考虑各方面因素。第六章、物料衡算6.1物料衡算依据物料平衡的计算是指根据物质守恒和转化规律计算化学反应过程物质平衡的方法。在化工设计计算中，这是一种不可或缺的基础方法。在化工生产过程中，原料的总量在反应前应当与反应后的物质总量相等，这一平衡状态被称为物料平衡。对该产品进行物料衡算时，需要对其原材料、辅料以及包装材料进行详尽的计算和分析。通过运用物料守恒来计算，我们能够确定各类主要物料的采购、运输和储存情况，从而为计算生产过程中所需的设备数量和所需的劳动力能力提供可靠的依据。在计算时，要平衡原料和辅料的质量与成品和加工后的损失。它为下一步的设备计算、热计算、管道设计等提供了基础和条件。它还提供了计算劳动力配额、生产班次和分析会计的基础。6.1.1物料衡算公式（1）根据质量守恒原理，任何引入某一系统或设备的物料重量Gm，必须等于所得到的产物重量Gp和物料损失量Gt之和，也就是说，Gm=G∑G1=∑G2＋∑G3＋∑G4式中：∑G1——输入物料量总和，kg；∑G2——输出物料量总和，kg；∑G3——物料损失量总和，kg；∑G4——物料积累量总和，kg。若当系统内物料积累量为零时，上式可以写成：∑G1=∑G2＋∑G3（2）物料衡算基准：本次生产过程为间歇生产，以一天为单位时间，将一天的投料量（t）作为物料衡算的基准。（3）物料衡算依据：生产工艺流程示意图；物料衡算所需的理化因素，产品的质量指标制剂工程计算相关指导书籍提供计算原理、衡算基准、方法和步骤。6.1.2生产工艺的设计空间本次设计目的在于构建一个综合性的中药饮片配方颗粒生产通用平台，因此选择的工艺流程、生产设备要能够适用于多品种中药材的生产。由此我们查阅资料选择48种中药饮片，通过对用水量、浸泡时间、提取次数、出膏率和浓缩后的密度等因素建立表格分析，从中筛选出一个适宜的设计范围，从而选定三种药材作为此次设计的对象。以提取时间为标准，选择了提取时间最短的大黄（0.9h）、提取时间最长的西洋参（4.5h）和提取时间中等的金银花（3h），接下来将以这三种中药饮片为例进行物料衡算。本次生产为平台生产，物料衡算选用3种代表性药材进行衡算，分别为大黄，西洋参和金银花。表6-1各工序数据表药材提取次数用水量提取时间出膏率大黄3每次药材8倍水量每次0.3h35.10%西洋参3每次药材10倍水量每次1.5h35.30%金银花1药材5倍水量0.5h31.40%表6-2工序工艺过程物料损耗表工序损耗因素损耗率计算方式提取工序药渣吸附的溶剂100%损耗率=吸附溶剂量/干药渣量罐体和管道残留3%损耗率=残留提取液量/总提取溶剂量浓缩工序设备和管道残留1%损耗率=残留液量/浓缩进液量干燥工序干膏水分残留2%损耗率=含水量/出塔干浸膏量制粒工序设备和风机残留1%损耗率=干颗粒总重/制粒前原辅料总重6.4干燥车间物料衡算6.4.1大黄表6-6大黄干燥工序进出物料衡算表进料出料进料名称质量（kg/批）出料名称质量（kg/批）浓缩液183.768干浸膏30.0125水153.0734干燥工序损耗0.6821总计183.768总计183.768根据大黄配方颗粒的制备工艺，大黄的干浸膏出膏率大约为35%，干燥工序损耗率约为2%。干燥工序出干浸膏总量：87.5×35%×（1-2%）=30.0125（kg/批）干燥工序出水总量：183.768-30.0125-0.6821=153.0734（kg/批）其中浓缩至干燥工序固体总损耗量：30.6946-30.0125=0.6821（kg/批）6.4.2西洋参表6-7西洋参干燥工序进出物料衡算表进料出料进料名称质量（kg/批）出料名称质量（kg/批）浓缩液148.26干浸膏24.01水123.6735干燥工序损耗0.5765总计148.26总计148.26根据西洋参配方颗粒的制备工艺，西洋参的干浸膏出膏率大约为35%，干燥工序损耗率约为2%。干燥工序出干浸膏总量：70×35%×（1-2%）=24.01（kg/批）干燥工序出水总量：148.26-24.01-0.5765=123.6735（kg/批）其中浓缩至干燥工序固体总损耗量：24.5865-24.01=0.5765（kg/批）6.4.3金银花表6-8金银花干燥工序进出物料衡算表进料出料进料名称质量（kg/批）出料名称质量（kg/批）浓缩液310.3254干浸膏21.266水288.4553干燥工序损耗0.6041总计310.3254总计310.3254根据金银花配方颗粒的制备工艺，金银花的干浸膏出膏率大约为31%，干燥工序损耗率约为2%。干燥工序出干浸膏总量：70×31%×（1-2%）=21.266（kg/批）干燥工序出水总量：310.3254-21.266-0.6041=288.4553（kg/批）其中干燥工序损耗量：21.8701-21.266=0.6041（kg/批）第七章、能量衡算7.1能量衡算概述在药物合成以及车间制剂各项操作之中，热量的使用以及消耗是必不可少的，在每个单元操作的过程中，不可避免地需要进行热量的转换，以维持系统的平衡状态。同时，外部环境也需要对系统内部进行热量转换以满足其热量需求。因此，我们可以推断出外部供应的公用工程所需的能源消耗，例如蒸汽、循环水和冷凝水等。能量衡算就是对生产车间所有涉及热量交换的生产工序进行核算，将所有热量变化定量。能量衡算也是设备选型的基础，通过对热量变化进行量化分析，可以明确工艺对设备热负荷的需求，进而根据所需设备的热负荷、生产工艺的要求以及处理物料的性质，选择合适的设备尺寸和材料。在确认所选设备的参数后，进行传热面积的计算，并对设备的热负荷进行验证，以确保其能够满足工艺要求。7.2能量衡算目的热量平衡计算的主要目的是为了确定设备的热负荷。在确定设备的热负荷后，可以根据之前确定的工艺流程和材料的各种特性选择传热面形状，计算传热面积，确定主要设备的工艺尺寸。热负荷的大小同时也能影响选择传热所需的加热剂或冷却剂的用量的计算。药物的生产过程是由多个基本单元构成的，每个基本单元的操作过程都伴随着能量的转换，同时需要维持平衡状态。这些单元之间存在能量传递与交换。系统在每个过程中都需要吸收或释放能量，相应地，外部环境也需要向系统提供或移除能量为了确定设备的热负荷，热量衡算的主要目的在于计算外供公用工程消耗，包括但不限于蒸汽、冷却水、循环水等。在进行传热分析时，首先要知道设备内部各部分对热能的吸收量和散发量。为了满足设备所承受的热负荷大小、所处理物料的特性以及工艺要求，我们需要精心选择适宜的传热面形式，并计算出相应的传热面积，以确定设备的主要工艺尺寸。根据热负荷的大小，需要计算所需的加热剂或冷却剂的数量，以满足传热的需求。7.3能量衡算基准7.3.1衡算基准相态基准：以20°C和7.9×104Pa（昆明本地大气压）的物料相态为计算基准。数量基准：根据物料衡算结果，以批生产量为计算基准。7.3.2衡算依据基于车间物料衡算的成果，能量衡算得以实现,所以，它是进行各工段能量衡算的首要条件。能量衡算的基础在于能量守恒定律，其数学表达式为能量守恒的基本方程式:环境向系统输入的能量=出系统输出到环境的能量+系统内累积的总能量在车间工艺设计中，虽然许多项目可以忽略能量衡算的重要性，但其主要目的在于确定设备的热负荷，因此，我们可以将其简化为一种热量衡算，热量平衡的方法很多。对于那些需要满足传热条件的装置，其热量平衡的基本方程式为：Q1+Q2+Q3+=Q4+Q5+Q6式中Q1—物料带入到设备的热量，kJ；Q2-加热剂及冷却剂传给设备及所在Q3-Q4-Q5-加热或冷却设备所消耗掉6Q6-（1）物料代入到设备的热量Q1与物料带出设备的热量Q4物料代入或带出设备的热量可以利用定压比热计算物料所含有的显热：Q1（Q4）=∑WCp（t2-t0）式中m—输入（或输出）设备的物料量，kg；CP—物料在（t2－t0）℃的定压平均比热容，kJ/（kg·℃）；t0—基准温度，℃；t2—物料的实际温度，℃。因为物料的比热容会受到温度的影响，所以在上述数学式中，物料的比热容是指其进、出口时的定压平均比热容，而对于物料，则以其平均温度下的比热容为基准进行计算。根据原材料的特性和产品的要求，喷料的时间应当进行相应的调整。《化工工艺设计手手册》提供了不同物料的比热容信息，可供参考,对无法查询到的数据，可通过一些方法计算得到或估计。（2）过程热效应Q3过程的热效应主要分两个方面，一个是物理变化产生的热效应，包括蒸发热、冷凝热、结晶热、升华热、溶解热、凝华热、稀释热；另一个是化学反应产生的热。本工艺不涉及化学变化，由此整个热量衡算过程Qc=0J。Q3=Qp+Qc式中，Qp—物理变化热，kJ；Qc—化学变化热，kJ；（3）加热或冷却设备的热量Q5以及设备的热耗散Q6对于稳态操做过程，Q5=0J；但非稳态过程加热或冷却设备的热量则不可忽略。由于整个工艺生产在室内进行，设备向外界耗散热量较低，为了简化计算过程，采用下经验公式估算加热或冷却设备热耗散以及设备向环境散失的热量：Q5+Q6=5%~10%(Q4+Q5+Q6)本设计采用Q5+Q6=10%(Q4+Q5+Q6)计算。（4）加热剂或冷却剂传给设备和所处理的物料的热量Q2在确定加热剂或冷却剂用量时，首先计算出物料带出或带入设备的热量Q1、Q4，后计算出过程的热效应Q3，然后根据上式估算出Q5+Q6，最后根据热量衡算基准式计算Q2Q2=Q4+Q5+Q6−Q1−（5）加热剂或冷却剂用量的计算本设计中需要用到加热剂主要为蒸汽，冷凝剂主要为冷凝水。加热蒸汽的消耗量W的计算式如下:W=式中W—加热蒸汽消耗量，kg；Q2H—水蒸气热焓，kJ/kg；Cp—冷凝水的定压比热容，可取4.18kJ/（kg·℃）；T—冷凝水温度，℃；η—热利用率。冷凝水的消耗量W的计算式如下：W=式中W—冷凝水的消耗量，kg；Q2—由冷凝水带走的物料及设备的热量，kJ；Cp—冷凝水的定压比热容，kJ/（kg·℃）；T1—冷凝水进口温度，℃；T2—冷凝水出口温度，℃；7.4能量衡算7.4.3干燥工段生产车间当地年平均气温20℃，湿度74%，气压1.013kpa。颗粒干燥工序各物料流程及状态温度见下图：图7-1干燥工序流程及温度图7.4.3.1大黄能量衡算设计要求干燥工序中，水分蒸发量W=153.0734kg/批，绝干物料G2空气湿度H0=0.622P水汽/（P水汽=Φ×PH0=0.622×0.75036÷（101-0.75036）=4.68×10加热蒸汽为0.8Mpa，查表得T=170℃，ρ=4.1614kg/m3,相变潜热2052.7kJ/kg故对干燥器的能量衡算式为：G2CmTm1+WCwTm1+对上式整理得：LI1=LI2+（T式中：CmCwG2W：水分蒸发量；I0：绝干空气热焓=（1.01+1.88H0）t0=（1.01+1.88×4.68×10−3）×20+2500×4.68×10I1:进入干燥器的空气热焓=（1.01+1.88H1）t由于经预热器后湿度不变，则H1=H故I1=（1.01+1.88×4.68×10−3）×160+2500×4.68×I2：出干燥器的空气热焓=（1.01+1.88H2）tL：干燥空气用量Tm1Tm2Q：水的汽化潜热，查表得80时为2304kJ/kgQL故干燥工序能量衡算式为：LI1=LI2+（Tm2-Tm1）L=W/（H2-HI2=（1.01+1.88H2）t2三式联立得：H=0.059773(Kg/Kg）干气故干气用量L=W/(H2-H预热器热负荷为Q负=1.05L(I1-加热蒸汽用量D=Q负7.4.3.2西洋参能量衡算设计要求干燥工序中，水分蒸发量W=123.6735kg/批，绝干物料G2空气湿度H0=0.622P水汽/（P水汽=Φ×PH0=0.622×0.75036÷（101-0.75036）=4.68×10加热蒸汽为0.8Mpa，查表得T=170℃，ρ=4.1614kg/m3,相变潜热2052.7kJ/kg故对干燥器的能量衡算式为：G2CmTm1+WCwTm1+对上式整理得：LI1=LI2+（T式中：CmCwG2W：水分蒸发量；I0：绝干空气热焓=（1.01+1.88H0）t0=（1.01+1.88×4.68×10−3）×15+2500×4.68×10I1:进入干燥器的空气热焓=（1.01+1.88H1）t由于经预热器后湿度不变，则H1=H故I1=（1.01+1.88×4.68×10−3）×160+2500×4.68×I2：出干燥器的空气热焓=（1.01+1.88H2）tL：干燥空气用量Tm1Tm2Q：水的汽化潜热，查表得80°C时为2304kJ/kgQL故干燥工序能量衡算式为：LI1=LI2+（Tm2-Tm1）L=W/（H2-HI2=（1.01+1.88H2）t2三式联立得：H=0.08958(Kg/Kg）干气故干气用量L=W/(H2-H预热器热负荷为Q负=1.05L(I1-加热蒸汽用量D=Q负7.4.3.3金银花能量衡算设计要求干燥工序中，水分蒸发量W=288.4553kg/批，绝干物料G2空气湿度H0=0.622P水汽/（P水汽=Φ×PH0=0.622×0.75036÷（101-0.75036）=4.68×10加热蒸汽为0.8Mpa，查表得T=170℃，ρ=4.1614kg/m3,相变潜热2052.7kJ/kg故对干燥器的能量衡算式为：G2CmTm1+WCwTm1+对上式整理得：LI1=LI2+（T式中：CmCwG2W：水分蒸发量；I0：绝干空气热焓=（1.01+1.88H0）t0=（1.01+1.88×4.68×10−3）×20+2500×4.68×10I1:进入干燥器的空气热焓=（1.01+1.88H1）t由于经预热器后湿度不变，则H1=H故I1=（1.01+1.88×4.68×10−3）×160+2500×4.68×I2：出干燥器的空气热焓=（1.01+1.88H2）tL：干燥空气用量Tm1Tm2Q：水的汽化潜热，查表得80时为2304kJ/kgQL故干燥工序能量衡算式为：LI1=LI2+（Tm2-Tm1）L=W/（H2-HI2=（1.01+1.88H2）t2三式联立得：H=0.08995(Kg/Kg）干气故干气用量L=W/(H2-H预热器热负荷为Q负=1.05L(I1-加热蒸汽用量D=Q负/蒸汽相变潜热=506634.344÷2052.7=246.81（kg/批第八章、主要工艺设备选型8.1设备选型的指导原则在选择设备时，要从经济和技术方面对设备进行全面的评价和分析，选择合理先进、运行安全可靠、生态经济的最优设备。设备选型的原则主要有以下几点：

合理性:合理选择设备，资金有限，经济效益最大化。所选择的设备必须适应公司增加产量或开发新产品的需要。

进步性:从满足生产需求的原则出发，要求其性能指标保持在先进水平，以提高产品质量，延长其技术寿命。

安全性:安全是保证生产安全的设备性能，即设备必须有必要的安全保护设计和装置，以避免人员和机器事故和经济损失。

经济性:即设备价格合理，使用过程中能耗和维护费用低，回收期短。可以考虑的主要经济因素有:①初始投资;②对产品的适应性;③生产效率;④耐久性;⑤能源和原材料消耗;⑥维护、维修费用等。8.2生产设备选型8.2.8干燥设备干燥装置采用喷雾干燥，而喷雾干燥包含三种干燥形式，在本次设备选型中会对三种干燥形式进行分析对比后再依照设备选型的指导原则和指导思想进行选择。①压力喷雾干燥法：采用高压泵技术，将物料经过雾化喷枪处理，使其转化为细小的雾状颗粒，并直接与热空气接触，从而实现高效的热交换，最终快速完成干燥过程。压力式雾化喷雾千燥机的独特之处在于，它能够制造出颗粒较大的颗粒，并且具有易于维护的优点。因为喷嘴孔径微小，容易发生堵塞，因此必须对料液进行严格的过滤处理。雾化可以划分为两个阶段：首先，压力喷嘴所形成的液膜在气流的第二次雾化作用下，进一步细化了雾滴的尺寸。本文介绍一种新型的小流量、低转速、高喷射系数、低噪音的高压气体喷嘴——双级单腔型喷嘴。这类喷嘴的长处在于，通过调节压缩空气的压力，可以轻松地调整液滴的直径，从而简化了操作流程；在较小流量下，也能稳定地获得较大粒径的喷雾。具备高产量和高粘度特性的液态物料，亦可通过雾化技术转化为细小的雾滴；由于没有高压气体，因而不会产生气蚀现象。即便停用压缩空气，原有的压力式喷嘴仍可发挥作用。②离心喷雾干燥法：通过利用高速旋转的圆盘施加离心力，使溶液以高速甩出，从而形成一层薄膜或液体滴落。它的轨迹是螺旋状的。一旦液体沿着螺旋线从圆盘上喷射出来，它就会分散成更小的液滴，并沿着圆盘的切向方向移动。同时，液滴会在重力的影响下落下。且此时的液滴已经雾化。液滴经过雾化处理后，其表面积得到了显著的扩大，同时与周围的热空气进行了快速的热交换，从而在约20秒的时间内完成了干燥的过程。本文对影响喷雾干燥速率的主要因素及提高其干燥效率的途径作了详细论述，提出了采用离心喷雾干燥机来代替传统的真空冷冻干燥机。离心喷雾干燥机具有单机生产能力大（喷雾量最高可达200t/h）、进料量易于控制、操作弹性大、应用范围广等特点。③气流喷雾干燥方式：湿物料在输送机上被输送至干燥机，与此同时，空气被自然加热，二者完全融合，由于热交换面积较大，因此在短时间内实现了蒸发和干燥的目标。成品经过干燥后，通过旋风分离器被排出，而其中的一小部分粉状粉末则通过旋风除尘器或袋式除尘器进行回收处理。气流式雾化喷雾干燥机是一种广泛应用于实验室和中间工厂的设备，其高效的工作原理和卓越的性能使其成为行业内的佼佼者。对于那些无法通过前两种雾化器进行雾化的液体，使用气流式雾化器则能够实现雾化。采用三流体喷嘴可实现对高黏度的糊状物、膏状和滤饼物料进行雾化处理。由于它具有体积小，重量轻等优点，所以在国外已广泛应用于食品、医药、化工和饲料工业中。不足之处在于其能耗较高。在本工艺设计中，预设置200多种中药配方颗粒的生产，其中难免存在部分热敏性药物，故需要干燥时间短干燥效率高的干燥工艺。其次在本次工艺设计中生产的是颗粒剂，在干燥工序后为制粒工序，制粒工序选择干法制粒，故其原料成品流动性、疏松性、溶解度需要相对较好。综上所述，本次工艺设计中选择高速离心喷雾干燥器。换热面积大黄从浓缩工序可知，完成液量为183.768kg，料液含水量W1拟定处理量为G1=1000kg/h,产品含水量W水分蒸发量：W=物料干料量：G=由物料衡算可得，干空气进入预热器时相对湿度：H=4.68×10−3干空气进入预热器时焓：I=174.71（kJ/kg）拟定喷雾干燥塔进风温度为：t1=160°C绝干空气出塔相对湿度：H绝干空气出塔焓：I可得进风量为：L=W排风量：V=L×1.105=16610.70m根据公式：Vs=462（0.622+x）拟定设备热损失为10%。热量消耗为Q耗=Q×（1+10%）=L×(I−I在0.8MPa时，饱和蒸汽温度T0对数平均温度为△t换热面积：A=Q耗K∆西洋参从浓缩工序可知，完成液量为146.26kg，料液含水量W1拟定处理量为G1=1000kg/h,产品含水量W水分蒸发量：W=物料干料量：G=由物料衡算可得，干空气进入预热器时相对湿度：H=4.68×10−3干空气进入预热器时焓：I=174.71（kJ/kg）拟定喷雾干燥塔进风温度为：t1=160°C绝干空气出塔相对湿度：H绝干空气出塔焓：I可得进风量为：L=W排风量：V=L×1.105=1032m根据公式：Vs=462（0.622+x）拟定设备热损失为10%。热量消耗为Q耗=Q×（1+10%）=L×(I−I在0.8MPa时，饱和蒸汽温度T0对数平均温度为△t换热面积：A=Q耗K∆金银花从浓缩工序可知，完成液量为310.3254kg，料液含水量W1拟定处理量为G1=1000kg/h,产品含水量W水分蒸发量：W=物料干料量：G=由物料衡算可得，干空气进入预热器时相对湿度：H=4.68×10−3干空气进入预热器时焓：I=174.71（kJ/kg）拟定喷雾干燥塔进风温度为：t1=160°C绝干空气出塔相对湿度：H绝干空气出塔焓：I可得进风量为：L=W排风量：V=L×1.105=12042m根据公式：Vs=462（0.622+x）拟定设备热损失为10%。热量消耗为Q耗=Q×（1+10%）=L×(I−I在0.8MPa时，饱和蒸汽温度T0对数平均温度为△t换热面积：A=Q耗K∆设备选型（1）气流式喷雾干燥塔表8-6QPG-300气流式喷雾干燥塔主要技术参数名称参数规格型号QPG-300入口温度（°C）120-170自控出口温度（°C）80-90水分最大蒸发量（Kg/h）300最大转速（r.p.m）15000喷雾盘直径150热源蒸汽+电电加热最大功率（KW）99外形尺寸（长×宽×高）（m）12×8×12干粉回收率＞95%生产厂家旭宇环保工程科技单价（万元）15数量（个）2（2）离心式喷雾干燥塔表8-7LPG-300型喷雾干燥塔主要技术参数根据计算可选LPG—300高速离心喷雾干燥塔一套，即满足工艺所需。名称参数规格型号LPG-300入口温度（°C）140-350自控出口温度（°C）80-90水分最大蒸发量（Kg/h）300最大转速（r.p.m）15000喷雾盘直径150热源蒸汽+电电加热最大功率（KW）99外形尺寸（长×宽×高）（m）5.5×4.5×7干粉回收率＞95%生产厂家江苏太阳臣干燥科技有限公司单价（万元）12数量（个）2压力式喷雾干燥塔表8-8YPG-300压力式喷雾干燥塔主要技术参数名称参数规格型号YPG-300入口温度（°C）300-350自控出口温度（°C）80-90水分最大蒸发量（Kg/h）300最大转速（r.p.m）15000喷雾盘直径150热源蒸汽+电电加热最大功率（KW）30外形尺寸（长×宽×高）（m）14.1×7.8×11干粉回收率＞97%生产厂家常州市优博干燥工程有限公司单价（万元）10数量（个）2根据计算、外形尺寸、进出口处温度可选LPG—300高速离心喷雾干燥塔为最合适的喷雾干燥设备，即需要LPG—300高速离心喷雾干燥塔2套，即满足工艺所需。8.3管径计算表8-11一些流体在管道中的常用流速流体的类别及情况流速范围（ms流体的类别及情况流速范围（ms自来水（3×101~1.5一般气体（常压）10~20水及低黏度液体（1×105~1×106Pa）1.5~3.0鼓风机吸入管10~15高黏度液体0.5~1.0鼓风机排出管15~20工业供水（＜8×105Pa）1.5~5.0离心泵吸入管（水一类液体）1.5~2.0锅炉用水（＜8×105Pa）＞3.0离心泵排出管（水一类液体）2.5~3.0饱和蒸汽20~40往复泵吸入管（水一类液体）0.75~1.0过热蒸汽30~50往复泵排出管（水一类液体）1.0~2.0蛇管、螺旋管内的冷却水＜1.0液体自流速度（冷凝水等）0.5低压空气12~15真空操作下气体流速＜10高压空气15~25------根据查询到的资料与实际生产情况相结合考虑，某些计算所需流体流速确定如下：（1）0.3MP加热蒸汽流速主管取30m/s，支管取20m/s；（2）冷凝水流速取2m/s；（3）物料流速取3m/s。由于所有工序中未涉及易燃易爆液体、腐蚀性液体等，故材料都为304不锈钢无缝钢管。3.干燥工序从干燥工序可知，单批处理量最大为310.4kg，料液密度仍取水的密度1.000g/cm³，加料时间为0.1h。质量流速G1故料液流速V1液体流速取μ=1m/s，故进液管径为D=18.81Vμ按壁厚为5mm算，故总管选DN40。车间土建——二层考虑到本设计中生产工艺流程较多，所采用的设备如提取罐、喷雾干燥塔等体积也较大，如果建设单层或双层厂房，厂房占地面积会非常大；分成数个工序车间则又会使管道等成本大大增加，同时增大污染的风险，因此，本设计采用四层综合车间，不仅节省建筑面积和成本，中间产品还能借助重力输送，节约了能源使用，同时管道长度大大缩短，污染风险也有所降低。二层车间占地面积1152m2，主要为制粒车间和干燥车间，在南北方向可以平分为四个区域。柱是建筑物的主要承重结构，一般由钢筋混凝土制成，须有足够的强度和刚度，本次设计采用的是矩形柱。本设计的柱间尺寸都设置为6米，柱子的尺寸采用50cm×50cm。柱构成的框架尺寸为48m×24m其中E柱与D柱间为1号区域，在最北向，E1至E2区域为出渣斗，E2至E8分别设置了成品暂存库、器具室、质检分析及干浸膏暂存库，因为北面较为阴凉，所以设置的多为物料存储的区域。在E2及E7分别都设置了逃生楼梯，以保证车间员工的安全。建筑中的楼梯宽度一般不小于1.2米，不大于2.2米，坡度一般为30度，辅助楼梯可采用45度。D柱与C柱间为2号区域，D1至D2为药渣暂存间，D2至D4为包装间，D4至D5为制粒间，包装间及制粒间为洁净区域，它的建造要求应满足GMP中洁净区对应的土建要求，例如，洁净区内需要隔板墙，隔板墙较薄，达到GMP规定的防火、吸音的要求；洁净车间用的门要求平整、光滑、易清洁、造型简单、不设门槛，并向洁净度高的方向开启。宜加闭门器，并有密闭条，以保证空气流组织和房间压差控制。洁净室的门不应采用木质材料，以免发霉、长菌或变形。因为D2至D5设置洁净区，所以应清楚划分人流物流区域，并设置有男/女二更。D5至D8为干燥车间，内置干燥塔及相应的辅助设备，干燥塔北面的墙体应为泄爆墙，来保证车间的安全。D8至D9设置为员工电梯。C柱与B柱间为3号区域，设置与二号区域一致，其中C8至C9设置为卫生间。B柱与A柱间为4号区域，在最南向，B1至B2为物料电梯，B2至B8分别设置了成品暂存库、洁具室、劳保用品室及办公室，南面阳光相对较为充足，所以将办公室设置在南面相对较为合理。第十七章职业安全卫生教育职业安全卫生是生产中必须要重视的因素，在车间的工艺设计中必须充分考虑，通过设置合适的劳动保护装置，进行全面的职业培训，制定严格的操作规程，从而保护员工的人身安全，这是保证生产顺利进行的基本条件之一。在本车间设计中，主要出现的安全隐患有：机械设备可能造成的砸伤、刮伤、夹伤等，部分有毒药材生产过程中造成的中毒，机器运转造成的超限噪音，高处作业可能造成的摔伤，部分试剂造成的腐蚀伤害等。在此挑选出几种最普遍，最有可能出现的安全隐患，来讨论在车间设计中应当考虑到并作出的相应的应对措施。17.1职业安全依据法规与执行规范1《中华人民共和国劳动法》2018年修订2《中华人民共和国职业病防治法》2018年第四次修正3《中华人民共和国安全生产法》2021年修正4《个体防护装备配备规范第2部分：石油、化工、天然气》GB39800.2-20205《职业健康检查管理办法》2019年修订6《建设项目职业病危害分类管理办法》2007年修订17.2安全制度及教育培训在本设计中药配方颗粒的生产中，并不存在高危岗位或操作，但是安全问题仍然不容懈怠，必须制订完善、严格的安全制度，进行周详、到位的安全教育培训。17.2.1安全制度：完善、严格的安全制度是安全生产的保障，并且需要全体员工共同认可和执行。有了规章制度的约束，才能做到安全风险有人关注，安全事故有人负责。安全制度的组成有以下几方面：(1)安全培训制度在新员工开始工作之前，为确保安全，必须对厂级、车间级和岗位级进行全面的安全培训，并对其进行严格的考核通过后方能进入岗位工作。在职员工每个三个月都要进行安全加强培训和考核，加深记忆以免遗忘。安全培训是进行安全生产的前提，必须引起足够的重视。三级入厂安全培训和在职员工的加强安全培训都必须达到规定的时长，考核不得弄虚作假并且题量和难度必须能够反映培训的真实效果。新员工进入岗位工作时，在开始工作的前一个月必须安排一位老员工即安全监督员陪同指导安全工作，在安全监督员认可其能够独立工作时才能开始独立工作。所有安全培训考核如果不及格，必须重新进行安全培训课程相应的时长后才能再次进行考试。考核不通过即不得参与工作。(2)标准操作规程制度所有员工在进入岗位工作前必须熟记安全操作规程并在老员工的监督指导下完成初次操作。标准操作规程必须以安全为第一要义，所有操作以保证安全为前提。坚决杜绝不熟悉标准操作规程就擅自进入岗位工作以及串岗等情况。标准操作规程要根据情况变化比如设备更换、生产品种和规模变化及时更新。如果发现标准操作规程存在安全隐患或者错漏之处必须马上上报并及时更改。(3)安全责任制度按照工序、车间等划分安全责任区，推举对应的安全责任人，随工作班组轮换，承担安全预警、检查、监督职责，一般由工作班组的组长担任。在班组接班前检查安全风险、隐患，与上一班组的安全责任人交接；在班组工作时负责监督班组成员安全操作；在离岗时再次检查安全隐患并做好记录，与下一班组安全责任人交接。安全责任人必须尽职尽责，同时接受专门的安全培训和考核，随时警惕安全隐患并为未能及时发现的安全问题负责。(4)安全保护用品制度安全保护用品必须及时、足量发放，并且强制佩戴。在安全培训和考核中都应有所涉及，使员工充分意识到佩戴安全保护用品的重要性。根据相关国家标准，必须全面检测生产中需要使用安全保护用品场景，比如空气中的尘粒数量、噪音分贝，若达到标准必须配备相应的防护用品，且所用安全保护用品必须符合国家标准所规定的规格。(5)安全监督制度生产和交接班时由车间领导进行安全监督，负责核查安全问题。另外，每一位员工都有对其他员工的安全监督义务。为了自己和他人的安全，发现有员工不按标准操作规程安全操作时必须马上制止，如果不听劝告或屡次危险操作则必须及时上报。只有员工之间相互监督、相互负责，安全生产才能不只是流于形式，才能真正成为车间文化的一部分。(6)安全事故制度无论安全工作做得多么周密，安全事故的发生始终是一种潜在的风险,不管事故是否严重，都必须及时处置，将损失降到最低，并从事故中吸取教训。在安全事故发生的第一时间就要马上上报并撤离危险区域，安全负责人和车间领导到达后迅速处置，做出相应的举措防止事故进一步造成损失，必要时马上联系消防和医疗部门。事故发生时能够第一时间发现并上报是处理事故的重中之重，所以要尽量做到潜在安全风险区域无死角实时监控。事故处置结束后必须马上进行分析报告，弄清事故的前因后果，清查类似的安全隐患，深刻吸取教训，严格避免类似事故再次发生。17.2.2安全教育培训如17.2.1（1）中所述，新入厂的员工必须接受安全教育培训和考核，入职的员工也需要定期进行加强安全教育培训和考核。为确保新员工的安全，必须对其进行三级安全教育培训，包括厂级、车间级和岗位级。这三级安全培训教育是由大到小，由浅入深，由笼统到具体，循序渐进的。其中，在厂级安全教育培训中，学员将深入学习有关安全生产的法律法规，全面了解全厂的生产情况和特点，以及全场有关安全生产的制度和政策，使员工对生产状况有初步的了解，输入安全生产的理念。车间级的安全教育培训则具体到生产车间，介绍车间的生产情况，可能存在的安全问题，出现的安全事故案例等，加深其安全生产理念，了解安全生产操作和技能。岗位级的安全教育培训则具体到入职的岗位，学习标准操作规程，熟悉安全操作，并由老员工指导直到能够按照标准操作规程独立完成生产操作。对于以上三个级别的安全教育培训，必须通过相应的考核方可进入下一个级别的培训，三级培训的考核全部通过后才能进入岗位工作。对于已入职的员工，需要每三个月进行一次加强安全培训，不断强化其安全意识，加深记忆，避免因懈怠造成的安全隐患。同时也会讲解更多有关安全的知识，比如各各类安全事故讲解，安全问题解决办法，加强的安全技能培训。定期的安全培训同样设有对应的考核，如果不能通过考核则不能回到岗位工作。17.3安全防护措施根据相关法律法规和国家标准，有危害员工安全的生产场景和生产操作时，要配备相应的安全防护措施，包括护栏、设备保护罩、个人安全防护用品等。在本设计中药配方颗粒的生产主要包括的安全隐患和相应防护措施如下。17.3.1防火、防爆、防静电在中药配方颗粒的生产过程中并不涉及易燃易爆危险品如乙醇等，所以火灾爆炸危险相对较小，但是由于中药材及其饮片、颗粒和粉末属于可燃物，仍有一定的火灾危险，需要加以防范。根据《建筑防火设计规范》本设计中大部分生产车间因有可燃固体如各类药材及中间产品，而喷雾干燥和制粒工序可能存在一种悬浮状态的粉尘，其具有与周围空气发生爆炸反应的能力，所以制剂车间归为乙类。本设计中的库房基本只用于储存中药材原料，属于可燃固体，因此库房归为丙类。厂房和库房都拟建为耐火等级一级的建筑。防火灾、爆炸措施：根据《建筑灭火器配备设计规范》（GB50140—2005）、精细化工企业工程设计防火标准（GB51283–2020）、《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）(1)设置合理的火灾预警系统，配备完善的灭火器、消防水带；(2)在车间一层设置六个安全出口，车间2层至四层每层设置两套逃生梯；(3)车间楼层为四层，按照要求设置自动喷水灭火系统；(4)储存中药材的库房严格禁止火源靠近，控制库房内温度在30℃以下；(5)喷雾干燥和制粒工序中设置除尘设施，降低车间内可燃悬浮粒子浓度，同时也要控制温度，防止摩擦、静电、高温、电火花等着火源的产生。17.3.2生产和储存物品的火灾危险性分类一、生产的火灾危险性分类(一）对物质火灾危险性进行评估时，主要考虑的是多个指标1.评定气体火灾危险性的主要指标气体火灾危险性的主要评估指标包括其爆炸极限和自燃点，这两个参数是必不可少的。2.评定液体火灾危险性的主要指标闪点是评估液体着火风险的主要指标。评估易燃液体火灾风险的最直接指标是蒸汽压。蒸汽压越高，挥发性越强，闪电越低。因考虑到有机、有毒等溶剂对厂房设施、环境要求较高，我们此次生产均使用水提取。17.3.3防噪音根据国家标准，对于那些可能对员工的听力造成损害、对员工的健康造成有害影响或存在其他类似危害的声音，并且每8小时或每周40小时暴露于等效声级大于等于80分贝（A）的环境中的作业，必须按照规定佩戴防噪耳塞或耳罩。对于中药配方颗粒生产工艺，在前处理、制粒等工序都可能存在超过标准规定的噪音，需要配备标准的耳塞或耳罩。17.3.4防机械伤害、烫伤和高处跌伤在生产中的各类机械都有造成割伤、划伤、夹伤的可能，如本设计中的切药机、制粒机等可能造成切伤、夹伤，提取罐、双效浓缩设备的高温可能造成烫伤，通常都会配备有对应的自带防护措施，如保护罩，防割保护条等，正常生产时不得取下，在生产中需要制定安全生产标准规程并严格执行，进一步保证职工的安全。在进行维修或在机器的安全保护装置取下时作业则须佩戴另外的防割手套、防烫伤手套等，并尽量减少这种情况的发生。根据国家标准，从高处坠落的风险可能发生在距离坠落高度参考平面2米或以上的地方，并且存在坠落风险。需要选择配备安全帽、安全绳等防护用具。本车间生产中设备较高，如提取罐或喷雾干燥塔在进行检修或维保时可能具有高处作业风险，每处都要配备对应安全措施。17.