年产1462亿颗氨苄西林胶囊4004625g颗41的车间设计毕业论文设计.docx

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年产1.2亿颗氨苄西林胶囊（0.25g颗）车间设计

摘要：

氨苄西林是广谱半合成青霉素，主要用于敏感菌所致的泌尿系统、呼吸系统、胆道、肠道感染以及脑膜炎、心内膜炎等。

也用于伤寒、副伤寒；泌尿道、呼吸道感染。

本文设计了年产1.2亿颗氨苄西林胶囊的车间,其主要内容包括生产工艺，生产工艺物料衡算，生产设备选型、车间平面布置设计，车间空调净化系统，胶囊剂GMP规范要求等。

其原料来源广泛，成本低廉，生产工艺简单可靠，适合中小型企业生产。

具有一定的设计意义。

关键词:

氨苄西林;胶囊;车间设计;物料衡算;设备选型

Designworkshopofannualproductioncapacityof120millionampicillincapsule（0.25gstar）

Abstract:

Ampicillinisabroad-spectrumsemi-syntheticpenicillin,mainlyforthesensitivestrainscausedbytheurinarysystem,respiratory,biliary,intestinalinfections,andmeningitis,endocarditis,etc..Alsobeusedfortyphoidfever,paratyphoidfever;urinarytract,respiratorytractinfections.

Thisarticledesignworkshopofannualproductioncapacityof120millionampicillincapsule.Itsmaincontentsincludetheproductionprocess,productionprocessmaterialbalance,productionequipmentselection,workshopslayoutdesign,workshopsairpurificationsystems,capsulesGMPrequirements.Itswiderangeofsourcesofrawmaterials,lowcostproductionprocessissimpleandreliable,suitablefortheproductionofsmallandmedium-sizedenterprises.Withacertainsenseofdesign.

Keywords:

Ampicillin;Capsule;Workshopdesign;Materialbalance;Equipmentselection

前言

1、胶囊剂的概述

胶囊剂（capsules）系指将药物填装于空心硬质胶囊中或密封于弹性软质胶囊中而制成的固体制剂[1]。

（1）胶囊剂的分类

　　根据囊壳的差别，通常将胶囊剂分为硬胶囊和软胶囊（亦称为胶丸）两大类：

a、硬胶囊剂（

长度

壁厚及壁厚均匀度

口部外径

基本尺寸

极限

偏差

壁厚

每粒

均匀度

基本尺寸

极限偏差

基本

尺寸

极限

偏差

0

帽

11.0

优等品

±0.40

一等品

±0.46

合格品

±0.50

0.10～0.15

优等品

±0.015

一等品

±0.020

合格品

±0.030

优等品

±0.010

一等品

±0.020

合格品

±0.035

7.29～7.54

±0.07

体

18.6

0.09～0.14

7.07～7.25

1

帽

9.8

0.10～0.15

6.61～6.77

体

16.6

0.09～0.14

6.36～6.42

2

帽

9.0

0.09～0.13

5.93～6.17

体

15.4

0.09～0.13

5.76～5.89

3

帽

8.1

0.09～0.13

5.65

体

13.6

0.09～0.13

5.43

4

帽

7.2

0.08～0.12

5.32

体

12.2

0.08～0.12

5.05

5

帽

5.5

0.08～0.12

4.83

体

9.3

0.08～0.12

4.64

（4）药物的填充：

胶囊剂的填充方法分手工填充法和机械填充法。

手工填充法效率低，重量差异大。

生产中一般用机械填充。

生产应在温度为25℃左右和相对湿度为35%～45%的环境中进行，以保持胶壳含水量不致有大的变化。

除少量制备时用手工填充外，大量生产时常用自动填充机。

将药物与赋形剂混均，然后放入饲料器用填充机械进行填充。

此混合粉状物料应具有适宜的流动性，并在输送和填充过程中不分层。

目前填充机的式样虽很多，但操作步骤都包括排列、校准方向、分离、填充和套合七步。

（5）封口：

空胶囊的囊身与囊帽套合方式有平口和锁口两种。

生产中一般使用平口空胶囊，此种套合不如锁口套合密封性好，故须封口。

填充药物后，为了防止泄漏，常用带封方法封口。

封口的材料常用制备空胶囊时相同浓度的明胶溶液（如明胶20%、水40%、乙醇40%的混合液；也可用平均分子量40000的PVP2.5%，聚乙烯聚丙二醇共聚物0.1%、乙醇97.4%的混合液；或苯乙烯马来酸共聚物2.5%、乙醇97.5%的混合液。

还可用超声波使胶囊封口），保持胶液50℃，封腰轮部分浸在胶液内，旋转时带上定量胶液，使囊帽与体套合处封上一条胶液，烘干。

6、经胶囊抛光机去除胶囊外壁粘连的药粉。

7、包装

目前，药品胶囊剂包装都向板片式包装方向发展，为保证使用和存放的方便，要求板片式包装具有透明、隔水，遮光的功能。

胶囊剂其包装虽然有各种类型，但不外乎有如下三类：

条带状（Strip）包装、泡罩式（blister）包装（PTP）、瓶包装或袋之类的散包装。

胶囊剂包装线，是以胶囊罐封机等起步，如下图：

图2.2胶囊泡罩式（PTP）包装自动线

胶囊剂主要采用玻璃瓶与塑料瓶两种包装，在采用塑料瓶时向计数填装机供应塑料瓶之前要经过一道预备工序：

空气清洗。

瓶子的容量最小是10片，大的可达500片、1000片，因此为了封瓶计数和填装的自动化，一定要按不同的品种和容量分别采用专用设备。

在胶囊剂计数和装填机之后通常还装有棉塞封入机（塞入PE膜、聚氨酯泡沫塑料或棉花等作为缓冲材料）、封盖机、贴标签机、封盒机、纸盒集装机或纸盒捆扎机以及收缩包装机。

8、清场

有更换批号、品种、规格的要求时，每次更换前要对原生产间进行卫生清场和有关设备的拆洗灭菌。

第三章物料衡算

物料衡算是车间工艺设计中最先完成的一个计算项目，其结果是后续的车间能量衡算，设备工艺设计与选型，确定原材料消耗定额，进行管路设计等各种设计项目的依据。

因此，物料衡算结果的正确与否直接关系到工艺设计的可靠程度。

3.1物料衡算

3.1.1生产能力

根据设计任务，开工因子=生产装置每年开工时间年自然时间。

为充分利用设备，开工因子应取得较大，接近1，但是不可能等于1，因为还要考虑到设备的检修以及开停车等情况。

开工因子一般取为0.85～0.9，全年365天，则年生产250～300天。

因此除去季保养、月保养、修理、放假等总计115天，则年工作日为：

365－115＝250天。

每天一班，一班8小时。

年产1.2亿颗氨苄西林胶囊。

每小时的生产能力：

120000000÷250÷8=60000颗小时，则每天生产能力为：

60000×8×0.25g=120000g=120kg

3.1.2质量守恒定律

质量守恒定律是[5]“进入一个系统的全部物料量必等于离开这个系统的全部物料量，再加上过程中损失量和在系统中积累量。

”依据质量守恒定律，对研究系统作物料衡算，可用下式表示：

∑G进=∑G出+∑G损+∑G积

式中∑G进—输入物料量总和；

∑G出—离开物料量总和；

∑G损—总的损失量；

∑G积—系统中积累量。

3.1.3氨苄西林胶囊的计算

胶囊剂配方：

每10000颗胶囊含氨苄西林1.25kg；羧甲基纤维素钠0.6kg；可溶性淀粉0.6kg；水0.05kg。

氨苄西林：

羧甲基纤维素钠：

可溶性淀粉：

水=50%:

24%:

24%:

2%

假设生产胶囊的过程中损失量不超过总量的5.0%

每天配置的氨苄西林胶囊需要的氨苄西林混合量为：

120÷（1-5%）=126.32kg

每天实际需要氨苄西林量为：

126.32×50%=63.16kg

每天实际需要羧甲基纤维素钠量为：

126.32×24%=30.32kg

每天实际需要的可溶性淀粉为：

126.32×24%=30.32kg

每天实际需要氨苄西林胶囊的水含量为：

126.32×2%=2.52kg

表3.1每一天氨苄西林胶囊配制过程的物料平衡表

输入

物料名称

质量∕㎏

输出

物料名称

质量kg

原料药

63.16

成品

120

羧甲基纤维素钠

30.32

损失量

6.32

可溶性淀粉

30.32

水

2.52

总计

126.32

总计

126.32

由以上的物料衡算结果可知：

单位时间内物料的流量为：

G＝126.32kgd

设：

湿基含水量

＝0.05；

＝0.005

则：

干基含水量

；

∴

＝G（X1-X2）=126.32×（0.05-0.005）=5.68kgd

即：

单位时间内水分的蒸发量为

=5.68kgd

由设备性能和其他误差可能导致的各生产过程中损失率分别假设为：

粉碎筛分过程损失率不超过2.5%、烘干过程不得超过0.1%、填充不得超过0.5%、抛光不得超过0.3%、内包过程也不得超过0.3%，则整个生产工艺流程中的质量变化过程可由下图表示（单位kg），参考《制药工程课程设计》

原料63.16

羧甲基纤维素钠

+淀粉60.64混合、粉碎、筛分损耗5

水8.2127

损耗0.11烘干水汽5.68121.43

填充损耗0.63

120.8

抛光损耗0.4

120.4

内包损耗0.4

120

外包

成品120

图3.1每天生产工艺流程中的质量变化过程示意图

第四章设备设计与选型

4.1混合设备

4.1.1设备的设计

按照结构和运行特点的差异，混合设备大致可分为三类:

固定型、回转型和复合型。

目前工业上常用的有以下几种：

（1）V型混合机

V型混合机是由两个圆筒成V型交叉结合而成的，物料在圆筒内旋转时被分成两部分，再使这两部分物料重新汇合在一起，反复循环，在较短时间内即能混合均匀。

结构简单、操作方便、运行和维修费用低，是一种较为经济的混合机械。

其缺点是多采用间歇操作，生产能力较小，且会产生灰尘。

（2）槽型混合机

槽型混合机是一种以机械方法对混合物料产生剪切力而达到混合目的的设备。

结构简单，操作维修方便。

但混合强度较小，所需混合时间较长。

（3）多向运动混合机

多向运动混合机是一种新型的容器回转型混合机，其具有独特的运动方式；转动、摇旋、平移、颠倒、翻滚多向混合运动，使混合筒同时进行自转和公转，多角度摇旋滚动作用，避免了物料偏析和积累现象。

特点[6]：

混合均匀度高，流动性好，容载率高，具有不污染、易出料、不积料、易清洗等优点。

从以上比较，以及本品的物性和设计要求，宜选用多向运动混合机。

4.1.2设备的选型

（1）工作原理：

按三维运动的规律，产生了独特的运动方向：

转动、摇旋、交叉、颠倒、翻滚等。

在混合作业时，混合桶进行自转和公转。

（2）特点：

具有混合均匀度高的优点：

制作精细、噪声低、物料混合均匀度高，桶壁经过镜面抛光，无死角、不剩余料、进出料方便，无交叉污染，易清洗、造型美观。

（3）主要设计参数

表4.1三维运动混合机设计参数一览表

型号

料筒容积L

最大装料容积L

最大装料重量KG

主轴转速rpm

电机功率KW

外形尺寸mm

重量KG

SYH-1

1

0.9

0.5-0.9

30

0.12

500×600×600

50

SYH-5

5

4.5

2.4－4.5

25

0.25

600×1000×1000

150

SYH-15

15

13.5

7.5－13.5

25

0.37

800×1200×1000

200

SYH-50

50

45

25－45

25

1.1

1150×1400×1300

300

由物料衡算图可知，

天混合量为：

126.32kg

则可得每小时的混合量为：

126.32÷8=15.79kg

故应选用SYH-50型混合机，如下图：

图4.1SYH-50型混合机

4.2粉碎设备

4.2.1设备的设计

工业上使用的粉碎机种类很多，其选用的原则是要掌握物料性质和对粉碎的要求，选择合适的粉碎机械正确的型号。

常用的粉碎设备有以下几种：

（1）锤击式粉碎机

锤击式粉碎机属于机械式粉碎机之一，对物料的作用力以撞击力为主，适用于脆性、韧性物料以及中碎、细碎、超细碎等的粉碎要求，故又称为“万能粉碎机”。

此类粉碎机的粉碎比一般为20～70左右，典型的粉碎机有锤击式和冲击柱式。

锤式粉碎机结构简单、操作方便，粉碎粒度比较均匀，其粒度可由锤头的形状、大小、转速以及筛网的目数调节，但过于微细时容易堵塞，因此以30～200目为好。

（2）球磨机

球磨机是最古老的的粉碎机之一，它具有一个回转的筒体，筒体内装有研磨介质。

应用广泛，能处理多种物料，特别适合于粉碎结晶性或脆性物料。

球磨机结构简单，亦可获得200目筛的极细粉末，密闭操作，粉尘少，常用于毒、剧、贵重药物以及黏附性、凝结性的粉状物料的粉碎或混合，但粉碎效率较低。

（3）振动磨

振动磨是一种超细机械粉碎机器，它利用研磨介质在振动磨体内作高频振动产生冲击、研磨、剪切等作用，将物料研细，同时将物料均匀混合和分散。

振动磨可用于干法和湿法研磨粉碎。

振动磨的种类，按操作方法可分为间歇式与连续式，按筒体数目可分为单筒式、多筒式振动磨。

振动磨的特点：

①研磨效率高；②成品粒径小；③粉碎可在密闭条件下连续操作；④外形尺寸比球磨机小，操作维修方便。

（4）气流粉碎机

气流粉碎机的基本粉碎原理是利用高速弹性气流使物料颗粒之间相互碰撞而达到粉碎目的，其粉碎效率高，且粉碎粒径分布均匀。

气流粉碎机是目前很重要的超细粉碎设备，由于压缩气体膨胀时的冷却作用，以及粒子与气体间快速的热交换，气流粉碎机在运转时不产生热量，尤其适用于热敏物质，且设备简单，易对机器和气体进行无菌处理，常用于无菌粉末，还可以实现联合操作。

从以上比较，以及本品的物性和设计要求，宜选用气流粉碎机。

4.2.2粉碎设备的选型

目前工业上应用的气流粉碎机主要有：

扁平式、循环管式、对喷式、流化床对射式。

本次设计选用扁平圆盘气流粉碎机。

目前国内普遍使用的型号，主要是QS系列的气流粉碎机：

（1）工作原理：

压缩空气通过均匀地分布在粉碎室周围并与粉碎室半径方向成一定角度的喷嘴，把压强能转换成速度能，产生高速气流，使通过加料喷射器连续均匀地进入粉碎室的粉体物料颗粒，互相激烈碰撞、摩擦及粉碎室内腔表面碰撞，从而达到超微粉碎的目的。

（2）特点：

适用干式脆性物料（含水量<3%）的超微粉碎，依靠粉体间相互作用的自磨粉碎，可获得高纯度微米级和亚微米级的超微颗粒。

配有相应内衬，可解决硬质、粘壁物料的粉碎。

压缩气体经喷嘴绝热膨胀产生焦耳一汤姆逊降温效应，使粉碎在低温下进行，特别适合热敏性、低融点物料实行超微粉碎。

能实现连续生产和自动化操作。

（3）QS系列水平圆盘式气流粉碎机流程图

图4.2QS系列水平圆盘式气流粉碎机流程图

1、空压机2、储气罐3、空气冷冻干燥器4、QS系列气流粉碎机5、料仓

6、电磁振动加料器7、旋风捕集器8、星形回转阀9、布袋捕集器10、引风机

（4）适用范围：

该机广泛应用于化工、农药、轻工、食品、医药、非金属矿、化妆品等行业和各种干粉物料的粉碎。

（5）主要技术参数：

如下表。

表4.2QS系列水平圆盘式气流粉碎机主要技术参数

参数\型号

QS50

QS100

QS300

QS350

QS600

QS1000

空气耗（m3min）

0.6-0.8

1.1-1.55

5.0-6.0

7.2-10.8

18-28

88-121

生产能力（Kgh）

0.5-2

2-10

10-75

30-150

200-600

1000-

3000

空压机功率（kW）

7.5

13-15

37

65-75

132-250

600-

750

粉碎压力（MPa）

0.6-0.9

0.6-0.9

0.6-1.0

0.6-1.0

0.6-1.0

0.8-

1.0

产品粒度（um）

微米级和亚微米级

根据物料衡算结果可知：

应选用QS300型号的粉碎机。

4.3筛分设备

4.3.1设备的设计

按制作方法筛分用筛可分为冲眼筛和编织筛两种，冲眼筛系在金属板上冲制出圆形的筛孔而成，其筛孔坚固不易变形，多用于高速旋转粉碎机的筛板及药丸的筛选。

编织筛是用一定机械强度的金属丝或其他非金属丝编织而成。

尼龙丝对一般药物较稳定，在制剂生产中应用较多，但筛孔易变形。

常用的筛分设备有：

（1）摇动筛

可将筛按从上到下，从粗到细的顺序排列，最上面的是筛盖，最下为接收器，取一定量的样品置于最上层筛上，加上筛盖后，固定在摇动台进行摇动一定时间后，即可完成对物料的分级。

摇动筛常用于粒度分布的测定。

（2）振动筛

是利用机械装置或电磁装置使筛产生振动将物料进行分离的设备。

筛分后粗料由上部的出料口排出，细料由下部的出口排出。

振动筛具有分离效果好，单位筛面处理能力大，占地面积小，重量轻等优点。

（3）微细分级机

微细分级机为离心机械式气流分离筛分机械。

它依靠轮叶高速旋转，使气流中夹带的粗、细微粒因所产生的离心力大小不同而分开。

这种微细分级机适用于各种物料分级，可单独使用，也可在干燥与粉碎的工艺流程中，安装在主机的顶部配套使用。

微细分级机的特点有：

①分级范围广；②分级精度高；③结构简单，维修、操作、调节容易；④可以与各种粉碎机配套使用。

4.3.2筛分设备的选型

（1）概述

ＺＳＺ型直排式振动筛分机由振动电机、筛网架、筛圈、弹簧、进出料口等组成。

物料经筛分后从下面出料口直接排出，实现筛分目的。

该机主要适用于浆液、粘液的筛选、固液分离，也可用于干粉物料的筛选，广泛应用于化工、食品、制药等行业。

并可根据用户要求设计制造，如将进料口加高、出料口加装蝶阀等。

（2）特点

①筛分精度高，浆料最细可至500目（28um）,过滤最细可至5um。

②筛网架设计独特，不泄漏，不易睹眼。

③能高效、自动分级、连续生产。

④适用于任何浆液、粘液和粉状物料。

（3）主要技术参数

表4.3ＺＳＺ型直排式振动筛主要技术参数

型号

ZSZ-600

ZSZ-800

ZSZ-1000

ZSZ-1200

ZSZ-1500

筛网直径（mm）

600

800

1000

1200

1500

有效筛面（m2）

0.22

0.41

0.46

0.93

1.50

筛网目数（孔时）

5目---500目（4mm---0.028mm）

电机功率（KW）

2*0.375

2*0.375

2*0.55

2*0.55

2*0.55

重量（Kg）

140

160

200

230

260

外型尺寸（mm）长*宽*高

1140*840*840

1420*120*960

1700*1320*1080

1980*1590*1200

2290*1890*1370

根据物料衡算的结果及物料粒度要求可知：

应选用ZSZ－800型筛分机。

4.4干燥设备

4.4.1设备的设计

由于被干燥物料的性质、干燥程度、生产能力大小等不同，所采用的干燥方法及设备也不同。

目前工业生产中常用的设备有以下几种[7]：

（1）厢式干燥器

厢式干燥器是一种比较古老的干燥器，主要是以热风通过湿物料的表面达到干燥的目的。

空气经预热器加热后进入干燥室内，以水平方向通过物料表面进行干燥。

多采用废气循环法和中间加热法。

特点：

容易装卸，物料损失小，盘易清洗。

但存在劳动强度大，热量消耗大，粉尘多，污染严重大等缺点。

（2）流化床干燥器

流化床干燥器是20世纪60年代发展起来的一种干燥技术，它是用热空气自下而上通过松散的粒状或粉状物料层形成“沸腾床”而使物料进行干燥。

特点：

结构简单，操作方便，操作时接触面积大，强化了传热和传质，提高了干燥速率，物料的停留时间任意调节，适宜于热敏性物料。

（3）喷雾干燥器

喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体干燥雾滴而获得产品的一种干燥方法。

目前常用的有三种雾化器：

气流式、压力式、旋转式。

特点：

干燥时间很短，且物料温升不高，适用于热敏性物料；便于调节，容易实现自动化；生产能力大；制品多为松脆的空心颗粒，溶解性好。

喷雾干燥器内送入的料液及热空气经过除菌高效滤过器滤过可获得无菌干品。

4.4.2干燥设备的选型

（1）概述 沸腾干燥器，又称流化床干燥器，它是由空气过滤器、加热器、沸腾床主机，旋风分离器、布袋除尘器、高压离心风机、操作台组成，由于干燥物料的性质不同，配套除尘设备时，可按需要考虑，可同时选择旋风分离器、布袋除尘器，也可选择其中一种，一般来说比重较大的如冲剂及颗粒物料干燥只需选择旋风分离器，比重较轻的小颗粒状和粉状物料需配套布袋除尘器，并备有气力送料装置及皮带输送机供选择。

（2）工作原理散粒状固体物料由加料器加入流化床干燥器中，过滤后的洁净空气加热后由鼓风机送入流化床底部经分布板与固体物料接触，形成流化态达到气固的热质交换。

物料干燥后由排料口排出，废气由沸腾床顶部排出经旋风除尘器组和布袋除尘器回收固体粉料后排空。

（3）应用它适用于散粒状物料的干燥，如医药药品中的原料药、压片颗粒料、中药冲剂、化工原料中的塑料树脂、柠檬酸和其它粉状、颗粒状物料的干燥除湿，还用于食品饮料冲剂，粮食加工，玉米胚芽、饲料等的干燥。

（4）设备特点可实行自动化生产，是连续式干燥设备。

干燥速度快，温度快，能保证生产质量，符合药品生产GMP要求。

（5）技术参数

表4.4干燥器规格及技术参数

项目型号

干燥能力kgh

风机功率kw

风压Pa

风量m3h

进风温度℃

最大能耗J

外型尺寸（m）L×W×H

进料形式

A型

B型

C型

XF10

10-15

7.5

5.5×103

1500

60-200

2.0×108

4×3.5×3.2

3.5×3.5×3

5×3.5×3.5

1.星形加料器2.气力自行输送

XF20

20-25

11

5.8×103