《制药工程学》复习资料李红茹.docx

1、制药工程学复习资料李红茹制药工程原理课程期末复习资料制药工程原理课程讲稿章节目录：绪论第一节制药行业的发展现状第二节制药行业面临的挑战第三节化学工程师的机遇第四节质量源于设计第五节可持续发展的医药工业第一章流体流动第一节流体静力学第二节流体在管内的流动第三节流体在管内的流动现象第四节流体在管内的流动阻力第五节流速与流量的测量第二章搅拌和混合过程的放大第一节搅拌器第二节搅拌功率第三节混合过程放大的基本方法第四节化学反应的放大第三章过滤第一节基本概念第二节恒压过滤第三节过滤设备第四节滤饼的洗涤第四章干燥第一节概述第二节湿空气的性质第三节湿物料的性质第四节干燥过程第五节干燥设备第五章传热第一节概述第

2、二节热传导第三节对流传热第四节传热的计算第五节换热器第六章结晶第一节结晶的目标和结晶设计中的限制因素第二节溶解度的评估和溶剂的选择第三节结晶动力学和过程选择第四节结晶的速率过程第五节间歇结晶过程的放大第七章反应动力学及表征第一节前言第二节实验方法第三节反应的模拟第四节规模效应评估第五节固液传递第六节液液传递第七节气液传递第八节连续反应的优势第八章催化加氢反应中的速率过程第一节前言第二节氢化反应过程中溶液H2浓度的变化第三节H2的传质系数对反应动力学和选择性的影响第四节气液传递过程的表征第五节加氢反应基本的放大策略第九章膜系统在制药工业中的应用第一节渗透蒸发第二节有机溶剂纳滤第三节非分散的膜溶剂

3、萃取第十章原料药反应体系的表征和规模化预测第一节前言第二节均相反应的间歇操作过程第三节多相反应的间歇操作过程第四节半间歇操作过程第五节连续反应体系的应用第六节设备性能的表征和评估第七节模型的验证和统计第十一章连续反应釜的工艺研发和案例研究第一节前言第二节连续操作的优点第三节连续反应器和配套系统第四节连续反应工艺的开发第五节连续操作的规模化第六节工厂中的连续操作和案例研究第七节连续操作的集成第十二章制药工业中的粉碎第一节前言第二节粉碎类型和粉碎设备第三节粉碎质量和操作安全第四节实例介绍第十三章过程安全和反应危险性评估第一节前言第二节基本概念第三节合成反应的实验室研究第四节目标反应的放大第五节分解

4、反应的实验室研究第六节规模放大中的注意事项第十四章放大的注意事项第一节前言第二节放大过程中需要做的事情第三节放大过程中需要避免的事情第十五章固体制剂的设计第一节前言第二节原料药第三节辅料第四节制剂过程第五节片剂的设计和表征第六节药物产品的稳定性第七节剂型的工艺操作和规模化第十六章干法造粒工艺的设计和放大第一节概述第二节辊压操作和相关设备第三节原料特性、特性测试和过程传感器第四节操作原理第五节辊压造粒的放大第十七章控释技术和口服控释制剂的设计第一节前言第二节控释剂型的发展第三节控释曲线和释药机制一、客观部分：（单项选择、多项选择、不定项选择、判断）（一）、选择部分1、关于精益化生产的说法正确的是

5、(B C D )A.是指药品的质量是通过良好的设计而生产出来的B.是一种药品生产管理理念C.中心思想是消除不必要的废物的产生D.可以提高药物产品的利润考核知识点: 精益化生产的概念，参见讲稿章节：绪论-1附绪论.1（考核知识点解释）：“精益化生产”常作为降低药物开发和生产中成本的方法，它是一种管理理念，通过系统的消除与废物产生有关的活动以提高利润，精益化生产的中心思想是消除不必要的废物产生。2、在精益化生产中，常被作为不利于生产的多余环节进行删减的有（A B C D）A生产过剩 B缺陷C不必要的库存 D运输考核知识点: 什么是精益化生产参见讲稿章节：绪论-1 附绪论.1（考核知识点解释）在精益

6、化生产中，以下环节常被作为不利于降低成本的多余环节进行删减：生产过剩，等待，运输，不必要的处理，不必要的库存，不必要的移动，缺陷。3、化学工程师在制药行业可发挥的作用有以下哪些（A B D）A利用化学工程原理降低成本 B通过技术革新提高产品的价值C开发新的合成路线 D对技术进行策略管理考核知识点: 化学工程师的机遇参见讲稿章节：绪论-3 附绪论.3（考核知识点解释）化学工程师在制药行业面临的机遇有利用化学工程原理降低成本，通过技术革新提高产品的价值，对技术进行策略管理。4、质量源于设计中的基本概念包括哪些（A B D）A设计空间 B控制策略C关键性 D质量标准考核知识点: 质量源于设计参见讲稿

7、章节：绪论-4 附绪论.4（考核知识点解释）质量源于设计中的三个基本概念：设计空间，控制策略，关键性。设计空间就是生产过程的单元操作可操作的边界条件，设计空间可以表明能影响产品关键质量特性的控制变量；控制策略根据设计空间以参数化的模式建立；关键性包括关键的质量性能和关键的工艺参数。关键的质量性能：为确保产品的质量，需要直接或间接的控制产品的物理、化学、生物学或微生物学的性质或特点，可能包括粒度、多晶型、溶出度、含量、均一性或纯度等；关键的工艺参数：指那些已证实对原料药或制剂的关键质量性能有影响的参数。5、质量源于设计中的基本概念包括哪些（A B D）A设计空间 B控制策略C关键性 D质量标准考

8、核知识点: 质量源于设计参见讲稿章节：绪论-4 附绪论.4（考核知识点解释）质量源于设计中的三个基本概念：设计空间，控制策略，关键性。设计空间就是生产过程的单元操作可操作的边界条件，设计空间可以表明能影响产品关键质量特性的控制变量；控制策略根据设计空间以参数化的模式建立；关键性包括关键的质量性能和关键的工艺参数。关键的质量性能：为确保产品的质量，需要直接或间接的控制产品的物理、化学、生物学或微生物学的性质或特点，可能包括粒度、多晶型、溶出度、含量、均一性或纯度等；关键的工艺参数：指那些已证实对原料药或制剂的关键质量性能有影响的参数。6、以下哪些可以根据流体静力学推导得出（A B D）A液面上方

9、压力一定时，静止液体内部任一点的压力与液体本身的密度和该点距液面的深度有关 B液面上方压力发生变化时，液体内部各点的压力将发生同样大小的改变C流体流动时静压能、动能和势能在不断转化 D在高度差不大的容器中，可近似认为静止气体内部各点的压强相等考核知识点: 流体静力学参见讲稿章节：1-1 附1.1（考核知识点解释）根据流体静力学公式，我们可以得到：液面上方压力一定时，静止液体内部任一点的压力与液体本身的密度和该点距液面的深度有关；液面上方压力发生变化时，液体内部各点的压力将发生同样大小的改变；压力或压力差的大小可用液柱高度表示；在高度差不大的容器中，可近似认为静止气体内部各点的压强相等。7、根据

10、伯努利方程，流体流动过程中，涉及到的能量形式有（A B C D）A势能 B动能C摩擦能量损失 D静压能考核知识点: 伯努利方程参见讲稿章节：1-2 附1.2（考核知识点解释）流体流动过程中遵守能量守恒，能量从一种形式转化为另一种形式。伯努利方程式正是反映流体流动中的能量转化现象的。位能：因受重力作用而具有的能量，与流体所处的高度有关；动能：流体具有流速，因而有动能；静压能：流体因有一定的压力而具有的能量；外功：流体输送设备向流体传递的机械能；能量损失：流体流动过程克服内摩擦力等阻力造成能量损失。8、雷诺准数可表示流体流动的类型，流体流动的基本类型有（A D）A紊流 B定态流动C非定态流动 D层

11、流考核知识点: 流动类型与雷诺准数参见讲稿章节：1-3 附1.3（考核知识点解释）根据雷诺准数，可将流体的流动类型分为：层流/滞留：流体质点始终沿着与管轴平行的方向作直线流动，质点间互不混合；湍流/紊流：各质点的速度大小和方向都在随时发生变化，质点间互相碰撞与混合。9、关于层流内层的说法，正确的是（B C D）A层流内层只存在于层流流动中 B层流内层的存在影响传热和传质C层流内层的存在是由于流体有黏度 D无论湍动程度多高都存在层流内层考核知识点: 层流内层参见讲稿章节：1-3 附1.3（考核知识点解释）由于流体具有黏度，无论流体湍动多么强烈，在接近管壁处都有层流内层，Re越大，层流内层越薄，层

12、流内层的存在影响传热和传质。10、关于流体流动过程中，关于局部阻力的说法正确的是（A B C D）A流体流经阀门会产生局部阻力 B流体流动时管径发生变化会产生局部阻力C可采用阻力系数法计算局部阻力 D减少不必要的阀门可减少局部阻力损失考核知识点: 局部阻力能量损失参见讲稿章节：1-4 附1.4（考核知识点解释）局部阻力：流体流经管路中的管件、阀门、设备进出口、截面突然扩大或突然缩小等造成的能量损失。一般采用阻力系数法和当量长度法对局部阻力进行估算。缩短管路长度、减少不必要的管件和阀门可减少局部阻力能量损失。11、关于毕托管测速测速装置，正确的说法是（A C D）A通过压强差反应流量的变化 B测

13、定结果是平均流速C测速时毕托管管口截面应垂直于流体流动方向 D流体中含有固体时不适用考核知识点: 毕托管测速装置参见讲稿章节：1-5 附1.4（考核知识点解释）毕托管测速装置的特点是：用压强差的变化反映流量的变化；毕托管测得的是点流速；使用时应安装于均匀流段；保证毕托管管口截面严格垂直于流动方向；制造与安装精度对测量结果影响很大；流体中含有固体杂质时不宜使用。12、以下哪种搅拌器适用于高黏度流体的搅拌（B D）A涡轮式搅拌器 B锚式搅拌器C推进式搅拌器 D框式搅拌器考核知识点: 搅拌器及其应用参见讲稿章节：2-1 附2.1（考核知识点解释）常见的搅拌器有小直径高转速搅拌器，包括推进式搅拌器和涡

14、轮式搅拌器，该类搅拌器适合于较低黏度流体的搅拌和混合，另外还有大直径低转速搅拌器，包括桨式、锚式、框式和螺带式搅拌器，该类搅拌器适合中高黏度流体的混合。13、以下强化搅拌过程的方法可行的是（A B C D）A在搅拌釜中设置挡板 B提高搅拌器转速C偏心安装搅拌器，避免打旋 D设置导流筒考核知识点: 搅拌过程的强化参见讲稿章节：2-1 附2.1（考核知识点解释）搅拌过程的强化方法有：a)提高搅拌器的转速：向液体提供更多的能量，提高搅拌效果；b)打旋现象和消除：可通过设置挡板、偏心安装搅拌器以及设置导流筒实现。 14、在均相液体搅拌中，哪些因素会影响搅拌器的输入功率（A B C D）A搅拌器的结构

15、B液体的黏度C搅拌器的转速 D搅拌桨的直径考核知识点: 搅拌功率参见讲稿章节：2-2 附2.1（考核知识点解释）搅拌器输入的功率与釜内的流动情况有关，层流区（Re10），搅拌功率为：，完全湍流区（ Re104 ），搅拌功率为：。其中K1和K2是与搅拌器的结构形式有关的常数。15、在混合放大中常遇到的问题有（A B C D）A混合所需功率的增大 B大规模生产中整体混合时间延长C局部剪切力的变化 D固体颗粒的充分悬浮难以保障考核知识点: 混合的放大参见讲稿章节：2-3 附2.3（考核知识点解释）使搅拌器转动所需的功率与搅拌器直径呈指数关系，所以放大时，所需的功率是难以想象的。在大规模生产中，整体混

16、合时间（使间歇反应釜中成分混合均匀的时间）会与实验室中相差几个数量级，因此会给化学操作造成严重的影响。在非均相反应中，如催化加氢，在放大过程中，由于搅拌难以使催化剂颗粒完全悬浮，反应速率难以达到期待值。在搅拌中，由搅拌桨直径以及搅拌桨末端速率不同造成的局部剪切力与平均剪切力的差异会对剪切力敏感的过程造成影响，如：生物细胞发酵、要求粒径分布的结晶过程等。在大规模生产中，由于较高的剪切力，还会造成实验室中观察不到的乳化现象。16、在以湍流能量耗散速率为依据进行混合放大时，随着反应釜容积的增大，搅拌桨末端局部剪切力会发生何种变化（ A ）A.不变 B.变大 C.变小 D.不确定考核知识点: 混合的放

17、大参见讲稿章节：2-3 附2.3（考核知识点解释）按照几何相似以及固定的平均能量耗散率的放大原则，大反应釜中的搅拌器末端速度较大。17、在恒压过滤中，过滤速率与哪些因素有关（ A B C D ）A.滤布面积 B.滤饼厚度 C.滤液黏度 D.过滤压力考核知识点: 达西定律参见讲稿章节：3-2 附3.2（考核知识点解释）过滤过程中，过滤速率可表示为：18、比滤饼阻力与以下哪些因素有关（ C ）A. 悬浮液的固含量 B. 滤布面积 C. 颗粒本身的性质 D.滤液黏度考核知识点: 比滤饼阻力参见讲稿章节：3-2 附3.2（考核知识点解释）比滤饼阻力是过滤原料本身的性质，它是粒子大小、饼的孔隙率、颗粒密

18、度和形状的函数。19、对可压缩滤饼的过滤，说法正确的是（ A C D ）A. 增大过滤压力未必能增加过滤通量 B. 随着过滤进行，滤饼阻力增大 C.在原料液中加入助滤剂有助于降低比滤饼阻力D. 增大过滤压力可增加过滤通量考核知识点: 滤饼的可压缩性参见讲稿章节：3-2 附3.2（考核知识点解释）对于具有轻微可压缩性的滤饼(0n1)，随着压差的增大，虽然过滤通量也增大，但增大的幅度下降；对于具有高度可压缩性的滤饼，压力增大到一定程度，反而使过滤的通量降低。20、比较两个过滤过程快慢的参数是（ D ）A.平均过滤通量 B.待过滤液的固含量 C.即时过滤通量 D.比滤饼阻力考核知识点: 滤饼的可压缩

19、性参见讲稿章节：3-2 附3.2（考核知识点解释）如何比较两个过滤过程的快慢？平均过滤通量不靠谱。通常用比滤饼阻力来表示。21、以下哪种过滤设备可实现滤饼的再制浆法洗涤（ B ）A.非搅拌过滤干燥器 B.搅拌过滤干燥器 C.反相袋离心机 D.皮勒离心机考核知识点: 滤饼的可压缩性参见讲稿章节：3-3 附3.3（考核知识点解释）在过滤干燥器中，通常安装一个可升降的搅拌器，搅拌器可使滤饼分布均匀，提高过滤和洗涤的效率，可实现再制浆法洗涤。22、滤饼洗涤时洗涤液的选择应遵循以下哪些原则（ A B C D ）A.对杂质有较好的溶解性 B.对产品溶解性小 C.黏度较低 D.热稳定性好考核知识点: 滤饼的

20、洗涤参见讲稿章节：3-4 附3.4（考核知识点解释）在对滤饼进行洗涤时，要考虑多种因素，在选择洗涤溶液时，要考虑以下几点：溶剂应对不需要的杂质具有大的溶解度；对需要的结晶溶解度相对较小，以防止洗涤过程中产品的流失；洗涤溶液的黏度应较低，使洗涤过程较快；产品应在加热干燥时，在洗涤溶液中具有较好的热稳定性；洗涤溶液的沸点23、滤饼洗涤时洗涤液的选择应遵循以下哪些原则（ A B C D ）A.对杂质有较好的溶解性 B.对产品溶解性小 C.黏度较低 D.热稳定性好考核知识点: 滤饼的洗涤参见讲稿章节：3-4 附3.4（考核知识点解释）在对滤饼进行洗涤时，要考虑多种因素，在选择洗涤溶液时，要考虑以下几点

21、：溶剂应对不需要的杂质具有大的溶解度；对需要的结晶溶解度相对较小，以防止洗涤过程中产品的流失；洗涤溶液的黏度应较低，使洗涤过程较快；产品应在加热干燥时，在洗涤溶液中具有较好的热稳定性；洗涤溶液的沸点24、干燥过程中溶剂传递的推动力是（ B ）A.物料和干燥介质的温度差 B.溶剂在物料和干燥介质间的分压差 C.干燥介质的对流 D.真空度考核知识点: 干燥过程参见讲稿章节：4-1 附4.1（考核知识点解释）干燥过程是溶剂的蒸发过程，传质的推动力是溶剂在物料和干燥介质间的分压差。25、以下能作为湿空气干燥能力指标的是（ B ）A.干球温度 B.湿球温度 C.露点 D.相对湿度考核知识点: 干燥过程参

22、见讲稿章节：4-2 附4.2（考核知识点解释）干燥过程是溶剂的蒸发过程，传质的推动力是溶剂在物料和干燥介质间的分压差。26、以下参数能从侧面反映湿空气相对湿度的是（ A C ）A.干湿球温度差 B.湿球温度 C.干球温度露点之差 D.湿空气的焓考核知识点: 湿空气的性质参见讲稿章节：4-2 附4.2（考核知识点解释）湿球温度实质是纱布中水的温度，干湿球温度差侧面反映了湿空气的湿度；另外，空气的干球温度t与露点td相差越大，说明空气的相对湿度越小，空气的干燥能力越强。27、湿物料中水分的存在形式不同，其中蒸汽压与纯水相同，容易去除的是（ D ）A.毛细管水分 B.溶胀水分 C.化学结合水 D.吸

23、附水分考核知识点: 湿空气的性质参见讲稿章节：4-3 附4.3（考核知识点解释）物料中水分的存在形式有：吸附水分：物料表面的水分，又称吸附水分，蒸汽压与纯水相同，最易去除；毛细管水分：若物料空隙小，空隙内水分的蒸汽压低于水的饱和蒸汽压，使得水分不易除去；溶胀水分：渗入物料细胞壁内的水分，汽化比吸附水困难；化学结合水：主要指结晶水，一般不能通过干燥方法除去。28、干燥过程中，哪个阶段主要是由传热控制的（ B ）A.升温阶段 B.恒速干燥阶段 C.第一降速阶段 D.第二降速阶段考核知识点: 干燥的过程参见讲稿章节：4-4 附4.4（考核知识点解释）升温阶段：在该阶段，饱和于固体颗粒表面的溶剂开始蒸

24、发，由于蒸发吸收热量，湿滤饼表面温度降低；恒速干燥阶段：在该阶段，干燥过程受传热的控制，固体表面的溶剂快速蒸发，可通过升高夹套温度或减压来促进干燥的进行，通过对滤饼进行翻动，有利于传热，能加快干燥进度；降速阶段：第一降速段，在C点，固体表面的溶剂并不充裕，物料处于“临界含水量”点，至D点，物料表面已无非结合水。第二降速段：D点干燥界面转入颗粒内部，颗粒内部的传热和传质控制干燥过程。29、对于具有暴露毒性的产品，需尽量缩短干燥周期，避免形成团聚，可选用的干燥设备有（ B ）A.搅拌过滤干燥器 B.箱式干燥器 C.旋转锥形干燥器 D.过滤干燥器考核知识点: 干燥设备的选择参见讲稿章节：4-5 附4

25、.5（考核知识点解释）搅拌过滤干燥器在搅拌过程中易形成团聚，过滤干燥器和箱式干燥器易形成团聚，还对操作人员具有暴露性，旋转锥形干燥器能密封操作，在旋转搅拌装置的作用下还能避免形成团聚。30、在对流传热中，影响对流传热系数的因素有（ A B C D ）A.流体的物性 B.流体的流动状态 C.流体的相变 D.对流情况考核知识点: 干燥设备的选择参见讲稿章节：5-3 附5.3（考核知识点解释）影响对流传热系数的因素有流体的种类：一般液体的传热系数大于气体；流体的物性：导热系数，密度和比热、黏度、体积膨胀系数等；流体的相变：有相变时的对流传热系数大于无相变的情况；流体的流动状态：湍流大于层流；对流情况

26、：强制对流的传热系数大于自然对流；传热面的结构：传热面的形状、位置流道尺寸等。31、冷热流体经过套管换热器换热并达到稳定时，以下那个说法不正确（ C ）A.逆流操作有利于传热 B.平均温差为进出口两端温差的对数平均值 C.是非稳态传热过程 D.是变温传热过程考核知识点: 套管换热传热的计算参见讲稿章节：5-4 附5.4（考核知识点解释）套管换热器属于变温传热：间壁一侧或两侧流体的温度随传热面的位置而变，但不随时间变化，是稳态变温传热过程，传热系统中各点的温度仅随位置变化，不随时间改变。传热的平均温度差为换热器两端传热温度差的对数平均值。32、关于结晶，以下说法正确的是（ A C D ）A.结晶

27、是一种分离纯化手段 B.结晶过程是由溶解度决定的C.结晶未必能得到室温下最稳定的晶型 D.结晶可能得到多种晶型的产品考核知识点: 结晶的目标和结晶设计中的限制因素参见讲稿章节：6-1 附6.1（考核知识点解释）在药物合成中，结晶常用来达到以下目的：有机化合物的分离和纯化；改变化合物的物理性质，便于下游加工和配伍。在结晶中，我们关心的是产品的晶型、粒径分布、形态和流动特性，虽然在一定的温度和压力下，只有一种晶型在热力学上是稳定的，但由于从亚稳态转变为稳态的过程非常缓慢，因此在结晶过程中，产品可能存在多晶现象。另外，结晶过程是由溶解度和结晶动力学共同决定的。33、药物的晶型会影响药物的性质，这些性

28、质包括（ A B C D ）A.溶解度 B.熔点C.药物的生物利用度 D.药物的物化稳定性考核知识点: 结晶对药物性质的影响参见讲稿章节：6-1 附6.1（考核知识点解释）晶型可影响药物的性质，包括：溶解度；熔点；固体制剂的溶解速率和生物利用度；物理化学稳定性；粉末的相关性质（流动性、密度、压缩性）。34、在制剂过程中，哪个参数常用来表示粉末的流体性质（ A B C D ）A.整体密度 B. Hausner比 C. 固密度 D.振实密度考核知识点: 结晶对药物性质的影响参见讲稿章节：6-1 附6.1（考核知识点解释）不同的结晶习性会产生不同的特征长度和不同的流动特性。而流动特性差的粉体会影响原

29、料药与辅料的混合。流体的流动特性可从粉体密度推断，通常是整体密度和固密度。整体密度：测定得到的密度；固密度：进一步包装并稳定之后的密度。固密度与整体密度之比为Hausner比, 以表明粉体的压缩性和输送的难易程度。35、在结晶过程中，为了控制药物的晶型，常采用的结晶机制是（ D ）A.初级成核 B. 次级成核 C. 冷却结晶 D.加入晶核生长结晶考核知识点: 结晶的机制参见讲稿章节：6-3 附6.3（考核知识点解释）晶体可通过“成核”或“生长”形成。成核：从溶液或浆体中形成新的结晶；生长：溶质沉积于已存在的溶质结晶上。成核进一步分为两种机制：初级成核和次级成核。成核有利于生产小粒径粉末，由于粒

30、径过小，容易给下游生产造成困难，如延长分离时间，容易团聚会影响制剂过程，造成产品批次间的变化，且无法控制产品的晶型。生长所得晶体具有较大的粒径，批次之间变化较小，便于下游进一步处理。结晶过程可能会出现多种晶型，采用生长的方式结晶还有助于控制晶型，因此该方法在结晶中较为常用，以便于控制产品的物理性质。36、关于亚稳极限测定方法的说法不准确的是（ D ）A.冷却速率法适用于冷却结晶中亚稳极限的测定 B. 成核诱导时间法适用于所有结晶类型亚稳极限的测定 C. 成核诱导时间法能给出结晶的时间尺度 D.冷却速率法得出的亚稳极限不如成核诱导时间法准确考核知识点: 亚稳极限及其测定参见讲稿章节：6-3 附6.3（考核知识点解释）亚稳极限的测定方法：冷却速率法，成核诱导时间法。冷却速率法主要用于冷却结晶中亚稳极限的研究。成核诱导时间法：适用于所有结晶类型亚稳极限的测定。虽然成核诱导时间法得出的亚稳极限不如成冷却速率法准确，但成核诱导时间法能给出结晶的时间尺度。37、在