制药工程年产3亿粒胶囊生产车间工艺设计.docx

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制药工程年产3亿粒胶囊生产车间工艺设计

制药工程课程设计

设计题目：

年产3亿粒胶囊生产车间工艺设计

院（系）：

化工与能源学院

专业班级：

制药工程一班

指导教师：

胡国勤、常春、徐敏强、刘冰

***贾银芳20100370106

李白杨20100370107

李大鹏20100370108

李亚苹20100370109

李迎新20100370110

设计时间：

2013.9.26---2013.10.25

年产3亿粒速克胶囊生产车间工艺设计

摘要：

本设计遵照课程设计和GMP有关药厂设计的有关规定，选取速克胶囊为主要产品，完成了年产3亿粒胶囊生产车间工艺设计。

本设计主要内容包括：

制备方法、工艺流程、物料衡算、设备选型、厂房布局，工艺管道流程设计以及“三废”的处理。

在本设计中采用的仍是传统的制备方法，其主要包括制粒、干燥、整粒、灌装、抛光等工序。

物料衡算根据设计任务年产量逆推，分别计算了每年、每天、每批以及每小时的任务量及相应待处理物料质量。

设备选型则主要是根据物料衡算所计算的各步骤生产能力要求，且满足设计中的选择的各项技术要求，选择的各个设备的型号。

在车间平面布置上，遵循了人流、物流相互分开，避免交叉污染的原则，同时兼顾方便生产，完成了车间布局设计。

工艺管道流程图根据工艺流程图的要求，以工艺介质为主线，考虑满足正常生产操作、开停工，安全、环境保护和事故处理的要求，并考虑维修需要和操作灵活的原则进行设计的。

在“三废”的处理上面本设计主要突出了环保、节能、经济的特点，在本设计中提供了运用生物处理的解决方案。

通过上述思路完成了本次设计，该设计的完成极大地提高了我们综合运用各种知识的能力，极大地丰富了对胶囊剂车间的相关认识。

关键词：

速克感冒胶囊车间工艺设计胶囊剂

1.前言

1.1设计任务书：

制药工程专业课程设计任务书（第二、八组）

成员：

专业___________班级___________姓名___________

设计题目二：

年产3亿粒胶囊生产车间工艺设计

设计时间：

指导老师：

设计内容和要求：

1、确定工艺流程及净化区域划分；

2、每人详细叙述一个胶囊生产工艺设备的工作原理、结构组成及关于此设备国内外的现状、研究前沿。

3、物料衡算、设备选型（按单班考虑、片重按0.5g计；要求有湿法制粒、卧式沸腾干燥、铝塑包装）；

4、按GMP规范要求设计车间工艺平面图；

5、卧式沸腾干燥机的安装图（平、立、剖面图1：

50）；

6、编写设计说明书。

设计成果：

1、设计说明书一份，包括工艺概述、工艺流程及净化区域划分说明、物料衡算、工艺设备选型说明、工艺主要设备一览表、车间工艺平面布置说明、车间技术要求；每位学生的设备详细综述。

2、工艺平面布置图一套（1：

100）；

3、卧式沸腾干燥安装图（平、立、剖面图1：

50）；

4、工艺管道流程图。

1.2研究背景和意义：

在本设计中，速克感冒胶囊剂型选择为胶囊剂。

胶囊剂是指将药物或加有辅料充填于空心硬质胶囊材中而制成的制剂。

上述硬质胶囊壳多以明胶为原料制成，现也用甲基纤维素、海藻酸钙（或钠盐）、聚乙烯醇、变性明胶及其他高分子材料，以改变胶囊剂的溶解性能。

最近几年，胶囊剂在保健和制药领域获得了长足而快速的发展，已成为口服固体制剂最主要的剂型之一。

20多年来，全球批准的新药中，硬胶囊剂型呈上升趋势。

随着药业的发展，胶囊剂具有的患者喜爱、研发效率高和生产成本低的优势获得更多消费者的认可。

与其他剂型性比，胶囊剂优势比较明显。

 硬胶囊能有效掩盖药物的不良气味，易于吞服，多样的颜色和印字设计使得药物更具辨识度，从而有效地提高用药的顺应性。

欧美权威机构曾作过调研显示，在入选的1000名患者中，54%的人首选硬胶囊剂，29%的人选择了糖衣微丸，只有13%的人选择了片剂，另有4%的人没有做出明确的选择。

　　制剂技术及相关设备的发展，也使得胶囊剂适合于更多特殊性质的化合物，如难溶于水的化合物等。

分析表明，通过高通量筛选和组合化学获得的新化合物实体有50%难溶于水，无论是充液胶囊还是软胶囊，都能够满足这种化合物制剂的需求。

另外，与片剂相比较，硬胶囊剂的GMP生产车间具有工艺设备少，空间利用率高，布局更合理，生产过程检验次数少，质控参数少，所需操作人员少，交叉污染风险低，制备工艺简单，生产工序少，所需辅料单纯，成本低等优势。

据权威专家估计，硬胶囊剂综合成本比片剂要低25%-30%。

2.工艺流程设计

本品属于中成药，为胶囊剂，规格为0.5g/粒（每粒含乙酰水杨酸150mg、马来酸氯苯那敏2.5mg、维生素C62.5mg）。

本品为胶囊剂，内容物为棕褐色的粉末；味苦。

主要成分有忍冬藤、野菊花、射干、乙酰水杨酸、马来酸氯苯那敏、维生素C[1]。

主要经过了干浸糕制备、粉碎制粒、干燥、整粒、灌装、抛光等工序。

工艺路线选择的原则是：

工艺成熟，技术先进。

按照GMP设备实施的主要内容，实现制剂的自动化、连续化、密闭化生产，以防止交叉污染、人为污染。

具体流程方框图见图1。

（1）粉碎、过筛要注意排尘除尘。

（2）配料注意称量时的扬尘问题。

（3）制粒注意制粒是必须按规定将原辅料混合均匀。

（4）干燥注意排气的交叉污染，排气要经过除尘过滤。

（5）整粒、总混有除尘装置。

（6）胶囊填充注意颗粒扩散和除尘装置，局部要保持相对负压。

（7）胶囊抛光经胶囊抛光机去除胶囊外壁粘连的药粉。

（8）包装注意包装间的排热问题。

（9）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车间进行卫生清场和有关设备的拆洗灭菌[2]。

2.1生产工艺流程示意图[3]

图1.生产工艺流程示意图

忍冬藤2400g野菊花1200g射干400g乙酰水杨酸150g马来酸氯苯那敏2.5g维生素C62.5g（制粒1000粒）。

以上六味，除乙酰水杨酸、马来酸氯苯那敏、维生素C外，其余忍冬藤等三味,加水煎煮二次，每次0.5小时，合并煎液，滤过，滤液浓缩成稠膏，加乙醇使含醇量为60%，静置，滤过，回收乙醇并浓缩至稠膏，加淀粉适量，制成颗粒，干燥，与上述乙酰水杨酸、马来酸氯苯那敏、维生素C混匀，装入胶囊，制成1000粒，每粒装量0.5g即得。

根据以上材料可知乙酰水杨酸含量30%，马来酸氯苯那敏含量0.5%，维生素C含量12.5%[4]。

3.物料衡算

3.1药物颗粒质量计算

物料衡算基准：

年产胶囊3亿粒，单粒重0.5g，每板包装12粒胶囊，每盒两板。

每箱400盒，一年按300天计算，一天生产一班，每班8小时。

1）.每年制粒量：

=

kg

每日制粒量：

=500kg

每批制粒量：

kg

2）.假设每一步骤中物料的损耗均为1%，则物料衡算过程及结果（以每班产量为基准）如下：

成品所含药物颗粒质量：

500kg

假设外包过程不损失，则内包时物料质量：

kg

3）.设灌装损失1%，则灌装时质量：

505.05÷0.99＝510.15kg

整粒总混时质量：

510.15÷0.99=515.3kg

干燥后总质量：

515.3÷0.99=520.5kg

4）.胶囊剂干燥后含水量应小于9%，在此假设干燥后物料的含水量为5%，

则绝干物料质量：

kg

5）.制粒时，要得到比较均匀的颗粒，物料的含水量一般要高于60%，假设含水量为70%，则：

湿法制粒时的质量：

kg

每小时湿法制粒时的质量：

kg

6）.以乙酰水杨酸为例，计算原料的年消耗量，每班消耗量，每小时消耗量：

制粒时每班所需物料质量为：

kg

每班所需乙酰水杨酸质量为：

kg

每年所需乙酰水杨酸质量为：

kg

每小时所需乙酰水杨酸质量为：

kg

7）.每一千粒消耗忍冬藤2400g，野菊花1200g，射干400g。

则：

每班制粒：

粒

每小时制粒：

粒

以忍冬藤为例，每年消耗量：

kg

每班消耗量：

kg

每小时消耗量：

kg

通过以上计算，各原料的消耗情况见下表：

表1.原料消耗一览表

名称

每年消耗量/kg

每班消耗量/kg

每小时消耗量/kg

乙酰水杨酸

44952

149.84

18.87

马来酸氯苯那敏

749.1

2.497

0.312

维生素C

18729

62.43

7.80

干浸膏

74919

249.73

31.22

合计

139349

464.50

58.2

表2.中药消耗一览表

名称

每年消耗量/kg

每班消耗量/kg

每小时消耗量/kg

忍冬藤

300

野菊花

150

射干

50

合计

500

3.2包装材料计算

每小时所需胶囊板数量为：

每小时制粒数量/12=

板

每班所需胶囊板数量为：

板

每年所需胶囊板数量为：

板

每小时所需包装盒为：

个

每班所需包装盒为：

个

每年所需包装盒为：

个

每小时所需外包装盒为：

个

每班所需外包装盒为：

个

每年所需外包装盒为：

个

通过上述计算，包装材料消耗情况见下表：

表3.包装材料消耗一览表

名称

每年消耗量

每班消耗量

每小时消耗量

胶囊板

25008000板

83336板

10417板

包装盒

12501600个

41672个

5209个

外包装箱

31254.00个

104.18个

13.02个

4.设备的选型

按照胶囊剂的生产要求，生产速克感冒胶囊剂所需的设备：

粉碎设备、筛分设备、制粒设备、干燥设备、整粒设备、胶囊填充设备、抛光设备；包装设备；设备的选择将依据物料衡算的结果进行，并选择生产任务匹配的相关设备。

4.1粉碎设备

由物料恒算知，整个车间每小时至少处理物料58.2kg。

从生产能力考虑，可选一台型号为WFJ-15的微粉碎机[5]，生产厂商为江苏省范群干燥设备厂。

该粉碎机由主机、辅机、电控三部分组成。

具有风选式结构，无筛无网。

机内装有分级机构。

负压使粉碎作业时产生的热量不断排出，适应热敏性物料的粉碎。

能满足生产要求，而且有较大的弹性。

主要技术参数见表所示：

表4.WFJ-15微粉碎机技术参数

名称

参数规格

生产能力（kg/h）

粉碎细度（目）

进料粒度（mm）

主轴转速（r/min）

外形尺寸（mm）

10～200

80～320

≤10

4500

5410×1660×2500

4.2筛分设备

根据固体制剂的需要，固体制剂过筛的主要目的是将物料颗粒大小筛匀，在本设计中粒径取0.8mm[6]，在24目（0.7mm）～20（0.83mm）目之间。

每小时需要筛分物料为58.2kg。

从经济性考虑可选取一台ZS-365型振荡筛。

该机采用特殊振动电机,其上下安装偏心块,使筛体产生水平、垂直、倾斜三种运动达到筛分目的。

根据被筛分物料的比重,可将偏心块调至各种相位,以求得理想的筛分效果。

完全符合GMP要求。

主要技术参数见表所示：

表5.ZS-365型振荡筛技术参数

名称

参数规格

生产能力（kg/h）

过筛目数（目）

电机转速（r/min）

配套电机（kW）

外形尺寸（mm）

重量（kg）

60～500

12～200

1380

0.55

540×540×1060

100

4.3制粒设备

由物料衡算得出每小时湿法制粒时的质量为208.11kg，颗粒直径选择0.8mm，可以选择一台SL-50型高效湿法制粒器[5]。

原料经搅拌桨搅拌，使其混合均匀。

加入粘合剂，在搅拌桨和切刀同时作用下，形成均匀的湿颗粒。

该型号造粒机主要参数见表所示：

表6.SL-50型高效湿法制粒器技术参数

名称

参数规格

容积（l）

生产能力（kg/批）

制粒时间（min/批）

搅拌速度（r/min）

切刀速度（r/min）

配套电机（kw）

尺寸（mm）

重量（kg）

50

25

5～7

200/400

1500/3300

7.3

1250×700×1400

400

4.4干燥设备

制粒完成后，颗粒总质量=208.11÷1.01=206.05kg，其中水分质量为：

206.05×70%=144.235kg。

每小时需要蒸发水分质量要求生产能力大于144.235kg，同时从经济性考虑也不可过大，可选两台型号为XF50型卧式沸腾干燥器[5]，其主要技术参数见表所示：

表7.XF50型卧式沸腾干燥器技术参数

名称

参数规格

干燥能力（kg/h）

床层面积（m）

功率（kw）

风量（m/h）

进风温度（℃）

占地面积（m）

50～80

2

30

7000

60～140

6×6×8.5

4.5整粒设备

根据物料衡算，每小时整粒质量为515.3÷8=64.4125kg，需要一台生产能力至少为64.4125kg/h的整粒机，可选用一台型号为KZL100快速整粒机[5]，其主要技术参数见表所示：

表8.KZL100快速整粒机技术参数

名称

参数规格

功率（kw）

定子直径（mm）

生产能力（kg/h）

0.75

100

20～150

4.6胶囊填充设备

根据胶囊数量的计算，每小时需要填充12.5万粒0号胶囊，从生产能力及适用范围考虑，可选用NJP-3500型全自动胶囊充填机。

NJP-3500型全自动胶囊充填机是在NJP-1200型全自动胶囊充填机的基础上经改进的新型药物充填设备,是为满足大批量生产的需要而设计。

主要技术参数见下表：

表9.NJP-3500全自动胶囊填充机技术参数

名称

参数规格

产量（粒/min）

适用胶囊

总功率（kw）

机器体积（mm）

机器重量（kg）

3500

00#～4#

10.5

1170×1560×2000

2200

4.7抛光机

根据胶囊数量的计算，每小时需要抛光12.5万粒0号胶囊。

可以选择一台型号为PG-7000型胶囊抛光机[5]。

其主要技术参数见下表：

表10.PG-7000型胶囊抛光机技术参数

名称

参数规格

生产速度（粒/min）

外形尺寸（mm）

功率（kw）

5000

1150×1250×400

1.2

4.8包装机

由物料衡算可知每小时需包装12.5万粒（10417板），主要从生产能力方面考虑可选一台DPH—250型全自动铝塑包装机[5]，该机适用于胶囊、片剂、针剂及异形物品的铝塑/纸塑复合密封包装。

该设备主要技术参数见表所示：

表11.DPH—250型全自动铝塑包装机技术参数

名称

参数规格

生产能力（万粒/h）

包装材料最大宽度版块尺寸系列（mm）

重量（kg）

9.6～34

250mm

81.6×（56-116）×39

800

4.9工艺主要设备一览表

表12.工艺主要设备一览表

位号

设备名称

型号

外型尺寸（mm）

单机电量

生产能力

主要特征参数

1

微粉碎机

WFJ-15

5410×1660×2500

15Kw

10~200Kg/h

粉碎细度（目）：

80~320

2

振荡筛

ZS-365

540×540×1060

0.55Kw

60~500Kg/h

过筛目数（目）：

12~200

3

高效湿法制粒器

SL-50

1250×700×1400

7.3KW

25Kg/批

制粒时间（min/批）:

5~7

4

卧式沸腾干燥器

XF50

占地面积（m）6×6×8.5

30

50~80Kg/h

风量（m/h）：

7000

5

快速整粒机

KZL100

0.75KW

20~150Kg/h

定子直径（mm）100

6

全自动胶囊充填机

NJP-3500

1170×1560×2000

10.5KW

3500粒/min

适用胶囊：

00#~4#

7

胶囊抛光机

PG-7000

1150×1250×400

1.2Kw

5000粒/min

8

全自动铝塑包装机

DPH—250

81.6×（56-116）×39

12KW

9.6~34万粒/h

包装材料最大宽度（mm）：

250

5.设备详述

5.1WFJ-15微粉碎机[5]

5.1.1结构组成：

WFJ-15微粉碎机由主机、辅机、电控箱三个部分组成，具有风选式、无筛、无网、粒度大小均匀等多种性能，生产过程连续进行。

该机达到国际先进水平，广泛适用于制药、化工、食品等工业的物料粉碎。

图2.WFJ-15微粉碎机设备图

5.1.2工作原理

该机经进料口螺旋送料器，将物料送入机体与导流圈之间的粉碎室，在粉碎室内高速旋转的刀片冲击下，使物料甩向固定在机体上的齿圈，造成撞击、剪切，以及物料与物料，物料与刀片、齿圈间的相互碰撞、摩擦、剪切进行交替粉碎。

粉碎后的物料，在负碰压气流的拉力作用下，小粉粒克服自重，随气流越过导流圈，进入分级室。

分级叶轮由叶片组成，高速旋转的叶片产生与负压相反的离心力，深入叶道内的粉粒同时受到负压气流的向心力和粉粒自重及叶轮产生的离心力的作用，粉粒中大于临界直径（分级粒径）的颗粒因质量大，被甩回粉碎室继续粉碎，小于临界直径的颗粒经排粉管进入旋风收集器经排料阀排出。

分级叶轮的旋转速度越高，分级的粉粒越细，调查正分级叶轮的旋转是控制粉粒大小的决定因素。

5.1.3.国内外现状及研究前沿

微粉碎是一种通过机械外力将粒子压缩、剪切、冲击。

从而将物料粉碎到几十微米或记微米的技术。

微粉碎涉及到机械、力学、物理、化学、生物，在国民经济中日益受到重视，其研究、开发、应用方兴未艾。

近几十年来，为了满足实际生产的需要，粉碎技术已经取得很大的发展。

细胞微粉碎在中药制剂中得到了广泛的应用，细胞微粉碎是以打破动、植物类药物细胞为目的物体作业。

超微粉碎是近20迅速发展起来的一项高新技术，能把原材料加工成微米甚至纳米级的微粉，已经在各行各业得到了广泛的应用。

鉴于粉碎是中药生产及应用中的基本加工技术，超微粉碎已愈来愈引起人们的关注，虽然该项技术起步较晚，开发研制的品种相对较少，但已显露出特有的优势和广阔的应用前景。

5.2ZS-365型振荡筛

5.2.1.用途 

ZS型高效振荡筛是根据国外资料，克服以往筛粉用量不足而自行研制而成的大容量筛粉机，凡原料和筛子的接触部分，外封面均用不锈钢制造，适用于医药、食品、化工等行业的物料过筛之用。

 图3.ZS-365型振荡筛设备图

5.2.2.结构原理 

●原理：

ZS型高效振荡筛。

它由立式振动电机整机一体组成一个振荡系统、电机主轴上下两端均有偏心激振重块。

上端偏心激振重块与电机主轴固定不动、下端偏心激振重块可调整不同的相位角（0~90°）从而达到筛选不同原料的特性。

此时：

物料不但受到很大水平的离心作用力，而且，还受到很大垂直方向的作用力，从物料形成复合运动，产生高效筛粉的效果。

●结构：

ZS型高效振荡筛多层密闭式筛粉机（可根据用户要求定做层数），用于连续去掉大颗粒的物料筛选。

ZS型高效振荡筛由筛箱，传动激振装置，机座，底座四部分组成，本机可用单层或多层分级使用、结构紧凑，操作维修方便，运转平稳噪音低，处理物料量大，细度小，适应范围广。

A筛箱：

筛箱由上封盖，下筛网组件，球盒组成。

封盖，上筛筒和上下筛筒，筛网，球盒分别只需夹环固定即可，装拆方便。

且筛网使用死层，避免由于面积大而使筛网松动而影响筛粉效果。

B传动激振装置：

由立式振动电机整体通过上下的偏心重块调节振动幅度，从而达到筛粉的效果。

C机座：

机座由机身、筒座、固定圈三部分组成，机座下装有橡胶碗，防止垂直，水平的振动，使整机平稳。

D底座：

它由机座和连接架组成，且装有电器按钮，开有检查门调节偏心块。

5.2.3.国内外现状及研究前沿[8]

振动筛是振动机械中发展最快、行业需求量较大、结构较为复杂的 机械设备。

●国内振动筛分机械的发展现状 

由于工业基础差。

研究能力和制造水平落后，在近５０年，我国筛分 

机械走过从无到有，从小到大。

从落后到先进的发展过程。

总体上可分 为四个阶段。

1）.进口设备阶段。

使用小型的直线振动筛。

2）.仿制阶段。

测绘仿制了前苏联的 ｒ ｙｎ系列圆振动筛、Ｂ Ｋ Ｔ系列摇动筛。

波兰的ｗＫ一１５圆振动筛、 ＣＪＭ一２ｌ型摇动筛和ＷＰｌ、ＷＰ２型吊式直线振动筛阿。

研制出国产ｓｚｚ 系列的自定中心筛、Ｓｚ系列的惯性筛和ＳＳｚ系列的直线筛。

这些筛分 机械仿制成功以后的发展初步奠定了基础，并培养了我国第一批技术 人员。

3）.引进提高阶段。

在吸收成功研制了 ＹＡ系列圆振动筛、ＺＫＸ系列直线振动筛、ｚＫ系歹ｑ振动筛。

完成振动概 率筛系列、旋转概率筛系列，完成了箱式激振器等厚筛系列、重型冷热 矿筛系列、驰张筛，粉料直线振动筛、琴弦筛、旋流振动筛、立式圆筒筛 的研制也取得成功。

4）.自行研制阶段。

我国制定了第一个煤用单、双轴振动筛系列型谱，自主进行了ＺＤＭ （ＤＤＭ）系列单轴振动筛和ＺｓＭＯ）ＳＭ）系列双轴振动筛的产品设计工作。

相继开发了２ＺＫＢ２１６３直线振动筛，ＹＫｌ５４５和２ＹＫ２１４５ 圆振动筛、ＹＨｌ８３６重型振动筛、ｒＱｌ２２４复合振动筛等４种基型新系列 振动筛。

又相继开发ＹＫ和ＺＫＢ自同步直线振动筛系列、香蕉筛系列、 重型冷热矿筛系列、博厚筛、高频振动筛系列。

这些设备成功研制，标志 着我国筛分机械走上了独立发展的道路。

综合国内外筛分机械状况，筛分机械在未来将朝大型化、高可靠性、动态设计方法、先进的制造工艺、新型筛网的方向研发。

5.3SL-50型高效湿法制粒器[5]

图4.SL-50型高效湿法制粒器设备图

5.3.1SL系列高效湿法制粒机 主要用途：

主要适用医药、食品、化工等行业粉体注入粘结剂湿颗粒制粒。

5.3.2高效湿法制粒机 工作原理：

粉体物料与粘合剂在圆筒（锥形）容器中由底部混合桨充分混合成湿软物料然后由侧置的高速粉碎桨切割成均匀的湿颗粒。

5.4XF50型卧式沸腾干燥器[5]

图5.XF50型卧式沸腾干燥器设备图

5.4.1结构组成

沸腾干燥，又称流化床，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。

5.4.2工作原理

散料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，形成流态化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。

蒸气、电、热风炉均可配用（按用户要求配套）

5.4.3产品特点.

可实现自动化生产，是连续式干燥设备。

干燥速度快，干燥温度低，能保证产品质量，符合药品生产ＧＭＰ要求。

5.5NJP-3500全自动胶囊填充机[5]

图6.NJP-3500全自动胶囊填充机

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