25亿粒年感冒清胶囊车间设计.docx

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25亿粒年感冒清胶囊车间设计

武汉工业学院

毕业设计

设计（论文）题目：

2.5亿粒/年感冒清胶囊车间设计

姓名曹旭

学号*********

院（系）生物与制药工程学院

专业制药工程

指导教师蔡雄辉

2010年6月8日

2.5亿粒/年感冒清胶囊车间设计

曹旭

（武汉工业学院生物与制药工程学院,湖北武汉430023）

摘要：

本设计遵照有关药厂设计有关规定，完成了2.5亿粒/年感冒清胶囊车间设计。

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、空调系统选型以及“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。

在空调系统选型上，通过计算不同洁净度车间所需空气流通量要求，选择了满足要求的集中式空调系统。

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自己综合运用各种知识的能力，极大地丰富了自己对胶囊剂车间的相关认识。

关键词：

感冒清、胶囊剂、车间设计

Theworkshopdesignfor2.5billion/y"GanMaoQing"capsules

CAOXu

（TheDepartmentofBiologicalandPharmaceuticalEngineering,WuhanPolytechnicUniversity,Wuhan,China430023）

Abstract:

Inaccordancewiththerelevantprovisionsoftherelevantpharmaceuticaldesign,Icompleteda250million/yearGanmaoqingcapsulesworkshopdesign.Thisdesignmainlyincludes:

Preparationmethods,processes,materialscalculation,equipmentselection,workshoplayout,air-conditioningsystemand"threewastes"treatment.Thisdesignstilladoptedthetraditionalpreparingmethods,whichmainlyincludegranulating,drying,pelletizing,filling,polishingandotherprocesses.Materialscalculationwasbasedonbacksteppingdesigntask,andwecalculatedthetaskofeveryyear,everyday,eachbatch,perhour,andthecorrespondingqualityofmaterialstobeprocessed.Equipmentselectionwasmainlybasedontheproductioncapacityrequirementsofeachstepofferedbymaterialbalancecalculations,andIselecteachdevicemodelwhichcanmeetthetechnicalrequirements.Ontheworkshoplayout,Ifollowedtheprinciplethattheflowofpeopleandlogisticsseparatefromeachothertoavoidcross-contamination,atthesametimetakefacilitatingtheproductionintoaccount,finallyIcompledthelayoutoftheworkshop.Intheair-conditioningsystemselection,bycalculatingtheairflowrequirementsoftheworkshopfordifferentcleanliness,Iselectedthecentralizedair-conditioningsystemtomeettherequirements.Inthe"threewastes"treatment,thedesignmainlyhighlightsthecharacteristicsofenvironmentalprotection,energysavingandeconomic,andprovidesthebiologicaltreatmentsolutions.Icompletedthisdesignthroughtheaboveideas,andithasgreatlyimprovedtheabilitytocomprehensivelyusevariousknowledgeandenrichedtherelatedunderstandingofcapsuleplant.

Keywords:

Ganmaoqing,capsules,plantdesign

1.前言

1.1课题研究背景和意义

2003年感冒清系列药品开始在我国市场逐渐出现，其主要包括感冒清片剂、感冒清胶囊、感冒清颗粒等。

其中感冒清胶囊是中药类感冒药范围内的一个重要品种，目前在治疗感冒的药品使用量上已越来越大。

在本设计中，感冒清剂型的选择为胶囊剂。

胶囊剂（capsules）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。

一般供口服，也有用于其他部位的，如直肠、阴道、植入等。

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。

 数据显示，十几年来，药品研发成本增长了55%，全球药品平均研发成本已达近十亿美元。

众所周知，药品越早上市，专利药品的市场独占期就越长，药企所获新药利润就会大幅度增加。

　　胶囊剂所使用的辅料平均为4种，与片剂的8-9种相比明显减少；胶囊剂的检测项目也较少，其方法建立、验证及分析的成本几乎为片剂的一半。

因此，较片剂而言，胶囊剂研发时间至少缩短半年。

　　通常，药品研发中22%的新化合物实体能够进入一期临床试验，其中不足1/4的能够通过三期临床试验。

新药研发机构尽早对新化合物实体进行筛选，就能有效地降低成本。

　　为此，世界空心胶囊制造业相应开发出适合于啮齿类动物试验的临床前（PCcaps），适合于生产临床胶囊样品的精密微量充填设备（Xcelodose），以及适合大规模临床试验的临床双盲胶囊（DBcaps）等产品，以支持降低研发成本，提高研发效率。

胶囊有超过9种的大小型号，为药物剂量的设计提供了多重选择。

　　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%。

结合产品本身特点，通过各种剂型的对比，胶囊剂对感冒清是比较合适的一种剂型。

1.2设计任务

年产2.5亿粒感冒清胶囊的车间设计，一年按250个工作日计算，每天两班倒，每班8h。

设计工程计算包括生产的工艺流程，物料的计算以及设备的选型等，撰写设计说明书，与CAD有关工程制图。

2.工艺流程设计

本品属于中成药，为胶囊剂，规格为0.5g/粒。

本品内容物为灰绿色至灰褐色颗粒，味道偏苦。

主要成分有南板蓝根、大青叶、金盏银盘、岗梅、山芝麻、穿心莲叶粉、对乙酰氨基酚、微晶纤维素、乳糖、羧甲基淀粉钠[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。

2.1生产工艺流程示意图[2]

图1生产工艺流程示意图

取南板蓝根、大青叶、金盏银盘、岗梅、山芝麻，加水煎煮二次第1次2h，第2次1h，合并煎液，滤过，滤液浓缩至相对密度为1.15（60℃），加乙醇至含醇量达50％以上，静置，滤过，滤液回收乙醇，浓缩至稠膏，在80℃以下干燥，制成干浸膏[3]。

将干浸膏粉碎，取干浸膏粉34.1％、穿心莲叶粉8.5％、对乙酰氨基酚2.5％、微晶纤维素22.1％、乳糖17.7％、PVP4.0％、HPMC3.0％、羧甲基淀粉钠3.0％、PEGl.0％、滑石粉3.0％、硬脂酸镁1.0％、吐温0.1％充分混匀，用50％乙醇制成软材，经挤出一滚圆造粒机造粒，粒径为0.8mm，即得骨架小丸[4]。

将干燥后的小丸灌装于0号胶囊，平均装量为0.5g[5]。

3.物料衡算

3.1药物颗粒质量计算

物料计算基准:

年产胶囊剂2.5亿粒，单粒重0.5g；每板包装10粒胶囊，每盒两板，每箱300盒；年工作日250天，一天两班生产。

①每年制粒量为：

2.5×108×0.5×10-3=1.25×

105kg

每日制粒量为：

1.25×105÷250=500kg

每批制粒量为：

500÷2=250kg

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：

250kg。

假设外包过程不损失，则内包时物料质量：

250×（1+1%）=252.5kg

③设灌装损失1%，则灌装时质量：

252.5×1.01=255.0kg

整粒总混时质量：

255×1.01=257.6kg

干燥后总质量：

m=257.6×1.01=260.1kg

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：

m=260.1×0.95=247.1kg

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：

m=247.1×1.01/0.30=832.0kg

每小时湿法制粒时的质量：

832.0÷8=104kg

⑥以干浸膏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：

m=247.1×1.01=249.571kg

则每班所需干浸膏质量为：

249.571×34.1％=84.26kg

则每年所需干浸膏质量为：

84.26×300×2=50557kg

则每小时所需干浸膏质量为：

84.26÷8=10.53kg

通过上述计算，各原料消耗情况见表1。

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

干浸膏

穿心莲叶粉

对乙酰氨基酚

微晶纤维素

乳糖

PVP

HPMC

羧甲基淀粉钠

PEG

滑石粉

硬脂酸镁

吐温

合计

50557

12602

3707

32765

26242

5930

4448

4448

1483

4448

1483

148

148260

84.26

21.00

6.18

54.61

43.74

9.88

7.41

7.41

2.47

7.41

2.47

0.25

247.10

10.53

2.63

0.77

6.83

5.47

1.24

0.93

0.93

0.31

0.93

0.31

0.03

30.89

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/（10粒/板）=62500÷10=6250板；

每班所需胶囊板数量为：

6250×8=50000板；

每年所需胶囊板数量为：

50000×300×2=3×107板；

每小时所需外包装盒为：

6250÷2=3125个；

每班所需外包装盒为：

3125×8=25000个；

每年所需外包装盒为：

25000×300×2=1.5×107；

每小时所需外包装纸箱为：

3125÷300=10.42个；

每班所需外包装纸箱为：

25000÷300=83.33个；

每年所需外包装纸箱为：

1.5×107÷300=5×104。

通过上述计算，包装材料消耗情况见表2。

表2包装材料消耗一览表

名称

每年消耗量/个

每班消耗量/个

每小时消耗量/个

胶囊板

外包装盒

外包装纸箱

3×107

1.5×107

5×104

50000

25000

83.33

6250

3125

10.42

4.设备的选型

按照胶囊剂的生产要求，生产感冒清胶囊剂所需的设备：

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30.89kg。

从生产能力考虑，可选一台型号为FL-1500的风冷式粉碎机[6]，该粉碎机粉碎室采用风轮式高速旋转刀，机腔内自身风量大，机腔内不易发热。

具有运转平稳、拆装与清洗方便、噪音低、粉碎效果好等优点。

该机采用了风轮式高速旋转刀，定刀进行冲击、剪切研磨，粉碎时机腔内产生了强力的气流，把粉碎室的热量和成品一起从筛网流出，粒度大小通过更换筛网获得。

能满足生产要求，而且有较大的弹性。

主要技术参数见表3所示：

表3FL-1500风冷式粉碎机技术参数

名称

参数规格

重量

功率

生产能力

进料粒度

主轴转速

185kg

2.2kw

20～80kg/h

<3mm

3000r/min

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[7]，在24目（0.7mm）～20（0.83mm）目之间。

每小时需要筛分物料为30.89kg。

从经济性考虑可选取一台ZSY-350型药用旋振筛[6]。

该机结构紧密，体积小，不扬尘，噪音低，产量高，能耗低，移动维修方便，完全符合GMP要求。

主要技术参数见表4所示：

表4ZSY-350型药用旋振筛技术参数

名称

参数规格

生产能力

过筛目数

电机转速

电机功率

外形尺寸

60～200kg/h

8～200目

1450r/min

0.37kW

540mm×540mm×900mm

4.3制粒设备

由物料衡算得出每班生产感冒清颗粒质量为104kg，颗粒直径选择0.8mm，可以选择三台JZJ系列挤压造粒机，型号为60型[6]。

该型号造粒机主要参数见表5所示：

表5JZJ系列60型挤压造粒机技术参数

名称

参数规格

挤压轴转速

电动机功率

生产湿料能力

成本颗粒尺寸

15～160r/min

2.2kw

10～50kg

0.5～3mm

4.4干燥设备

制粒完成后，颗粒总质量=104÷1.01=103.0kg，其中水分质量为：

103.0×70%=72.1kg。

每小时需要蒸发水分质量要求生产能力大于72.1，同时从经济性考虑也不可过大，可选一台型号为QG80型气流干燥机[6]，其主要技术参数见表6所示：

表6QG80型气流干燥机技术参数

名称

参数规格

蒸发水分

装机功率

占地面积

80kg/h

7～13kw

7～13m2

4.5整粒设备

根据物料恒算，每小时整粒质量为257.6÷8=32.2kg，需要一台生产能力至少为32.2kg的整粒机，可选用一台型号为KZL-100型的快速整粒机[6]，其生产能力为20～150kg/h，其主要技术参数见表7所示：

表7KZL-100型快速整粒机技术参数

名称

参数规格

功率

转速

定子直径

定子长度

生产能力

0.75kw

180～1400r/min

100mm

96mm

20～150kg/h

4.6胶囊填充设备

根据胶囊数量的计算，每小时需要填充6.25万粒0号，从生产能力及适用范围考虑，可选用NJP-1200全自动胶囊填充机[6]。

该机采用新型槽轮结构，分度精确，使用寿命长；变频调速，PLC总线设计，操作简便、安全。

其主要技术参数见表8所示：

表8NJP-1200全自动胶囊填充机技术参数

名称

参数规格

最大产量

适用胶囊

模孔数

总功率

机器体积

机器重量

噪音指标

72000粒/小时

00～5#

9

3.5kW

1250×1200×2000mm

1600kg

小于80dB

4.7抛光机

根据胶囊数量的计算，每小时需要抛光6.25万粒0号胶囊。

从经济性考虑，可以选择一台型号为FY100A型胶囊分选抛光机[6]，该产品是一种具有分选功能的胶囊抛光设备。

它不仅用于对胶囊和药片的抛光和静电消除，还可以自动剔除装量轻微、空壳、碎片以及体帽分离的胶囊；对所有型号的胶囊都能使用，无需更换模具。

生产效率为15万粒/h，可以满足生产需求。

其主要技术参数见表9所示：

表9FY100A型胶囊分选抛光机技术参数

名称

参数规格

生产速度

真空

压缩空气

外形尺寸

重量

15万粒/h

2.7m3/min0.014MPa

0.25m3/mim0.3MPa

950mm×600mm×1000mm

35kg

4.8包装机

由物料衡算可知每小时需包装6250板，主要从生产能力方面考虑可选DLKS-120b高速双铝自动包装机[6]，该机适用于食品/药品行业对片剂、胶囊、异形片等类物料的单片或多片的分组铝/铝遮光包装。

包装效率为0～120板/min,即0～7200板/h。

能够满足生产要求。

该设备主要技术参数见表10所示：

表10DLKS-120b高速双铝自动包装机技术参数

名称

参数规格

药品规格

包装效率

动力消耗

外形尺寸

重量

中西药泡腾片、平素片、胶囊、糖衣片

0～120板/min

3kw

820mm×800mm×1520mm

400kg

5.厂房布局

5.1车间平面布置

5.1.1车间布置的主要依据和要求[8]

在设计中，每一个设备都考虑一定地位，包括设备本身所占地位，操作地位，设备地位，设备检修拆装地位以及设备与设备、设备与建筑物的安全距离。

设备布置应考虑为操作工人管理多台设备或多种设备创造条件，不宜过紧或过松，应尽量对称紧凑，排列整齐，充分利用空间。

设备的自动监测仪表要集中控制，阀门控制尽量集中，便于工人操作。

设备能顺利进出车间的要求，通过楼层的设备，楼面上要设置吊装孔，

考虑设备的检修和拆卸以及运送物料所需的起重运输设备；凡笨重设备或运转时会产生剧烈振动的设备，应尽可能布置在厂房的底层，以减少厂房楼面的负荷。

且剧烈振动的设备，其造作台基础不得与建筑物的柱、墙连在一起，以免影响建筑物的安全。

设备布置要避开建筑物的柱子和主梁。

厂房内所有操作台必须统一考虑，避免平台支柱零乱重复，影响车间美观、生产操作及检修。

5.1.2车间布置平面图

图2车间布置平面图

该车间生产类别为丙类，耐火等级为二级构形式为单层框架，层高为5m；洁净控制区设吊顶；吊顶高度为2.70m；一步制粒间局部抬高至3.5m。

车间内的人员和物料通过各自的专用通道进入洁净区，人流和物流无交叉。

整个车间主要出入口分三处，一处是人流出人口，即人员由门厅经过更衣进入车间，再经过洗手、更洁净衣进入洁净生产区、手消毒；一处是原辅料人口，即原辅料经过脱外包由传递窗送入；另一处为成品出口[9]。

车间内部布置主要有湿法制粒、干燥、整粒、总混、灌装、抛光、铝塑内包、外包等工序。

5.1.3车间产尘的处理

发尘量大的粉碎、过筛、制粒、干燥、整粒、总混、充填等岗位，需设计必要的捕尘、除尘装置[9]（见图3）。

图3捕尘、除尘装置

产尘室内同时设置回风及排风，排风系统均与相应的送风系统连锁，即排风系统只有在迭风系统运行后才能开启，避免不正确的操作，以保证洁净区相对室外正压。

工序产尘时开除尘器，关闭回风；不产尘时开回风，关闭排风。

5.1.4车间排热、排湿及臭未处理

配浆、容器具清洗等散热、散湿量大的岗位，除设计排湿装置外，同时设置前室，以避免由于散湿和散热量大而影响相邻洁净室的操作和环境空调参数。

烘房是产湿、产热较大的工序，如果将烘房排气先排至操作室内再排至室外，则会影响工作室的温湿度。

将烘房室排风系统与烘箱排气系统相连，并设置三通管道阀门，阀门的开关与烘箱的排湿连锁，即排湿阀开时，排风口关。

此时烘房的湿热排风不会影响烘房工作室的温度和气流组织。

铝塑包装机工作时产生PVC焦臭味，故设置排风，排风口位于铝塑包装热合位置的上方[10]。

5.1.5参观走廊的设置

参观走廊的主要功能是人物流通道，同时也是保证消防安全通道畅通；使洁净区与外界有一定的缓冲，保证了生产区域的洁净；作为参观走廊，应使参观者不会影响到生产。

而且洁净走廊的设置，使用暖气采暖成为可能，保护了洁净区，避免冬季内墙结露。

因为洁净区靠外墙，如果不设窗，影响房间采光；若设双层窗，无论如何密闭，灰尘也要进来，窗户的清洗也成问题。

因此，参观走廊的设置就显得比较重要了。

本设计中走廊宽度设为3m，高2.7m，具体位置布局见车间平面布局图。

因为，建筑物内表面即使不受碰撞也会发灰，因此要控制室内洁净度，也应考虑室内饰面材料发尘量的因素：

走廊的地面选用水磨石等整体性好的材料，制作时加厚回填土，提高水泥标号，必要时还可配置钢筋，增设防水层等以防地面开裂、返潮。

墙面，天棚饰面可选用乳胶漆（苯丙涂料）。

除选用发尘量小的装饰材料外，同

时还要减少建筑物内表面易于积尘的部位，便于清洁也是重要的净化措施。

在走廊设计中，窗户不设窗台，窗柜与墙面齐平，易积灰尘平台设15度得斜度以免灰尘积聚。

墙面上墙根、路脚线等不要凸出。

墙、顶、地交接处宜有一定弧度（半经为20—50mm