前言
“制藥設備與車(chē)間設計”是一門(mén)以藥學(xué)、藥劑學(xué)、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范（GMP）和工程學(xué)及相關(guān)科學(xué)理論和工程技術(shù)為基礎來(lái)綜合研究制藥工程設備與制藥工藝設計的應用性工程學(xué)科課程。本書(shū)第一版為《藥物制劑過(guò)程裝備與工程設計》，是2012年3月根據藥物制劑和制藥工程專(zhuān)業(yè)設置與發(fā)展需求，結合制藥工業(yè)對藥物制劑和制藥工程人才知識結構的需要，根據筆者多年來(lái)從事制藥工程教學(xué)與科研的工作經(jīng)驗編寫(xiě)出版的。第一版于2014年9月榮獲教育部“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材，是國家級一流本科課程“制藥工藝設計”的配套教材和教育部高等學(xué)校制藥工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導分委員會(huì )推薦教材。時(shí)光荏苒，轉眼本書(shū)出版已超過(guò)十年，制藥工業(yè)已有了巨大進(jìn)步，《中國藥典》等也有了更新（2020年版），制藥工程專(zhuān)業(yè)也已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)對國民經(jīng)濟發(fā)展具有強大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)支撐的高新專(zhuān)業(yè)。因此，教材內容更新勢在必然。
本教材《制藥設備與車(chē)間設計》（第二版）是按照《化工與制藥類(lèi)教學(xué)質(zhì)量國家標準》(制藥工程專(zhuān)業(yè))的核心課程“制藥設備與車(chē)間設計”同名原則更名改版的，意在作為制藥工程專(zhuān)業(yè)核心課程“制藥設備與車(chē)間設計”的配套教材。第二版編寫(xiě)原則是體現醫藥工業(yè)新發(fā)展和滿(mǎn)足制藥工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標準、國家工程教育認證對制藥工程專(zhuān)業(yè)的新要求，承擔起培養學(xué)生解決制藥復雜工程問(wèn)題能力的時(shí)代使命。全篇強調制藥工程知識結構的完整性，主要改進(jìn)為兩部分：（1）制藥設備。系統編入前修課程應反映但弱化了的制藥設備內容，結構上增補了上游的化學(xué)制藥、中藥制藥、生物制藥設備內容，與下游的藥物制劑設備統籌考慮，全面反映了制藥工業(yè)新技術(shù)、新裝備的發(fā)展。（2）制藥設計。重點(diǎn)增補的是化學(xué)制藥、中藥制藥工程綠色設計理念，闡述了在合成藥物設計中，如何體現有機揮發(fā)性物質(zhì)做到近零排放的設計方法；制藥合成車(chē)間流程設計如何滿(mǎn)足GMP新要求，特別對最新隔離技術(shù)和核心區設計方法的新補充；增加了自動(dòng)控制系統設計，以促進(jìn)設計理論上水平提升；使制藥工藝設計在設計理論上有個(gè)新提高。
與第一版相比，本版在章節和內容上作了很大的更新變動(dòng)。全書(shū)共十四章，第一章~第六章以制藥設備為主，內容包括口服固體制劑設備、注射劑設備、攪拌器與間歇反應設備、冷凍與結晶設備、中藥提取設備、生物制藥發(fā)酵設備。既有主要藥物制劑類(lèi)型的設備，也有化學(xué)制藥、中藥制藥和生物制藥的設備，同時(shí)對制藥過(guò)程典型結晶與攪拌單元操作給予了重點(diǎn)增補。第七章~第十四章闡述了制藥工程項目設計的基本程序、工藝流程設計、物料與能量衡算及熱力學(xué)數據估算、工藝設備選型和設計、車(chē)間布置設計、管道布置設計、潔凈車(chē)間凈化空調系統設計、非工藝設計項目（包括建筑設計概論、倉庫、勞動(dòng)安全、工程經(jīng)濟）。全面系統反映制藥工程工藝設計的基本理論與方法，內容力求橫向滿(mǎn)足化學(xué)制藥、天然藥物制藥、生物制藥的設計要求，縱向適應上游原料藥和下游藥物制劑的需要。從宏觀(guān)上講，第一章~第六章加上第九、十章主要解決了“一張表”，即“設備一覽表”。而從第七章~第十四章主要解決了“一張圖”，即“設備布置圖”。因此，“一張表”加“一張圖”就使課程內容渾然一體了。
本書(shū)由張珩主編，薛偉明、豐貴鵬、張秀蘭副主編，全書(shū)由張珩、薛偉明、豐貴鵬統稿。具體編寫(xiě)分工如下。緒論：張珩；第一章：薛偉明、李峰、張珩；第二章：薛偉明、張珩；第三章：豐貴鵬、李峰、張珩；第四章：任國賓、郭春陽(yáng)、張珩；第五章：薛偉明、楊琛、張珩；第六章：饒義劍、張珩；第七章：張秀蘭、劉根炎、張珩；第八章：張秀蘭、張珩；第九章：王凱、張珩；第十章：張秀蘭、劉根炎、張珩；第十一章：張珩、張秀蘭、楊麗烽；第十二章：楊麗烽、張秀蘭、張珩；第十三章：楊麗烽、張秀蘭、張珩；第十四章：豐貴鵬、王凱、李峰。
希望本書(shū)能發(fā)揮“培根鑄魂，啟智增慧”的作用。由于編者水平所限，加之時(shí)間倉促，疏漏之處恐難避免，切盼專(zhuān)家學(xué)者和廣大讀者不吝指教，批評指正。

張珩
2024年3月



第一版前言
藥物制劑過(guò)程裝備與工程設計是一門(mén)以工業(yè)藥劑學(xué)、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理工程、工程學(xué)及相關(guān)科學(xué)理論和工程技術(shù)為基礎的綜合研究藥物制劑生產(chǎn)與設計的應用性工程學(xué)科課程，即研究藥物制劑工程技術(shù)及工程設計在滿(mǎn)足藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范(GMP)條件下的原理與方法，介紹藥物制劑過(guò)程裝備的基本構造、工作原理、設備驗證以及與制劑生產(chǎn)工藝過(guò)程相關(guān)的工程設計。它是工科藥物制劑專(zhuān)業(yè)以及制藥工程等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課程。
隨著(zhù)2010版《中國藥典》的正式頒布，藥品標準整體水平全面提升，藥品安全檢測的項目增加，標準化檢測與歐美標準接軌，極大地促進(jìn)了國內醫藥行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與規范化發(fā)展。同時(shí)，經(jīng)過(guò)數次修訂的2010版藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范(GMP)已于2011年3月1日正式發(fā)布與實(shí)施，提高了藥物制劑產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量管理標準特別是無(wú)菌生產(chǎn)方面的要求。由此勢必促進(jìn)制劑設備的改造升級換代、醫藥工程設計理念的更新等。而與之相應的全國大約有近百所高校開(kāi)設有藥物制劑專(zhuān)業(yè)，其教材及參考書(shū)相對滯后，主要表現在：①制劑裝備新技術(shù)未能及時(shí)反映；②內容與生產(chǎn)實(shí)際銜接不緊密；③未能反映當前新版GMP背景下的制劑工程設計新理念。在此背景下，作者根據多年從事藥物制劑領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作經(jīng)歷與體會(huì )，以新版GMP對制劑生產(chǎn)廠(chǎng)房、設施和設備及管理等方面的實(shí)施為主線(xiàn)，以教育部對高等學(xué)校藥物制劑專(zhuān)業(yè)規范為指南，意在為藥物制劑或制藥工程等專(zhuān)業(yè)提供合適的教材。
為提高本書(shū)質(zhì)量，使本書(shū)能較準確、真實(shí)和在技術(shù)允許情況下有一定深度地反映制劑設備的當前實(shí)際和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，本書(shū)將先進(jìn)的設備編入書(shū)中，內容反映了主要劑型的先進(jìn)典型制劑生產(chǎn)的工藝與設備的原理、現狀和新進(jìn)展，并增加了藥物制劑過(guò)程分析技術(shù)（PAT）、固體物料輸送技術(shù)、RABS隔離技術(shù)等反映當前制劑新技術(shù)與裝備的內容。
本書(shū)共十章，由張珩、萬(wàn)春杰任主編。參加編寫(xiě)的人員有：第一章張珩；第二章王凱；第三章朱宏吉；第四章王偉，操鋒；第五章萬(wàn)春杰；第六章萬(wàn)春杰，張功臣；第七章李霞；第八章潘林梅；第九章張秀蘭，張珩；第十章張秀蘭，張珩。全書(shū)由張珩、萬(wàn)春杰統稿。
本書(shū)可作為高等院校工科藥物制劑專(zhuān)業(yè)、制藥工程專(zhuān)業(yè)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材或參考書(shū)，也可供從事醫藥及相關(guān)行業(yè)研究、設計、生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。
由于編者水平所限，加之時(shí)間倉促，書(shū)中疏漏之處恐難避免，切盼專(zhuān)家學(xué)者和廣大讀者不吝指教，深表謝意。

張珩 萬(wàn)春杰
2011年12月
于武漢工程大學(xué)綠色化工過(guò)程省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗室

《制藥設備與車(chē)間設計》（第二版）（原名：《藥物制劑過(guò)程裝備與工程設計》）是教育部“十二五”普通高等教育本科國家級規劃教材、國家級一流本科課程“制藥工藝設計”的配套教材和教育部高等學(xué)校制藥工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導分委員會(huì )推薦教材。
全書(shū)共十四章。重點(diǎn)介紹口服固體制劑設備、注射劑設備、攪拌器與間歇反應設備、冷凍與結晶設備、中藥提取設備、生物制藥發(fā)酵設備、制藥工程項目設計的基本程序、工藝流程設計、物料與能量衡算及熱力學(xué)數據估算、工藝設備選型和設計、車(chē)間布置設計、管道布置設計、潔凈車(chē)間凈化空調系統設計、非工藝設計項目等內容。全面系統闡述和反映了制藥設備與車(chē)間設計的基本理論與方法。
《制藥設備與車(chē)間設計》（第二版）可作為高等院校制藥工程專(zhuān)業(yè)、藥物制劑專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材，也可供制藥、化工等行業(yè)從事設計、研究、生產(chǎn)的工程技術(shù)人員參考。

緒論 1
第一節 制藥設備與車(chē)間設計的重要性 1
第二節 制藥設備與車(chē)間設計的特點(diǎn) 2
第三節 制藥設備與車(chē)間設計的分類(lèi) 4
第四節 學(xué)習本課程的意義 4
思考題 5

第一章 口服固體制劑設備 6
第一節 粉碎工藝與設備 6
一、粉碎工藝原理 6
二、粉碎設備 6
第二節 篩分工藝與設備 8
一、篩分工藝原理 8
二、篩分設備 9
第三節 混合工藝與設備 9
一、工藝原理 9
二、混合設備 10
三、混合設備的選型 13
第四節 制粒工藝與設備 14
一、擠壓制粒 14
二、攪拌切割制粒 15
三、流化床制粒 16
四、干法制粒 17
五、整粒機 18
第五節 干燥工藝與設備 18
一、干燥原理 18
二、干燥設備 19
三、干燥器的選型 21
第六節 片劑制備工藝與設備 21
一、片劑制備工藝 21
二、片劑制備設備 23
三、壓片機的選型 29
第七節 包衣工藝與設備 30
一、普通包衣機 30
二、高效包衣機 31
三、流化床包衣機 32
四、壓制包衣機 33
第八節 硬膠囊劑制備工藝與設備 34
一、硬膠囊生產(chǎn)工藝過(guò)程 34
二、全自動(dòng)硬膠囊填充機 34
第九節 軟膠囊劑制備工藝與設備 39
一、設備概述 39
二、生產(chǎn)工序與設備工作原理 40
思考題 42

第二章 注射劑設備 43
第一節 制藥用水的生產(chǎn)工藝與設備 43
一、制藥用水的分類(lèi) 43
二、純化水預處理生產(chǎn)工藝與設備 44
三、純化水生產(chǎn)工藝與設備 46
四、注射用水生產(chǎn)工藝與設備 51
第二節 制藥用水儲存與分配系統 54
一、基本原理 54
二、儲存單元 55
三、分配單元 57
四、制藥用水點(diǎn)管網(wǎng)單元 59
第三節 小容量注射劑工藝與設備 61
一、藥液的配制 61
二、藥液精制過(guò)濾設備 61
三、安瓿洗滌設備 62
四、安瓿干燥滅菌設備 65
五、安瓿灌封設備 66
六、滅菌檢漏設備 69
七、澄明度檢測設備 69
第四節 大容量注射液工藝與設備 70
一、理瓶機 71
二、洗瓶機 71
三、灌裝設備 72
四、封口設備 74
五、塑料瓶(袋)輸液生產(chǎn)工藝及設備 75
六、非PVC軟袋輸液生產(chǎn)工藝及設備 75
第五節 粉針劑工藝與設備 76
一、無(wú)菌分裝技術(shù)與設備 76
二、隔離系統 77
三、冷凍干燥技術(shù)與設備 78
思考題 81

第三章 攪拌器與間歇反應設備 82
第一節 攪拌設備 82
一、機械攪拌設備的組成 82
二、攪拌器的工作原理 82
三、攪拌效果的評價(jià) 83
四、攪拌器的類(lèi)別與選型 86
五、攪拌器的設計計算 89
六、攪拌器的放大 92
第二節 間歇攪拌釜式反應器 93
一、間歇攪拌釜式反應器的結構及特點(diǎn) 93
二、等溫間歇攪拌釜式反應器的設計 95
三、間歇攪拌釜式反應器的選型 99
思考題 99

第四章 冷凍與結晶設備 100
第一節 冷凍設備 100
一、冷凍設備工作原理 100
二、冷凍干燥機 103
三、冷凍離心機 105
四、冷凍干燥機的GMP驗證 106
第二節 結晶設備 107
一、結晶設備工作原理 107
二、冷卻攪拌結晶器 111
三、蒸發(fā)結晶器 112
四、熔融結晶設備 113
五、連續結晶設備 114
六、過(guò)程分析技術(shù) 116
思考題 117

第五章 中藥提取設備 118
第一節 中藥材前處理工藝與設備 118
一、中藥材的前處理與炮制工藝 118
二、中藥前處理設備 119
第二節 中藥常規提取工藝與設備 125
一、浸取工藝與設備 125
二、煎煮工藝與設備 128
三、水蒸氣蒸餾工藝與設備 129
四、滲漉工藝與設備 131
五、回流提取工藝與設備 131
六、索氏提取工藝與設備 133
七、壓榨工藝與設備 133
第三節 中藥提取新工藝與設備 135
一、超臨界流體萃取工藝與設備 135
二、亞臨界萃取工藝與設備 137
三、連續移動(dòng)床分離工藝與設備 138
四、高速離心薄膜分離工藝與設備 139
五、MVR工藝與設備 140
六、膜分離工藝與設備 141
七、微波強化提取工藝與設備 143
八、超聲強化提取工藝與設備 145
第四節 蒸發(fā)濃縮工藝與設備 146
一、工藝原理 146
二、工藝設備 147
三、蒸發(fā)輔助設備 152
第五節 中藥提取液常用精制工藝與設備 153
一、離心分離工藝與設備 153
二、水提醇沉和醇提水沉工藝與設備 155
三、大孔吸附樹(shù)脂分離工藝與設備 157
思考題 158

第六章 生物制藥發(fā)酵設備 159
第一節 生物制藥反應器的動(dòng)力學(xué)設計基礎 159
一、酶催化反應動(dòng)力學(xué) 159
二、微生物發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 161
三、微生物發(fā)酵產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué) 163
第二節 發(fā)酵設備概述 164
第三節 發(fā)酵罐設計與計算 165
一、機械攪拌式發(fā)酵罐 165
二、自吸式發(fā)酵罐 170
三、鼓泡塔式發(fā)酵罐 172
四、氣升式發(fā)酵罐 173
五、其他類(lèi)型發(fā)酵罐 173
思考題 175

第七章 制藥工程項目設計的基本程序 176
第一節 設計前期工作階段 177
一、設計前期工作的目的和內容 177
二、項目建議書(shū) 177
三、可行性研究 177
四、設計委托書(shū) 178
五、廠(chǎng)址的選擇 178
六、總圖布置 179
七、環(huán)境影響評價(jià)報告書(shū) 180
第二節 設計中期工作階段 180
一、初步設計階段 181
二、施工圖設計階段 182
第三節 設計后期 183
第四節 制藥工程設計常用規范和標準目錄 183
思考題 184

第八章 工藝流程設計 185
第一節 概述 185
一、工藝流程設計的重要性 185
二、工藝流程設計的任務(wù)和成果 185
三、工藝流程設計的原則 186
第二節 工藝流程設計的基本程序 186
一、對選定的生產(chǎn)方法進(jìn)行工程分析 186
二、進(jìn)行方案比較 186
三、繪制工藝流程框圖 186
四、繪制初步設計階段的帶控制點(diǎn)工藝流程圖 187
五、繪制施工階段的帶控制點(diǎn)工藝流程圖 187
第三節 工藝流程圖 187
一、工藝流程框圖 187
二、設備工藝流程圖(工藝流程簡(jiǎn)圖) 187
三、物料流程圖 188
四、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖 188
第四節 工藝流程設計的技術(shù)處理 199
一、確定生產(chǎn)線(xiàn)數目 199
二、操作方式 199
三、保持主要設備的生產(chǎn)能力平衡,提高設備利用率 200
四、考慮全流程的彈性 203
五、基于化學(xué)單元反應為中心的生產(chǎn)過(guò)程 203
六、合成藥物工藝流程設計的新要求 208
第五節 特定過(guò)程及管路的流程 210
一、夾套設備綜合管路流程 210
二、多功能提取罐的管路流程 211
思考題 212

第九章 物料與能量衡算及熱力學(xué)數據估算 213
第一節 物料衡算 213
一、物料衡算概述 213
二、物理過(guò)程的物料衡算 217
三、化學(xué)反應過(guò)程的物料衡算 221
四、物料流程圖 222
第二節 能量衡算及熱力學(xué)數據的估算 224
一、能量衡算及熱力學(xué)數據的估算概述 224
二、能量衡算 224
三、常用熱力學(xué)數據的計算 229
四、加熱劑、冷卻劑及其他能量消耗的計算 238
思考題 239

第十章 工藝設備選型和設計 240
第一節 工藝設備選型與設計 240
一、工藝設備選型與設計的目的和意義 240
二、工藝設備的分類(lèi)和來(lái)源 240
三、工藝設備選型與設計的任務(wù) 240
四、設備選型與設計的原則 241
五、無(wú)菌原料藥生產(chǎn)設備的特殊要求 241
六、工藝設備設計與選型的階段 242
七、定型設備的設計內容 243
八、非定型設備設計內容 243
九、儲存容器的選型和設計 244
十、設備裝配圖的繪制 246
第二節 制劑設備設計、選型與安裝 246
一、制劑設備的設計與選型 246
二、工藝設備的安裝 248
三、制劑設備GMP達標中的隔離與清洗滅菌問(wèn)題 248
思考題 250

第十一章 車(chē)間布置設計 251
第一節 概述 251
一、車(chē)間布置設計的重要性和目的 251
二、制藥車(chē)間布置設計的特點(diǎn) 251
三、車(chē)間組成 251
四、車(chē)間布置設計的內容和步驟 252
第二節 車(chē)間的總體布置 253
一、廠(chǎng)房形式 253
二、廠(chǎng)房總平面布置 254
三、廠(chǎng)房平面布置設計 254
四、廠(chǎng)房立面布置設計 255
五、車(chē)間公用及輔助設施的布置設計 256
第三節 設備布置基本要求 256
一、滿(mǎn)足GMP要求 256
二、滿(mǎn)足工藝要求 257
三、滿(mǎn)足建筑要求 257
四、滿(mǎn)足安裝和檢修要求 258
五、滿(mǎn)足安全和衛生要求 258
六、設備的露天布置 258
七、化學(xué)制藥車(chē)間布置設計要點(diǎn) 259
第四節 原料藥“精烘包”與潔凈車(chē)間布置設計 260
一、藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規范的一般要求 261
二、原料藥“精烘包”工序布置設計 262
第五節 制劑車(chē)間布置設計 264
一、制劑車(chē)間的總體布置和廠(chǎng)房形式 264
二、車(chē)間組成 265
三、制劑車(chē)間布置設計的原則 265
四、制劑車(chē)間潔凈分區概念 267
五、車(chē)間布置中的若干技術(shù)要求 268
六、制劑車(chē)間布置設計舉例 270
第六節 車(chē)間布置設計方法和車(chē)間布置圖 275
一、車(chē)間布置設計方法 275
二、初步設計車(chē)間布置圖 275
三、初步設計車(chē)間布置圖的繪制 278
四、施工圖階段車(chē)間布置圖 282
思考題 283

第十二章 管道布置設計 284
第一節 概述 284
一、管道設計的作用和目的 284
二、管道設計的條件 284
三、管道設計的內容 284
第二節 管道、閥門(mén)和管件及其選擇 285
一、管道 285
二、閥門(mén) 287
三、管件 289
四、管道的連接 290
第三節 管道設計 291
一、管道布置 291
二、管道的支承 293
第四節 管道布置圖 294
一、管道布置圖的內容 294
二、管道布置圖的繪制步驟 294
三、管道布置圖的視圖 297
四、管道布置圖的標注 300
思考題 301

第十三章 潔凈車(chē)間凈化空調系統設計 302
第一節 醫藥工業(yè)潔凈廠(chǎng)房 302
一、對設施的要求 302
二、對環(huán)境控制的要求 302
第二節 凈化空調系統的空氣處理 304
一、空氣過(guò)濾器 304
二、空氣處理系統 306
三、排風(fēng)系統 306
四、空氣消毒系統 307
五、潔凈區氣流組織 307
第三節 空氣潔凈技術(shù)的應用 310
一、片劑生產(chǎn) 310
二、水針劑生產(chǎn) 312
思考題 314

第十四章 非工藝設計項目 315
第一節 建筑設計概論 315
一、工業(yè)廠(chǎng)房結構分類(lèi)和基本組件 315
二、土建設計條件 320
第二節 倉庫 321
一、倉庫功能 321
二、倉庫分類(lèi) 322
三、倉庫的布置 322
四、倉庫儲存環(huán)境 323
五、倉庫安全條件 323
六、倉庫設備 324
七、高架倉庫 327
八、倉庫管理 330
第三節 勞動(dòng)安全 331
一、安全工程概述 331
二、防火防爆 331
第四節 工程經(jīng)濟 338
一、工程項目的設計概算 338
二、項目投資 340
三、成本估算 342
四、工程項目的財務(wù)評價(jià) 344
思考題 345

參考文獻 346