制药工程学第五章_物料衡算
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物料衡算的目的有以下几点:⑴确定物系,并找出该物系物料衡算的界限;⑵解释开放与封闭物系之间的差异;⑶写出一般物料衡算所用的反应式、进出物料量等相关内容;⑷引入的单元操作不发生累积,不生成或消耗,不发生质量的进入或流出的情况;⑸列出输入==输出等式,利用物料衡算确定各物质的量;⑹解释某一化合物进入物系的质量和该化合物离开物系的质量的情况。
物料衡算的类型:在医药生产中,按照物质的变化过程,可将物料衡算分为两类。
一类是物理过程的物料衡算。
即在生产系统中,物料没有发生化学反应的过程,它所发生地只是相态和浓度的变化。
这类物理过程在医药工业中主要体现为混合和分离过程。
如流体输送、吸附、结晶、过滤、干燥、粉碎、蒸馏、萃取等单元操作。
另一类是化学过程的物料衡算。
即由于化学反应、原子与分子之间形成新的化学键,从而形成完全不同的新物质的过程。
在进行计算时候,经常用到组分平衡和化学元素平衡,特别是当化学反应计量系数未知或很复杂以及只有参加反应的各物质的化学分析数据时,用元素平衡最方便,有时甚至只能用该方法才能解决。
同时,在化学反应中,还涉及化学反应速率、转化率、产物收率等因素。
此外,物料衡算还可以按照操作方式的不同分为两类。
一类是连续操作的物料衡算。
如生产枸橼酸铋钾的喷雾干燥操作,需要向干燥器中输送具有一定速度、湿度和温度的空气,同时湿物料从反方向以速度通过干燥器,尽管物料在干燥器中不断被加热,所处的状态在不断改变,但对某一具体部位而言,其所处的状态是不随时间的改变而改变。
另一类是间歇操作的物料衡算。
在过程开始时原料一次性进入体系,经过一段时间以后立即一次性移出所有的产物,其间没有物质进出体系。
在生物制药中,经常会用到有机溶剂沉淀的方法来分离,该方法是很典型的间歇操作。
如硫酸软骨素的制备即是一例。
在经过提取后的滤液中,加入95%乙醇搅拌,沉淀析出,取出即得产品,这种操作的特点是操作过程的状态随时间的变化而改变。
物料衡算的基本理论物料衡算是物料的平衡计算,是制药工程计算中最基础最重要的内容的之一,是进行药物生产工艺设计、物料查定、过程经济评估以及过程控制、过程优化的基础。
第一章制药工程设计概述一、名词解释1. 项目建议书2. 可行性研究报告3. 设计任务书4. 两阶段设计5. 试车二、简答题1. 简述工程项目从计划建设到交付生产所经历的基本工作程序。
2. 简述可行性研究的任务和意义。
3. 简述可行性研究的阶段划分及深度。
4. 简述可行性研究的审批程序。
5. 简述设计任务书的审批及变更。
6. 简述设计阶段的划分。
7. 简述初步设计阶段的主要成果。
8. 简述初步设计的深度。
9. 简述初步设计的审批及变更。
10. 简述施工图设计阶段的主要设计文件。
11. 简述施工图设计阶段的深度。
12. 简述制药工程项目试车的总原则。
第二章厂址选择和总平面设计一、名词解释1. 等高线2. 风向频率3. 主导风向4. 风玫瑰图5. 建筑系数6. 厂区利用系数7. 绿地率8. 生产车间9. 辅助车间10. 公用系统10. 地理测量坐标系11. 建筑施工坐标系12. 空气洁净度13. 洁净厂房二、简答题1. 简述厂址选择的基本原则。
2. 简述厂址选择程序。
3. 简述厂址选择报告的主要内容。
4. 简述总平面设计的依据。
5. 简述总平面设计的原则。
6. 简述总平面设计的内容和成果。
7. 简述GMP对厂房洁净等级的要求。
8. 简述洁净厂房总平面设计的目的和意义。
9. 简述洁净厂房总平面设计原则。
第三章工艺流程设计一、名词解释1. 报警装置2. 事故贮槽3. 安全水封4. 爆破片5. 安全阀6. 溢流管7. 阻火器8. 载能介质9. 设备位号10. 仪表位号10. 就地仪表11. 集中仪表二、简答题1. 简述工艺流程设计的作用。
2. 简述工艺流程设计的任务。
3. 简述工艺流程设计的基本程序。
4. 简述连续生产方式、间歇生产方法和联合生产方式的特点。
5. 简述工艺流程设计的成果。
三、设计题1. 离心泵是最常用的液体输送设备,常通过改变出口阀门的开度来调节其输出流量,试确定该方案带控制点的工艺流程图。
物料衡算1.物料衡算的基础物质的质量守恒定律是物料衡算的基础,即进入一个系统的全部物料必等于离开系统的全部物料,再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。
∑G1=∑G2+∑G3+∑G4式中:∑G1—输入物料量总和;∑G2—输出物料量总和;∑G3—物料损失量总和;∑G4—物料积累量总和。
当系统内部积累量为零时,上式可以写为:∑G1=∑G2+∑G32. 物料衡算的基准(1)对于间歇式操作过程,常采用一批原料进行计算;(2)对于连续式操作过程,可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。
物料消耗的结果应列成原材料消耗定额和消耗量表,在计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。
3 .物料衡算条件年产量:10亿片一年按250个工作日计算,每天一个班次,每班实际工作8小时。
处方:阿卡波糖92.4g 微晶纤维素18g 预胶化淀粉10g 交联羧甲基纤维素钠14g 硬脂酸镁 1.4g 微粉硅胶4.2g 包衣液:醋酸纤维素钛酸酯500g 柠檬酸三乙酯5g 滑石粉37g 水458g片芯:500g共制1000片4 .物料衡算范围本设计以一个工段为单位进行计算。
凡进入体系的物料均为输入项。
离开体系的物料均为输出项。
3.5 原辅料的物料衡算阿卡波糖肠溶片产量:10亿片/年日产量:1000000000÷300=3333333片/天班产量:1111111片/班小时产量:138888片/h损耗:原辅料损耗2% 颗粒收得率98% 产品总收得率98%铝塑包装材料损耗1% 纸盒包装材料损耗0.5% 纸箱包装材料0.05%说明书材料损耗0.05%设所有原辅料的纯度为100%根据阿卡波糖肠溶片的处方和损耗率确定车间所需物料如下:每年的原辅料需求量:阿卡波糖(kg)94286 1885.72 104.762 2.0952 微晶纤维素(kg)18367 367.34 20.408 0.4082 预胶化淀粉(kg)10204 204.08 11.338 0.2268 交联羧甲基纤维素钠(kg)14286 285.72 15.873 0.3175 硬脂酸镁(kg)1428.6 28.572 1.587 0.03175 微粉硅胶(kg)4285.7 85.714 4.762 0.09524粉末直接压片法工艺流程图。
03052中药制药工程原理与设备复习资料物料衡算:是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。
热量衡算:是能量衡算的一种形式,热量衡算的理论基础是能量守恒定律。
过程速率:是指物理或化学变化过程在单位时间内的变化率。
密度:单位体积的流体所具有的质量。
压力:流体垂直作用于单位面积上的力。
流量:流体在单位时间内流过管道任意一截面的流体量称为流量。
流速:单位时间内流体在流动方向所流过的距离。
直管阻力:流体经流直管时,由于流体的内摩擦而产生的阻力。
局部阻力:流体流经管路中管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等引起的阻力。
Re≤2000时,流动类型属于滞流,Re≥4000时,属于湍流,Re在2000-4000为过渡流。
滞流时平均流速为管中心的最大流速的0.5,湍流时的平均流速约为管中心的最大流速的0.8.层流底层:边界层内近壁面出一层薄膜,无论边界层的流型为层流或湍流,骑流动类型均为层流。
伯努利方程的物理意义:①理想流体在管道内作稳定流动时,在任一截面上总能量为一常②能量在不同形式间可以相互转化,当某一形式能量数值,因条件而发生变化时,相应地引起其他能量数值变化。
泵:用于液体提供能量的运输设备。
风机和压缩机:用于气体提供能量的运输设备。
离心泵的工作原理:泵的主要部件有叶轮、泵壳、泵轴、排出口和吸入口。
具有若干弯曲叶片的叶轮安装在泵壳内,并紧固于泵轴上.泵壳中央的吸入口与吸入管路相连接,侧旁的排出口与排出管路相连接.泵轴用电机或其他动力装置带动.启动前,先将泵壳内灌满被输送液体,启动后,泵轴带动叶轮一起旋转,充满叶片之间的液体也随着转动,在离心力的作用下,从叶轮中心被抛向叶轮外围,以很高流速(15-25m/s)流入泵壳,在壳内减速,经过能量转换,达到较高的压力,从泵的排出口通过管路,输送至所需的场所。
气缚:由于空气密度很小,所产生的离心力也很小,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内,虽启动离心泵,但不能输送液体,此种现象称为气缚。
制药工程工艺设计物料衡算题过滤公式
物料衡算是确定化工生产过程中物料比例和物料转变的定量关系的过程,是化工工艺计算中最基本、最重要的内容之一。
在化学工程中,设计或改造工艺流程和设备,了解和控制生产操作过程,核算生产过程的经济效益,确定主副产品的产率,确定原材料消耗定额,确定生产过程的损耗量,便于技术人员对现有的工艺过程进行分析,选择最有效的工艺路线,确定设备容量、数量及主要尺寸,对设备进行最佳设计以及确定最佳操作条件等都要进行物料衡算。
毫不夸张地说,一切化学工程的开发与放大都是以物料衡算为基础的。
目的是根据原料与产品之间的定量转化关系,计算原料的消耗量,各种中间产品、产品和副产品的产量,生产过程中各阶段的消耗量以及组成,进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础。
物料衡算通式如式:
∑G投入= ∑G产品+ ∑G回收+ ∑G流失
式中:∑G投入—投入系统的物料总量;
∑G产品—系统产出的产品和副产品总量;
∑G流失—系统中流失的物料总量;
∑G回收—系统中回收的物料总量。
其中产品量应包括产品和副产品:流失量包括除产品、副产品及回收量以外各种形式的损失量,污染物排放量即包括在其中。
环境影响评价中的物料平衡计算法即是通过这个物料平衡的原理,在计算条件具备的情况下,估算出污染物的排放量。
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