制药设备与车间设计.doc

《制药设备与车间设计》课程简介及教学大纲 课程名称（汉）：制药设备与车间设计 课程名称（英）：Pharmaceutical Equipment and Workshop Design 课程代码：623100761 课程类型：专业教育平台专业核心课程模块 适用对象：制药工程专业，三年级，普通本科 学时/学分：48 学时/3 学分 先修课程：化工原理，物理化学 方案版本：2022 版 一、课程简介（150—200 字） 1.中文简介 《制药设备与车间设计》是培养从事化学合成药物过程中所用设备的研究与 开发、化学制药车间的设计与优化、化学制药工业生产技术与管理等工作的专门 人才的主干课程。该课程在化工原理、物理化学等课程的基础上，讲授制药工业 的现状和化学制药工业的特点，化学合成药物所用设备的原理、设计方法及其选 择与评价理论和方法，制药车间工艺设计的内容、方法和步骤，使学生了解国内 外的制药设备的新进展，掌握设备放大的研究内容和研究方法。 2.英文简介 "Pharmaceutical Equipment and Workshop Design" is the main course to train professionals who are engaged in research and development of equipment used in the process of chemical synthesis of drugs, design and optimization of chemical pharmaceutical workshops, production technology and management of the chemical pharmaceutical industry. This course is based on the principles of chemical engineering, physical chemistry and other courses. It teaches the current status of the pharmaceutical industry and the characteristics of the chemical pharmaceutical industry, the principles of equipment used in chemical synthesis of drugs, design methods and theories and methods of selection and evaluation. Contents, methods and steps enable students to understand the new development of pharmaceutical equipment, and master the research content and research methods of equipment amplification. 二、课程的性质与任务 《制药设备与车间设计》是制药工程专业的一门专业主干课。通过本课程的 学习，使学生掌握药物制造设备的基本理论和基本知识及其相应的基本技能，并 能够综合运用所学知识进行设备的放大和选型，进行符合 GMP 要求的车间设计， 能够从事制药设备和生产车间的升级改造等方面的工作，了解制药设备的研究进 展。 在教学过程中，应注重设备与工程学的结合，结合 GMP 要求，使学生掌握 制药设备和车间设计的特殊要求，熟悉化学合成药物设备选型和放大的设计方法 和车间工艺设计的内容和步骤，以充分体现出制药工业的特点和课程特色。 三、课程的教学目标 课程目标 1：学生在学习了物理化学、化工原理、药剂学等课程的基础上， 掌握化学制药领域中常用工业设备的选型、设计、放大和过程优化等方面的基本 理论、知识和方法，通过具体设备使学生明确在药物单元操作中所应具备的公民 品格、生态文明和法治意识。 课程目标 2：掌握 GMP 制剂车间的工程设计与工程验证的基本要求和主要 生产设备的构造原理，熟悉药厂公用工程的组成和原理，为正确进行车间工艺设 计，提出符合 GMP 要求的车间设计方案奠定基础。通过实例，使学生了解在制 药车间设计中所体现的家国情怀、科学精神和全球视野，中药生产车间设计中要 充分体现文化自信和政治认同。 课程目标 3：能够综合应用制药设备与车间设计课程理论分析复杂制药车间 生产问题的特定需求，明确具体的设计目标，了解影响设计目标和技术方案的各 种因素，提出合理的开发和设计方案。 本课程在本专业的人才培养中起到如下作用： 课程目标对制药工程专业毕业要求的支撑关系 毕业要求 指标点 课程目标 承担比重 1.3掌握制药设备的选型、设计、放大和过 1、工程知识 程优化等专业基础知识，能够用于推演、 教学目标 1 0.45 分析制药工程问题。 3、 设计/开发解决 方案 5、 3.2能够综合考虑社会、安全、健康、法律、 文化及环境等因素，针对具体制药单元的 教学目标 3 0.35 教学目标 2 0.20 设计需求，设计和完成产品开发方案。 使用现代工 5.3针对复杂工程问题中涉及的具体研究 具 对象，能够根据需求合理选用或开发现代 工具，对专业问题进行模拟和预测，并能 够分析其局限性。 四、教学内容及其基本要求 教学 方式 对应课 程目标 元操作中所 课 堂 课 程 目 应具备的公 讲授 标1 课 堂 课 程 目 讲授 标1 搅拌设备内流体的流型、 计算，掌握搅拌功率曲 课 堂 课 程 目 提高混合效果的措施、 线的特点，搅拌釜传热 讲授 标1 搅拌器的选型与放大、 装置，判断稳定操作点， 常见搅拌器类型、搅拌 了解半连续反应釜的 器的选型。 温度控制，气液相反应 熟练掌握过滤操作的 课 堂 课 程 目 基本概念，过滤机的选 讲授 标1 序号 教学内容 第一章 绪论 制药设备在制药生产中 的地位与作用，制药设 1 备研究的对象和内容， 反应设备在制药过程中 的地位与特点，分离设 备的分类及在制药过程 中的地位 第二章 反应器基本理 论 工业反应过程的特点、 2 反应器的放大方法、反 应器的分类、理想反应 器、基本的反应器形式、 连续操作反应器的流动 特性。 教学要求 要求学生熟练掌握制 药设备研究内容和对 象，掌握反应设备和分 离设备在制药过程中 的特点和地位，了解分 离设备的分类及在制 药工程中的地位。 课程思政、美 育融入点 通过具体设 备使学生明 确在药物单 民品格、生态 文明和法治 意识。 熟练掌握理想反应器 的流动特性，反应器型 式与操作方式的选择， 掌握理想反应器的容 积计算，停留时间分布 的定义及测定，了解停 留时间分布的应用 熟练掌握搅拌釜中的 第三章 制药反应设备 流动类型及其特点，搅 搅拌反应器的总体结构、 拌器的选型与放大原 搅拌釜中的流动与混合、 则，间歇搅拌釜的工艺 3 器的分类 4 第四章 备 过滤与离心设 序号 教学内容 教学要求 过滤操作的基本概念、 型，掌握离心分离设备 过滤分离原理、过滤机 的分类和选型，了解微 课程思政、美 育融入点 教学 方式 对应课 程目标 的类型、过滤机的选型、 滤与超滤设备的应用 微滤与超滤设备、膜分 离设备、各种膜装置性 能的比较、离心分离设 备、离心机分类、离心 机的选型。 第五章 5 蒸发与结晶设 备 熟练掌握蒸发器的选 蒸发过程和设备、蒸发 择原则， 掌握结晶原理， 课 堂 课 程 目 过程的计算、蒸发器的 了解结晶的工业方法 讲授 标1 选择原则、结晶原理、 与设备。 结晶的工业方法和设备。 第六章 6 蒸馏设备 熟练掌握精馏塔设备 双组份混合液的连续精 的操作特点，恒沸精馏 馏计算、间歇精馏、恒 和萃取精馏的特点和 课 堂 课 程 目 沸精馏、萃取精馏、水 区别，掌握双组分混合 讲授 标1 课 堂 课 程 目 讲授 标1 的物料与热量衡算，干 课 堂 课 程 目 燥装置的设计和选型， 讲授 标1 课 堂 课 程 目 蒸气蒸馏、精馏塔设备、 液的连续精馏计算，了 7 精馏塔的工艺设计 解精馏塔的工艺设计。 第七章 萃取设备 熟练掌握液-液萃取的 萃取过程的分类、萃取 过程和设备，掌握萃取 在制药工业的应用、液 过程的分类，了解影响 液萃取、固液萃取、各 固-液萃取的因素、方 种萃取设备介绍 法及设备 第八章 干燥设备 干燥的目的、方法、基 本原理和干燥条件、干 8 燥过程的物料衡算与热 量衡算、干燥设备、干 燥装置的工艺设计于选 型 9 第九章 熟练掌握干燥的基本 原理和条件，干燥设备 的分类，掌握干燥过程 了解干燥装置的设计 和选型，干燥设备的分 类以及各自的应用 物料衡算 熟练掌握物料衡算的 序号 教学内容 教学要求 课程思政、美 育融入点 物料衡算的目的与意义、 模型与步骤，掌握化学 教学 方式 对应课 程目标 讲授 标2 物料衡算的模型与步骤、 过程的物料衡算，了解 化学反应过程的物料衡 物理过程的物料衡算 算、化学反应过程的物 料衡算举例 第十章 能量衡算 熟练掌握物料衡算的 能量衡算的目的与意义、 目的、意义、基本方程， 10 能量衡算的依据与必要 掌握热量平衡方程式 课 堂 课 程 目 条件、能量衡算的基本 和步骤，了解加热剂、 讲授 标2 方程、单元设备热量衡 冷却剂及其他能量消 算的步骤 耗的计算 课 堂 课 程 目 讲授 标2 课 堂 课 程 目 讲授 标2 课 堂 课 程 目 熟练掌握工艺设计、土 第十一章 11 制药工程项 建，车间设计的基本内 目设计简介 容和基本要求包括人 工艺设计、土建、车间 流、物流、车间布置、 设计、环境条件、新设 成本预算、工作计划、 备的选型、维修和更换； 项目测评、工艺流程、 车间具体设计内容、总 设备布置、建筑细节和 的概念设计、厂址选择、 完工计划表、地面、墙 制药生产公用工程 体、顶棚、设备设计细 节、环境。 通过制药车 间设计中所 考虑的环境、 法规、安全等 知识使学生 了解在制药 车间设计中 所体现的家 国情怀、科学 精神和全球 视野 熟练掌握工艺流程设 第十二章 工艺流程设 计 概述、工艺流程设计的 12 基本程序、物料流程图 与带控制点的工艺流程 图的绘制、工艺流程设 计的技术处理、工艺流 程设计的技术处理 计的基本程序，物料流 程图与带控制点的工 艺流程图的绘制，工艺 流程设计的技术处理 工艺流程设计的技术 处理，确定生产控制方 法。确定生产规定的操 作条件和参数：温度、 压力、浓度、进料速度、 流量、pH。 13 第十三章 工艺设备 熟练掌握工艺设备设 序号 教学内容 教学 方式 对应课 程目标 讲授 标2 设计。掌握工艺设备布 课 堂 课 程 目 置的基本要求，满足 讲授 标2 课 堂 课 程 目 讲授 标2 教学要求 设计 计与选型的任务，如确 工艺设备计算、工艺设 定单元操作和单元反 备的分类与来源、工艺 应所用设备的类型，如 课程思政、美 育融入点 设备设计与选型的任务、 固液分离单元操作，选 设备设计与选型的原则、 择过滤机、 还是离心机， 材料的腐蚀与防腐蚀、 根据工艺要求确定所 制药工程常用材料 有工艺设备的材料，确 定标准设备的型号及 台数。设备设计与选型 的原则，如选用先进可 靠、运行高效、生产节 能、维修方便、经济合 理、符合 GMP 要求的 系统最优设备。，掌握 定型设备和非定型设 备的选择，URS 的基 本内容与要求。 熟练掌握原料药精烘 包工序布置，洁净区环 第十四章 车间与管路 布置设计 车间布置概述、车间的 总体布置、工艺设备布 14 置的基本要求、原料药“精 烘包”GMP2010、净化空 调系统空气处理、车间 布置设计与布置图 、管 道设计 境控制要求，原料药“精 烘包”工序布置，净化 空调系统空气处理，原 料药精烘包车间布置 GMP 要求，满足工艺 要求，满足建筑要求， 满足安装和检修要求， 满足安全和卫生要求， 设备的露天布置，管道 设计。 第十五章 15 非工艺设计 熟练掌握建筑物的结 项目 构，洁净厂房的室内装 建筑设计概论、公用系 修，土建设计条件，。 序号 教学内容 教学要求 统、劳动安全、工程经 掌握劳动安全，包括防 济 火防爆的基本概念，防 课程思政、美 育融入点 教学 方式 对应课 程目标 火防爆技术，生产的火 灾危险性分类，厂房的 耐火等级，电器防爆， 厂房的防爆，洁净厂房 的防火与安全。 药物生产车间设计案例 报告 选取代表性药物生产车 16 间设计案例，进行分析 和讲述 通过实例，使 1.案例选取得当；2.分 析全面；3.PPT 制作精 良；4.讲述清楚，重点 突出。 学生了解在 课程目 制药车间设 计中所体现 标1 讨论 课程目 的家国情怀、 标2 科学精神和 全球视野。 五、各教学环节学时分配 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 合 计 第一章 绪论 2 0 0 2 第二 章反应器基本理论 4 0 0 4 制药行业常 第三章 制药反应设备 4 0 0 4 见设备的基 第四章 过滤与离心设备 4 0 0 4 本类型和选 第五章 蒸发与结晶设备 3 0 0 3 用原则 第六章 蒸馏设备 3 0 0 3 第七章 萃取设备 3 0 0 3 第八章 干燥设备 3 0 0 3 第九章 物料衡算 2 0 0 2 制药车间设 第十章 能量衡算 2 0 0 2 计的基本方 第十一章 制药工程项目设计简介 4 0 0 2 法和流程 第十二章 工艺流程设计 4 0 0 4 第十三章 工艺设备设计 2 0 0 2 知识模块 教学内容 教学环节及学时 讲 授 课 习 题 课 讨 论 课 合 计 第十四章 车间与管路布置设计 3 0 0 3 第十五章 非工艺设计项目 3 0 0 3 药物生产车间设计案例报告 0 0 2 2 0 0 2 知识模块 教学内容 讨论 总复习 48 合计 六、教学建议 1、抓住主线。在讲授每一章、每一节时，先简明扼要地介绍本章、本节的 主要内容，知识体系，教学思路和知识的前后联系。明确重点、难点，让学生在 学习具体内容前先由一个整体上的了解，做到心中有数，听课有针对性。 2、使学生搞清知识点间的联系，搞清理论在实际生产中的应用，注重理论 联系实际，起到举一反三、触类旁通的作用。 3、坚持讲授教学法、案例教学法、探究教学法的综合应用，不断提高教学 效果。 七、考核评价方法及其基本要求 考核 环节 过程考核 终期考核 建议分值 30 70 考核/评价细则 以平时上课出勤和不定时小测验为评分依据，为百分 制，计算总成绩时乘以系数（0.3） 以期末考试成绩为考核依据，期末考试为百分制，计 算总成绩时乘以系数（0.7） 对应课程 目标 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 1 课程目标 2 八、教材与主要教学参考资源 （一）推荐教材 《制药设备与车间设计》，周丽莉主编，中国医药科技出版社，2011 年，第 2 版。 （二）推荐参考书 1．《药厂反应设备及车间工艺设计》，蒋作良主编，中国医药科技出版社， 2012 年，第 1 版。 2． 《制药工程工艺设计》，张珩主编，化学工业出版社，2006 年，第 1 版。 制定者：刘宗亮 审核者：孟庆国 批准者：王洪波