药物制剂工程技术与设备实验指导讲义

实验指导讲义（适合制药工程、药物制剂专业使用）制药工程与药事管理教研室编2008年11月25日目录前言实验一双花中药的提取浓缩和纯化水的制备实验二双花提取液喷雾干燥及GMP车间洁净度测实验三对维生素C进行湿法混合制粒和干燥实验实验四维生素C胶囊的填充实验五维生素C片的压片与包衣实验六双花胶囊和维生素C片的铝塑泡罩包装前言制药工程学实验是对学生所学专业课程知识的综合运用与实践，让学生理论联系实际，明确药品生产的特殊性，对药品生产的基本工艺流程有一个较完整的感性和理性认识。通过专业实验训练，提高学生的动手能力，分析和解决实际问题的能力，同时也为今后从事药品的生产和科研做必要的准备。专业实验是实践教学环节中必不可少的部分。通过专业实验，使学生掌握基本的操作技能，学习专业实验中药有效成分提取，反渗透制备纯化水、喷雾干燥，制粒、压片，胶囊填充、高效包衣等制药过程，培养学生具有一定的设计实验方案能力，利用实验数据进行分析、处理的能力，学习如何将实验方案变成实际可操作的实践过程，及运用文字进行标书实验内容的能力等。本课程要求学生在掌握制药工程专业基础课和专业课等理论知识，并受到过相关专业基础实验课的训练，在此基础上进行专业实验训练。实验守则实验前做好预习，不做预习和无故迟到不得进入实验室。进入实验室后，服从指导教师的安排。在制定地点进行实验。在实验室内，不得喧哗、大闹，不得吸烟、随地吐痰、乱扔纸屑及其他杂物、未经许可，不得操纵、拨弄仪器设备。按照实验要求做好准备，经过指导教师检查许可后，方可接通电源或启动设备，要精心使用仪器设备，严格遵守操作规程。在实验进行的前后，必须洗净双手，必要时进行适当的消毒处理。实验过程中，所有使用的器具不得随意借用、混用，用毕需处理的应及时消毒灭菌妥善放置。若仪器设备发生故障或损坏时，首先要切断电源并报告指导教师，及时处理。实验后，将仪器设备、用具及场地整理复原、经指导教师检查合格后方可离开实验室。实验规范在进行实验前必须认真预习，包括熟悉实验目的、要求，掌握实验原理，掌握实验基本操作方法和步骤，并写出实验预习报告，其内容应包括以下部分：（1）实验目的，（2）实验原理，（3）主要仪器和试剂，（4）实验流程及实验装置图，（5）实验步骤，（6）实验数据、实验现象记录表格。未写预习报告者不得进行实验。带预习报告及必备工具按时到指定实验室实验。认真听实验指导老师的讲解，回答老师的提问，记录实验注意事项，不懂的地方及时向实验指导老师请教。实验过程中认真操作，严格遵守操作规程，仔细观察如实记录实现现象和实验数据。实验过程中注意节约水、电、试剂和各种消耗品，爱护仪器设备和实验室的各种设施。如果损坏仪器设备应及时向实验指导老师报告，并按照有关规定办理相应赔偿手续。实验结束时对使用过的仪器设备填写使用记录，认真整理，打扫实验室，保持实验室的清洁卫生。实验记录应交给实验指导老师审阅签字，经实验指导老师同意后方可离开。实验结束后应按时完成实验报告，应按实验记录认真如是撰写，做到字迹工整、图标绘制清晰规范。实验室安全守则学生在实验前必须了解实验中的安全注意事项，了解实验中所使用试剂的特性和仪器设备的使用方法，并牢记操作的安全注意事项。实验开始前，指导老师应重申实验中应特别注意的事项，指出其正确的安全操作方法。水、电一经使用完毕需立即关闭。使用电器时，需要防止人体与导电部位直接接触，不能用湿手或手握湿物接触电源插头。各种带电设备的全部外壳等连接地线，实验完毕后立即切断电源。使用易燃、易爆药品时要远离明火并防止各种火星产生，用毕后立即按照规范封存，需点燃的气体要了解其爆炸极限，先检验并确保其纯度。有强烈腐蚀性的药品如浓酸、浓碱等，使用时切忌溅在衣物或身体上。接触有毒药品时需要戴橡皮手套，操作完毕后立即洗手。切忌将有毒药品接触身体，尤其是伤口处。产生有刺激性或有毒气体的实验操作必须在通风厨内进行。绝对不允许随意混合各种化学药品，以免发生意。要严格遵守药品尤其是危险品的开启、取用、稀释、混合、研磨。存放等各种规程。一旦有药品尤其是危险品洒落在桌面或地上，要尽可能收集起来，并采取正确措施对残留物进行处理，同时报告指导老师。对于特殊材料的处理，应在指导老师的指导下，利用特定的方法进行处理，不得随意自行处理，甚至随便丢弃或倾倒。所有药品不等携带出室外，剩余的危险品要交还老师，实验完毕必须洗净双手，检查水、电、气等是否关闭好。在实验过程中，如发生安全事故，应立即报告指导老师，并采取适当措施。实验一双花中药的提取浓缩和纯化水的制备一、实验目的1、了解双花中药（由金银花、菊花、桑叶和布渣叶四味药组成）提取的方法和原理。2、双花中药常规方法工艺学研究。3、了解双花中药提取中的过滤方法和浓缩。4、了解旋转真空蒸发器的工作原理。5、熟悉反渗透制水系统（RO-500L）。6、了解反渗透制水系统（RO-500L）的操作。7、了解工艺用纯化水的质量要求。二、实验内容1、了解溶剂法提取中药的原理。2、提取过程中各因素（溶剂、提取时间、温度）和水平因子对双花中药有效成分提取率或得率的影响。3、抽滤法过滤、离心机及板框式过滤机的使用。4、将双花中药提取液移到RE－501型旋转蒸发器的浓缩瓶，调节浓缩温度和真空度将提取液进行浓缩。5、掌握反渗透制水装置（RO-500L）工艺的原理6、掌握反渗透制水装置（RO-500L）工艺的特点7、熟悉反渗透制水系统（RO-500L）的操作和简单维护8、了解PH计和电导率仪的测量三、实验原理1、中草药提取－溶剂法提取原理（1）溶剂提取法原理及常用溶剂溶剂提取法是根据中草药中各种成分在溶剂中的溶解性质，选用对活性成分溶解度大，对不需要溶出成分溶解度小的溶剂，而将有效成分从药材组织内溶解出来的方法。当溶剂加到中草药原料（需适当粉碎）中时，溶剂由于扩散、渗透作用逐渐通过细胞壁透入到细胞内，溶解了可溶性物质，而造成细胞内外的浓度差，于是细胞内的浓溶液不断向外扩散，溶剂又不断进入药材组织细胞中，如此多次往返，直至细胞内外溶液浓度达到动态平衡时，将此饱和溶液滤出，继续多次加入新溶剂，就可以把所需要的成分近于完全溶出或大部溶出。中草药成分在溶剂中的溶解度直接与溶剂性质有关。运用溶剂提取法的关键，是选择适当的溶剂。溶剂选择适当，就可以比较顺利地将需要的成分提取出来。选择溶剂要注意以下三点：①溶剂对有效成分溶解度大，对杂质溶解度小；②溶剂不能与中药的成分起化学变化；③溶剂要经济、易得、使用安全等。选用什么样的溶剂提取中药成分，取决于溶剂的性质和被提取成分的化学结构及溶解性。溶剂可分为水及酸水或碱水。亲水性有机溶剂、亲脂性有机溶剂。根据“相似相溶原理”，欲提取亲脂性成分应选用亲脂性溶剂，欲提取亲水性成分则选用水及亲水性溶剂。应注意的是乙醇、甲醇虽然属于亲水性溶剂，它们可与水随便混溶，但很多亲脂性成分可溶于乙醇、甲醇，所以乙醇或甲醇溶液中既有水溶性成分，也有很多脂溶性成分。乙醇或甲醇中可加入水配成不同浓度的乙醇或甲醇，根据提取成分的情况可选用适当浓度的醇进行提取。（2）提取方法用溶剂提取中药成分，常用浸渍法、渗漉法、煎煮法、回流提取法、连续提取法等。同时，原料的粉碎度、提取时间、提取温度、设备条件等因素也都能影响提取效率，必须加以考虑。①浸渍法：浸渍法是将处理过的药材，用适当的溶剂在常温或温热（60～80℃）的情况下浸渍以溶出其中成分。本法适用于有效成分遇热易破坏以及含多量淀粉、树胶、果胶、粘液质的中药的提取。比较简单易行，但浸出率较差，特别是用水为溶剂，其提取液易于发霉变质，须注意加入适当的防腐剂。②渗漉法：渗漉法是将中草药粉末装在渗漉器中，不断添加新溶剂，使其渗透过药材便可认为基本上已提取完全。在大量生产中常将收集的稀渗淮液作为另一批新原料的溶剂之用。本法浸出效率较高，浸出液较澄清，但溶剂消耗量大、费时长、操作仍嫌麻烦。③煎煮法：煎煮法是我国最早使用的传统的浸出方法。所用容器一般为陶器、砂罐或铜制、搪瓷器皿，不宜用铁锅，以免药液变色。直火加热时最好时常搅拌，以免局部药材受热太高，容易焦糊。有蒸汽加热设备的药厂，多采用大反应锅、大铜锅、大木桶，或水泥砌的池子中通入蒸汽加热。还可将数个煎煮器通过管道互相连接，进行连续煎浸。此法简便，药中大部分成分可被不同程度地提出，但含挥发性成分及有效成分遇热易破坏的中药不宜用此法，对含有多糖类中药，煎煮后，药液比较粘稠，过滤比较困难。④回流提取法：应用有机溶剂加热提取，需采用回流加热装置，以免溶剂挥发损失。小量操作时，可在圆底烧瓶上连接回流冷凝器。溶剂浸过药材表面约1～2cm。在水浴中加热回流，一般保持沸腾约1小时放冷过滤，再在药渣中加溶剂，作第二、三次加热回流分别约半小时，或至基本提尽有效成分为止。此法提取效率较冷浸法高，大量生产中多采用连续提取法。但受热易破坏的成分不宜用此法，且溶剂消耗量仍大，操作亦麻烦。⑤连续提取法：为了弥补回流提取法中需要溶剂量大、操作较烦的不足，可采用连续提取法。实验室常用脂肪提取器或称索氏提取器。应用挥发性有机溶剂提取中草药有效成分，不论小型实验或大型生产，均以连续提取法为好，而且需用溶剂量较少，提取成分也较完全。连续提取法，一般需数小时才能提取完全。提取成分受热时间较长，遇热不稳定易变化的成分不宜采用此法。上述几种为提取中药的传统方法，存在的缺点主要有：(1)煎煮法有效成份损失较多,尤其是水不溶性成份；(2)提取过程中有机溶剂有可能与有效成分作用,使其失去原有效用；(3)非有效成分不能被最大限度的除去,浓缩率不够高；(4)提取液中除有效成分外,往往杂质较多,尚有少量脂溶性成分,给精制带来不利；(5)高温操作会引起热敏性有效成分的大量分解。（3）溶剂的亲水性或亲脂性强弱顺序表亲酯性：石油醚苯氯仿乙醚乙酸乙酯丙酮乙醇甲醇水(亲水性反之)2、纯化水制备反渗透装置特点及工作原理：反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。反渗透法实际是将水通过半透膜放置一段时间后，溶剂透过半透膜往溶液一边渗透，则溶液的高度高于溶剂的高度，两液面高度之间的压差即为溶液的渗透压。去除杂质，从而得到纯净的水。因为通常的渗透概念是指一种浓溶液向一种稀溶液的自然渗透，但在这里是讲靠外界压力使原水中的水透过膜，而杂质被膜阻挡下来，即：在高于溶液渗透压的作用下，依据其它物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来，故称作反渗透。由于反渗透膜的膜孔径非常小，因此够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97－98％）。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便、经济等优点，故美国药典（1975年版）开始收载此法为制备注射用水的法定方法之一。（1）工作原理初始状态平衡状态在一个中间隔着半透膜的容器中，一边放有含一定溶质的溶液，另一边放同样多的溶剂。在溶液中施加入一定的压力，此压力可克服溶液的渗透压，则溶液透过半透膜往溶剂方向渗透，称为反渗透。(反渗透从广义上属过滤范畴。)渗透压半透膜半透膜溶剂+溶质溶剂溶剂溶剂+溶质半透膜压力溶剂+溶质溶剂水流方向全量过滤错流过滤水流方向滤液原液原液滤液半透膜（2）反渗透（RO）的常用术语产水流量（QP）——单位时间内反渗透设备（RO）的淡水产水量，以GPM或LPM表示。GPM：流量单位，每分钟多少加仑(加仑/分钟)LPM：流量单位，每分钟多少升(升/分钟)，注：一加仑等于3.78升浓水流量（QC）——单位时间内的排放水量，以GPM或LPM表示。进水流量（QF）——单位时间内的进水量，以GPM或LPM表示。循环水流量（Qr）——单位时间内浓水或淡水再返回到进水口中的水量，以GPM或LPM表示。总进水流量（QT）——进水流量与循环水流量之和，以GPM或LPM表示。QT=Qr+QF回收率（Y）——产水流量与总进水流量之比，以百分比表示。Y＝QP/(QT+QF)浓度——一种溶液中含有的溶解物或悬浮物的量，以mg/L表示。Cf=进水浓度Cp=产水浓度Cc=浓水浓度Cavy=机组平均浓度脱盐率（R）——以平均浓度来计算除盐的百分比，计算方法：R=100