(医疗药品)制药机械与设备复习题
制药机械与设备复习题
1设备材料有哪些基本性能？制药生产中设备对材料有哪些基本要求？
答：设备材料的基本性能有：力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等；制药生产中设备对材料的基本要求有：（1）凡是水、气系统中的管路、管件、过滤器、喷针等都应采用优质奥氏体不锈钢材料；（2）选用其他材料必须耐腐蚀、不生锈。2什么是金属的化学性能？
答：化学性能是指材料在所处介质中的化学稳定性，即材料是否会与周围介质发生化学或电化学作用而引起腐蚀。
3化学腐蚀和电化学腐蚀有何区别?
答：化学腐蚀是金属表面与环境介质发生化学作用而产生的损坏。它的特点是腐蚀在金属的表面上，腐蚀过程没有电流产生。化学腐蚀主要有以下几种情况:(1)金属的高温氧化、(2)钢的脱碳、(3)氢脆、(4)氢腐蚀。
电化学腐蚀是金属与电解质溶液间产生电化学作用所发生的腐蚀。它的特点是在腐蚀过程中有电流产生。金属在电解质溶液中，在水分子作用下，使金属本身呈离子化，当金属离子与水分子的结合力大于其电子的结合能力时，一部分金属离子就从金属表面移到电解液中，形成了电化学腐蚀。
4齿形带传动有什么特点？
答：①平均传动比准确；②带的初拉力较小，轴和轴承上所受的载荷较小；
③由于带薄而轻。强力层强度高，故带速可达40m/s，传动比可达10，结
构紧凑，传递功率可达200kW，因而应用日益广泛；
④效率较高，约为0.98；⑤带及带轮价格较高，对制造安装要求高。
5齿轮传动有什么特点？
答：齿轮传动是应用最广泛的传动机构之一。
齿轮传动的主要优点是：适用的圆周速度和功率，效率较高，一般η=0.94～0.99；传动比准确；寿命较长；工作可靠性较高；可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交
错轴之间的传动。
齿轮传动的主要缺点是：要求较高的制造和安装精度，成本较高；不适宜远距离两轴之间的传动。
6简述齿轮传动的主要类型。
答：齿轮传动的类型很多，最常见的是：两轴线相互平行的圆柱齿轮传动，两轴线相交的圆柱锥齿轮传动，两轴线交错在空间既不平行也不相交的螺旋齿轮传动。7蜗杆传动有哪些特点？
答：蜗杆传动具有以下特点：①传动比大，且准确；②传动平稳、无躁声；③可以实现自锁；④传动效率比较低；⑤因啮合处有较大的滑动速度，会产生严重的摩擦磨损，引起发热，使润滑情况恶化，所以蜗轮一般常用青铜等贵重金属制造。
8固体药物粉碎的目的是什么？
答：粉碎的目的如下：
（1）降低固体药物的粒径，增大表面积。增大与液体分散媒体的接触面，可以加快药物的溶出速度，提高药物的利用率。
（2）原，辅料经粉碎后，大颗粒物料破裂成细粉状态，便于使几种不同的固体物料混合均匀，提高主药在药颗粒中的分散均匀度，提高色剂或其他辅料成分的分散性。9用锤击式破碎机粉碎物料，要获得较小的粒度，可采取哪些措施？
答：1选用筛孔尺寸较小的筛板；2加快锤子的转速；3采用多排式，可逆式，双转子式的锤击破碎机；4采用刚性和面积均较大的锤头。
10球磨机粉碎物料的原理是什么？
答：球磨机是装有研磨介质的密闭圆桶，在传动装置带动下产生回转运动，物料在桶内受到研磨机冲击作用而粉碎。研磨介质在桶内的运动状态对磨碎效果有很大影响，可能出现“离心状态”“泄落状态”和“抛物状态”其中抛物状态由于转速适中，研磨介质提升到一定高度后抛落，研磨介质对物料不仅有较大的研磨作用，也有较强的冲击力，所以有较好的研磨效果。
11气流磨粉碎物料的原理是什么？适宜粉碎哪些粒径范围内的物料？
答：气流磨又称为气流粉碎机，流能磨，它与其他超细粉碎设备不同，它的基本粉碎原理是利用高速弹性气流喷出时形成的强烈多相紊流场，使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板，器壁撞击中发生形变，破裂，而最终获得超细粉碎。它可以完成5微米以下的粉碎。
12颗粒分级的含义是什么？药料的分级对提高药品质量有何意义？
答：颗粒分级是将颗粒按粒径大小分成两种或两种以上颗粒群的操作过程，可分为机械筛分与流体分级两大类。
制药工业所用的原料和辅料以及各工序的中间产品很多，通过筛分进行分级可以获得粒径较均匀的物料。通过筛分可以达到如下目的：
（1）筛除粗粒或异物；（2）筛除细粉或杂质；（3）整粒筛除粗粒及细粉以得到粒度较均一的产品；（4）粉末分级，满足丸剂、散剂等制剂的不同要求。
13分析均质机的工作原理。
答：均质机主要用于互不相溶液体中的液-液和固-液混合。均质机有粉碎和混合双重功能，将一种液滴或固体颗粒粉碎成为极细微粒或小液滴分散在另一种液体之中，使混合成为稳定的悬浮液。
均质机工作时通过高压泵吸料入泵腔中，由压力调节装置调节阀座与阀芯间缝隙大小，从而粉碎成为极细微粒分散在另一种液体之中，成为混悬液，然后由高压泵排出。14常用固体混和机有哪几种形式？
答：（1）容器回转型混合机；（2）机械搅拌式混合机；（3）气流式混合机；（4）组合式混合机
15什么叫制粒？制粒的目的是什么？
答：制粒是把粉末、熔融液、水溶液等状态的物料经加工制成具有一定形状与大小粒状物的操作。制粒的方法不同，即使是同一处方，不仅制粒物的形状、大小、强度不同，而且崩解性、溶解性也不同，因而药效也不同。因此，要根据所需颗粒的特
性选择适宜的制粒方法。
制粒的目的如下：1）、改善流动性。颗粒的粒径较大，因而周围的粒子数目较少，因而黏附性和凝集性大为削弱，大大改善了流动性。
2）、防止各成分的离析。混合物各成分的粒度和密度存在差异时容易出现离析现象。混合后制粒或制粒后混合可有效的防止离析。
3）、防止粉尘飞扬及器壁上的黏附，制粒后就可以防止环境污染与原料损失，有利于GMP管理。4）、调整堆密度，改善溶解性能。
5）、改善片剂生产中压力的均匀传递。6）、便于服用，携带方便，提高商品价值等。16流化制粒有何特点?说明其工作原理?
答：其工作原理是用气流将粉末悬浮,即使粉末流态化,在喷入黏合剂,使粉末凝结成颗粒,由于气流的温度调节,因此可将混合制粒,干燥等操作在一台设备中完成,流化制粒机制得的颗粒度多为30～80目,颗粒外形比较圆整,压片时的流动性也较好.由于流化制粒机可完成多种操作,简化了工序和设备,因此生产效率高,生产能力大,并容易实现自动化,适用于含湿或热敏性物料的制粒.
17制药生产中，常用的非均相分离方法有哪些？进行分离的目的是什么？
答：常用的非均相分离方法主要有以下三种：
a)过滤法。使非均相物料通过过滤介质，将颗粒截留在过滤介质上而得到分离。
b)沉降法。颗粒在重力场或离心力场内，借自身的重力或离心力使之分离。
c)离心分离。利用离心力的作用，使悬浮液中微粒分离。
进行分离的目的是：在制药生产中，常会产生尘灰或雾沫的气体及产品悬浮在液体内的悬浮液。为了回收有用物料、获得产品、净化气体，都必须进行非均一相的分离操作。另外，非均相系的分离在环境保护、三废处理方面也具有重要意义。
18旋风分离器的工作原理？扩散式旋风分离器的结构特点是什么？
答：（1）旋风分离器是利用气态非均相在作高速旋转时所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的干式气固分离设备。含尘气流一般以12～30m/s的速度由进气
管进入旋风分离器时，气流将由直线运动变成圆周运动。旋转气流的绝大部分，沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下朝锥体流动。此外，颗粒在离心力的作用下，被甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力，而靠器壁附近的向下轴向速度的动量沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气流，在下降的过程中不断向分离器的中心部分流入，形成向心的径向气流。这部分气流就构成了旋转向上的内旋流。内，外旋流的旋转方向是相同的。最后净化气经排气管排出器外，一部分未分离下来的较细尘粒也随之逃逸。自进气管流入的另一小部分气体，则通过旋风分离器顶盖，沿排气管外侧向下流动，当到达排气管下端时，与上升的内旋气流会合，进入排气管，于是分散在这部分上选气流中的细颗粒也随之被带走，并在其后用袋滤器或湿式除尘器捕集。（2）扩散是旋风分离器的特点是,下部采用了渐扩型的锥体，并在排尘口处设置一个反射屏，通常旋风分离器的锥体是随气流下行，其直径逐渐减小。
19什么是超临界流体萃取？用临界状态下的CO2作萃取剂有哪些优点？
答：超临界流体萃取技术就是利用物质在临界点附近发生显著变化的特性进行物质提取和分离，能同时完成萃取和蒸馏两步操作，亦即利用超临界条件下的流体作为萃取剂，从液体或固体中萃取某些有效成分并进行分离的技术。CO2作萃取剂具有临界条件好，无毒，不污染环境，安全和可循环使用。
20超声萃取的原理和特点是什么？
答：原理:超声萃取的原理是利用超声波具有空化效应，机械效应及热效应，通过增大介质分子的运动速度，增大介质的穿透力以提取中药有效成分的方法。
特点：1超声提取时不需加热，避免了中药常规煎煮法，回流法长时间加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取，同时由于其不需加热，因而也节省了能源。2超声提取提高了药物有效成分的提取率，节省了原料药材，有利于中药资源的充分利用，提高经济效益。3溶剂用量少，节约溶剂。4超声提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不影响大多数药物有效成分的生理活性。
5提取物有效成分含量高，有利于进一步精制。
21微波萃取的原理和特点是什么？
答：微波萃取的基本原理是微波直接与被分离物作用，微波的激活作用导致样品基体内不同成分的反应差异使被萃取物与基体快速分离，并达到较高产率。
特点：对于微波萃取，由于能对体系中的不同组分进行选择性加热。因而成为一种能使目标组分直接从基体中分离的萃取过程。与传统萃取相比，其主要特点是：快速、节能、节省溶剂、污染小，而且有利于萃取热不稳定的物质，可以避免长时间的高温引起物质的分解，特别适合于处理热敏性组分或从天然物质中提取有效成分。与超临界萃取相比，微波萃取的仪器设备比较简单廉价，适用面广。
22与传统分离技术相比，膜分离有何特点？
答：1、膜分离通常是一个高效的分离工程。2、膜分离过程的耗能（功效）通常比较低。3、多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适用于对热过敏物质的处理。4、膜分离设备本身没有运动的部件，工作温度又在室温附近，所以很少需要维护，可靠度高。5、膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围变化，而他的效率、设备单价、运行费用等都变化不大。6、膜分离由于分离效率高，通常设备的体积比较小，占地较少。
23常见的膜器件有哪几种类型？
答：工业上常见的膜器件型式主要有：板框式、圆管式、螺旋卷式、中空千维式和毛细管式等。
24圆管式膜器件有何特点？常见的结构型式有哪几种？
答：特点：流动状态好、容易清洗、设备和操作费用较高、膜装填密度较低。
结构型式：内压型单管式、内压型管束式、外压型圆管式。
25说明螺旋卷式膜器件的优缺点和应用场合。
答：1、结构紧凑，单位体积内膜的有效面积较大；2、制作工艺相对简单；
3、安装、操作比较方便；
4、适合在低流速，低压下操作，高压操作难度较大；
5、在使用过程中，膜一旦被污染，不易清洗，因而对原料的前处理要求较高。
螺旋卷式膜器件首先是为反渗透过程开发的，目前也广泛应用于超滤和气体分离过程。
有一反应釜，物料的容积Ve＝14m3，装料系数η＝0.8，物料为液-液相悬浮分散，适宜的长径比为1.3，试确定该釜的内径和高度。
V2=π(DN*DN/4)*H
有一反应釜，物料的容积Ve＝14m3，装料系数η＝0.8，物料为液-液相悬浮分散，适宜的长径比为1.3，试确定该釜的内径和高度。
反应釜容积V1＝14/0.8=17.5m3，
设椭圆封头长半径a，短半径b，对于标准椭圆：b=a/2
长径比为1.3，H=1.3*(2a)=2.6a
V1=v10+v11
其中圆柱部分v10=(2a)2*π*H=(2a)2*π*(2.6a)=10.4a3
椭圆封头部分:
x2b2+y2a2=b2a2x2=a2-y2a2/b2R2=x2=a2-y2a2/b2H=y
对于标准椭圆：b=a/2
所以：10.733a3=17.5m3
H=2.6a=3.06mD=2a=2.35
该釜的内径2.35m, 高度3.06m该釜的内径2.5m, 高度3.25m
什么是离心机的分离因数?离心机的分离因数与转鼓应力的关系？(必考)
答：质量为m(kg)的物料，旋转时产生的离心惯性力Fc(N)为：Fc=mrω2
式中：r为旋转半径，m；ω为转鼓的回转角速度，1／s。
分离因数Fr，表示分离物料在离心力场中所受的离心惯性力与其重力的比值，也等于离心加速度和重力加速度的比值。
Fr=Fc/(mg)=(mrω2)/(mg)=rω2/g
分离因数离心机分离能力的主要指标，分离因数越大，分离效果越好。
离心机转鼓圆筒壳的应力：σθ=PD/(2S)其中：P=Fc=mrω2，D=2r
于是：σθ=mrω2*2r/(2S)=mr2ω2/S如果：r↘r/2,ω↗2ω,则σθ不变
而离心机的分离因数Fr=rω2/g，（r↘r/2,ω↗2ω），Fr↗2Fr
为了提高分离机的分离因数，一般采用小直径、高转速、长转鼓的结构。简述机械动平衡概念和必要性
：常用机械中包含着大量的作旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、电动机和汽轮机的转子等，统称为回转体。在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。但工程中的各种回转体，由于材质不均匀或毛坯缺陷、加工及装配中产生的误差，甚至设计时就具有非对称的几何形状等多种因素，使得回转体在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相
互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，严重时能造成破坏性事故。为此，必须对转子进行平衡，使其达到允许的平衡精度等级，或使因此产生的机械振动幅度降在允许的范围内。
机械动平衡的方法及计算。
接通一个测振仪.启动回转体至工作转速下记录振动响应的大小，读数为x，为求出矢量x的角度，可采用转动两次法进行测量计算。即在回转体半径为r(mm)的任意位置上，安置一块校验质量M,然后启动回转体至相同的转速下，记录此时的振动响应，读数为a,显然，a为原不平衡量X及校验不平衡量M共同作用产生的，由力矢量合成的平行四边形法，得下图：
将校验质量M转位180°，重新安置后再次启动回转体至相同转速下，记录此时的振动响应，读数为b,应有：
利用余弦定理求解θ
余弦定理a2=b2+c2-2bc*cosA．c2=a2+b2-2ab*cosC．b2=a2+c2-2ac*cosB．若用三边表示角，余弦定理可以写为