論藥廠見(jiàn)習(xí)對(duì)教學(xué)的感悟

殷鵬輝李雪菊

（河南中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，鄭州450046）

論藥廠見(jiàn)習(xí)對(duì)教學(xué)的感悟

殷鵬輝李雪菊

（河南中醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，鄭州450046）

在藥廠見(jiàn)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)藥廠實(shí)際生產(chǎn)流程中文丘里噴射泵和小型高位槽的應(yīng)用與理論教學(xué)有密切聯(lián)系，首先這兩個(gè)應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)的簡(jiǎn)化了工藝生產(chǎn)流程、降低了生產(chǎn)成本，其次這兩個(gè)應(yīng)用都與流體動(dòng)力學(xué)中流體流動(dòng)能量衡算的伯努利方程有關(guān)，屬于伯努利方程的兩種簡(jiǎn)化模式。筆者采用理論闡述和實(shí)例分析相結(jié)合的方法將這種理論應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)歸納出來(lái)，這種實(shí)例應(yīng)用作為教學(xué)案例，既便于豐富教師的教學(xué)素材，也便于學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)中的理論知識(shí)產(chǎn)生直觀的認(rèn)識(shí)和理解。同時(shí)，在藥廠見(jiàn)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中，同學(xué)們實(shí)地了解了GMP潔凈車間的布局、更衣要求以及空氣凈化模式，接觸到了片劑、丸劑和口服液等車間的生產(chǎn)設(shè)備實(shí)物，觀摩了這些生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程，這有益于激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

藥廠；教學(xué)；伯努利方程；文丘里噴射泵；小型高位槽；潔凈車間

筆者主要從事《中藥制藥工程原理》課程的教學(xué)工作，中藥制藥工程原理與設(shè)備是運(yùn)用化學(xué)工程學(xué)的原理與方法，研究和探討中藥制藥過(guò)程中從原料、半成品到成品進(jìn)行加工的過(guò)程與方法的一門(mén)課程［1］。本門(mén)課程工程特性突出，既注重生產(chǎn)中各單元操作所遵循理論的條理性闡述，又注重生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)踐性應(yīng)用，如果能將課堂教學(xué)與藥廠生產(chǎn)緊密聯(lián)系，不但對(duì)學(xué)生有較大幫助，即便是教師也會(huì)有較大的收獲。

今年暑期，筆者帶領(lǐng)部分學(xué)生到河南某中藥廠進(jìn)行了為期4天的生產(chǎn)見(jiàn)習(xí)活動(dòng)，雖然此藥廠規(guī)模不大，4天的見(jiàn)習(xí)時(shí)間也不長(zhǎng)，還是獲得了一些對(duì)教學(xué)的有益的感悟。

鑒于工業(yè)生產(chǎn)與教學(xué)理論本應(yīng)密不可分，筆者就結(jié)合教材中的理論知識(shí)分析工業(yè)生產(chǎn)中的一些實(shí)際案例：

1 流體動(dòng)力學(xué)能量衡算——伯努利方程的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)中，流體連續(xù)輸送，流動(dòng)過(guò)程處在定態(tài)流動(dòng)狀態(tài)，整個(gè)管路流量不變，理想條件下，在管路不同位置截面處，機(jī)械能的和值不變。在理想條件下，機(jī)械能通常分為動(dòng)能、位能和靜壓能三種形式，因此理想條件下的伯努利方程式表達(dá)為：（以單位質(zhì)量流體1千克為衡算標(biāo)準(zhǔn)）［1］。

1——流體進(jìn)口截面；

2——流體出口截面；

P1、P2——流體在前后兩截面處的靜壓強(qiáng)；

u1、u2——流體在前后兩截面處的流速；

Z1、Z2——前后兩截面所處位置的高度。

由上式可見(jiàn)，伯努利方程的應(yīng)用應(yīng)體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別是三種能量中兩兩之間發(fā)生關(guān)聯(lián)變化所促成：

①動(dòng)能與靜壓能關(guān)聯(lián)：水平管路，高度相同，位能不變，則當(dāng)管路截面發(fā)生變化時(shí)，因流體流量不變，則流體流速變化，動(dòng)能變化，由下式動(dòng)能改變會(huì)導(dǎo)致靜壓能變化；在截面最小處，流體流速最高，動(dòng)能最大，靜壓強(qiáng)減小，在此截面最小處連接一旁路，可實(shí)現(xiàn)抽真空、氣體吸收和氣液混合等操作。公式（1-1）變?yōu)椋?/p>

②動(dòng)能與位能關(guān)聯(lián)：兩敞口容器，外壓相同，高位容器中的流體可自動(dòng)流入低位容器，這是高位槽的應(yīng)用。公式（1-1）變?yōu)椋?/p>

③位能和靜壓能關(guān)聯(lián)：等徑管路，因流體流量不變，流體流速不變，位能與靜壓能之間的變化可實(shí)現(xiàn)虹吸現(xiàn)象；如果在流體靜止?fàn)顟B(tài)下，下式又稱作流體靜力學(xué)方程式。公式（1-1）變?yōu)椋?/p>

在藥廠見(jiàn)習(xí)活動(dòng)中，關(guān)于上述理論我們看到了生動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)理論知識(shí)有了直觀的感性認(rèn)識(shí)。下面就是理論指導(dǎo)下，公式（1-2）和（1-3）的兩個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例：

1.1 文丘里噴射泵抽真空文丘里噴射泵抽真空是一大亮點(diǎn)，公式（1-2）的應(yīng)用。文丘里噴射泵是一種流體動(dòng)力作用式輸送機(jī)械，即依靠一種流體的流動(dòng)帶動(dòng)另外一種流體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，其工作原理就是動(dòng)能與靜壓能關(guān)聯(lián)，公式（1-2）的應(yīng)用。在教材中流體輸送機(jī)械一章［1］，屬于真空泵范疇。文丘里噴射泵的主要結(jié)構(gòu)文丘里管是流體流通管徑均勻漸縮至某一最小截面，然后再均勻漸擴(kuò)恢復(fù)至原管徑大小的一種裝置，截面最小的位置稱為喉管。

藥廠的提取濃縮車間，有若干個(gè)大型提取罐，因中藥提取過(guò)程中的揮發(fā)油需要冷凝回收，在高于提取罐的某處安裝間壁式冷凝換熱器，用冷卻水冷凝揮發(fā)油；此外，根據(jù)工藝要求，中藥提取液一般都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐饪s，而濃縮蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽要冷凝，也需要冷卻水。藥廠在提取車間室外設(shè)置了一個(gè)循環(huán)水池，可通過(guò)外界大氣降溫，方便冷卻水循環(huán)使用。因?yàn)樯a(chǎn)中冷卻水的流量是不變的，循環(huán)的冷卻水處于定態(tài)流動(dòng)條件下，當(dāng)循環(huán)的冷卻水通過(guò)水平放置、流通管路截面變化的文丘里管時(shí)，依據(jù)物料衡算的連續(xù)性方程和公式（1-2），流通截面變細(xì)，冷卻水流速提高，動(dòng)能增加（u1＜u2），則靜壓能下降（P1＞P2），并在喉管處下降到最低，由于冷卻水基本是常壓輸送，故在喉管處連接集氣管道，此處會(huì)形成較大的真空度，能實(shí)現(xiàn)很好的抽真空作用，將集氣管道另一端連接在中藥濃縮蒸發(fā)設(shè)備配套的冷凝器上方，不斷抽出濃縮蒸發(fā)過(guò)程中的水蒸汽和不凝氣體（蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽在冷凝器中被冷卻水冷凝，而原來(lái)中藥提取液中溶解的部分空氣此時(shí)成為不凝氣體），形成蒸發(fā)設(shè)備的減壓操作。對(duì)于中藥濃縮蒸發(fā)這一生產(chǎn)過(guò)程，考慮到藥物的熱敏性和保證足夠的傳熱溫差，濃縮蒸發(fā)設(shè)備需要減壓真空操作，需配備抽真空裝置；此時(shí)文丘里噴射泵的出現(xiàn)使整個(gè)工藝流程巧妙的銜接起來(lái)。

這樣一個(gè)裝置，體積不大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，關(guān)鍵是利用循環(huán)的冷卻水來(lái)實(shí)現(xiàn)減壓操作，不僅使整個(gè)中藥提取濃縮工藝流程簡(jiǎn)單緊湊，而且還符合降低成本、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高經(jīng)濟(jì)效益的要旨；作為教學(xué)案例，對(duì)于學(xué)生理解流體動(dòng)力學(xué)能量衡算伯努利方程的應(yīng)用——?jiǎng)幽芘c靜壓能的相互轉(zhuǎn)化，以及真空泵的應(yīng)用，會(huì)更加生動(dòng)、直觀、有說(shuō)服力，也更符合工程課程的實(shí)踐性特色。

1.2 口服液灌封設(shè)備配備小型高位槽口服液灌封設(shè)備配備的小型高位槽，也是教學(xué)中不可多得的實(shí)例，公式（1-3）的應(yīng)用?？诜汗喾庠O(shè)備目前基本上都是聯(lián)動(dòng)裝置，從超聲洗瓶、烘干滅菌到旋轉(zhuǎn)定量灌裝和安剖瓶瓶口密封，全都在一整套設(shè)備中。在旋轉(zhuǎn)定量灌裝裝置上方，生產(chǎn)上設(shè)置了一個(gè)容積約20升的小型圓柱形敞口高位槽。教材中，在講到公式（1-3）的應(yīng)用時(shí)，就以高位槽的使用作為例題來(lái)說(shuō)明，不過(guò)一般的高位槽所處的位置較高，體積較大，在大量向設(shè)備高處供液時(shí)，比連續(xù)使用泵送液要起到很好的節(jié)能作用。此處的口服液灌封設(shè)備在旋轉(zhuǎn)定量灌裝裝置上方配備小型高位槽，筆者認(rèn)為，一是由于灌裝的口服液容量較小，一般10～20毫升，用泵連續(xù)供液，得不償失，不如高位槽間歇加料節(jié)能便捷；二是灌裝口服液時(shí)，是通過(guò)往復(fù)式計(jì)量泵將藥液加入到安剖瓶中，需要對(duì)藥液定量和二次加壓，如果前期用泵連續(xù)供液，對(duì)灌裝時(shí)的壓力調(diào)節(jié)會(huì)帶來(lái)不便。所以，這樣一個(gè)高位槽，在整個(gè)聯(lián)動(dòng)裝置中雖不起眼，作用卻很大；與教學(xué)過(guò)程的契合度也很高。

2 操作設(shè)備實(shí)物形成直觀認(rèn)識(shí)

藥廠見(jiàn)習(xí)另一個(gè)最突出的效果是同學(xué)們見(jiàn)到了許多單元操作設(shè)備的實(shí)物，見(jiàn)到了以工藝路線為紐帶相互關(guān)聯(lián)，相互連接的整套設(shè)備流程，形成了直觀的認(rèn)識(shí)。

在GMP生產(chǎn)車間，同學(xué)們體驗(yàn)到了更衣、換鞋、洗手等步驟在生產(chǎn)中要求的嚴(yán)格程度；體驗(yàn)到了GMP生產(chǎn)車間空氣潔凈度等級(jí)的要求：內(nèi)部生產(chǎn)區(qū)潔凈等級(jí)高，參觀走廊、更衣間和外部空間的潔凈等級(jí)依次降低，內(nèi)外不同潔凈等級(jí)之間，房間門(mén)口都有一壓力表來(lái)反映房間內(nèi)外空氣的壓差，這是潔凈車間的要求，高潔凈等級(jí)面向低潔凈等級(jí)，應(yīng)處于空氣壓差的正壓狀態(tài)［1］，從而可以防止不潔凈的空氣進(jìn)入高等級(jí)潔凈環(huán)境。因此，人員由外入內(nèi)時(shí)會(huì)感覺(jué)到門(mén)被吸住不易打開(kāi)；而且在氣閘室，如果進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域的門(mén)不正常關(guān)閉，則外部進(jìn)入氣閘室的門(mén)就在壓差作用下不能打開(kāi)，同學(xué)們都很有興趣的切身體驗(yàn)了一下。

工作中的旋轉(zhuǎn)多沖壓片機(jī)、多丸條制丸機(jī)、大蜜丸制丸條機(jī)、傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)的包衣鍋、口服液聯(lián)動(dòng)灌封裝置［1］，等等等等，看著這些大批量生產(chǎn)著的，不停運(yùn)轉(zhuǎn)著的設(shè)備，撲面而來(lái)的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)的信息，不再是教材中枯燥的文字?jǐn)⑹龊酮?dú)立單個(gè)的平面線條圖，而是一副有機(jī)生動(dòng)的關(guān)聯(lián)協(xié)作、嚴(yán)格要求、認(rèn)真工作的生產(chǎn)畫(huà)卷，有助于學(xué)生形成直觀、生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)他們理解設(shè)備間按一定的工藝路線組合的關(guān)聯(lián)關(guān)系有很大幫助?；貋?lái)之后，大家普遍認(rèn)為這樣的見(jiàn)習(xí)活動(dòng)能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)興趣，開(kāi)拓視野，提高學(xué)習(xí)積極性，使枯燥的理論學(xué)習(xí)變得直觀、生動(dòng)、有趣。只嘆時(shí)間匆匆，意猶未盡。

3 小結(jié)

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)經(jīng)常問(wèn)到一些問(wèn)題，使老師感覺(jué)到學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解是知其然不知其所以然。雖然教學(xué)中教師對(duì)設(shè)備應(yīng)用與理論知識(shí)間的聯(lián)系反復(fù)講解，學(xué)生似乎仍是一知半解。而當(dāng)同學(xué)們接觸到這些課堂上學(xué)過(guò)的、理論性較強(qiáng)的知識(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用案例時(shí)，就有了一種恍然大悟、豁然開(kāi)朗的感覺(jué)，也進(jìn)一步加深了他們對(duì)理論知識(shí)的理解。由此可見(jiàn)，工廠見(jiàn)習(xí)活動(dòng)是非常有益于工程課程課堂教學(xué)的，教師通過(guò)這樣的見(jiàn)習(xí)活動(dòng)能積累較多的素材，在教學(xué)過(guò)程中言之有物，豐富教學(xué)內(nèi)容；學(xué)生也能真正領(lǐng)悟所學(xué)的知識(shí)，提高學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。

［1］劉落憲.中藥制藥工程原理與設(shè)備［M］.2版.北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社，2007.

［2］楊祖榮.化工原理［M］.2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［3］陳敏恒，方圖南，叢德滋.化工原理教與學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.

Pharmaceutical Factory Apprentice for Comprehension of Teaching

YIN Penghui，LI Xueju
（College of Pharmacy，Henan University of Traditional Chinese Medicine，Zhengzhou450046，China）

In process of pharmaceutical factory apprentice，the author found that in pharmaceutical factory actual production process，the application of venturi jet pump and small high is closely related to theoretical teaching，first of all，the two application in actual production process organic simplifies the process of the production process，reduce the production cost，then both the application and the flow energy balance of fluid dynamics of Bernoulli equation，belongs to the Bernoulli equation of two kinds of simplified model.In this paper，the author used the theory and case analysis method to induce crucial points.The application example is teachers'teaching material.It both enriches teachers'teaching material and is convenient for students intuitive understand knowledge in the classroom.At the same time，in the process of pharmaceutical factory apprentice，the students understood the requirements of GMP clean workshop，change clothes and air purification mode，access to workshop production equipment such as tablets，pills，and oral liquid and observe the process of the production equipment，it is beneficial to stimulate students'interest in learning，and it also improve the learning efficiency.

pharmaceutical factory；teaching；Bernoulli equation；a venturi jet pump；small high slots；clean workshop

10.3969/j.issn.1672-2779.2015.06.081

1672-2779（2015）-06-0164-02

楊杰 本文校對(duì)：王磊

2014-12-15）