什么是工藝過程
工藝過程的概念：在生產(chǎn)過程中凡直接關(guān)系到化學(xué)合成反應(yīng)或生物合成途徑的次序，條件（包括配料比，溫度，反應(yīng)時(shí)間，攪拌方式，后處理方法和精制條件等）通稱為工藝條件。
制藥通行慣例是：
1、小試階段——開發(fā)和優(yōu)化方法
2、中試階段——驗(yàn)證和使用方法
3、工藝驗(yàn)證/商業(yè)化生產(chǎn)階段——使用方法，并根據(jù)變更情況以決定是否驗(yàn)證
4、批量的討論備注：中試批量應(yīng)該不小于大生產(chǎn)批量的十分之一（√）大生產(chǎn)批量不得大于中試批量的十倍（×）
小量試制階段
對實(shí)驗(yàn)室原有的合成路線和方法進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的改革。在改革的基礎(chǔ)上通過實(shí)驗(yàn)室批量合成，積累數(shù)據(jù)，提出一條基本適合于中試生產(chǎn)的合成工藝路線。小試階段的研究重點(diǎn)應(yīng)緊緊繞影響工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性問題。如縮短合成路線，提高產(chǎn)率，簡化操作，降低成本和安全生產(chǎn)等。
小試階段的主要任務(wù)：
1.工藝：反應(yīng)參數(shù)，工藝過程后處理方式
2.物料: 物料屬性, 物料控制
3.結(jié)構(gòu)確證 
小量試制階段的任務(wù)：
1、研究確定一條最佳的合成工藝路線：
一條比較成熟的合成工藝路線應(yīng)該是：合成步驟短，總產(chǎn)率高，設(shè)備技術(shù)條件和工藝流程簡單，原材料來源充裕而且便宜。
2. 用工業(yè)級(jí)原料代替化學(xué)試劑：
實(shí)驗(yàn)室小量合成時(shí)，常用試劑規(guī)格的原料和溶劑，不僅價(jià)格昂貴，也不可能有大量供應(yīng)。大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)盡量采用化工原料和工業(yè)級(jí)溶劑。小試階段應(yīng)探明，用工業(yè)級(jí)原料和溶劑對反應(yīng)有無干擾，對產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量有無影響。通過小試研究找出適合于用工業(yè)級(jí)原料生產(chǎn)的最佳反應(yīng)條件和處理方法，達(dá)到價(jià)廉、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)。
3. 原料和溶劑的回收套用：
合成反應(yīng)一般要用大量溶劑，多數(shù)情況下反應(yīng)前后溶劑沒有明顯變化，可直接回收套用。有時(shí)溶劑中可能含有反應(yīng)副產(chǎn)物，反應(yīng)不完全的剩余原料，揮發(fā)性雜質(zhì)，或溶劑的濃度改變，應(yīng)通過小試研究找出回收處理的辦法，并以數(shù)據(jù)說明，用回收的原料和溶劑不影響產(chǎn)品的質(zhì)量。原料和溶劑的回收套用，不僅能降低成本，而且有利于三廢處理和環(huán)境衛(wèi)生。
4. 安全生產(chǎn)和環(huán)境衛(wèi)生：
安全對工業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要，應(yīng)通過小試研究盡量去掉有毒物質(zhì)和有害氣體參加的合成反應(yīng)；避免采用易燃、易爆的危險(xiǎn)操作，實(shí)屬必要，一時(shí)又不能解決，應(yīng)找出相應(yīng)的防護(hù)措施。盡量不用毒性大的有機(jī)溶劑，尋找性質(zhì)相似而毒性小的溶劑代替。藥物生產(chǎn)的特點(diǎn)之一是原材料品種多，用量大，化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜，常產(chǎn)生大量的廢氣、廢渣和廢物，處理不好，將嚴(yán)重影響環(huán)境保護(hù)，造成公害。三廢問題在選擇工藝路線時(shí)就要考慮，并提出處理的建議。 
中試與小試區(qū)別
小試與中試的區(qū)分不僅僅在于投料量的多少、以及所用設(shè)備的大小之上，兩者是要完成不同時(shí)段的不同任務(wù)。小試主要從事探索、開發(fā)性的工作，化學(xué)小試解決了所定課題的反應(yīng)、分離過程和所涉及物料的分析認(rèn)定，拿出合格試樣，且收率等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期要求，就可告一段落，轉(zhuǎn)入中試階段。中試過程要解決的問題是：如何釆用工業(yè)手段、裝備，完成小試的全流程，并基本達(dá)到小試的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，當(dāng)然規(guī)模也擴(kuò)大了。
為什么要中試
1. 規(guī)模不同
2. 原料來源不同
3. 攪拌方式不同
4. 熱量的傳遞方式不同
5. 反應(yīng)器的材質(zhì)不同
中試放大的目的
中試是從小試實(shí)驗(yàn)到工業(yè)化生產(chǎn)必經(jīng)的過渡環(huán)節(jié)；在生產(chǎn)設(shè)備上基本完成由小試向生產(chǎn)操作過程地過渡，確保按操作規(guī)程能始終生產(chǎn)出預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；是利用在小型的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)的過程，其設(shè)備的設(shè)計(jì)要求，選擇及工作原理與大生產(chǎn)基本一致；在小試成熟后，進(jìn)行中試，研究工業(yè)化可行工藝，設(shè)備選型，為工業(yè)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。所以，中試放大的目的是驗(yàn)證，復(fù)審和完善實(shí)驗(yàn)室工藝所研究確定的合成工藝路線，是否成熟、合理，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)是否接近生產(chǎn)要求；研究選定的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，材質(zhì)，安裝和車間布置等，為正式生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)和最佳物料量和物料消耗。
中試放大的重要性
中試就是小型生產(chǎn)模擬試驗(yàn)。中試試是根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)研究工業(yè)化可行的方案，它進(jìn)一步研究在一定規(guī)模的裝置中各步化學(xué)反應(yīng)條件的變化規(guī)律，并解決實(shí)驗(yàn)室中所不能解決或發(fā)現(xiàn)的問題，為工業(yè)化生產(chǎn)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。雖然化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)不會(huì)因?qū)嶒?yàn)生產(chǎn)的不同二改變，但各步化學(xué)反應(yīng)的最佳反應(yīng)工藝條件，則可能隨實(shí)驗(yàn)規(guī)模和設(shè)備等外部條件的不同而改變。一般來說，中試放大是快速，高水平到工業(yè)化生產(chǎn)的重要過渡階段，其水平代表工業(yè)化的水平。
中試放大是藥品研發(fā)到生產(chǎn)的必由之路，也是降低產(chǎn)業(yè)化風(fēng)險(xiǎn)的有效措施。
中試放大階段的任務(wù)
1、考核實(shí)驗(yàn)室提供的工藝路線在工藝設(shè)備、條件、原材料等方面在中試放大時(shí)是否有特殊的要求，是否適合工業(yè)化生產(chǎn)。
2、驗(yàn)證小試工藝是否成熟合理，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否接近生產(chǎn)要求。
3、進(jìn)一步考核和完善工藝條件，對每一步反應(yīng)和單元操作均應(yīng)取得基本穩(wěn)定的數(shù)據(jù)；進(jìn)行物料衡算。
4、設(shè)備材質(zhì)和型號(hào)的選擇。
5、確定各步反應(yīng)對傳熱和傳質(zhì)的要求。放熱反應(yīng)中的加料方式，加料速度對反應(yīng)的影響。
6、攪拌器型式和攪拌速度的考察。
7、加熱/冷卻載體的類型及要求(蒸汽、熱水、冷鹽水)
8、提出“三廢”的處理方案；
9、原材料，中間體的物理性質(zhì)和化工常數(shù)的測定。
10、根據(jù)中試研究資料制訂或修訂中間體和成品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、分析方法；
11、確定所用起始原料、試劑或有機(jī)溶媒的規(guī)格或標(biāo)準(zhǔn)；一般來說，中試所采用的原料、試劑的規(guī)格應(yīng)與工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)一致。
12. 消耗定額，原材料成本，操作工時(shí)與生產(chǎn)周期等的確定。
13. 提出整個(gè)合成路線的工藝流程，各個(gè)單元操作的工藝規(guī)程。
中試放大的任務(wù)
小試工藝成熟后，必須完成工藝報(bào)告。中試不單是小試的簡單的放大，中試攪拌、傳熱、濃縮、過濾、干燥的過程均與小試不同，小試時(shí)盡量摸擬中試的條件去做，另外，切記每一步須做破壞性試驗(yàn)。弄清中試的設(shè)備，物料的物化特性。安全第一。中試前小試跟蹤、過程跟蹤，有時(shí)候放大過程中會(huì)出現(xiàn)莫名其妙的問題，你怎么都憑空想象不出來的，所以要仔細(xì)認(rèn)真的跟蹤過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)，尤其是異常情況不要放過，否則非常麻煩。
修訂并確定在中試設(shè)備條件下各步反應(yīng)最佳工藝參數(shù)的適用范圍，必要時(shí)修正或調(diào)整相關(guān)的工藝過程，嚴(yán)密觀察在中試情況下(局部過熱、反應(yīng)介質(zhì)的不均勻性)各操作單元中副反應(yīng)及有關(guān)物質(zhì)的變化情況。
中試放大的方法
1. 經(jīng)驗(yàn)放大：主要是憑借經(jīng)驗(yàn)通過逐級(jí)放大(小試裝置－中間裝置－中型裝置－大型裝置)
來摸索反應(yīng)器的特征。它也是目前藥物合成中采用的主要方法。
2. 相似放大：主要是應(yīng)用相似原理進(jìn)行放大。此法有一定局限性，只適用于物理過程放
大。而不適用于化學(xué)過程的放大。
3. 數(shù)學(xué)模擬放大：是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的放大，它是今后發(fā)展的方向。
進(jìn)行中試要具備的條件
1. 小試收率穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量可靠。
各步反應(yīng)的工藝過程及工藝參數(shù)已確定（如加料方式、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、壓力、終點(diǎn)控制，提取、分離、結(jié)晶、過濾、干燥等）。
2. 對成品的精制、結(jié)晶、分離、干燥的方法及要求已確定（晶型、溶殘）；小試的3~5批穩(wěn)定性試驗(yàn)說明該小試工藝可行、穩(wěn)定；
3. 必要的材質(zhì)腐蝕性試驗(yàn)已經(jīng)完成；
4. 已建立原料、中間體和產(chǎn)品的質(zhì)量控制方法/質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
5. 進(jìn)行了物料衡算。三廢問題已有初步的處理方法。已提出原材料的規(guī)格和單耗數(shù)量。
6. 已提出安全生產(chǎn)的要求。
中試要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)
1. 通過中試制訂產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝規(guī)程（草案）（含每個(gè)單元反應(yīng)與單元操作的崗位操作法及過程控制細(xì)則、產(chǎn)品的流程圖、物料衡算及產(chǎn)品的原材料單耗）。
2. 證明各個(gè)化學(xué)單元反應(yīng)的工藝條件及操作過程，在使用規(guī)定原輔料的條件下在模型的生產(chǎn)設(shè)備上能生產(chǎn)出預(yù)定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品，且具有良好的重現(xiàn)性和可靠性；
3. 產(chǎn)品的原材料單耗等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能為市場所接受
4. 三廢處理的方案及措施能為環(huán)保部門所接受；
5. 安全、防火、防爆等措施能為公安、消防部門所接受；
6. 提供的勞動(dòng)安全防護(hù)措施能為衛(wèi)生職業(yè)病防治部門所接受
設(shè)備的選擇與工藝管理的改造
1. 根據(jù)小試的結(jié)果，在多功能、中試車間，對設(shè)備進(jìn)行選擇，首先應(yīng)考慮設(shè)備容量是否適宜，設(shè)備材質(zhì)、管路材質(zhì)與工藝介質(zhì)的適應(yīng)性，是否耐腐蝕，加熱、冷卻和攪拌速度是否符合要求。
2. 物料輸送的方法（投料、出料、各步之間的流轉(zhuǎn)），如何防止跑料、凝固和堵塞等。
3. 離心、抽濾、壓濾、提取、過柱、蒸餾、精餾等分離條件是否滿足。
4. 根據(jù)以上情況和其他工藝要求，對設(shè)備，管路進(jìn)行適應(yīng)性改造。
5. 反應(yīng)有無氣體生成？會(huì)否沖料？如有必要，應(yīng)加氣液分離器，安裝回流管。
6. 真空度的要求？尾氣及有毒氣體的吸收？
攪拌器形式和攪拌速度的考察
在實(shí)驗(yàn)室中由于物料體積較小，攪拌效率好，傳熱、傳質(zhì)的問題表現(xiàn)不明顯，但是在中試放大時(shí)，由于攪拌效率的影響，傳熱，傳質(zhì)的問題就突出地暴露出來。因此，中試放大時(shí)必須根據(jù)物料性質(zhì)和反應(yīng)特點(diǎn)注意研究攪拌器的型式，考察攪拌速度對反應(yīng)規(guī)律的影響，特別是在固－液非均相反應(yīng)時(shí)，要選擇合乎反應(yīng)要求的攪拌器型式和適宜的攪拌速度。
攪拌器
按反應(yīng)的均相、非均相等反應(yīng)物料的性質(zhì)和反應(yīng)特點(diǎn)及小試工藝考察中對反應(yīng)液混合要求的認(rèn)知，初步選擇攪拌的類型和轉(zhuǎn)速，并通過中試考察攪拌對反應(yīng)影響的規(guī)律確定攪拌的類型及轉(zhuǎn)速（推進(jìn)式、渦輪式、槳式、錨式、框式、螺式）
反應(yīng)條件的進(jìn)一步研究
試驗(yàn)室階段獲得的最佳反應(yīng)條件不一定完全符合中試放大的要求，為此，應(yīng)就其中主要的影響因素，如加料速度，攪拌效果，反應(yīng)器的傳熱面積與傳熱系數(shù)以及制冷劑等因素，進(jìn)行深入研究，以便掌握其在中間裝置中的變化規(guī)律。得到更適用的反應(yīng)條件。
制冷要求
對熱敏反應(yīng)或?qū)ι郎?、降溫時(shí)間要求苛刻的反應(yīng)按中試實(shí)際情況，如反應(yīng)釜釜體傳熱面積不能滿足工藝要求時(shí)，則需用反應(yīng)釜內(nèi)置排管或蛇管或外接冷卻設(shè)備的方式來調(diào)整傳熱面，使其盡可能滿足相關(guān)工藝的要求。
帶外循環(huán)冷卻裝置的反應(yīng)釜
工藝流程和操作方法的確定
要考慮使反應(yīng)和后處理操作方法適用工業(yè)生產(chǎn)的要求。特別注意縮短工序、簡化操作、注重安全、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。從而最終確定生產(chǎn)工藝流程和操作方法。
精制、結(jié)晶、分離、干燥等單元操作設(shè)備的選擇和確定
設(shè)備選擇和確定的原則是該設(shè)備能滿足實(shí)施工藝要求，得到的中間體/產(chǎn)品能符合相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這一部分設(shè)備的選型將在收率、晶型、有機(jī)溶媒殘留等方面對質(zhì)量產(chǎn)生較多的影響。按FDA相關(guān)指導(dǎo)原則的要求下述的任何變動(dòng)都要向FDA備案原料藥制備過程中自最后一個(gè)中間體以后制造過程的任何變化可能對原料中的雜質(zhì)或其物理、化學(xué)或生理學(xué)性質(zhì)有影響的任何變化。
 晶 型 
凡在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對晶型有要求的產(chǎn)品，對中試時(shí)產(chǎn)品精制結(jié)晶工序的攪拌型號(hào)、溫控方式、結(jié)晶速率，乃至結(jié)晶釜的底部的幾何形狀等都應(yīng)進(jìn)行研究與驗(yàn)證，以確保中試產(chǎn)品的晶型與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相一致。確保小試樣品—臨床樣品/中試樣品在晶型上的一致性。
結(jié)晶水和溶劑化物
凡含結(jié)晶水或結(jié)晶溶媒的化學(xué)原料藥，對中試時(shí)產(chǎn)品的干燥方式及與干燥相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行研究與驗(yàn)證，以確保中試產(chǎn)品所含的結(jié)晶水/結(jié)晶溶媒與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相一致。確保小試樣品—臨床樣品/中試樣品所含結(jié)晶水或結(jié)晶溶媒的一致性。
該類原料藥在小試驗(yàn)時(shí)應(yīng)對干燥時(shí)所采用的工藝參數(shù)進(jìn)行考察，并提出所含的結(jié)晶水或結(jié)晶溶媒會(huì)發(fā)生變化的相關(guān)工藝參數(shù)。
殘留溶媒
中試過程中由于中間體/產(chǎn)品的產(chǎn)量比小試有幾十到上百倍的增加，因此對干燥條件（包括干燥溫度、時(shí)間、干燥設(shè)備內(nèi)部的溫度均勻性）進(jìn)行考察是必要的。
干燥溫度與時(shí)間都可以對有關(guān)物質(zhì)（熱敏物質(zhì)）和溶媒殘留產(chǎn)生影響。
中試的工藝驗(yàn)證：3～5批穩(wěn)定性數(shù)據(jù)
在中試已確定的設(shè)備、工藝過程及工藝參數(shù)下進(jìn)行3～5批中試的穩(wěn)定性試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證該工藝在所選定設(shè)備條件下的可靠性和重現(xiàn)性。最終確定各步反應(yīng)的工藝控制參數(shù)。證明該工藝在上述條件下可始終如一地生產(chǎn)出合乎質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量特性的產(chǎn)品。
 
進(jìn)行物理衡算
當(dāng)各步反應(yīng)條件和操作方法確定后，就應(yīng)該就收率，副產(chǎn)物、三廢等方面進(jìn)行物料衡算。對3～5批穩(wěn)定性試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，每批按每個(gè)單元反應(yīng)或每個(gè)設(shè)備體系進(jìn)行物料衡算，對物料衡算中出現(xiàn)的不平衡去向作出合理的說明反應(yīng)產(chǎn)品和其他產(chǎn)物的重量總和等于反應(yīng)前各個(gè)物料投量量的總和是物料衡算必須達(dá)到的精確程度。以便為解決薄弱環(huán)節(jié)。挖潛節(jié)能，提高效率，回收副產(chǎn)物并綜合利用以及防治三廢提供數(shù)據(jù)。對無分析方法的化學(xué)成分要進(jìn)行分析方法的研究。物料衡算結(jié)果的正確與否將直接關(guān)系到整個(gè)工藝設(shè)計(jì)的可靠程度。
甲苯磺化過程的物料平衡表
物料衡算：原材料消耗定額-產(chǎn)品的原料單耗及成本
對各步中間體/產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算和分析，按每步反應(yīng)的收率及物料衡算表計(jì)算出每步反應(yīng)的原材料消耗定額 產(chǎn)品的原材料消耗定額（公斤/公斤）（理論量公斤/公斤）。按原材料消耗定額對中間體/產(chǎn)品工藝水平的高低、耗材的合理性及存在問題進(jìn)行評估。
每公斤產(chǎn)品的原料單耗及成本核算
消耗等額，原材料成本，操作工時(shí)與生產(chǎn)周期等的確定
在中試研究總結(jié)報(bào)告的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行基建設(shè)計(jì)，制訂型號(hào)設(shè)備的選購計(jì)劃。進(jìn)行非定型設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，按照施工圖進(jìn)行生產(chǎn)車間的廠房建筑和設(shè)備安裝。
在全部生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備安裝完畢。如試產(chǎn)合格和短期試產(chǎn)穩(wěn)定即可制訂工藝規(guī)程、操作規(guī)程、清潔規(guī)程、工藝驗(yàn)證方案、清潔驗(yàn)證方案、批生產(chǎn)記錄等文件交付生產(chǎn)。
質(zhì)量可控性的回顧
對中試在各個(gè)階段出現(xiàn)的中間體/產(chǎn)品的有關(guān)物質(zhì)、含量、晶型、溶殘等質(zhì)量波動(dòng)的情況進(jìn)行分析和總結(jié)，列出每個(gè)單元反應(yīng)或單元操作中影響質(zhì)量狀況的關(guān)鍵工藝參數(shù)。
設(shè)定各單元反應(yīng)/單元操作的質(zhì)量控制點(diǎn)，并按中試的實(shí)際情況調(diào)整中間體/產(chǎn)品的質(zhì)量控制方法/質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（草案）。
投料前的準(zhǔn)備：
1. 對設(shè)備（反應(yīng)釜、真空設(shè)備、離心機(jī)等），尤其是新安裝和技改過的設(shè)備或久置不用的設(shè)備要進(jìn)行試壓、試漏工作，要結(jié)合清洗工作進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試車，以確保投料后不用再動(dòng)火，在無泄漏的前況下，進(jìn)行設(shè)備管道保養(yǎng)。
2. 做好設(shè)備的清洗和清場工作，確保不讓雜物帶入反應(yīng)體系，防止產(chǎn)生交叉污染和確保有序的工作。
3. 根據(jù)工藝要求和試驗(yàn)的需要核定投料系數(shù)，計(jì)算投料量做到原材料配套領(lǐng)用，質(zhì)量合格，標(biāo)志清楚，分類定置安放。
4. 計(jì)劃和準(zhǔn)備好中間體的盛放器具和堆放場所。
5. 生產(chǎn)條件的檢查：蒸汽、油浴、冷卻水和鹽水是否通暢（可用手試一下閥門開啟后的前后溫差），閥門開關(guān)是否符合要求。
6. 物料是否均相，攪拌是否足以使他們混合均勻，固體是否沉積在底閥凹處，尤其固體催化劑或難溶原料的沉積，如何采取避免沉積的措施。
各種儀表是否正常？估計(jì)整個(gè)過程（物料淺滿發(fā)生變化和投料偏少時(shí)）溫度計(jì)是否能插到物料里。
7. 寫好操作規(guī)程和安全規(guī)程。