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制药工艺学可(中试放大与工艺规程)
2)化学反应过程
按化学合成或生物合成,分工序写出主反应、副反应、辅助 反应(如催化剂的制备、副产物处理、回收套用等)及其反应原 理。还要包括反应终点的控制方法和快速化验方法。
3)生产工艺流程
以生产工艺过程中的化学反应为中心,用图解形式把冷却、 加热、过滤、蒸馏、提取分离、中和、精制等物理化学过程加以 描述。
叙述产品规格、药理作用等,包括: (1)名称(商品名、化 学名、英文名);(2)化学结构式,分子式、分子量;(3)性 状(物化性质);(4)质量标准及检验方法(鉴别方法,准确的定 量分析方法、杂质检查方法和杂质最高限度检验方法等);(5) 药理作用、毒副作用(不良反应)、用途(适应症、用法); (6)包装与贮存。
OMe OMe
+ 3CH3OSO2OH
COOH
188
212
X 25.0 2.0 100% 89.2% 25.0
Y
24.0 25.0 212
100%
83.1%
188
24.0 188
212 100% 93.1%
25.0 2.0
四、车间总收率
车间总收率为各个工序收率的乘积。
生产的计划、调度只有根据生产工艺规程安排,才能保持 各个生产环节之间的相互协调,才能按计划完成任务。
2.生产工艺规程也是生产准备工作的依据
3.生产工艺规程又是新建和扩建生产车间或工厂的基本技术 条件
二、制订生产工艺规程的原始资料和基本内容
制定生产工艺规程,需要下列原始资料和包括的基本内容:
1)产品介绍
五、物料计算的步骤
1)收集合计算所必需的基本数据。 2)列出化学反应方程式,包括主反应和副反应;根据给定条
件画出流程简图。
3)选择物料计算的基准。 4)进行物料衡算 5)列出物料平衡表
(1)输入与输出的物料平衡表 (2)三废排量表 (3)计算原辅材料消耗定额(kg)
第三节 生产工艺规程
一个药物可以采用几种不同的生产工艺过程,但其中必有一 种是在特定条件下最为合理、最为经济又最能保证产品重量 的。人们把这种生产工艺过程的各项内容写成文件形式即为 生产工艺规程。
确定工艺路线后,每步化学合成反应或生物合成 反应不会因小试、中试放大和大型生产条件不同而有 明显变化,但各步最佳工艺条件,则随试验规模和设 备等外部条件的不同而有可能需要调整。
中试放大的方法有经验放大法、相似放大法和数学模拟 放大法。
经验放大法—主要凭借经验通过逐级放大(试验装置、 中间装置、中型装置、大型装置)来摸索反应器的特 征。在合成药物的工艺研究中,中试放大主要采用经 验放大法,也是化工研究中的主要方法。
X
A
反应消耗 A组分的量 投入反应 A组分的量
100 %
3.收率(产率) 某重要产物实际收的量与投入原料计算的理论产量之比值,
也以百分率表示。
产物实际得量 Y 按某一主要原料计算的 理论产量 100 %
产物收得量折算成原料 量
Y
原料投入量
100 %
4.选择性
各种主、副产物中,主产物所占分率。
二、中试放大的重要性和形状
当化学制药工艺研究的实验室工艺完成后,即药 品工艺路线经论证确定后,一般都需要经过一个比小 型试验规模放大50~100倍的中试放大,以便进一步研 究在一定规模装置中各部反应条件变化规律,并解决 实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。
新药开发中也需要一定数量的样品,以供应临床 试验和作为药品检验及留样观察之用。根据该药品剂 量大小,疗程长短,通常需要2~10kg数量,这是一般 实验室条件所难以完成的。
第五章 中试放大与生产工艺规程
中试放大的目的是验证、复审和完善实验室工艺所研究 确定的反应条件,及研究选定的工业化生产设备结构、材质、 安装和车间布置等,为正式生产提供数据,以及物质量和消 耗等。 第一节 中试放大的研究内容 一、概述
工艺过程—在生产过程中凡直接关系到化学合成反应或 生物合成途径的次序、条件(配料比、温度、反应时间、搅 拌方式、后处理方法和精制条件等)统称为工艺条件。其它 过程则成为辅助过程。
一、物料衡算的理论基础
物料衡算—是研究某一个体系内进、出物料及组成的变化,即 物料平衡。所谓体系就是物料衡算的范围,可以是一个设备或多 个设备,可以是一个单元操作或整个化工过程。
物料衡算的理论基础为质量守恒定律:
进入反应器的物料量-流出反应器的物料量-反应器中的转化量= 反应器中的积累量
在化学反应系统中,物质的转化服从化学反应规律,可以根据化学 反应方程式求出物质转化的定量关系。
二、确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间
1.物料衡算的基准
通常采用的基准有:
1)以每批操作为基准,适用于间歇操作设备、标准 或定型设备的物料衡算,化学制药产品的生产间 歇操作居多。
2)以单位时间为基准,适用于连续操作设备的物料 衡算。
3)以每公斤产品为基准,以确定原辅材料的消耗定 额。
2.每年设备操作时间
2.设备材质与型式的选择
开始中试放大时应考虑所需各种设备的材质和型式,并 考查是否合适,尤其应注意接触腐蚀性物料的设备材 质的选择。
3.搅拌器型式与搅拌速度的考查
药物合成反应中的反应大多是非均相反应,其反应热 效应较大。
在实验室中由于物料体积较小,搅拌效率好,传热、传 质的问题表现不明显,但是在中试放大时,由于搅拌效率的 影响,传热,传质的问题就突出地暴露出来。因此,中试放 大时必须根据物料性质和反应特点注意研究搅拌器的型式, 考察搅拌速度对反应规律的影响,特别是在固-液非均相反 应时,要选择合乎反应要求的搅拌器型式和适宜的搅拌速度。
车间每年设备正常开工生产的天数一般以330天 计算,其中余下的36天作为车间检修时间。
三、收集有关计算数据和物料衡算步骤
1.收集有关计算数据
反应物的配料比,原辅材料、半成品、成品及副产品 等的浓度、纯度或组成,车间总产率,阶段产率,转 化率。
2.转化率 对某一组分来说,反应物所消耗的物料量与投入反应 物料量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。
主产物生成量折算成原 料量
反啶生产中由没食子酸经甲基化反应制备三
甲氧苯甲酸工序,测得投料没食子酸(1)25.0kg,未反 应的没食子酸2.0kg,生成三甲氧苯甲酸(2)24.0kg, 求选择性和收率
OH
HO
OH
+ NaOH
3(CH3)2SO4
MeO 2
COOH
8)生产工艺过程 配料比;工艺操作;主要工艺条件及其说明;生产过程中 的中间体及其理化性质和反应终点控制;后处理方法及收 率等。
9)生产技术经济指标 生产能力(年,月);中间体、成品收率,分步收率和产品 总收率,收率计算方法;劳动生产率及成本;原辅材料及中 间体消耗定额。
10)技术安全与防火、防爆 11)主要设备的使用与安全注意事项 12)成品、中间体、原料检验方法 13)资源综合利用和三废处理 14)附录(有关常数及计算公式等)
三、生产工艺规程的制订与修订
相似放大法—主要应用相似理论进行放大。使用于物理 过程,有一定局限性。(非线性)
数学模拟放大法—应用计算机技术的放大法,它是今后 发展的主要方向。(数字工厂)
三、中试放大的研究
1.生产工艺路线的复审
一般情况下,单元反应的方法和生产工艺路线应在实验 室阶段就基本选定。在中试放大阶段,只是确定具体 工艺操作和条件以适应工业生产。但是当选定的工艺 路线和工艺过程,在中试放大时暴露出难以克服的重 大问题时,就需要复审实验室工艺路线,修正其工艺 过程。
4.反应条件的进一步研究
实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大要求。 应该就其中的主要的影响因素,如放热反应中的加料速度, 反应罐的传热面积与传热系数,以及制冷剂等因素进行深入 的试验研究,掌握它们在中试装置中的变化规律,以得到更 合适的反应条件。
5.工艺流程与操作方法的确定 在中试放大阶段由于处理物料增加,因而
生产工艺规程是指导生产的重要文件,也是组织管理生产的 基本依据;更是工厂企业的核心机密。先进的生产工艺规程 是工程技术人员、岗位工人和企业管理人员的集体创造,属 于知识产权的范畴,要积极组织申报专利,以保护发明者和 企业的合法利益。
一、生产工艺规程的主要作用
1.生产工艺规程是组织工业生产的指导性文件
4)设备一览表 岗位名称,设备名称,规格,数量(容积、性能),材
质,电机容量等。
5)设备流程和设备检修 设备流程图是用设备示意图的形式来表示生产过程中各设 备的衔接关系。
6)操作工时与生产周期 记叙各岗位中工序名称、操作时间。
7)原辅材料和中间体的质量标准 按岗位名称、原料名称、分子式、分子量、规格项目瞪列 表。
又必要考虑使反应与后处理的操作方法如何适 应工业生产的要求,特别要注意缩短工序、简 化操作。
6.原辅材料和中间体的质量控制 1)原辅材料、中间体的物理性质和化工参数的 测定。
2)原辅材料、中间体质量标准的制定。
第二节 物料衡算
物料衡算是化工计算中最基本,也是最重要的内容之一。它也 是能量衡算的基础。通过物料衡算,可深入分析生产过程,对生 产全过程有定量了解,就可以知道原料消耗定额,揭示物料利用 情况;了解产品收率是否达到最佳数值,设备生产能力还有多大 潜力;各设备生产能力是否匹配等。