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——驗證和使用方法
3、工藝驗證/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
對實驗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)上通過實驗室批量合成，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)級原料代替化學(xué)試劑：
實驗室小量合成時，常用試劑規(guī)格的原料和溶劑，不僅價格昂貴，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)級溶劑。小試階段應(yīng)探明，用工業(yè)級原料和溶劑對反應(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)級原料生產(chǎn)的最佳反應(yīng)條件和處理方法，達(dá)到價廉、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、易爆的危險操作，實屬必要，一時又不能解決，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
中試是從小試實驗到工業(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)計提供依據(jù)。所以，中試放大的目的是驗證，復(fù)審和完善實驗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。中試試是根據(jù)小試實驗研究工業(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，并解決實驗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)計依據(jù)。雖然化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)不會因?qū)嶒炆a(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，則可能隨實驗規(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)險的有效措施。
中試放大階段的任務(wù)
1、考核實驗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是否有特殊的要求，是否適合工業(yè)化生產(chǎn)。
2、驗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)時一致。
12. 消耗定額，原材料成本，操作工時與生產(chǎn)周期等的確定。
13. 提出整個合成路線的工藝流程，各個單元操作的工藝規(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。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，有時候放大過程中會出現(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)驗放大：主要是憑借經(jīng)驗通過逐級放大(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)時間、反應(yīng)溫度、壓力、終點控制，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)定性試驗說明該小試工藝可行、穩(wěn)定；
3. 必要的材質(zhì)腐蝕性試驗已經(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
在實驗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，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，中試放大時必須根據(jù)物料性質(zhì)和反應(yīng)特點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，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郎亍⒔禍貢r間要求苛刻的反應(yīng)按中試實際情況，如反應(yīng)釜釜體傳熱面積不能滿足工藝要求時，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都要向FDA備案原料藥制備過程中自最后一個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，對中試時產(chǎn)品精制結(jié)晶工序的攪拌型號、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時應(yīng)對干燥時所采用的工藝參數(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，進(jìn)一步驗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)定性試驗的數(shù)據(jù)，每批按每個單元反應(yīng)或每個設(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)系到整個工藝設(shè)計的可靠程度。
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)的計算和分析，按每步反應(yīng)的收率及物料衡算表計算出每步反應(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，操作工時與生產(chǎn)周期等的確定
在中試研究總結(jié)報告的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行基建設(shè)計，制訂型號設(shè)備的選購計劃。進(jìn)行非定型設(shè)備的設(shè)計制造，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、工藝驗證方案、清潔驗證方案、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)量波動的情況進(jìn)行分析和總結(jié)，列出每個單元反應(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，并按中試的實際情況調(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)動試車，以確保投料后不用再動火，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)工藝要求和試驗的需要核定投料系數(shù)，計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？估計整個過程（物料淺滿發(fā)生變化和投料偏少時）溫度計是否能插到物料里。
7. 寫好操作規(guī)程和安全規(guī)程。