培優精選|研發技術系列3——中試放大經驗總結

2018-09-19 來源:天地恒一 點擊:1908

                                                              文章來源:培優創新藥品研發與一致性評價 2018.09.19

中間實驗階段是進一步研究在一定規模的裝置中各步化學反應條件的變化規律,并解決實驗室中所不能解決或發現的問題。雖然化學反應的本質不會因實驗生產的不同而改變,但各步化學反應的最佳反應工藝條件,則可能隨實驗規模和設備等外部條件的不同而改變。因此,中試放大很重要。

實驗進行到什么階段才進行中試呢?至少要具備下列的條件:

一、中試的條件

--小試收率穩定,產品質量可靠。

--造作條件已經確定,產品,中間體和原理的分析檢驗方法已確定。

--某些設備,管道材質的耐腐蝕實驗已經進行,并有所需的一般設備

--進行了物料衡算。三廢問題已有初步的處理方法。

--已提出原材料的規格和單耗數量。

--已提出安全生產的要求。

二、中試放大的方法

1、經驗放大法

主要是憑借經驗通過逐級放大(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、相似放大法

主要是應用相似原理進行放大。此法有一定局限性,只適用于物理過程放大。而不適用于化學過程的放大。

3、數學模擬放大法

是應用計算機技術的放大法,它是今后發展的方向。

此外,微型中間裝置的發展也很迅速,即采用微型中間裝置替代大型中間裝置,為工業化裝置提供精確的設計數據。其優點是費用低廉,建設快。

三、中試放大階段的任務

主要有以下十點,實踐中可以根據不同情況,分清主次,有計劃有組織地進行。

1、工藝路線和操作方法的最終確定

特別當原來選定的路線和單元反應方法在中試放大階段暴露出難以解決的重大問題時,應重新選擇其他路線,再按新路線進行中試放大。

2、設備材質和型號的選擇

對于接觸腐蝕性物料的設備材質的選擇問題尤應注意。

3、攪拌型式和攪拌速度的考察

反應很多是非均相的,且反應熱效應較大。在小試時由于物料體積小,攪拌效果好,傳熱傳質問題不明顯,但在中試放大時必須根據物料性質和反應特點,注意攪拌型式和攪拌速度對反應的影響規律,以便選擇合乎要求的攪拌器和確定適用的攪拌速度。

4、反應條件的進一步研究

試驗室階段獲得的最佳反應條件不一定完全符合中試放大的要求,為此,應就其中主要的影響因素,如加料速度,攪拌效果,反應器的傳熱面積與傳熱系數以及制冷劑等因素,進行深入研究,以便掌握其在中間裝置中的變化規律。得到更適用的反應條件。

5、工藝流程和操作方法的確定

要考慮使反應和后處理操作方法適用工業生產的要求。特別注意縮短工序,簡化操作,提高勞動生產率。從而最終確定生產工藝流程和操作方法。

6、進行物料平衡算

當各步反應條件和操作方法確定后,就應該就一些收率低,副產物多和三廢較多的反應進行物料衡算。反應產品和其他產物的重量總和等于反應前各個物料投量量的總和是物料衡算必須達到的精確程度。以便為解決薄弱環節。挖潛節能,提高效率,回收副產物并綜合利用以及防治三廢提供數據。對無分析方法的化學成分要進行分析方法的研究。

7、相關參數的測定

為了解決生產工藝和安全措施中的問題,必須測定某些物料,中間體的性質和化工常數,如比熱,黏度,爆炸極限等。

8、質量標準的制訂

小試中原材料,中間體質量標準有欠完善的要根據中試實驗進行修訂和完善。

9、生產成本的確定

根據原材料、動力消耗和工時等,初步進行經濟技術指標的核算,提出生產成本。

10、設備安裝完畢

在中試研究總結報告的基礎上,可以進行基建設計,制訂型號設備的選購計劃。進行非定型設備的設計制造,按照施工圖進行生產車間的廠房建筑和設備安裝。在全部生產設備和輔助設備安裝完畢。

如試產合格和短期試產穩定即可制訂工藝規程,交付生產。

四、原料藥和中間體步驟

原料藥和中間體的中試放大要進行的工作步驟包括:

1、物料衡估算和工藝流程

依據小試操作步驟進行物料衡算和中試工藝流程。物料衡算包括原材料消耗和生產成本估算。原料消耗表中應包括回收溶劑的回收估算。工藝流程應是操作步驟和設備結合的綜合體現。

2、工藝裝備的安裝

依據流程圖和中試工藝進行中試工藝裝備的安裝。其中重要的方面包括:在改裝車間是要從安全,通風,采暖,照明,配電等方面加以考慮。依據設備裝置來布置操作平臺。 設備安裝和調試。

3、編制操作規程

在設備完備的情況下,依據小試操作步驟和流程來編制中試操作規程。

4、人員培訓,試車

同時配合車間人員的操作培訓,進行試車。試車的一般原則是先分步進行,考察每步操作和試車情況,然后在同時進行。

5、正式實驗

開始正式實驗。正式實驗過程中要考察的項目主要有8項:

--驗證工藝,穩定収率。

--驗證小試所用操作。

--確定產品精制方法。

--驗證溶劑回收套用等方案。

--驗證工業化特殊操作過程。

--詳細觀察各步反應熱效應。

--確定安全性措施。

--制備中間體及成品的批次一般不少于3~5批,以便積累數據,完善中試生產資料。

提出工業化生產工藝方案,并確定大生產工藝流程,這是中試的最終目的。工業化生產依據中試提供的數據,可行工藝過程和設備選型,進行工業化設計,安裝,試車,正式投入生產。中試生產的一切活動要符合gmp,產品的質量和純度要達到藥用標準。美國FDA規定,在新藥申請(NDA)時要提供原料藥中試生產(或今后大規模生產)的資料。

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