過程分析技術——針對化學和製藥工業的光譜方法和實施策略（原書第2版）

《過程分析技術——針對化學和製藥工業的光譜方法和實施策略（原書第2版）》是2014年機械工業出版社出版的圖書，作者是（美）Katherine A.Bakeev 主編 姚志湘 等譯。

基本介紹

• 中文名：過程分析技術——針對化學和製藥工業的光譜方法和實施策略（原書第2版）
• 作者：（美）Katherine A.Bakeev
• 譯者：姚志湘
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2014年
• ISBN：9787111474647 

內容簡介

本書是國際上最早對“過程分析技術”進行系統介紹的專業書籍，本書為原書第2版。本書包括了過程分析技術的總覽、發展歷史、組織和實施、相關技術與最新進展等內容，重點介紹了過程分析技術所涉及的光譜分析技術、化學計量學理論與方法、取樣理論與技術等，幾乎涵蓋了過程分析涉及的光譜方法，包括紫外可見、近紅外、紅外、拉曼、聲化學計量學、近紅外化學成像、過程核磁共振、螢光和冷發光感測等，給出了在化工、製藥、石化、聚合物等過程工程領域和實驗室線上檢測等大量的套用案例，並給出了詳盡的參考文獻。書中各部分內容獨立成篇，參與撰寫的作者均為國際上活躍在該領域的知名學者和工程師，讀者可按需選擇或進行系統學習。

本書可作為過程工程、分析化學、儀器儀表、工業工程等領域研究者的研究參考書，或相關理工科專業的教學參考書。

目錄

譯者序

原書第2版序

第1章過程分析和過程分析技術總覽

1.1引言

1.1.1歷史回顧

1.1.2商業驅動

1.2過程分析項目的執行

1.2.1智慧

1.2.2團隊結構

1.2.3項目的生命周期

1.2.4項目範圍

1.2.5常見的困難和挑戰

1.3過程儀器

1.3.1過程儀器類型

1.3.2新型過程儀器

1.4結論

1.5縮略語和術語

致謝

參考文獻

第2章過程分析技術的實施

2.1工業裝置中實施過程分析技術（PAT）的簡介

2.1.1過程分析的定義

2.1.2過程分析和實驗室分析的區別

2.1.3一般行業對PA的驅動力

2.1.4套用類型（研發和生產的對比）

2.1.5組織管理的注意事項

2.2普遍的過程分析工作流程

2.2.1項目識別和定義

2.2.2分析套用的開發

2.2.3設計、選定和採購

2.2.4在生產中實施

2.2.5日常操作

2.2.6持續改進

2.3製藥工業中PAT實施的注意事項

2.3.1簡介

2.3.2商業模式

2.3.3技術差異

2.3.4製藥行業中過程分析的監管特性——質量源於設計的概念

2.4結論

參考文獻

第3章過程取樣：取樣理論過程分析技術欠缺的環節

3.1引言

3.2取樣理論（TOS）介紹

3.2.1不均勻性

3.2.2組成不均勻性

3.2.3分布不均勻性

3.2.4結構上正確的取樣

3.2.5錯誤的取樣誤差

3.2.6份樣定界誤差

3.2.7份樣抽取誤差

3.2.8份樣製備誤差

3.2.9份樣稱量誤差

3.2.10總取樣誤差

3.2.11總體估計誤差

3.3減量：一個特定的取樣程式

3.4基本取樣原理

3.5取樣——一個非常實際的問題

3.5.1取樣單元操作

3.5.2了解過程取樣：0維和1維物料

3.5.3抓樣——0維和1維

3.5.4正確過程取樣：份樣界定/抽取

3.5.5PAT與正確過程取樣——什麼是必需的

3.6反應器和容器——相同的過程取樣問題

3.6.1現有過程技術的正確過程取樣

3.6.2向上通量——代表性的同步PAT取樣

3.6.3上升流同步的PAT取樣器

3.71維物料的不均勻性：變分法

3.7.1過程取樣模式

3.7.2實驗變分函式

3.7.3取樣計畫模擬和TSE估計

3.7.40維物料的TSE估計——批次取樣

3.7.5變分法分析的企業QC效益

3.8數據質量——來自於TOS的新見解

3.9化學計量學和PAT中的驗證

3.10結論

參考文獻

第4章用於線上分析的紫外可見光譜法

4.1引言

4.2理論

4.2.1化學濃度

4.2.2顏色

4.2.3薄膜厚度

4.2.4濁度

4.2.5電漿/納米粒子

4.3儀器

4.4樣品界面

4.4.1比色皿/管

4.4.2流通池

4.4.3浸入式探頭

4.4.4反射探頭

4.5實施

4.5.1一套完整的過程分析儀

4.5.2故障排除

4.6套用

4.6.1氣體和蒸汽分析

4.6.2液體分析

4.6.3固體分析

4.6.4其他套用

4.7詳細的套用說明

4.7.1氣體和蒸汽分析：甲苯

4.7.2液體分析：穿透曲線

4.7.3固體分析：擠出塑膠的顏色

4.7.4膜厚測量：聚合物

4.8結論

參考文獻

第5章用於過程分析技術的近紅外光譜：理論、技術與實現

5.1引言

5.2近紅外光譜理論

5.3近紅外分析儀技術

5.3.1近紅外分析儀的光源和檢測器

5.3.2掃描光柵單色儀和多色儀二極體陣列

5.3.3聲光可調諧濾波器（AOTF）分析儀

5.3.4傅立葉變換近紅外分析儀

5.3.5近紅外過程分析儀的新技術

5.4取樣接口

5.4.1簡介

5.4.2取樣問題：液態、漿態和固態

5.4.3光纖的使用

5.5近紅外分析的套用實例

5.5.1煉油廠烴物料

5.5.2多元醇、乙氧基化衍生物、環氧乙烷/環氧丙烷的聚醚多元醇

5.5.3油脂化學品、脂肪酸、脂肪胺和生物柴油

5.6結論

參考文獻

第6章紅外光譜的過程分析套用

6.1引言

6.2紅外光譜的實用問題

6.3儀器的設計與技術

6.4過程IR儀器

6.4.1商品化的IR儀器

6.4.2重要的IR元件技術

6.4.3紅外元件和儀器新技術

6.4.4對過程紅外分析儀的要求

6.4.5IR過程分析儀的樣品處理

6.4.6過程紅外光譜實施中考慮的問題

6.5過程紅外光譜分析儀的套用

6.6過程紅外光譜分析儀回顧

6.7趨勢和方向

參考文獻

第7章拉曼光譜

7.1拉曼光譜有吸引力的特性

7.1.1定量信息

7.1.2靈活的樣品尺寸和形式便於無損檢測

7.1.3靈活的採樣方式

7.1.4有吸引力的光譜特性和有優勢的選律

7.1.5高採集速率

7.1.6穩定耐用的設備

7.2拉曼光譜潛在的問題

7.2.1高的背景信號

7.2.2穩定性

7.2.3太高又太低的靈敏度

7.2.4人員的經驗

7.2.5成本

7.3拉曼光譜技術的基本原理

7.4拉曼儀器

7.4.1安全

7.4.2雷射波長選擇

7.4.3雷射的功率和穩定性

7.4.4光譜儀

7.4.5樣品接口（探頭）

7.4.6通訊

7.4.7維護

7.5定量拉曼

7.6套用

7.6.1醯化、烷基化、催化裂解和酯交換反應

7.6.2生物反應器

7.6.3混合

7.6.4煅燒

7.6.5催化

7.6.6氯化

7.6.7假冒藥品

7.6.8擠出

7.6.9法醫學

7.6.10加氫

7.6.11水解

7.6.12醫療診斷

7.6.13微波輔助有機合成

7.6.14移動或現場使用

7.6.15天然產品

7.6.16取向、應力或應變

7.6.17臭氧分解

7.6.18聚合

7.6.19聚合物固化

7.6.20多晶型物（晶體形式）

7.6.21產品性質

7.6.22純化：蒸餾、過濾和乾燥

7.6.23薄膜或塗層

7.7過程拉曼光譜的現狀

參考文獻

第8章用於了解產品和過程的近紅外化學成像

8.1PAT倡議

8.2近紅外化學成像（NIRCI）在製藥工業中的角色

8.2.1固體劑型表征

8.2.2“一張圖片勝過千言萬語”

8.3近紅外光譜成像儀的發展

8.3.1空間分辨的光譜成像

8.3.2紅外焦平面陣列

8.3.3波長選擇

8.3.4近紅外光譜儀的優點

8.3.5近紅外成像儀

8.4化學成像原理

8.4.1超立方體

8.4.2數據分析

8.4.3光譜校正

8.4.4光譜預處理

8.4.5分類

8.4.6圖像處理——統計

8.4.7圖像處理——形態

8.5PAT套用

8.5.1含量均勻度測量——“自校正”

8.5.2質量保證——一個完整的泡罩包裝成像

8.5.3污染物檢測

8.5.4包衣的成像——先進的劑量給藥系統

8.6處理案例研究：估計樣品組成的“豐度”

8.6.1實驗

8.6.2光譜校正和預處理

8.6.3分析

8.6.4結論

8.7處理案例研究：通過統計分析確定混合均勻性

8.7.1實驗

8.7.2觀測圖像中的視覺對比

8.7.3成像的統計分析

8.7.4混合均勻度測量

8.7.5結論

8.8結語

致謝

參考文獻

第9章用於工業生產過程的聲化學計量學監測技術

9.1聲化學計量學方法簡介

9.2聲化學計量學原理

9.2.1聲感測器

9.2.2聲學感測器（加速計）安裝

9.2.3信號處理

9.2.4化學計量學數據分析

9.2.5作為一種PAT工具的聲化學計量學

9.3工業生產過程監測

9.3.1流化床制粒監測

9.3.2中試規模的研究

9.3.3連續的流化床制粒機開車順序的監測

9.3.4緊急停機狀況預警的過程監測

9.3.5聲化學計量學用於流體流動的定量分析

9.4可用於線上聲化學計量學的設備

9.5討論

9.5.1制粒機監測

9.5.2過程狀態監測

9.5.3氨濃度監測

9.6結論

參考文獻

第10章過程的核磁共振波譜：技術和線上套用

10.1引言

10.2NMR波譜儀的概述

10.2.1NMR現象

10.2.2時間域NMR：FID和旋轉弛豫的利用

10.2.3高解析度NMR：得到可分辨化學位移信息的波譜

10.3過程NMR波譜儀

10.3.1波譜儀和磁場的設計

10.3.2樣品和實驗設計

10.4NMR數據的後處理方法

10.5NMR作為過程分析技術的優勢和局限性

10.5.1優勢

10.5.2局限性

10.6線上和近線套用

10.6.1TDNMR

10.6.2高解析度NMR：化學計量學的套用

10.7目前的發展狀況和套用

10.8結論

參考文獻

第11章螢光檢測和過程分析套用

11.1引言

11.2冷發光基本原理

11.2.1冷發光的命名

11.2.2冷發光過程

11.2.3螢光分類

11.3LIF檢測原理

11.3.1光誘導螢光（LIF）檢測分類

11.3.2冷發光光譜

11.3.3LIF信號回響函式

11.4LIF檢測儀器

11.4.1LIF光度儀的儀器規範

11.4.2LIF儀器選擇

11.5冷發光檢測的風險

11.6過程分析技術的套用

11.6.1石化、化學和核領域的套用

11.6.2製藥PAT的套用

11.7結論

參考文獻

第12章過程分析技術中的化學計量學

12.1引言

12.1.1化學計量學概述

12.1.2一些歷史

12.1.3一些理念

12.1.4分析化學中的化學計量學

12.1.5過程分析化學中的化學計量學

12.2化學計量學的基礎

12.2.1符號

12.2.2一些統計基礎

12.2.3線性回歸

12.2.4多元線性回歸

12.2.5主成分分析

12.2.6實驗設計

12.3PAT中的化學計量學方法

12.3.1數據預處理

12.3.2建立定量分析模型

12.3.3建立定性模型

12.3.4探索性分析

12.4過擬合和模型驗證

12.4.1過擬合和欠擬合

12.4.2測試集驗證

12.4.3互動驗證

12.5離群值

12.5.1離群值介紹

12.5.2離群值檢測和修正

12.6PAT校正策略

12.6.1“校正策略空間”

12.6.2直接校正與逆校正建模方法的策略

12.6.3混合建模策略

12.7樣本和變數的選擇

12.7.1樣本選擇

12.7.2變數選擇

12.8現有方法的故障排除/改進

12.8.1方法評估

12.8.2模型改進策略

12.9模型傳遞與儀器標準化

12.9.1斜率/截距調整

12.9.2分段直接標準化（PDS）

12.9.3廣義最小二乘（GLS）加權方法

12.9.4ShenkWesterhaus方法

12.9.5其他的傳遞/標準化方法

12.10PAT中化學計量學模型實施問題

12.10.1預測中的離群值

12.10.2軟體實施

12.10.3數據系統和控制系統的集成

12.10.4方法更新

12.11人的問題

12.12結論

參考文獻

第13章製藥工業中光譜的線上PAT套用

13.1背景

13.2反應監測

13.3結晶

13.4API乾燥

13.5納米粉碎

13.6熱熔擠出

13.7制粒

13.7.1濕法制粒

13.7.2碾壓

13.8粉末混合

13.8.1潤滑

13.8.2粉末流動

13.9壓片

13.10包衣

13.11生物製劑

13.11.1發酵

13.11.2冷凍乾燥

13.12清潔驗證

13.13結論

參考文獻

第14章藥物分析中的近紅外光譜法：離線和近線PAT套用

14.1引言

14.1.1操作步驟

14.1.2儀器認證

14.2定性方法開發的基礎

14.2.1模式識別方法

14.2.2譜庫的構建

14.2.3識別和確認

14.3定量方法開發的原理

14.3.1樣品的選擇和製備

14.3.2樣品的製備和選擇

14.3.3參比值的測定

14.3.4光譜的獲取

14.3.5校正模型的建立

14.3.6模型驗證

14.3.7新樣本的預測

14.4方法驗證

14.5校正傳遞

14.6製藥套用

14.6.1原料識別

14.6.2均勻性

14.6.3水分

14.6.4物理參數的測定

14.6.5化學成分的測定

14.7結論

參考文獻

第15章近紅外光譜（NIR）作為化學工業中的PAT工具：增值及實施的挑戰

15.1引言

15.2過程分析儀的成功實施

15.2.1過程分析儀成功實施的過程

15.2.2NIR過程分析儀如何貢獻商業價值

15.2.3制定過程分析儀的技術要求需考慮的問題

15.2.4NIR的功能和局限

15.2.5過程分析儀實施中通常的挑戰

15.2.6線上校正NIR分析儀的方法

15.2.7NIR監測聚合物熔體的特殊挑戰

15.3套用實例

15.3.1監測乳液聚合的單體轉化率

15.3.2監測二乙苯異構體分離過程

15.3.3監測擠出機中共聚物和聚合物共混物的組成

15.3.4地毯表面纖維的快速鑑定

15.3.5紡絲溶液的組成監測

15.3.6聚酯熔體端基和黏度監測

15.3.7共聚反應的線內監測

參考文獻

第16章用於增強過程了解的PAT的未來趨勢以及在生物製造業中日益增長的套用

16.1引言

16.2監管指導及其對PAT的影響

16.3超越過程分析儀邁向解決方案

16.3.1基於風險分析的實驗設計

16.3.2PAT工具與樣品和過程指紋

16.3.3設計和控制空間

16.3.4化學計量學和過程分析

16.4PAT的新興套用領域

16.4.1生物燃料

16.4.2生物製造

16.5新的和正在出現的感測器和控制技術

16.5.1太赫茲光譜

16.5.2集成感測與處理

16.5.3介電譜

16.5.4過程色譜

16.5.5質譜

16.5.6微波共振

16.5.7新型感測器

16.5.8推理感測器

16.6取樣的進步：NeSSI

16.7未來的挑戰

16.7.1連續過程的驗證

16.7.2數據的挑戰：數據處理和融合

16.7.3監管的挑戰

16.7.4管理數據的企業系統

16.8結論

參考文獻

附錄中英文對照表