过程分析技术：针对化学和制药工业的光谱方法和实施策略（原书第2版）

译者序
原书第2版序
第1章过程分析和过程分析技术总览
1.1引言
1.1.1历史回顾
1.1.2商业驱动
1.2过程分析项目的执行
1.2.1智慧
1.2.2团队结构
1.2.3项目的生命周期
1.2.4项目范围
1.2.5常见的困难和挑战
1.3过程仪器
1.3.1过程仪器类型
1.3.2新型过程仪器
1.4结论
1.5缩略语和术语
致谢
参考文献
第2章过程分析技术的实施
2.1工业装置中实施过程分析技术（PAT）的简介
2.1.1过程分析的定义
2.1.2过程分析和实验室分析的区别
2.1.3一般行业对PA的驱动力
2.1.4应用类型（研发和生产的对比）
2.1.5组织管理的注意事项
2.2普遍的过程分析工作流程
2.2.1项目识别和定义
2.2.2分析应用的开发
2.2.3设计、选定和采购
2.2.4在生产中实施
2.2.5日常操作
2.2.6持续改进
2.3制药工业中PAT实施的注意事项
2.3.1简介
2.3.2商业模式
2.3.3技术差异
2.3.4制药行业中过程分析的监管特性——质量源于设计的概念
2.4结论
参考文献
过程分析技术目录第3章过程取样：取样理论?过程分析技术欠缺的环节
3.1引言
3.2取样理论（TOS）介绍
3.2.1不均匀性
3.2.2组成不均匀性
3.2.3分布不均匀性
3.2.4结构上正确的取样
3.2.5错误的取样误差
3.2.6份样定界误差
3.2.7份样抽取误差
3.2.8份样制备误差
3.2.9份样称量误差
3.2.10总取样误差
3.2.11总体估计误差
3.3减量：一个特定的取样程序
3.4基本取样原理
3.5取样——一个非常实际的问题
3.5.1取样单元操作
3.5.2了解过程取样：0维和1维物料
3.5.3抓样——0维和1维
3.5.4正确过程取样：份样界定/抽取
3.5.5PAT与正确过程取样——什么是必需的
3.6反应器和容器——相同的过程取样问题
3.6.1现有过程技术的正确过程取样
3.6.2向上通量——代表性的同步PAT取样
3.6.3上升流同步的PAT取样器
3.71维物料的不均匀性：变分法
3.7.1过程取样模式
3.7.2实验变分函数
3.7.3取样计划模拟和TSE估计
3.7.40维物料的TSE估计——批次取样
3.7.5变分法分析的企业QC效益
3.8数据质量——来自于TOS的新见解
3.9化学计量学和PAT中的验证
3.10结论
参考文献
第4章用于在线分析的紫外?可见光谱法
4.1引言
4.2理论
4.2.1化学浓度
4.2.2颜色
4.2.3薄膜厚度
4.2.4浊度
4.2.5等离子体/纳米粒子
4.3仪器
4.4样品界面
4.4.1比色皿/管
4.4.2流通池
4.4.3浸入式探头
4.4.4反射探头
4.5实施
4.5.1一套完整的过程分析仪
4.5.2故障排除
4.6应用
4.6.1气体和蒸汽分析
4.6.2液体分析
4.6.3固体分析
4.6.4其他应用
4.7详细的应用说明
4.7.1气体和蒸汽分析：甲苯
4.7.2液体分析：穿透曲线
4.7.3固体分析：挤出塑料的颜色
4.7.4膜厚测量：聚合物
4.8结论
参考文献
第5章用于过程分析技术的近红外光谱：理论、技术与实现
5.1引言
5.2近红外光谱理论
5.3近红外分析仪技术
5.3.1近红外分析仪的光源和检测器
5.3.2扫描光栅单色仪和多色仪二极管阵列
5.3.3声光可调谐滤波器（AOTF）分析仪
5.3.4傅里叶变换近红外分析仪
5.3.5近红外过程分析仪的新技术
5.4取样接口
5.4.1简介
5.4.2取样问题：液态、浆态和固态
5.4.3光纤的使用
5.5近红外分析的应用实例
5.5.1炼油厂烃物料
5.5.2多元醇、乙氧基化衍生物、环氧乙烷/环氧丙烷的聚醚多元醇
5.5.3油脂化学品、脂肪酸、脂肪胺和生物柴油
5.6结论
参考文献
第6章红外光谱的过程分析应用
6.1引言
6.2红外光谱的实用问题
6.3仪器的设计与技术
6.4过程IR仪器
6.4.1商品化的IR仪器
6.4.2重要的IR元件技术
6.4.3红外元件和仪器新技术
6.4.4对过程红外分析仪的要求
6.4.5IR过程分析仪的样品处理
6.4.6过程红外光谱实施中考虑的问题
6.5过程红外光谱分析仪的应用
6.6过程红外光谱分析仪回顾
6.7趋势和方向
参考文献
第7章拉曼光谱
7.1拉曼光谱有吸引力的特性
7.1.1定量信息
7.1.2灵活的样品尺寸和形式便于无损检测
7.1.3灵活的采样方式
7.1.4有吸引力的光谱特性和有优势的选律
7.1.5高采集速率
7.1.6稳定耐用的设备
7.2拉曼光谱潜在的问题
7.2.1高的背景信号
7.2.2稳定性
7.2.3太高又太低的灵敏度
7.2.4人员的经验
7.2.5成本
7.3拉曼光谱技术的基本原理
7.4拉曼仪器
7.4.1安全
7.4.2激光波长选择
7.4.3激光的功率和稳定性
7.4.4光谱仪
7.4.5样品接口（探头）
7.4.6通讯
7.4.7维护
7.5定量拉曼
7.6应用
7.6.1酰化、烷基化、催化裂解和酯交换反应
7.6.2生物反应器
7.6.3混合
7.6.4煅烧
7.6.5催化
7.6.6氯化
7.6.7假冒药品
7.6.8挤出
7.6.9法医学
7.6.10加氢
7.6.11水解
7.6.12医疗诊断
7.6.13微波辅助有机合成
7.6.14移动或现场使用
7.6.15天然产品
7.6.16取向、应力或应变
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（晶体形式）
7.6.21产品性质
7.6.22纯化：蒸馏、过滤和干燥
7.6.23薄膜或涂层
7.7过程拉曼光谱的现状
参考文献
第8章用于了解产品和过程的近红外化学成像
8.1PAT倡议
8.2近红外化学成像（NIR?CI）在制药工业中的角色
8.2.1固体剂型表征
8.2.2“一张图片胜过千言万语”
8.3近红外光谱成像仪的发展
8.3.1空间分辨的光谱?成像
8.3.2红外焦平面阵列
8.3.3波长选择
8.3.4近红外光谱仪的优点
8.3.5近红外成像仪
8.4化学成像原理
8.4.1超立方体
8.4.2数据分析
8.4.3光谱校正
8.4.4光谱预处理
8.4.5分类
8.4.6图像处理——统计
8.4.7图像处理——形态
8.5PAT应用
8.5.1含量均匀度测量——“自校正”
8.5.2质量保证——一个完整的泡罩包装成像
8.5.3污染物检测
8.5.4包衣的成像——先进的剂量给药系统
8.6处理案例研究：估计样品组成的“丰度”
8.6.1实验
8.6.2光谱校正和预处理
8.6.3分析
8.6.4结论
8.7处理案例研究：通过统计分析确定混合均匀性
8.7.1实验
8.7.2观测图像中的视觉对比
8.7.3成像的统计分析
8.7.4混合均匀度测量
8.7.5结论
8.8结语
致谢
参考文献
第9章用于工业生产过程的声化学计量学监测技术
9.1声化学计量学方法简介
9.2声化学计量学原理
9.2.1声传感器
9.2.2声学传感器（加速计）安装
9.2.3信号处理
9.2.4化学计量学数据分析
9.2.5作为一种PAT工具的声化学计量学
9.3工业生产过程监测
9.3.1流化床制粒监测
9.3.2中试规模的研究
9.3.3连续的流化床制粒机开车顺序的监测
9.3.4紧急停机状况预警的过程监测
9.3.5声化学计量学用于流体流动的定量分析
9.4可用于在线声化学计量学的设备
9.5讨论
9.5.1制粒机监测
9.5.2过程状态监测
9.5.3氨浓度监测
9.6结论
参考文献
第10章过程的核磁共振波谱：技术和在线应用
10.1引言
10.2NMR波谱仪的概述
10.2.1NMR现象
10.2.2时间域?NMR：FID和旋转弛豫的利用
10.2.3高分辨率NMR：得到可分辨化学位移信息的波谱
10.3过程NMR波谱仪
10.3.1波谱仪和磁场的设计
10.3.2样品和实验设计
10.4NMR数据的后处理方法
10.5NMR作为过程分析技术的优势和局限性
10.5.1优势
10.5.2局限性
10.6在线和近线应用
10.6.1TD?NMR
10.6.2高分辨率NMR：化学计量学的应用
10.7目前的发展状况和应用
10.8结论
参考文献
第11章荧光检测和过程分析应用
11.1引言
11.2冷发光基本原理
11.2.1冷发光的命名
11.2.2冷发光过程
11.2.3荧光分类
11.3LIF检测原理
11.3.1光诱导荧光（LIF）检测分类
11.3.2冷发光光谱
11.3.3LIF信号响应函数
11.4LIF检测仪器
11.4.1LIF光度仪的仪器规范
11.4.2LIF仪器选择
11.5冷发光检测的风险
11.6过程分析技术的应用
11.6.1石化、化学和核领域的应用
11.6.2制药PAT的应用
11.7结论
参考文献
第12章过程分析技术中的化学计量学
12.1引言
12.1.1化学计量学概述
12.1.2一些历史
12.1.3一些理念
12.1.4分析化学中的化学计量学
12.1.5过程分析化学中的化学计量学
12.2化学计量学的基础
12.2.1符号
12.2.2一些统计基础
12.2.3线性回归
12.2.4多元线性回归
12.2.5主成分分析
12.2.6实验设计
12.3PAT中的化学计量学方法
12.3.1数据预处理
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过拟合和模型验证
12.4.1过拟合和欠拟合
12.4.2测试集验证
12.4.3交互验证
12.5离群值
12.5.1离群值介绍
12.5.2离群值检测和修正
12.6PAT校正策略
12.6.1“校正策略空间”
12.6.2直接校正与逆校正建模方法的策略
12.6.3混合建模策略
12.7样本和变量的选择
12.7.1样本选择
12.7.2变量选择
12.8现有方法的故障排除/改进
12.8.1方法评估
12.8.2模型改进策略
12.9模型传递与仪器标准化
12.9.1斜率/截距调整
12.9.2分段直接标准化（PDS）
12.9.3广义最小二乘（GLS）加权方法
12.9.4Shenk?Westerhaus方法
12.9.5其他的传递/标准化方法
12.10PAT中化学计量学模型实施问题
12.10.1预测中的离群值
12.10.2软件实施
12.10.3数据系统和控制系统的集成
12.10.4方法更新
12.11人的问题
12.12结论
参考文献
第13章制药工业中光谱的在线PAT应用
13.1背景
13.2反应监测
13.3结晶
13.4API干燥
13.5纳米粉碎
13.6热熔挤出
13.7制粒
13.7.1湿法制粒
13.7.2碾压
13.8粉末混合
13.8.1润滑
13.8.2粉末流动
13.9压片
13.10包衣
13.11生物制剂
13.11.1发酵
13.11.2冷冻干燥
13.12清洁验证
13.13结论
参考文献
第14章药物分析中的近红外光谱法：离线和近线PAT应用
14.1引言
14.1.1操作步骤
14.1.2仪器认证
14.2定性方法开发的基础
14.2.1模式识别方法
14.2.2谱库的构建
14.2.3识别和确认
目录ⅩⅤⅡ14.3定量方法开发的原理
14.3.1样品的选择和制备
14.3.2样品的制备和选择
14.3.3参比值的测定
14.3.4光谱的获取
14.3.5校正模型的建立
14.3.6模型验证
14.3.7新样本的预测
14.4方法验证
14.5校正传递
14.6制药应用
14.6.1原料识别
14.6.2均匀性
14.6.3水分
14.6.4物理参数的测定
14.6.5化学成分的测定
14.7结论
参考文献
第15章近红外光谱（NIR）作为化学工业中的PAT工具：
增值及实施的挑战
15.1引言
15.2过程分析仪的成功实施
15.2.1过程分析仪成功实施的过程
15.2.2NIR过程分析仪如何贡献商业价值
15.2.3制定过程分析仪的技术要求需考虑的问题
15.2.4NIR的功能和局限
15.2.5过程分析仪实施中通常的挑战
15.2.6在线校正NIR分析仪的方法
15.2.7NIR监测聚合物熔体的特殊挑战
15.3应用实例
15.3.1监测乳液聚合的单体转化率
15.3.2监测二乙苯异构体分离过程
15.3.3监测挤出机中共聚物和聚合物共混物的组成
15.3.4地毯表面纤维的快速鉴定
15.3.5纺丝溶液的组成监测
15.3.6聚酯熔体端基和黏度监测
15.3.7共聚反应的线内监测
参考文献
ⅩⅤⅢ过程分析技术第16章用于增强过程了解的PAT的未来趋势以及在生物
制造业中日益增长的应用
16.1引言
16.2监管指导及其对PAT的影响
16.3超越过程分析仪迈向解决方案
16.3.1基于风险分析的实验设计
16.3.2PAT工具与样品和过程指纹
16.3.3设计和控制空间
16.3.4化学计量学和过程分析
16.4PAT的新兴应用领域
16.4.1生物燃料
16.4.2生物制造
16.5新的和正在出现的传感器和控制技术
16.5.1太赫兹光谱
16.5.2集成传感与处理
16.5.3介电谱
16.5.4过程色谱
16.5.5质谱
16.5.6微波共振
16.5.7新型传感器
16.5.8推理传感器
16.6取样的进步：NeSSI
16.7未来的挑战
16.7.1连续过程的验证
16.7.2数据的挑战：数据处理和融合
16.7.3监管的挑战
16.7.4管理数据的企业系统
16.8结论
目录ⅩⅨ参考文献
附录中英文对照表