化学工程与制药工程作业指导书

化学工程与制药工程作业指导书第一章化学反应工程基础1.1化学反应动力学1.2反应器设计原理1.3传质与分离过程1.4化学工程计算方法1.5化学反应过程优化第二章制药工艺流程2.1原料处理与制备2.2中间体合成与纯化2.3药物制剂工艺2.4制药设备与设施2.5制药工艺安全管理第三章制药工程实验技术3.1实验设计与实施3.2实验数据处理与分析3.3实验安全与环保3.4现代分析技术在制药中的应用3.5制药工程实验装置与设备第四章制药工程法规与标准4.1药品生产质量管理规范4.2药品注册与审批流程4.3药品包装与标签规定4.4药品质量标准与检验方法4.5环境保护与职业健康法规第五章制药工程发展趋势5.1绿色制药技术5.2生物制药技术5.3制药过程自动化5.4制药工程信息化5.5制药工程国际化第六章案例分析与讨论6.1典型制药工程项目案例分析6.2制药工程问题讨论6.3制药工程创新与发展6.4制药工程伦理与法规6.5制药工程人才培养第七章参考文献与资料7.1基础教材与参考书籍7.2学术期刊与论文7.3行业报告与标准7.4国际组织与机构7.5在线资源与数据库第八章附录与索引8.1附录A：常用化学工程公式与数据8.2附录B：制药工程相关法规与标准8.3索引第一章化学反应工程基础1.1化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率和反应机理的学科，其核心在于理解反应物在不同条件下（如温度、浓度、压力）的转化速率变化。在工业生产中，反应动力学对于反应器的设计与操作具有重要意义。例如对于气相反应，反应速率由阿伦尼乌斯方程描述：k

其中，k表示反应速率常数，A是频率因子，Ea是活化能，R是气体常数，T1.2反应器设计原理反应器是化学工业中实现化学反应的核心设备，其设计需综合考虑反应类型、反应进程、产物纯度、能耗及安全性等因素。常见的反应器类型包括固定床反应器、流化床反应器、搅拌釜反应器等。固定床反应器适用于气固催化反应，其设计需考虑催化剂床层的流动特性及传质效率。流化床反应器适用于高活性、高反应速率的反应，其设计需关注流化状态的维持与气固接触效率。搅拌釜反应器适用于液相反应，其设计需考虑搅拌速度、搅拌桨型及反应温度控制。1.3传质与分离过程传质与分离过程是化学工程中重要的单元操作，广泛应用于化工生产中。传质过程涉及物质从一处向另一处的转移，常见的传质方式包括扩散传质和宏观传质。扩散传质适用于气液或液固体系，其速率由达西-利特勒方程描述：J

其中，J是扩散通量，D是扩散系数，ΔC是浓度差，Δx分离过程包括蒸馏、萃取、吸收等，其主要依据是物质的沸点、溶解度、极性等性质。例如蒸馏过程依据沸点差异实现分离，而萃取则基于物质在不同溶剂中的分配系数。1.4化学工程计算方法化学工程计算方法是实现化学工程设计与优化的重要工具，主要包括热平衡计算、物料衡算、能量衡算及经济性分析等。热平衡计算用于确定反应热效应，如：Q

其中，Q是热量变化，ΔHR物料衡算用于计算反应器中各组分的消耗与生成量，例如：输入量

-能量衡算用于评估反应器的能耗，如：输入能量1.5化学反应过程优化化学反应过程优化旨在提高反应效率、选择性及产物收率，通过工艺参数调整、催化剂选择、反应条件控制等手段实现。工艺参数优化包括温度、压力、催化剂用量及反应时间的调整，例如：收率

-催化剂选择需要考虑催化活性、稳定性及经济性，例如：催化剂活性

-反应条件控制需结合反应动力学与传质理论，以实现最佳反应速率与产物分布。第二章制药工艺流程2.1原料处理与制备原料处理与制备是制药工艺的首要环节，其目的是保证原料的纯度、稳定性与适用性，为后续工艺步骤提供高质量的原料。在实际操作中，原料需经过粉碎、混合、干燥、过滤等步骤。数学公式原料粒度（D）与粉碎效率（E）之间的关系可表示为：E其中，Dmax表示最大粒度，n表格原料类型粉碎方式粉碎设备粉碎粒度范围(μm)氯化钠磨碎辉瑞磨机5–20葡萄糖混合混合机5–100酒石酸粉碎气流粉碎机1–52.2中间体合成与纯化中间体合成与纯化是制药工艺的关键环节，涉及化学反应、分离提纯等操作，保证中间体的纯度与活性。数学公式中间体纯度（P）与反应转化率（R）之间的关系可表示为：P其中，C表示中间体残留量，Cin表格中间体合成方法纯化方法纯度要求氯化钠水解蒸馏≥99.5%酒石酸重结晶超滤≥98%2.3药物制剂工艺药物制剂工艺涉及多种制剂形式，如片剂、胶囊、注射剂等，其目的是实现药物的释放控制、生物利用度优化及患者服用便利性。数学公式片剂重量（W）与崩解力（B）之间的关系可表示为：B其中，k为常数，n为指数，反映崩解力与片剂重量之间的非线性关系。表格制剂形式释放控制方式举例药物常见辅料片剂控制释放乙酰水杨酸硫酸镁、淀粉注射剂零级或一级释放青霉素羟丙基甲基纤维素2.4制药设备与设施制药设备与设施是保障制药工艺顺利实施的基础，主要包括反应器、混合设备、过滤装置、贮存与运输系统等。表格设备类型常见设备适用范围重要性反应釜气相反应釜气相反应核心设备混合机旋转混合机混合均匀关键设备过滤设备滤板式过滤机精细过滤关键设备2.5制药工艺安全管理制药工艺安全管理是保障产品质量与人员健康的重要环节，涉及操作规范、设备维护、应急处理等方面。表格安全管理内容具体措施重要性操作规范环境清洁、穿戴防护装备基础保障设备维护定期检查、保养防止故障应急处理应急预案、应急演练风险防控第三章制药工程实验技术3.1实验设计与实施制药工程实验设计是保证实验结果科学性与可靠性的基础。实验设计需遵循科学原理与实验逻辑，保证实验变量控制、操作步骤清晰、数据采集系统可靠。实验设计应包含实验目的、实验材料、实验方法、实验步骤、实验条件等关键要素。实验实施过程中需严格遵守操作规范，保证实验数据的准确性与实验安全。实验设计应结合实际应用场景，采用标准化操作流程（SOP），以提高实验效率与可重复性。3.2实验数据处理与分析实验数据处理与分析是制药工程实验的重要环节。数据处理包括数据采集、数据清洗、数据转换、数据存储等步骤。实验数据的处理应采用科学的统计方法，如均值、标准差、方差分析（ANOVA）等，以评估实验结果的显著性。数据分析应结合实验设计，通过图表、统计模型、回归分析等方式，揭示实验变量之间的关系，为实验结论提供依据。对于复杂的实验数据，可采用计算机辅助分析工具，提升数据处理的效率与准确性。3.3实验安全与环保实验安全与环保是制药工程实验中不可忽视的重要环节。实验安全应遵循国家相关法律法规，保证实验操作符合安全标准，防止化学物质泄漏、火灾、爆炸等的发生。实验过程中应配备必要的安全设备，如防护手套、护目镜、通风设备等，保证人员安全。实验环保应注重废弃物的分类处理与资源的循环利用，减少实验过程中的环境污染。实验安全与环保需贯穿实验全过程，从实验设计到实验实施，均需严格遵守相关规范。3.4现代分析技术在制药中的应用现代分析技术在制药工程中发挥着重要作用，能够提高实验的精度与效率。常见的现代分析技术包括高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）、质谱法（MS）、核磁共振（NMR）等。这些技术在药物合成、纯化、质量控制等方面具有广泛应用。例如HPLC可用于药物成分的定量分析，GC可用于挥发性成分的测定，MS可用于化合物的结构鉴定。现代分析技术的引入，使制药工程实验更加精准、高效，为药品研发与生产提供可靠的技术支持。3.5制药工程实验装置与设备制药工程实验装置与设备是实验顺利开展的前提条件。实验装置包括反应器、混合器、过滤设备、蒸馏设备、干燥设备等，设备的选择应根据实验目的与要求进行匹配。例如反应器用于化学反应过程的控制，需具备良好的温度、压力控制功能；过滤设备用于分离混合物，需具备高效、低能耗的特点。实验设备的功能直接影响实验结果，因此需定期维护与校准，保证其正常运行。实验装置与设备的合理配置与使用，是实现实验目标的重要保障。公式与表格3.1实验设计与实施在实验设计中，若需计算反应时间与反应速率，可采用以下公式：k其中：$k$为反应速率常数$t$为反应时间$C_0$为初始浓度$C_t$为反应后浓度3.2实验数据处理与分析在实验数据处理中，若需计算平均值与标准差，可采用以下公式：xs其中：${x}$为样本均值$s^2$为样本方差$n$为样本数量$x_i$为第$i$个样本值3.3实验安全与环保实验安全与环保的评估可通过以下表格进行：项目评估标准个人防护装备应配备防护手套、护目镜、通风设备等废料处理废料应分类收集，符合环保标准能源使用实验设备应高效节能，降低能耗废气处理实验废气应通过净化设备处理，达标排放3.4现代分析技术在制药中的应用现代分析技术在制药中的应用可通过以下表格进行对比：技术应用领域优势HPLC药物合成、纯化、质量控制高灵敏度、高分辨率GC挥发性成分测定适合挥发性化合物分析MS化合物结构鉴定精确分子量分析NMR药物结构研究无需样品纯化，提供高精度结构信息3.5制药工程实验装置与设备实验装置与设备的配置建议可通过以下表格进行列举：设备用途建议配置反应釜化学反应配备温度、压力、搅拌控制装置搅拌器混合与分散配备多级搅拌系统过滤设备分离混合物配备高效过滤系统蒸馏设备蒸发与分离配备高效蒸馏装置干燥设备药物干燥配备恒温干燥系统第四章制药工程法规与标准4.1药品生产质量管理规范药品生产质量管理规范（GMP）是药品生产过程中的核心准则，保证药品在生产、包装、储存和运输过程中符合质量要求。GMP涵盖了药品生产全过程的各个环节，包括生产环境、设备管理、人员培训、物料控制、过程控制和最终产品检验等。在药品生产中，GMP要求生产环境应符合洁净度要求，以防止污染和交叉污染。生产过程中的设备应定期维护和校准，保证其正常运行。生产人员应接受培训，熟悉药品生产流程和操作规范，保证其操作符合GMP要求。物料和中间产品在进入生产前应经过严格检验，保证其符合质量标准。生产过程中的每个环节都应进行质量控制，保证产品符合预期的品质。最终产品应经过严格检验，保证其符合国家药品标准和相关法规要求。4.2药品注册与审批流程药品注册与审批流程是药品从研发到上市的法律程序，保证药品安全、有效和质量可控。药品注册流程包括药物研发、临床试验、审批、上市后监管等阶段。在药物研发阶段，药品需要经过药理学、毒理学、药剂学和临床试验等研究，以确定其安全性和有效性。临床试验分为I、II、III期，分别用于评估药物的安全性、有效性和适应症。在试验结束后，药品申请人向药品管理部门提交注册申请，通过审查后，药品方可上市。药品审批流程中，药品管理部门会根据药品的临床试验结果、生产工艺、质量标准等进行评估，保证药品符合国家药品标准和相关法规要求。审批通过后，药品进入上市阶段，可在市场上销售。4.3药品包装与标签规定药品包装与标签规定旨在保证药品在储存、运输和使用过程中保持其质量和安全性。药品包装应符合国家药品标准，并在标签上明确标注药品名称、适应症、用法用量、禁忌症、不良反应、生产批号、有效期、批准文号等信息。药品标签应清晰易读，避免歧义。药品包装应符合运输要求，保证在运输过程中不受损坏或污染。药品在储存时应根据其性质分类存放，避免阳光直射、高温和潮湿环境，保证药品质量稳定。4.4药品质量标准与检验方法药品质量标准与检验方法是保证药品质量合格的重要依据。药品质量标准包括药品的化学、物理、微生物和理化指标，保证药品在生产、储存和使用过程中保持其预期质量。检验方法包括物理检验、化学检验、生物检验和微生物检验等。物理检验用于检测药品的外观、密度、溶解度等；化学检验用于检测药品的成分和含量；生物检验用于检测药品的生物活性和安全性；微生物检验用于检测药品的微生物污染情况。药品检验过程应遵循国家药品检验标准，保证检验结果的准确性和可靠性。药品检验结果应作为药品质量控制的重要依据，保证药品符合国家药品标准和相关法规要求。4.5环境保护与职业健康法规环境保护与职业健康法规是药品生产过程中应遵守的重要法规，旨在保证药品生产过程中的环境安全和员工健康。在药品生产过程中，应采取有效措施减少污染物排放，保证生产过程中的废水、废气和废渣符合国家环保标准。生产过程中应采用环保技术，减少对环境的影响，保证生产过程的可持续性。职业健康法规要求药品生产企业为员工提供安全、健康的工作环境，保证员工在生产过程中不受职业危害。企业应定期进行职业健康检查，保证员工的身体健康，预防职业病的发生。第五章制药工程发展趋势5.1绿色制药技术绿色制药技术是当前制药行业发展的核心方向之一，旨在通过减少资源消耗、降低环境污染和提升生产效率来实现可持续发展。其关键技术包括：绿色溶剂替代：采用水、乙醇、超临界CO₂等环境友好的溶剂替代传统有机溶剂，减少化学废弃物排放。例如超临界CO₂在药物结晶过程中的应用，可显著降低能耗和溶剂毒性。绿色反应工艺：通过设计高效、可逆的反应路径，降低反应步骤和副产物生成，提升原料利用率。例如采用催化反应和连续流动化学技术，减少反应时间与能耗。绿色回收与再利用：建立溶剂回收系统，实现溶剂的循环使用，减少资源浪费。例如利用膜分离技术对溶剂进行回收与纯化，提高溶剂利用率。公式：溶剂回收率5.2生物制药技术生物制药技术依托生物体的天然功能，开发高效、安全、可控的药物。主要技术方向包括：微生物发酵技术：利用微生物（如细菌、酵母、真菌）作为生物反应器，通过基因工程改造提高产物产量。例如采用GMO（转基因微生物）生产胰岛素、疫苗等药物。细胞培养技术：通过细胞培养技术实现药物的规模化生产，例如细胞培养生产胰岛素、人源蛋白等。基因工程制药：通过基因编辑技术（如CRISPR）优化生物体的表达系统，提高药物产量与纯度。5.3制药过程自动化制药过程自动化是实现制药工程高效、精准、安全的关键。其核心内容包括：自动化生产线：采用自动化设备和控制系统，实现原料进料、反应、分离、纯化、包装等环节的连续化操作，提高生产效率与一致性。智能监控系统：利用传感器和大数据分析技术，实时监测生产过程中的关键参数（如温度、压力、pH值、反应速率等），实现过程控制与优化。技术：在制药过程中应用进行物料输送、设备操作、质量检测等任务，提升生产自动化水平与操作安全性。5.4制药工程信息化制药工程信息化是指通过信息技术手段实现制药过程的数字化、网络化和智能化。其主要方向包括：ERP系统（企业资源计划）：实现药品研发、生产、销售、服务等各环节的集成管理，提高企业运营效率。MES系统（制造执行系统）：实现生产过程的实时监控与控制，提供生产数据支持决策。物联网技术：通过物联网设备实现对制药设备、原料、成品等的实时监控，提升生产透明度与安全性。5.5制药工程国际化制药工程国际化是指制药企业在全球范围内开展业务，实现技术、市场、资源的国际化布局。其主要特点包括：跨国合作与研发：企业通过国际合作，实现技术共享与人才交流，提升研发能力。全球市场拓展：通过国际市场布局，实现产品出口与市场覆盖，提升企业国际竞争力。标准与认证体系：遵循国际药品质量标准（如ICH标准），实现药品的全球认证与监管合规。方面具体内容说明国际化合作与国外高校、研究机构、制药企业合作促进技术交流与资源共享市场拓展拓展欧美、亚洲、非洲等市场提升产品全球市场份额标准认证遵循ICH、FDA、EMA等国际标准保证药品符合全球监管要求通过上述内容，可看出，当前制药工程的发展趋势呈现出绿色化、智能化、国际化和生物技术化等多重特征，为制药行业提供了可持续、高效、安全的发展路径。第六章案例分析与讨论6.1典型制药工程项目案例分析制药工程作为化工过程工程的重要分支，其应用范围广泛，涵盖药物合成、制剂制备、纯化与回收等多个环节。以下以某仿制药生产项目为例，分析其工艺流程与关键控制点。以某制药企业生产的头孢类抗生素为例，其生产过程主要包括原料预处理、发酵培养、提取纯化、制剂成型及质量控制等步骤。在发酵阶段，需严格控制温度、溶氧量与pH值，以保证菌体生长与产物积累。发酵结束后，通过柱层析法对产物进行纯化，去除杂质与副产物。制剂阶段则需采用湿法制粒与包衣技术，保证药物在制剂中的稳定性与生物利用度。在工艺参数优化方面，可通过响应面法（RSM）进行多变量试验，以确定最佳工艺条件。例如以头孢类抗生素的收率为例，可建立如下的数学模型：Y其中，Y表示收率，X1表示培养温度，X2表示溶氧量，a在实际操作中，需通过实验设计与数据分析，不断优化工艺参数，以提升产品质量与生产效率。6.2制药工程问题讨论制药工程在实际运行中常面临诸多技术与管理问题，其核心在于工艺控制、设备维护与质量保证。以下从典型问题出发，探讨其影响与解决策略。（1）工艺参数波动：在连续生产过程中，若某一控制参数（如温度、压力）出现波动，可能影响产物纯度与收率。此问题可通过引入PID控制策略进行实时调节，保证工艺稳定。（2）设备故障与维护：生产设备的长期运行可能导致磨损或故障，影响生产效率与产品质量。建议采用预防性维护策略，定期检查与更换关键部件，降低非计划停机时间。（3）质量控制与检测：制药过程中需对原料、中间产品与成品进行严格检测，以保证符合质量标准。可引入在线检测技术，如质谱分析与光谱法，提高检测效率与准确性。6.3制药工程创新与发展制药工程的创新发展主要体现在工艺优化、智能化生产与绿色制造等方面。以下从几个关键领域进行分析。（1）智能化生产：通过引入人工智能与大数据技术，实现工艺参数的自动优化与预测。例如基于机器学习的工艺优化系统，可实时分析生产数据，调整工艺参数，提升生产效率。（2）绿色制造：在制药过程中，采用节能设备与环保工艺，减少污染物排放。例如采用膜分离技术替代传统萃取工艺，降低能耗与废水排放。（3）新药研发：生物技术的发展，新型药物如基因工程药物与细胞治疗产品逐渐成为研究热点。制药工程需结合生物工程与化学工程，推动新药研发的高效与安全。6.4制药工程伦理与法规制药工程在推动技术创新的同时也需遵守伦理规范与法律法规，保证产品安全与合规性。（1）伦理规范：制药企业在研发与生产过程中需遵循伦理原则，包括公平对待患者、保护受试者权益、保证数据真实与透明等。同时需建立伦理审查委员会，对新药研发项目进行伦理评估。（2）法律法规：制药产品需符合国家相关法规，如《药品管理法》与《药品注册管理办法》。企业在研发与生产过程中，需严格遵守法规要求，保证产品符合质量与安全标准。（3）合规管理：企业需建立完善的合规管理体系，包括内部审计、合规培训与定期审查，保证各项操作符合法律法规要求。6.5制药工程人才培养制药工程的发展依赖于高素质的人才队伍，人才培养需注重实践能力与创新意识的结合。（1）教育体系：高校应加强与制药企业的合作，开展联合培养与实习项目，提升学生实践能力。同时应加强跨学科教育，培养具备化学、生物、工程等多学科背景的复合型人才。（2）职业发展：制药企业应提供完善的培训体系，包括技术培训、管理培训与职业发展指导。鼓励员工参与行业会议与学术交流，提升专业素养。（3）激励机制：企业应建立合理的激励机制，包括薪酬体系、绩效考核与职业晋升通道，以吸引和留住优秀人才。制药工程在案例分析、问题讨论、创新与发展、伦理与法规以及人才培养等方面均具有重要的实践价值与应用前景。通过系统化的学习与实践，制药工程人才将更好地服务于行业发展与社会需求。第七章参考文献与资料7.1基础教材与参考书籍本章节主要介绍在化学工程与制药工程领域中常用的教材与参考书籍，旨在为学习者提供系统性的理论基础与实践指导。《化学工程基础》（作者：JohnW.Moore，出版社：化学工业出版社）本书系统阐述了化学工程的基本原理与技术流程，包括反应工程、传质传热、设备设计等内容，适合初学者理解化学工程的核心概念。《制药工程原理》（作者：L.C.S.Roy，出版社：高等教育出版社）本书重点介绍了制药工程中的关键工艺与设备，涵盖药物合成、制剂工艺、质量控制等方面，适用于制药工程专业的学生与从业者。《化工过程装备与工艺》（作者：李宝民，出版社：化学工业出版社）本书聚焦化工过程装备的设计与选型，介绍了各类反应器、分离设备、换热设备等，是化工工程领域的经典教材。7.2学术期刊与论文本章节介绍在化学工程与制药工程领域中具有代表性的学术期刊与论文，为研究者提供文献检索与研究参考。《IndustrialandEngineeringChemistryResearch》（IECR）该期刊发表了许多关于化工过程、反应工程、分离技术与设备功能的高质量研究论文，是化学工程领域的权威期刊之一。《JournalofChemicalTechnologyandBiotechnology》（JCTB）该期刊主要发表与化学工程与制药工程相关的研究论文，涵盖反应工程、催化、材料科学等领域。《PharmaceuticalResearch》（PR）该期刊发表的论文主要涉及药物研发、药物制剂、药理学等内容，是制药工程领域的核心期刊之一。7.3行业报告与标准本章节介绍在化学工程与制药工程领域中广泛采用的行业报告与标准，为从业者提供规范操作与质量控制的依据。《中国制药工业发展报告》本报告系统分析了中国制药工业的发展现状、趋势与挑战，为行业从业者提供政策导向与市场分析。《化工过程安全与风险管理》该报告系统阐述了化工过程中的安全风险评估与管理方法，是化工工程领域的重要参考文献。《ISO13485:2016医疗器械质量管理体系标准》该标准适用于医疗器械的生产与质量管理，是制药工程领域中重要的质量控制依据。7.4国际组织与机构本章节介绍在化学工程与制药工程领域中具有重要影响力的国际组织与机构，为从业者提供全球视野与国际标准的参考。国际化学工程协会（IChE）该协会是全球最大的化学工程专业组织，发布了许多关于化工过程、设备设计与工艺优化的行业报告与指南。国际制药工程联合会（IPE）该联合会致力于推动制药工程领域的国际合作与技术交流，发布了一系列行业标准与技术规范。美国化学工程师学会（ACS）该学会是全球最大的化学工程专业组织之一，致力于推动化学工程领域的技术进步与应用。7.5在线资源与数据库本章节介绍在化学工程与制药工程领域中广泛使用的在线资源与数据库，为研究者与从业者提供高效的信息检索与数据支持。Scopus该数据库涵盖广泛的自然科学与工程技术领域，包括化学工程与制药工程，是全球重要的学术资源数据库之一。WebofScience该数据库收录了全球范围内的高质量研究论文，是化学工程与制药工程领域的重要文献资源。PubMed该数据库主要收录医学与生命科学领域的研究论文，但也可用于制药工程领域的相关研究。表格：常用行业数据库对比数据库名称主要收录领域适用范围特点Scopus化学工程、制药工程学术研究、论文检索全球性、覆盖范围广WebofScience化学工程、制药工程学术研究、论文检索高质量论文、引用率高PubMed医学、生命科学制药工程相关研究适合医学与生命科学领域的研究CNKI（中国知网）化学工程、制药工程学术论文、文献检索中国本土数据库，覆盖范围广IEEEXplore电气工程、信息技术化学工程相关研究高质量技术论文、技术规范公式：反应速率方程k其中：$k$表示反应速率常数；$$表示反应时间；$E_a$表示活化能；$R$表示气体常数；$T$表示绝对温度。第八章附录与索引8.1附录A：常用化学工程公式与数据8.1.1常用化学工程计算公式8.1.1.1模拟反应器的传热计算公式Q其中：$Q$：传热速率（单位：kJ/h）$U$：传热系数（单位：W/(m²·K)）$A$：传热面积（单位：m²）$T_{lm}$：平均温差（单位：K）$R_{}$：出口热阻（单位：m²·K/W）$R_{}$：入口热阻（单位：m²·K/W）8.1.1.2反应器效率计算公式η其中：$$：反应器效率（单位：%）$Q_{}$：实际反应