制药分离工程的复习提纲.docx

制药分离工程的复习提纲.docx

《制药分离工程的复习提纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制药分离工程的复习提纲.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

制药分离工程的复习提纲

引言

制药工业包括:

生物制药化学合成制药中药制药

生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病的三大药源。

生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，经过加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。

广义的生物药物包括从动物、植物、微牛物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。

化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称全合成），或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得（称半合成）。

“中药”（Chinesetraditionalmedicine）人们为了同传入的西医、西药相区分，将中国传统医药分别称为中医、中药。

西药主要系指“人工合成药”或从“天然药物”提取得到的化合物；中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主。

中药具有明显的特点，其形、色、气、味，寒热、温、凉，升、降、沉、浮是中医几千年来解释中药药性的依据。

1.2制药分离技术

1.2.1制药分离技术的作用

1：

其制药过程均包括原料药的生产和制剂生产两个阶段。

2：

就分离纯化而言，原料药生产〔尤其生物制药和中药制药）与化工生产存在明显的三大差别：

第一，制药合成产物或中草药粗品中的药物成分含量很低，第二，药物成分的稳定性通常较差．特别是生物活性物质对温度、酸碱度都十分敏感，遇热或使用某些化学试剂会造成失活或分解，使分离纯化方法的选择受到很大限制。

第三，原料药的产品质量要求，特别是对产品所含杂质的种类及其含量要求比有机化工产品严格得多，因为它是直接涉及人类健康和生命的特殊商品。

3：

分离操作通常可分机械分离和传质分离两大类。

机械分离的对象是非均相物系，根据物质的大小、密度的差异进行分离，如过滤、重力沉降和离心沉降等。

传质分离的对象主要是均相物系，其特点是有质量传递现象发生。

传质分离又分输送分离和扩散分离两种。

第2章固液萃取

1.萃取原理

利用原料液中组分在第三溶剂中溶解度的差异实现分离。

最常规是三元体系，亦有多元体系。

萃取是分离液体（或固体）混合物的一种单元操作.它是利用原料中的组分在溶剂中溶解度的差异,选择一种溶剂作为萃取剂用来溶解原料混合物中待分离的组分.

萃取是传质过程.

2.萃取应用场合：

①原双组分α→1，难于用蒸馏方法分离；②原双组分形成恒沸物α=1，不能用蒸馏法分离；③原双组分中待回收组分浓度极低，用蒸馏法不经济；④原双组分中待回收组分对热敏感，不能用蒸馏法提取。

3：

浸取：

当以液态溶剂为萃取剂,而被处理的原料为固体时,则称为固液萃取,又称浸取或浸出.该操作在中药有效成分提出中经常使用.如从植物组织中扣取生物碱、黄酮类、皂苷等。

4；物理萃取：

溶质根据相似相溶原理在两相间达到分配平衡，萃取剂与溶质之间不发生化学反应。

5：

化学萃取：

通过萃取剂与溶质之间的化学反应（如离子交换或络合反应等）生成复合分子实现溶质向萃取相的分配。

6：

固液萃取（浸取）

浸取的目的在于选择适宜的溶剂和方法，充分浸出有效成分及辅助成分，尽量减少或除去无效成分。

中药材有植物、动物、矿物性药材三类。

7：

中药材的浸取过程一般认为由湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换等几个相互联系的作用综合组成。

8：

（1）浸取溶剂的选择原则

①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量；

②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于容易采取蒸馏等方法回收利用；

③溶质在溶剂中的扩散系数大且黏度小；

④价廉易得，无毒，腐蚀性小等。

9：

常用的浸取溶剂

①水。

水为最常用的浸取溶剂。

它作为溶剂经济易得，而且极性大、溶解范围广.

②乙醇。

乙醇为仅次于水的常用浸取溶剂，是一种半极性溶剂。

由于乙醇溶解性能界于极性与非极性之间，所以，乙醇不仅能溶解水中溶解的某些成分，同时也能溶解非极性溶剂所能溶解的一些成分，只是溶解度不同。

③丙酮。

丙酮是一种良好的脱脂溶剂。

由于丙酮与水可任意混溶，所以丙酮也是一种脱水剂,常用于新鲜的动物药材的脱水或脱脂.（乙醚氯仿脂肪油）

10：

浸取辅助剂

①酸常用的酸有盐酸;硫酸;冰醋酸、酒石酸等。

酸的用量多是为了能维持一定的pH值，过量的酸能引起水解和其他不良作用。

②碱碱的应用不如酸普遍。

常用的碱为氨溶液（氨水）。

其他碱，如碳酸钠、氢氧化钙、碳酸钙和石灰等也常使用.

③表面活性剂。

利用表面活性剂提高浸取溶剂的效果，应根据被浸取药材中有效成分种类及浸取方法进行选择。

用阳离子型表面活性剂的盐酸盐有助于生物碱的浸出；而阴离子型表面活性剂对生物碱有沉淀作用，故不宜采用；

④甘油。

甘油为鞣质的良好溶剂，有稳定鞣质的作用，但由于黏度过大，多不单独用作浸出溶剂，常与水或水与乙醇混合作用。

甘油只作稳定剂时，可在浸取后加入制剂中。

11：

浸取的影响因素

（1）药材的粒度

（2）浸取的温度（3）溶剂的用量及提取次数（4）浸取的时间（5）浓度差（6）溶剂的pH值（7）浸取的压力

13：

浸取方法

浸取方法包括浸渍法、煎煮法，渗漉法，水蒸气蒸馏法

14：

超声波协助浸取

超声波热学机理、超声波机械机制和空化作用是超声协助浸取的三大理论依据。

15：

微波有以下三个主要特点

①体热源瞬时加热②热惯性小。

③反射性和透射性

16：

微波协助浸取具有以下几个特点

萃取速度快，可以节约萃取时间；●溶剂消耗量少，利于环境改善并减少投资；●对萃取物具有较高的选择性，利于产品质量的改善；●可避免长时间高温引起热不稳定物质的降解；●操作简单

第3章液液萃取

1：

液-液萃取概述

在欲分离的液体混合物中加入一种与其不溶或部分互溶的液体溶剂，经过充分混合，利用混合液中各组分在溶剂中溶解度的差异而实现分离的一种单元操作。

溶质A：

混合液中欲分离的组分；稀释剂（原溶剂）B：

混合液中的溶剂萃取剂S：

所选用的溶剂

2：

分离对象——液液混合物

1）相对挥发度等于或者接近1（烷烃/芳烃）

2）重组分含量少，轻组分含量多（水-HAc）（含酚废水处理）

3）混合液含热敏性物质（药物）

3：

分配系数

一定温度下，A组分在互成平衡的两液相中的浓度比

一般kA不为常数，而随温度、溶质A的浓度变化。

在A浓度变化不大和恒温条件下，kA可视为常数（平衡常数m），其值由实验测得。

注意：

kA只反映S对A的溶解能力，不反映A、B的分离程度。

4：

选择性系数和分配系数的关系

kA愈大，kB愈小，选择性系数愈大，选择性系数表示萃取剂对组分A，B溶解能力差别的大小

第4章超临界流体萃取

1：

概述

超临界流体（SupercriticalFluid，简称SCF或SF），超临界流体萃取（SupercriticalFluidExtraction，简称SFE）是一项发展很快、应用很广的实用性新技术。

传统的提取物质中有效成份的方法，如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，其工艺复杂、产品纯度不高，而且易残留有害物质

2：

超临界流体萃取

是利用流体在超临界状态时具有密度大、粘度小、扩散系数大等优良的传质特性而成功开发的。

它具有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低等优点。

3：

超临界流体的含义

当流体的温度和压力分别超过其临界温度和临界压力时，则称该状态下的流体为超临界流体（SCF）。

4：

超临界流体的基本特性

任何一种物质都存在三种相态——气相、液相、固相。

三相呈平衡态共存的点叫三相点。

液、气两相呈平衡状态的点叫临界点。

在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。

不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。

超临界流体（SCF）是指在临界温度（Tc）和临界压力（Pc）以上的流体。

5：

超临界流体的主要特性

（1）超临界流体的密度接近于液体。

由于溶质在溶剂中的溶解度一般与溶剂的密度成正比，因此超临界流体具有与液体溶剂相当的萃取能力。

（2）超临界流体的粘度和扩散系数与气体的相近，因此超临界流体具有气体的低粘度和高渗透能力，

故在萃取过程中的传质能力远大于液体溶剂的传质能力。

（3）当流体接近于临界点时，气化热将急剧下降。

当流体处于临界点时，可实现气液两相的连续过渡。

此时，两相的界面消失，气化热为零。

由于超临界萃取在临界点附近操作，因而有利于传热和节能。

（4）在临界点附近,流体温度和压力的微小变化都会导致流体密度相当大的变化，从而使溶质在流体中的溶解度也产生相当大的变化。

该特性为超临界萃取工艺的设计基础

6：

超临界萃取工艺具有如下特点

①超临界萃取兼具精馏和液-液萃取的特点

溶质的蒸汽压、极性及分子量大小是影响溶质在超临界流体中溶解度的重要因素，使在萃取过程中被分离物质间挥发度的差异和它们分子间亲和力的不同这两种因素同时起作用，如超临界萃取物被萃出的先后常以它们的沸点高低为序，非极性的超临界二氧化碳仅对非极性和弱极性物质具有较高萃取能力。

②操作参数易于控制：

仅就萃取剂本身而言，超临界萃取的萃取能力取决于流体的密度，而流体的密度很容易通过调节温度和压强来加以控制，这样易于确保产品质量的稳定。

③溶剂可循环使用在溶剂分离与回收方而超临界萃取优于一般液液萃取和精馏，被认为是萃取速度快、效率高、能耗少的先进工艺。

④特别适合于分离热敏性物质，且能实现无溶剂残留。

最常用的萃取剂CO2的临界温度由于接近室温，故能防止热敏性物质的降解，达到无溶剂残留。

7：

超临界萃取使用的萃取剂

超临界萃取剂分为非极性和极性两类，它可适用的范围也有区别。

作为SCF的物质很多，如二氧化碳、一氧化亚氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。

8：

二氧化碳作为萃取剂，这主要是由它的如下几个优异特性决定：

①临界温度低（Ｔc＝31.3℃），接近室温；该操作温度范围适合于分离热敏性物质，可防止热敏性物质的氧化和降解，使沸点高、挥发度低、易热解的物质远在其沸点之下被萃取出来。

②临界压力（7.38MPa）处于中等压力，就目前工业水平其超临界状态一般易于达到。

③具有无毒、无味、不燃、不腐蚀、价格便宜、易于精制、易于回收等优点。

因而，SC-CO2萃取无溶剂残留问题，属于环境无害工艺。

故SC-CO2萃取技术被广泛用于对药物、食品等天然产品的提取和纯化研究方面。

④SC-CO2还具有抗氧化灭菌作用，有利于保证和提高天然物产品的质量。

9：

使用夹带剂的超临界CO2萃取

单一组分的超临界溶剂对溶质的溶解度和选择性常有较大局限性，例如非极性的CO2只能有效萃取分子量较低的非极性的亲脂性物质。

且选择性不高，萃取物常常是混合物。

尤其CO2萃取带有极性溶质时，溶解度太小，一次萃取量很低。

因此，为提高单一组分的超临界溶剂对溶质的萃取能力，依待萃溶质的不同，适量加入适当的非极性或极性溶剂做共同试剂（co-solvent），即夹带剂（entrainer，又称改性剂，modifier）

10：

夹带剂的作用机理

夹带剂的作用主要有两点：

一是可大大增加被分离组分在超临界流体中的溶解度；二是在加入与溶质起特定作用的适宜夹带剂时，可使该溶质的选择性（或分离因子）大大提高。

夹带剂可分为两类：

一类是混溶的超临界溶剂，其中含量少的被视为夹带剂。

另一类是将亚临界态的有机溶剂加入到纯超临界流体中。

随加入量的不同，它们可能形成单—相混溶态的超临界混合流体，也可能为由超临界流体夹带部分液相的两相的混合溶剂，但一般不希望出现后一种情况。

11：

夹带剂的选择应考虑三个方面．

—是在萃取段，夹带剂与溶质的相互作用能改善溶质的溶解度和选择性；二是在溶剂分离段，夹带剂与超临界溶剂应能较易分离，同时夹带剂应与目标产物也能容易分离；三是在食品、医药工业中应用还应考虑夹带剂的毒性等问题，不能对原料和药品造成污染。

12：

溶质在超临界