制药分离工程
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浅谈制药工程中的制药分离技术制药工程是指将药物原料制成符合药品标准的药物制剂,以满足药物的稳定性、安全性和有效性要求。
在制药工程中,制药分离技术是一个至关重要的环节,它涉及到从混合物中分离出所需的活性成分,同时去除其他有害物质的过程,从而保证药物的质量和效果。
本文将就制药工程中的制药分离技术进行浅谈。
一、制药分离技术的意义在制药工程中,药物一般是由多种原料混合而成,必须对原料进行分离提纯,以获取所需的活性成分。
制药分离技术也可以帮助去除杂质、细菌、病毒等有害物质,保证药物的纯度和安全性。
制药分离技术的意义在于保证药物的质量和效果,确保患者用药安全。
二、常见的制药分离技术1. 蒸馏技术蒸馏技术是利用物质的沸点差异进行分离的一种方法。
在制药工程中,常见的蒸馏有蒸馏水、蒸馏酒精、蒸馏药物原料等。
通过升温使混合物中的液体成分蒸发,并在冷凝器中重新凝结,最终得到所需的纯净液体。
2. 结晶技术结晶技术是利用物质的溶解度差异进行分离的方法。
在制药工程中,结晶技术用于从溶液中结晶出所需的纯净晶体,去除杂质,获取纯净的药物成分。
该方法适用于溶液中存在两种以上成分,用加热或者冷却溶液,促使其中一种成分结晶,然后离心分离。
3. 膜分离技术膜分离技术是利用膜的选择性透过性进行分离的方法。
在制药工程中,膜分离技术常用于浓缩、分离、纯化和去除杂质等方面。
该技术可以根据对溶质的选择性透过性将原料中的有用成分与杂质进行有效分离。
4. 萃取技术萃取技术是利用不同物质对溶剂的亲和性差异进行分离的方法。
在制药工程中,常用的是液-液萃取。
该技术适用于提取物质,去除有机物、水溶性物质等。
通过将有机溶剂与水溶液混合,混合物分层后,利用两相不相容的特性,将所需组分从混合物中分离出来。
5. 离子交换技术离子交换技术是利用离子交换树脂对离子进行吸附和析出的过程。
在制药工程中,常用于水质处理、离子交换色谱等。
该技术可以有效去除离子杂质,提高药物的纯度和稳定性。
浅谈制药工程中的制药分离技术1. 引言1.1 制药工程的重要性制药工程是一门涉及医药制品生产的重要学科,它不仅仅是生产出药品,更重要的是确保药品具有高质量、高效力和安全性。
制药工程通过制药分离技术,可以将原料药转化为可直接使用的药品,从而满足人类对药物治疗的需求。
在制药工程中,不仅要考虑药品的生产效率和质量,还要考虑药品的稳定性和纯度,因此制药工程的重要性不言而喻。
制药工程是医药行业的核心,它直接关系到医疗卫生事业的发展和人民群众的生命健康。
随着科技的不断发展和医疗需求的持续增长,要求药品生产更加绿色环保、高效节能、安全卫生。
制药工程的重要性在于其创新性和前瞻性,需要不断地更新技术、提高质量,以满足人们对健康的需求。
制药分离技术作为制药工程的关键环节,对药品的质量和效果起着决定性作用,因此制药工程的重要性不容忽视。
1.2 制药分离技术的定义制药分离技术是指在制药工程中,通过各种方式将药物或化学物质与其他杂质或组分分离开来的一种技术。
这些分离技术可以帮助我们提纯药物,去除有害物质,调节药物的浓度和纯度,从而确保药物的质量和稳定性。
制药分离技术在制药工程中起着至关重要的作用,它直接影响着药物的疗效和安全性。
在制药工程中,制药分离技术需要根据不同药物的性质和要求选择不同的分离方法,例如传统的过滤、结晶、蒸馏等方法,以及现代的膜分离、超临界流体萃取、超声波萃取等高级技术。
这些技术的不断创新和进步,推动着制药工程的发展,并有助于提高药物的质量、效率和成本控制。
总的来说,制药分离技术是制药工程中不可或缺的重要环节,它为研发和生产高质量的药物提供了关键支持。
随着科技的不断进步和技术的不断完善,制药分离技术也将不断发展和创新,为制药工程的进步和药物疗效的提高做出更大的贡献。
2. 正文2.1 传统的制药分离技术传统的制药分离技术是制药工程中至关重要的一部分,它们为药物生产提供了基础和支撑。
传统的制药分离技术包括各种物理和化学方法,如冷凝、蒸馏、结晶、洗涤、干燥等。
1、分离操作主要分为机械分离和传质分离两类。
2、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,其余组分则不容或少溶于萃取剂中,这样在萃取操作中原料混合物中待分离的组分从一相转移到另一相张,从而使溶质被分离。
所以萃取属于传质过程。
3、中药材中的成分:1)有效成分,指起主要药效的物质,如生物碱、苷类、挥发油;2)辅助成分,指本身没有特殊疗效,但能增强或缓和有效成分作用的物质;3)无效成分,指本身无效甚至有害的成分,它们往往影响溶剂浸取的效能、制剂的稳定性、外观以至药效;4)组织物,是指构成药材细胞或其他不溶性物质,如纤维素、石细胞、栓皮等。
4、中药材的浸取过程:1)浸润、渗透阶段;2)解吸、溶解阶段;3)扩散、置换阶段。
5、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和黏度小;4)价廉易得,无毒,腐蚀性小等。
附:水为最长用的浸取溶剂,经济易得,极性大、溶解范围广,乙醇次之,是一种半极性溶剂。
6、浸取过程的影响因素:1)药材的粒度;2)浸取的时间;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。
7、微波的基本作用原理:微波是指波长在1mm到1m范围的电磁波,介于红外与无线电波之间。
微波以直线传播,并具有反射、折射、衍射等光学特性;大多数良导体能够反射微波不吸收,绝缘体可穿透并部分反射微波,通常对微波吸收较少,而介质如水、极性溶剂等则有吸收、穿透和反射微波的性质。
8、微波的主要特点:1)体热源瞬时加热;2)热惯性小;3)反射性和透射性。
9、微波协助浸取的影响因素:1)萃取剂的选择;2)pH值的影响;3)物料中水含量的影响;4)微波剂量的影响;5)萃取时间的影响;6)基体物质的影响。
制药分离工程期末总结引言制药分离工程是制药工程中的重要部分之一,主要用于从原料中分离和纯化药物成分,以确保制药产品的安全、有效和高纯度。
本期末总结将回顾我在制药分离工程课程中所学到的知识和技能,并对分离工程的挑战和发展方向进行讨论。
一、分离工程的基本原理和技术流程分离工程的基本原理是根据不同化合物之间的性质差异,通过一系列物理和化学方法将目标化合物从原料中分离出来,并使其达到所需纯度。
常用的分离技术包括结晶、溶剂抽提、吸附、蒸馏、过滤和离心等。
在制药分离工程中,常常需要结合多种分离技术,以达到所需的纯度和产量。
技术流程是制药分离工程的关键,可以根据具体的制药产品和要求进行设计。
通常的流程包括原料准备、预处理、分离、纯化、结晶和干燥等步骤。
在分离和纯化阶段,常用的技术包括溶剂抽提、吸附剂选择、蒸馏塔设计和浓缩等。
结晶和干燥则需要考虑晶体的形态和晶体的稳定性等因素。
二、制药分离工程的挑战与解决方案在实际的制药分离工程中,常常遇到诸多挑战,例如原料的复杂性、操作条件的严格要求和产品的高纯度要求等。
为了解决这些挑战,可以采取一系列的措施。
首先,需要对原料进行适当的预处理,以去除杂质和不需要的成分。
预处理可以采用过滤、离心和沉降等技术,以减少后续分离和纯化步骤的复杂性和难度。
其次,选择合适的分离和纯化技术是制药分离工程的关键。
对于不同的药物成分,可以根据其化学性质和物理性质选择合适的分离技术。
例如,对于极性化合物可以采用溶剂抽提和吸附技术,而对于非极性化合物可以采用蒸馏和结晶技术。
此外,合理设计分离和纯化的工艺参数也是制药分离工程中的重要方面。
包括选择合适的溶剂、调整操作温度和压力等。
这些参数的调整可以提高分离和纯化效果,使产品达到所需纯度和产量。
三、制药分离工程的发展方向随着制药行业的不断发展和创新,分离工程也在不断更新和改进。
未来的制药分离工程将更加注重绿色和可持续发展。
首先,将绿色化学原则和技术应用于制药分离工程中,减少对环境的污染和资源的浪费。
制药分离工程题库(附参考答案)一、单选题(共74题,每题1分,共74分)1.能用于蛋白质分离过程中的脱盐和更换缓冲液的色谱是: ( )A、离子交换色B、凝胶过滤色谱C、反相色谱D、亲和色谱正确答案:B2.下列各组溶剂,按极性大小排列,正确的是: ( )A、水>丙酮>甲醇B、丙酮>乙醇>甲醇C、乙醇>醋酸乙脂>乙醚D、乙醇>甲醇>醋酸乙脂正确答案:C3.当蛋白质分子在水中以两性离子形式存在,其分子净电荷为零(即正负电荷相等)的pH值点称为( )。
A、等电点B、临界点C、临界混熔点D、以上说法都不对正确答案:A答案解析:在等电点时,蛋白质分子以两性离子形式存在,其分子净电荷为零(即正负电荷相等)4.在内部扩散阶段影响干燥速率的主要因素是( )。
A、空气性质B、物料的结构形状大小C、干基含水量D、湿基含水量正确答案:B答案解析:在内部扩散阶段影响干燥速率的主要因素是湿物料的物理结构、化学组成、形状和大小、湿分与物料的结合方式等。
5.( )是指物料真正全部冻结的温度,或者说是已经冻结的物料开始熔化的温度。
A、三相点B、冰点C、结晶点D、共熔点正确答案:D答案解析:共熔点是指物料真正全部冻结的温度,或者说是已经冻结的物料开始熔化的温度。
6.透析的推动力是: ( )A、浓度差B、蒸汽分压差C、电位差D、压力差正确答案:A7.对于纯水,当有冰核存在时,在温度略低于0℃时就开始结冰,水的温度( ),直到全部结成冰A、缓慢下降B、急剧下降C、保持不变D、略有上升正确答案:C答案解析:对于纯水,当有冰核存在时,在温度略低于0℃时就开始结冰,水的温度并不下降,直到全部结成冰。
8.当( )降低到一定值时,生产能力下降,能量消耗增大,必须对膜进行清洗或更换。
A、渗透通量B、膜的孔径C、膜表面对溶质的吸附和沉积作用D、截留分子量正确答案:A9.在工业生产中,利用( )使湿分从固体物料中气化,并经干燥介质带走此湿分的过程,称为热干燥法,简称干燥。
第二章固液萃取(浸取)1、浸取过程包括哪几个阶段?答:浸润、渗透阶段;解吸、溶解阶段;扩散、置换阶段。
2、浸取溶剂的选择原则?答:a、对溶质的溶解度足够大,以节省溶剂用量;b、与溶质之间有足够大的沸点差,以便于容易采用蒸馏等方法回收利用;c、溶质在溶剂中的扩散系数大和黏度小;d、价廉易得,无毒,腐蚀性小。
3、浸取过程的影响因素?答:(1)药材的粒度:过细的粉末在浸出时虽能提高其浸出效果,但吸附作用亦增强,因而使扩散速率受到影响;(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。
4、超声波的作用机制和主要影响因素答:作用机制:(1)超声波热学机理:和其他形式的能一样,超声波也会转化成热能,生成的热能多少取决于介质对超声波的吸收,吸收的能量大部分或全部转化成热能,从而导致组织温度升高,超声波用于浸取时可以在瞬间使溶液内部温度升高,加速有效成分的溶解。
(2)超声波机械机制:超声波的机械作用主要是辐射压强和超声压强引起的。
辐射压强可能引起两种效应,其一是简单的骚动效应,其二是在溶剂和悬浮体之间出现摩擦。
这种骚动可使蛋白质变性,细胞组织变形。
而辐射压将给予溶剂和悬浮体以不同的加速度,即溶剂分子的速度远大于悬浮体的速度,从而在它们之间产生摩擦,这力量足以断开两碳原子之键,使生物分子解聚。
(3)超声波空化效应:由于大能量的超声波作用在液体里,当液体处于稀疏状态下时,液体会被撕裂成很多小的空穴,这些空穴一瞬间闭合,闭合时产生高达几千大气压的瞬间压力,即为空化效应。
由于超声波的空化效应产生极大的压力造成被粉碎物细胞壁及整个生物体的破碎,而且整个破碎过程在瞬间完成;同时,超声波产生的振动作用增强了溶剂的湍流强度及相接触面积,加快了胞内物质的释放、扩散及溶解,从而强化了传质,有利于胞内有效成分的提取。
主要影响因素:超声波的频率、强度、溶剂(张力、黏度、蒸气压)、系统静压及液体中气体种类及含量等。
第一章绪论1.举例说明制药分离工程原理与分类。
答:原理:利用待分离的物质中的有效活性成分与共存杂质之间在物质、化学及生物学性质上的差异进行分离分类:(1)机械分离:过滤,重力沉降,离心分离,旋风分离和静电除光等;(2)传质分离:①速度分离工程:1、膜分离:超滤;2、场分离:电泳。
②平衡分离工程:1、气体传质过程:吸收气体的增湿与减湿;2、气液传质过程:精馏;3、液液传质过程:液液萃取;4、液固传质过程:浸取;5、气固传质过程:固体干燥。
2.工业上常用的传质分离过程包括?举例说明它们的特点。
答:(1)平衡分离过程:借助分离媒介(如热能,溶剂或吸附剂)使均相混合物系变为两系统,再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离。
其传质推动力为偏离平衡态的浓度差。
(2)速率分离:在某种推动力(如浓度差,压力差,温度差,电位梯度和磁场梯度等)作用下,有时在选择性透过膜的配合下,利用更组分扩散速率的差异实现组分的分离。
这类过程的特点是所处理的物料盒产品通常属于同一相态,仅有组成差别。
第二章固液萃取1.试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施包括哪些?答:速率方程J=[1/(k -1+L/D)](C1-C3)=K*△C浸出的总传质系数:K=1/(k -1+L/D)措施(1)药材的粒度:药材粉碎细些,与浸取的溶剂的接触面愈大,扩散面愈大,故扩散速率越快,浸出的效果愈好;(2)浸取温度:温度的升高能使植物组织软化,促进膨胀,增加可溶性成分的溶解和扩散速率,促进有效成分的浸出;(3)浸取的时间:浸取时间与浸取量程正比;(4)浓度差:浓度差越大,浸取速率越快,适当地运用和扩大浸取过程的浓度差,有助于加速浸取过程和提高浸取速率;(5)浸取的压力:适当提高浸取压力会加速浸润过程,提高提取速率。
2.选择浸取溶剂的基本原则有哪些?试对常用的水和乙醇溶剂的适用范围进行说明。
答:基本原则:(1)对溶质的溶解度足够大,以节省溶剂用量;(2)与溶剂之间有足够大的沸点差,以便于采取蒸馏等方法回收利用;(3)溶质在溶剂中的扩散系数大和粘度小;(4)价廉易得,无毒,腐蚀性小等。
1.制药工业包括: 生物制药、化学合成制药、中药制药;2.三大药源: 生物药物、化学药物与中药构成人类防病、治病旳三大药源。
3、原料药旳生产包括两个阶段:①、第一阶段, 将基本旳原材料通过化学合成、微生物发酵或酶催化反应或提取而获得具有目旳药物成分旳混合物。
②、第二阶段, 常称为生产旳下游过程, 重要是采用合适旳分离技术, 将反应产物或中草药粗品中旳药物或分纯化成为药物原则旳原料药。
分离操作一般分为机械分离和传质分离两大类。
4、萃取属于传质过程 , 浸取是中药有效成分旳提取中最常用旳。
浸取操作旳三种基本形式: 单级浸取, 多级错流浸取, 多级逆流浸取。
5、中药材中所含旳成分: 有效成分 , 辅助成分 , 无效成分 , 组织物6.浸取旳目旳: 选择合适旳溶剂和措施, 充足浸出有效成分及辅助成分, 尽量减少或除去无效成分。
对中药材旳浸取过程: 湿润、渗透、解吸、溶解及扩散、置换。
7、浸取溶剂选择旳原则:①、对溶质旳溶解度足够大, 以节省溶剂用量。
②、与溶剂之间有足够大旳沸点差, 以便于采用蒸馏等措施回收运用。
③、溶质在记录中旳扩散系数大和粘度小。
④、价廉易得, 无毒, 腐蚀性小。
8、浸取辅助剂旳作用:①、提高浸取溶剂旳浸取效能。
②、增长浸取成分在溶剂中旳溶解度。
③、增长制品旳稳定性。
④、除去或减少某些杂质。
9、浸取过程旳影响原因:①、药材旳粒度。
②、浸取旳温度。
③、溶剂旳用量及提取次数。
④、浸取旳时间。
⑤、浓度差。
⑥、溶剂旳PH值。
⑦、浸取旳压力。
10、浸出旳措施: 浸渍、煎煮、渗漉, 水蒸汽蒸馏。
11.超声波协助浸取, 基本作用机理: 热学机理、机械机理、空化作用。
12、超声波旳空化作用:大能量旳超声波作用在液体里, 当液体处在稀疏状态时, 液体将会被扯破成诸多小旳空穴, 这些空穴一瞬间闭合, 闭合时产生高达几千大气压旳瞬间压力, 即称为空化效应。
微波协助浸取特点:浸取速度快、溶剂消耗量小。
局限性:只合用于对热稳定旳产物, 规定被处理旳物料具有良好旳吸水性。
浅谈制药工程中的制药分离技术1. 引言1.1 制药分离技术的重要性制药分离技术在制药工程中起着至关重要的作用,它能够将原料中的有效成分与杂质进行有效分离,从而提高药品的纯度和质量,并确保药品的安全性和有效性。
制药分离技术的重要性主要体现在以下几个方面:1. 提高药品的纯度和质量:通过分离技术,可以将原料中的有害杂质和无效成分去除,从而提高药品的纯度和质量,确保药品具有理想的药效。
2. 保证药品的安全性:分离技术可以有效去除原料中的有毒物质和微生物,避免药品在制备过程中受到污染,保证药品的安全性和稳定性。
3. 提高药品的生产效率:制药分离技术可以帮助药厂提高生产效率,减少生产成本,提高产量,从而更好地满足市场需求。
4. 促进制药工程领域的发展:制药分离技术的不断发展和创新,推动了制药工程领域的进步,为药物研发和生产提供了更多的可能性和选择。
制药分离技术在制药工程中具有重要的意义,对于提高药品的质量和安全性,促进药品生产的效率和产量,以及推动制药工程领域的发展都起着至关重要的作用。
1.2 制药工程的发展背景随着医药科学的不断进步,制药工程在近年来取得了长足的发展。
制药工程是指利用化学、生物、机械工程等知识和技术,对从天然物质中提取活性成分,并将其合理组合,制成满足临床需要的药品的过程。
制药工程的发展背景可以追溯到古代药物制备的历史,而随着现代科学技术的不断突破,制药工程在20世纪得到了迅猛的发展。
在过去,人们制药的主要方式是通过煎煮、蒸馏等传统工艺来提取药效成分。
随着科学技术的进步,尤其是化学、生物技术的应用,制药工程逐渐走向了现代化的轨道。
现代制药工程不仅仅局限于简单的提取和合成药物活性成分,更注重药物的制备工艺、质量控制、疗效评价等方面的研究。
制药工程的发展背景正是推动了制药分离技术不断创新和完善的动力源泉。
通过不断改进和优化分离技术,制药工程能够更有效地提高药物的纯度、稳定性和活性,从而更好地满足患者的治疗需求。
绪论(3个对象、特点、分离技术、特征、举例)•对象:生物制药、化学制药、中药制药•生物制药:利用生物体、生物组织或其他成分,综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工,制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。
•生物制药举例:1982年第一个用重组dna技术生产的生物医药产品,人胰岛素出现,此后以基因重组为核心的生物技术所开发研究的新药数目一直居首位。
•化学制药: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;或由已知具有一定基本结构的天然产物经过对化学结构进行改造和物理处理过程制得•化学制药举例:在研究天然药物化学结构的基础上,通过人工合成和结构改造,获得了新的化学药品,如通过可卡因的改造,发明了一系列结构简单的局麻药(普鲁卡因、丁卡因等);20世纪30年代一系列磺胺类药物的发明是化学治疗的又一新的里程碑,从此人类有了对付细菌感染的有效武器;•中药制药:中药以天然植物药、动物药和矿物药为主,但自古以来也有一部分中药来自人工合成;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,并受阴阳五行学说的支配。
•中药制药举例:唐代孙思邈的《千金方》中,就有制药总论专章,叙述了制药理论、工艺和质量问题。
•制药过程均包括原料药的生产和制剂生产两个阶段,在制药分离工程中,将主要研究原料药生产过程中的分离技术。
•制药分离原理:利用待分离的物质中有效活性成分与共存杂质之间在物理、化学和生物学性质上的差距进行分离。
分离操作通常为机械分离和传质分离两大类。
机械分离的对象是非均相混合物,可根据物质的大小、密度和差异进行分离,传质分离主要用于各种均相混合物分离,常用的传质分离过程又分为平衡分离过程和速率分离过程。
二、固液萃取(多出题!适用范围、浸取过程影响因素、浸出方法、浸出时间计算、浸取工艺分类及设备)•概念1)有效成分:指起主要药效的物质;2)辅助成分:指本身没有特殊疗效,但能增强或缓和有效成分作用的物质;3)无效成分:指本身无效甚至有害的成分;4)组织物:是指构成药材细胞或其他不溶性物质;•单级浸取计算(书本例题)进行n级浸取时,第n次浸取后,剩余在药材中的浸出物质量为:g n= G/(1+a)na = G’/g’G为药材所含待浸取的物质量;G’为浸出后所放出的溶剂量;g’为浸出后剩余在药材中的溶剂量;g为浸出后残留在药材中浸出物质量•浸取操作有三种基本方式:单级浸取、多级错流浸取、多级逆流浸取。
第一章绪论1.举例说明制药分离工程原理与分类。
答:原理:利用待分离的物质中的有效活性成分与共存杂质之间在物质、化学及生物学性质上的差异进行分离分类:(1)机械分离:过滤,重力沉降,离心分离,旋风分离和静电除光等;(2)传质分离:①速度分离工程:1、膜分离:超滤;2、场分离:电泳。
②平衡分离工程:1、气体传质过程:吸收气体的增湿与减湿;2、气液传质过程:精馏;3、液液传质过程:液液萃取;4、液固传质过程:浸取;5、气固传质过程:固体干燥。
2.工业上常用的传质分离过程包括?举例说明它们的特点。
答:(1)平衡分离过程:借助分离媒介(如热能,溶剂或吸附剂)使均相混合物系变为两系统,再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离。
其传质推动力为偏离平衡态的浓度差。
(2)速率分离:在某种推动力(如浓度差,压力差,温度差,电位梯度和磁场梯度等)作用下,有时在选择性透过膜的配合下,利用更组分扩散速率的差异实现组分的分离。
这类过程的特点是所处理的物料盒产品通常属于同一相态,仅有组成差别。
第二章固液萃取1.试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施包括哪些?-1浸出的总传质系数:K=1/(k-1+L/D)措施(1)药材的粒度:药材粉碎细些,与浸取的溶剂的接触面愈大,扩散面愈大,故扩散速率越快,浸出的效果愈好;(2)浸取温度:温度的升高能使植物组织软化,促进膨胀,增加可溶性成分的溶解和扩散速率,促进有效成分的浸出;(3)浸取的时间:浸取时间与浸取量程正比;(4)浓度差:浓度差越大,浸取速率越快,适当地运用和扩大浸取过程的浓度差,有助于加速浸取过程和提高浸取速率;(5)浸取的压力:适当提高浸取压力会加速浸润过程,提高提取速率。
2.选择浸取溶剂的基本原则有哪些?试对常用的水和乙醇溶剂的适用范围进行说明。
答:基本原则:(1)对溶质的溶解度足够大,以节省溶剂用量;(2)与溶剂之间有足够大的沸点差,以便于采取蒸馏等方法回收利用;(3)溶质在溶剂中的扩散系数大和粘度小;(4)价廉易得,无毒,腐蚀性小等。
《制药别离工程》课程简介课程内容:制药别离工程是制药工程专业学生的必修课。
该课程主要包括药物的提取、别离与纯化 技术,它是化学与生物的交叉领域,集成了化学别离与生物别离的原理与技术。
因此,它是 制药工程专'业的一门重要课程。
课程的内容包括以下局部:1 .原料的预处理(离心沉降;过滤).萃取(浸取;溶剂萃取;双水相萃取;反胶团萃取;液膜萃取;超临界流体萃取)2 .膜别离.吸附与离子交换3 . 层析.电泳 4 .分子蒸馈.结晶Brief IntroductionCourse Description:Pharmaceutical separation engineering is a compulsory curriculum for students of pharmaceutical engineering. This course content covers the technology of pharmacy separation and purification. It is a across field about chemistiy and biology. This principle is integration of chemistry separation and biology separation. So it is an importance course for pharmaceutics.This course contents following parts:1.Material pretreatment (Centrifugation; Filtration)2.Extraction (Leaching; Solvent extraction; Aqueous two-phase extraction; Reversed micellar extraction; Liquid membrane extraction; Supercritical fluid extraction).3.Membrane separation4.Adsorption and Ion exchange5.Chromatography6.Electrophoresis7.molecule distillation一、教学内容绪论第一章原料的预处理第一节细胞别离:离心别离、过滤。
1.中药分离:中药化学成分经提取浓缩后,得到的仍是含有多种成分的混合物,需选用适当的方法将其中所含各种成分逐一分开,并把所得单体加以精制纯化,这一过程称为分离。
2 萃取是利用混合物中各组分在某溶剂中的溶解度差异来分离混合物的一种单元操作。
以液态溶剂为萃取剂,而被处理的原料为固体时的萃取操作称为固液萃取或浸取;以液态溶剂为萃取剂,而被处理的原料也为液体时称为液液萃取;此外,以超临界流体作为萃取剂的萃取操作称为超临界流体萃取。
3.有效成分、辅助成分等P94.提取阶段:植物性药材的提取过程一般可分为润湿、渗透、解吸、溶解、扩散、置换等几个阶段。
5.提取辅助剂:凡加入提取剂中能增加有效成分的溶解度及制品的稳定性或能除去或减少某些杂质的试剂称为提取辅助剂。
6.提取剂的选择依据中药成分在溶剂中的溶解度直接关系到提取效果的好坏。
提取剂可分为亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂。
一些常见溶剂的亲水性的强弱顺序:水>甲醇>乙醇>丙酮>乙酸乙酯>乙醚>氯仿>苯>石油醚。
7.速率:药材的粒度越小,比表面积就越大,相应的传质表面积也越大,提取速率就越快。
8.温度影响速率:一般情况下,溶质在提取剂中的溶解度随温度的升高而增大,同时扩散系数亦随温度的升高而增大,因此,适当升高温度可提高提取速率和产品收率。
9.时间因素:当条件一定时,提取时间越长,产品的收率就越高。
但当提取过程达到动态平衡后,再延长时间收率也不会增加,相反地杂质量会增加,导致产品质量下降。
10.浓度差是指药材内部毛细孔内的浓溶液与其外部溶液主体的浓度差,它是提取过程的传质推动力。
浓度差越大,提取速率就越快。
因此,适当增大浓度差,可缩短提取时间,提高提取效率。
11.单级浸出工艺是指将药材和溶剂一次加入提取设备中,经过一定时间的提取后,放出浸出药液,排出药渣的整个过程。
特点:浸出速度开始大,逐渐降低,直至平衡。
工艺简单,常用于小批量生产。
第一章绪论
1.举例说明制药分离工程原理与分类。
答:
原理:
利用待分离的物质中的有效活性成分与共存杂质之间在物质、化学及生物学性质上的
差异进行分离
分类:
(1)机械分离:
过滤,重力沉降,离心分离,旋风分离和静电除光等;
(2)传质分离:
①速度分离工程:
1、膜分离:
超滤;
2、场分离:
电泳。
②平衡分离工程:
1、气体传质过程:
吸收气体的增湿与减湿;
2、气液传质过程:
精馆;
3、液液传质过程:
液液萃取;
4、液固传质过程:
浸取;
5、气固传质过程:
固体干燥。
2.工业上常用的传质分离过程包括?举例说明它们的特点。
答:
(1)平衡分离过程:
借助分离媒介(如热能,溶剂或吸附剂)使均相混合物系变为两系统,再以混合物中各组分在处于平衡的两相中分配关系的差异为依据而实现分离。
其传质推动力为偏离平衡态的浓度差。
(2)速率分离:
在某种推动力(如浓度差,压力差,温度差,电位梯度和磁场梯度等)作用下,有时在选择性透过膜的配合下,利用更组分扩散速率的差异实现组分的分离。
这类过程的特点是所处理的物料盒产品通常属于同一相态,仅有组成差别。
第二章固液萃取
1 .试结合固液提取速率公式说明提高固液提取速率的措施包括哪些?
答:
速率方程J=[1/(k -1+L/D)](C
1-C
3)=K*A C
浸出的总传质系数:
K=1/(k -1+L/D)
措施
(1)药材的粒度:
药材粉碎细些,与浸取的溶剂的接触面愈大,扩散面愈大,故扩散速率越快,浸出
的效果愈好;
(2)浸取温度:
温度的升高能使植物组织软化,促进膨胀,增加可溶性成分的溶解和扩散速率,促
进有效成分的浸出;
(3)浸取的时间:
浸取时间与浸取量程正比;
(4)浓度差:
浓度差越大,浸取速率越快,适当地运用和扩大浸取过程的浓度差,有助
于加速浸取过程和提高浸取速率;
(5)浸取的压力:
适当提高浸取压力会加速浸润过程,提高提取速率。
2.选择浸取溶剂的基本原则有哪些?试对常用的水和乙醇溶剂的适用范围进行说明。
答:
基本原则:
(1)对溶质的溶解度足够大,以节省溶剂用量;
(2)与溶剂之间有足够大的沸点差,以便于采取蒸馆等方法回收利用;
(3)溶质在溶剂中的扩散系数大和粘度小;
(4)价廉易得,无毒,腐蚀性小等。
适用范围:
水作为有机溶剂经济易得,而且极性大,溶解范围广。
药材中的生物碱盐类,昔,苦味质。
有机酸盐,糅质、蛋白质、糖、树胺、色毒、多糖类(果胶、黏液质、菊糖、淀粉等)以及酶和少量的挥发油都能被水浸出;
乙醇是一种半极性溶剂。
由于乙醇溶解性能介于极性与非极性之间。
所以乙醇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。
例如:
乙醇含量在90%以上时,适于浸取挥发油,有机酸,树脂,叶绿素等;乙醇含量在50%~70%寸,适用于浸取生物碱,昔类等;乙醇含量在50%以下时, 适于浸取苦味质,蕙醍类化合物等。
3.简述超声协助浸取的作用原理及影响因素。
答:
作用原理:
超声波热学机理,超声波机械机制,超声波空化作用;
影响因素:
超声波的频率、强度、溶剂(张力、粘度、蒸汽压)。
系统静压及液体中气体种类及含量等。
4.简述微波协助的作用原理及影响因素。
答:
作用原理:
一方面是利用微波透过萃取剂达到物料内部,由于物料腺细胞系统含水量局,水
分子吸收微波能产生大量的热量,所以能加速被加热时细胞内温度迅速升高,液态水气化产生的压力将细胞膜和细胞壁冲破。
形成微小的孔洞,进一步加热导致细胞内部和细胞壁水分减少,细胞收缩,表面出现裂纹孔洞或裂纹的存在使胞外溶剂容易进入细胞中,固体表面的液膜通常是由极性强的萃取剂所组成的,在微波辐射作用下,强极性分子将瞬时极化并以 2.45*109次/s的速度
做极性变性运动,这就可能对液膜产生一定的微观扰动”影响,使附在固相周
围的液膜变薄,溶剂与溶质之间的结合力受到一定程度的削弱,从而使固液浸取的扩散过程所受到的阻力减小。
影响因素:
萃取剂的选择;Ph值得影响;物料中水含量的影响;微波剂量;萃取时间;基本物质。
第三章液液萃取
1.固液浸取与液液萃取各有何特点?在操作过程中的影响因素有何相同与不同点?
答:
(1)特点:
固液浸取以液态溶剂为萃取剂,被处理的原料为固体,利用混合物在溶剂中溶解
度的差异分离物质;液液萃取以液态溶剂为萃取剂,被处理的原料为液体,利用溶质在两个相之间的不同分配实现分离;
(2)相同点:
都需考虑操作温度,Ph,反应时间
不同点:
固液浸取还需考虑:
药材的粒度,溶剂及用量及提取次数,浓度差,浸取压力;
液液萃取需考虑:
萃取剂的选择,原溶剂的条件,盐析,带溶剂,乳化和破乳。
2.试给出分配系数与选择性系数6的定义。
答:
分配系数k
A表示原料液中加入萃取剂后形成平衡的两个液相,溶质A在萃取相E与萃余相R中的分配关系。
k
A=A在E中的浓度/A在E中的浓度=y
A/x
A。
选择性系数(3表示萃取剂的选择性(3= k
A/k
B= 容质A在E,R相中的分配系数/稀释剂B在E,R相中的分配系数。
3.在液液萃取过程,选择萃取剂的理论依据和基本原则有哪些?
答:
理论依据:
溶质在两个液相之间的不同分配。
基本原则:
①萃取剂的选择性与选择性系数;②萃取剂与原溶剂的互溶度;
③萃取剂的物理性质;④萃取剂的化学性质;
⑤萃取剂的回收;⑥萃取剂的价格,对设备腐蚀性小和安全性好。
4.给出液泛的定义,如何避免液泛?
答:
定义:
分散相和连续相在萃取塔内做逆向流动时,两相之间的流动阻力随两相流速的增加而
增加,当流速增加到一定程度时,两流体相互之间会产生严重夹带而造成的液体倒流现象。
避免方法:
①控制适当的液气比;②控制适当的负荷;③保证液体清洁,不易发泡;④保证
塔板清洁无垢。
5.给出液体返混的定义,如何避免返混?
答;定义:
塔内有一部分液体的流动滞后于主体流动,或者向相反方向运动,或者产生不规则的
漩涡运动。
避免方法:
①减小液体与塔壁之间的摩擦,增大靠近塔壁连续相液体的流速;②使分散相
液滴大小均匀;③避免塔内产生局部漩涡运动。
第四章超临界流体萃取
3.试对超临界萃取中夹带剂的作用机理,优点和问题进行讨论。
答:
作用机理:
①溶剂的密度;②溶剂与夹带剂分子间的相互作用。
优点:
①可大大增加被分离组分在超临界流体中的溶解度;
②在加入与溶质起特定作用的适宜夹带剂时,可使该溶剂的选择性(或分离因子)大
大提局。
问题:
①萃取段需要夹带剂与溶质的相互作用能改善溶质的溶解度和选择性;
②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;
③在食品,医药工业中应用还应考虑夹带剂的毒性等问题,使用的夹带剂不能对原料
和物品造成污染。
4.试对超临界萃取应用于天然产物和中药有效成分提取的优势与局限性进行评价。
答:
优势:
①萃取能力高;②操作参数易于控制;③溶剂可循环使用(回收方
便);④特别适于热敏性物质,且能实现无溶剂残留;⑤反应时间快,周期短;⑥流程简单,操作方便。
局限性:
①投资较大,对工作人员素质要求较高,因而投资风险大;
②主要适用于高附加值,热阻性成分的萃取分离;
③天然产物组分复杂,近似组分多,单独使用超临界萃取技术满足不了对产品纯度
的要求,常与其他先进技术结合。
5.影响超临界萃取传质速率的因素有哪些?
答:
①萃取温度;②萃取压力;③萃取时间;④溶剂流速;⑤溶剂与物料的流量比等。