Chapter+4++制药分离工程基础与设备

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1、e-mail:yaors@163.comyaorisheng-jf@hfut.edu.cnPhone:2901771(o)Workroom:room709,ShenghuaBuilding制药工程原理与设备PrincipleandEquipmentofPharmaceuticalEngineeringChapter4制药分离工程基础与设备中药现代化的主要研究内容包括：(1)应用现代科技方法和手段阐明中药药效的物质基础、药理、方剂配伍理论、毒副作用等，以此为基础创制具有自主知识产权的中药新药(2)应用现代科技手段实现对中药质量的有效监控(3)采用

2、现代科技和手段，开展中药生产技术的现代化、工艺工程化和产业化研究(4)中药产业各环节国际认可的标准规范化管理(5)应用生物科学与技术(例如：细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程)等解决中药资源短缺等问题§1.概述利用先进的现代科学技术手段与方法，对目前中药生产中相对落后的生产工艺和过程实施高新技术产业化改造，生产出“安全、高效、稳定、可控”的，具有强大国际竞争力的现代中药产品，实现中药现代化及国际化，是我们制药工程专业学生与制药工程学科的科技工作者面临的重要任务。中药和天然药物的萃取分离是中药现代化的工程技术关键之一§1.概述目前，天然药物及中

3、药材有效成分的工业分离方法仍主要是溶剂浸出萃取及其基础发展起来的新技术、新方法，包括超临界流体萃取、超声波萃取、微波萃取，以及组合工程技术（如萃取-膜分离）、生物酶法提取分离、反应萃取分离等§1.概述§2.固液萃取工程基础中药有效成分的浸出是中药提取工艺中的重要操作单元之一。中药成分在溶剂中的溶解度直接与所选溶剂性质有关。溶剂可分为水、亲水性有机溶剂和亲脂性有机溶剂一、固液萃取过程原理萃取过程可包括简单的物理溶解和/或沉淀过程，这些过程也可通过化学反应产生。利用溶解度的不同，使混合物中的组分得到完全的或部分的分离的过程，称为萃取。萃取操作中溶质

4、从一相转移到另一相中去，因此萃取是传质过程。§2.固液萃取工程基础如果被处理的物料是固体，则此过程称为液—固萃取（也称为提取或浸取），就是应用溶液将固体原料中的可溶组分提出来的操作。中药制药过程，重要的是利用中草药提取有效成分或有效部位做原料，浸取过程提取有效成分。§2.固液萃取工程基础动物性药材的有效成分绝大部分是蛋白质或多肽类，分子量较大，难以透过细胞膜植物性药材的有效成份的分子量一般都比无效成分的分子量小得多，浸取时要求有效成份透过细胞膜渗出，无效成分仍留在细胞组织中以便除去。§2.固液萃取工程基础（1）动物性药材的浸出过程动物性药材的有

5、效成分绝大部分是蛋白质、激素、酶等，必须将细胞膜破坏。浸取常用的溶剂有稀酸、盐类溶液、乙醇、丙酮、醋酸、乙醚、甘油等。乙醇、丙酮及甘油可破坏细胞结构。浸取时应控制适当的温度和溶剂的用量，用浸渍、回流等不同方法浸取。§2.固液萃取工程基础（2）植物性药材的浸出过程植物性药材的浸出过程是由湿润、渗透、溶解及扩散等几个相互联系的阶段所组成§2.固液萃取工程基础溶剂将药材润湿、后在药材内部渗透药材内部物质的润湿、可溶性物质溶解可溶性物质在药材内部经多孔细胞壁扩散物质从药材表面向溶液扩散溶剂中药及天然药物固液萃取过程示意图目标分子将经历液泡和细胞器的膜透

6、过、细胞浆中的扩散、细胞膜和细胞壁的透过等复杂的传质过程。若细胞壁没有破裂，浸取作用是靠细胞壁的渗透来完成的，浸取的速率很慢细胞壁被破坏后，传质阻力减小，目标产物比较容易进入到萃取液主体，并依据相似相溶原理而溶解，达到萃取的目的§2.固液萃取工程基础二、Fick扩散定律与扩散系数中药材提取过程可用Fick定律描述这种传质过程。有效成分溶解后在组织内形成浓溶液而具有较高的渗透压，从而形成扩散点，不停地向周围扩散其溶解的成分以平衡其渗透压，这是浸取的推动力。§2.固液萃取工程基础（1）Fick扩散定律JAT为溶质流量，mol/(cm2s)；CA为溶

7、质浓度，mol/cm3；Z为垂直于有效扩散面积的位移，cm；D为溶质分子扩散系数，cm2/s；DE为涡流扩散系数，cm2/s；负号表示扩散方向，即药物分子扩散向浓度降低的方向进行。扩散动力是扩散方向Z上的浓度梯度dCA/dZ。适用于稳态过程，即液体中溶质的浓度不随时间改变的过程体系。非稳态过程，用Fick第二定律描述§2.固液萃取工程基础（2）浸出的扩散通量中药材等植物药材中有效成分被浸出时，自药材颗粒单位时间通过单位面积的物质量—称为扩散通量，由Fick扩散定律得：扩散通量J的因次kmol/(m2•s)，上式即浸出速率方程§2.固液萃取工程基

8、础在浸出过程中a.溶剂在药材内部的渗透，在植物组织中有大量的毛细管型小孔，溶剂进入药材内部后，因毛细管的作用，沿毛细管渗透到植物组织中去，并将植物细胞