制药分离工程 教学课件 作者 李淑芬 白鹏 主编第二章.ppt

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1、第2章固液萃取（浸取）2.1概述萃取（extration）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，其余组分则不溶或少溶于萃取剂中，这样在萃取操作中原料混合物中待分离的组分（溶质）从一相转移到另一相中，从而使溶质被分离。所以萃取属于传质过程。当以液态溶剂为萃取剂，而被处理的原料为固体时，则称此操作为固液萃取，又称浸取或浸出（leaching）。当以液态溶剂为萃取剂，同时被处理的原料混合物也为液体，则称此操作为液液萃取，也常称（有机）溶剂萃取。本章主要介绍浸取，液液萃

2、取在第3章中介绍。2.2浸取过程的基本原理2.2.1药材有效成分的浸取过程2.2.2费克定律与浸取速率方程2.2.3浸取过程的影响因素2.2.1药材有效成分的浸取过程中药材中所含的成分十分复杂，概括：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它不溶性物质，如纤维素、石细胞、栓皮等。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

3、效成分。2.2.1药材有效成分的浸取过程2.2.1.1浸润、渗透阶段2.2.1.2解吸、溶解阶段2.2.1.3扩散、置换阶段2.2.1.1浸润、渗透阶段新鲜植物性药材的细胞中，含有多种水溶性物质和水不溶性物质。药材经干燥后，组织内水分被蒸发，细胞逐渐萎缩，细胞液中的物质呈结晶或无定形沉淀于细胞中，从而使细胞内出现空洞，充满了空气。当药材被粉碎时，一部分细胞可能破裂，其中所含成分可直接被溶剂浸出而转入浸出液中；而大部分细胞在粉碎后仍保持完整状态。当它们与溶剂接触时，被溶剂浸润，溶剂渗透进入细胞中。2.2.1.2解吸、溶解阶段由于细胞中各种成分间有一定的亲和力，故

4、溶质溶解前必须克服这种亲和力，才能使这些待浸取的有效成分转入溶剂中，这种作用称为解吸作用。浸出有效成分时，应选用具有解吸作用的溶剂，如乙醇就有很好解吸作用。有时也在溶剂中加入适量的酸、碱、甘油或表面活性剂以便能有助解吸，增加有效成分的溶解作用。浸取溶剂通过毛细管和细胞间隙进入细胞组织后与被解吸的成分接触，使成分转入溶剂中被称为溶解阶段。2.2.1.3扩散、置换阶段浸取溶剂溶解有效成分后形成的浓溶液具有较高的渗透压，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，这是浸出的动力。一般在药材表面附有一层很厚的溶液膜，称为扩散“边界层”，浓溶液中的溶质向

5、粒表面液膜扩散，并通过此边界膜向四周的稀溶液中扩散。在静止条件下，完全由于溶质分子浓度不同而扩散的称为分子扩散。扩散过程中有流体的运动而加速扩散的称为对流扩散。浸取过程中两种类型的扩散方式均有，而后者对浸出效率影响更大。2.2.2费克定律与浸取速率方程2.2.2.1费克定律2.2.2.2由费克定律推导出的浸取速率方程2.2.2.3扩散系数2.2.2.4总传质系数2.2.2.1费克定律2.2.2.1费克定律2.2.2.2由费克定律推导出的浸取速率方程2.2.2.2由费克定律推导出的浸取速率方程2.2.2.2由费克定律推导出的浸取速率方程2.2.2.3扩散系数①溶

6、质（A）在液相（B）中的扩散系数②溶质在固体中的扩散系数①溶质（A）在液相（B）中的扩散系数①溶质（A）在液相（B）中的扩散系数①溶质（A）在液相（B）中的扩散系数②溶质在固体中的扩散系数如果固体内存在浓度梯度,固体中组分可由某一部分向另一部分扩散。通常在固体中有两种扩散类型：一种是遵从费克定律的、基本上与固体结构无关的扩散，另一种是与固体结构有关的多孔介质内扩散。由于把固体药物看成由可溶物（溶质）和不溶物（载体或基质）组成，浸取过程实质是溶质由复杂的植物基质中通过内外扩散传递到液相溶剂的传质过程。由于中药材的物质结构中存在孔隙和毛细管及其作用，使分子在毛细管

7、中运动速度很缓慢。内扩散系数与有效成分含量、温度、及流体力学条件等有关，故不是固定常数。此外，内扩散系数还和浸泡时药材的膨胀、药物细胞组织的变化和扩散物质的浓度的变化等有关。表2-1植物药材的内扩散系数药材名浸出物质溶　剂内扩散系数/（cm2/s）百合叶颠茄叶缬草根甘草根花生仁芫荽籽五倍子甙　类生物碱缬草酸甘草酸油　脂油　脂丹　宁70%乙醇水70%乙醇25%氨水苯苯水0.45×10－80.9×10－80.82×10－75.1×10－72.4×10－80.65×10－81.95×10－92.2.2.4总传质系数2.2.2.4总传质系数2.2.3浸取过程的影响因素

8、2.2.3.1浸取溶剂和辅助剂2.2.