膜分離技術(shù)在中藥研究和生產(chǎn)中的應(yīng)用課件

1、膜分離技術(shù)在中藥研究和生產(chǎn)中的應(yīng)用課件膜分離技術(shù)在中藥研究和生產(chǎn)中的應(yīng)用課件一、傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題有效成分損失率高如水提醇沉工藝生產(chǎn)成本高、不環(huán)保生產(chǎn)周期長(zhǎng)特別是成分含量低時(shí)無(wú)效成分除去率低濃縮率不高需熱處理不適宜于熱敏成分柱層析、重結(jié)晶等分離方法過(guò)分注重單一組分9/13/20222膜分離技術(shù)一、傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題有效成分損失率高如水提醇沉工藝9/二、中藥特性有效成分具有明確化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理常數(shù)的化學(xué)物質(zhì)有效部位代表或部分代表中藥功效的多組分混合物（小分子、大分子等）提取分離過(guò)程中的物理化學(xué)變化 沉淀反應(yīng) 增溶作用 水解反應(yīng) 氧化-還原反應(yīng) 其他聚合、取代等9/13/20223膜分離技術(shù)二、中藥

2、特性有效成分具有明確化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理常數(shù)的化學(xué)物質(zhì)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介 1、什么是膜具有選擇性分離功能的過(guò)濾材料2、什么是膜分離技術(shù)利用膜的選擇性、分離特征，達(dá)到濃縮、澄清、分級(jí)、純化、富集等目的化工單元技術(shù)。9/13/20224膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介1、什么是膜具有選擇性分離功能的過(guò)濾材料2三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介上游（Upstream)原料下游(Downstream)滲透物推動(dòng)力（C, P, T, E)3、膜分離過(guò)程9/13/20225膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介上游（Upstream)原料下游(Down三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介4、膜過(guò)濾與傳統(tǒng)過(guò)濾的差別傳統(tǒng)過(guò)濾死端過(guò)濾錯(cuò)流過(guò)濾膜過(guò)濾9/13/202

3、26膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介4、膜過(guò)濾與傳統(tǒng)過(guò)濾的差別傳統(tǒng)過(guò)濾死端過(guò)濾三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介5、膜過(guò)濾的基本原理9/13/20227膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介5、膜過(guò)濾的基本原理9/10/20229膜5、膜過(guò)濾的基本原理三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介9/13/20228膜分離技術(shù)5、膜過(guò)濾的基本原理三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介9/10/202210三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介6、按分離孔徑劃分的膜類(lèi)型微濾 (Microfiltration)超濾 (Ultrafiltration) 反滲透 (Reverse Osmosis)近似無(wú)孔9/13/20229膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介6、按分離孔徑劃分的膜類(lèi)型微濾 (Micr 反

4、滲透反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過(guò)溶劑(通常是水)的性質(zhì)，對(duì)溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過(guò)反滲透膜而從溶液中分離出來(lái)的過(guò)程。海水和苦咸水的淡化是其最主要的應(yīng)用，反滲透膜的制備技術(shù)相對(duì)比較成熟，其應(yīng)用亦十分廣泛。9/13/202210膜分離技術(shù) 反滲透反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過(guò)溶劑(通常是水 滲透和反滲透的原理如圖所示。如果用一張只能透過(guò)水而不能透過(guò)溶質(zhì)的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開(kāi)，水會(huì)自然地透過(guò)半透膜滲透從低濃度水溶液向高濃度水溶液一側(cè)遷移，這一現(xiàn)象稱(chēng)滲透（圖a）。這一過(guò)程的推動(dòng)力是低濃度溶液中水的化學(xué)位與高濃度溶液中水的化學(xué)位之差，表現(xiàn)為水的滲透壓。隨著水的

5、滲透，高濃度水溶液一側(cè)的液面升高，壓力增大。當(dāng)液面升高至H時(shí)，滲透達(dá)到平衡，兩側(cè)的壓力差就稱(chēng)為滲透壓（圖b）。滲透過(guò)程達(dá)到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。 9/13/202211膜分離技術(shù) 滲透和反滲透的原理如圖所示。如果用一9/10圖 滲透與反滲透原理示意圖9/13/202212膜分離技術(shù)圖 滲透與反滲透原理示意圖9/10/202214膜分離技術(shù) 如果在高濃度水溶液一側(cè)加壓，使高濃度水溶液側(cè)與低濃度水溶液側(cè)的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過(guò)半透膜流向低濃度水溶液側(cè)，這一過(guò)程就稱(chēng)為反滲透（圖44c）。反滲透技術(shù)所分離的物質(zhì)的分子量一般小于500，操作壓力為 2100MPa。實(shí)施反

6、滲透操作的膜為反滲透膜。反滲透膜大部分為不對(duì)稱(chēng)膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質(zhì)分子。9/13/202213膜分離技術(shù) 如果在高濃度水溶液一側(cè)加壓，使高濃度水溶液側(cè)與低濃度水溶液 超濾 應(yīng)用孔徑為1到20nm的超過(guò)濾膜來(lái)過(guò)濾5-100nm的顆粒，使大分子或微細(xì)粒子從溶液中分離的過(guò)程稱(chēng)之為超濾。 微濾微濾與超濾的基本原理相同，它是利用孔徑大于0.03m直到l0m的多孔膜來(lái)過(guò)濾。主要濾過(guò)50nm的細(xì)菌和懸浮顆粒。9/13/202214膜分離技術(shù) 超濾 應(yīng)用孔徑為1到20nm的超過(guò)濾膜來(lái)過(guò)濾5-100 滲析滲析是最早發(fā)現(xiàn)、研究和應(yīng)用的一種膜分離過(guò)程，它是利用多孔膜兩側(cè)溶液的濃度差使溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)

7、通過(guò)膜孔擴(kuò)散到濃度低的一側(cè)從而得到分離的過(guò)程。 電滲析電滲析是基于離子交換膜能選擇性地使陰離子或陽(yáng)離子通過(guò)的性質(zhì)，在直流電場(chǎng)的作用下使陰陽(yáng)離子分別透過(guò)相應(yīng)的膜以達(dá)到從溶液中分離電解質(zhì)的目的，目前主要用于水溶液中除去電解質(zhì)(如鹽水的淡化等)、電解質(zhì)與非電解質(zhì)的分離和膜電解等。9/13/202215膜分離技術(shù) 滲析滲析是最早發(fā)現(xiàn)、研究和應(yīng)用的一種膜分離過(guò)程，它是利三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介6、按分離孔徑劃分的膜類(lèi)型9/13/202216膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介6、按分離孔徑劃分的膜類(lèi)型9/10/202三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介7、微濾膜特點(diǎn)截留孔徑在50nm以上的物質(zhì)通常作為超濾、納濾、反滲透的預(yù)過(guò)濾價(jià)格便宜

8、9/13/202217膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介7、微濾膜特點(diǎn)截留孔徑在50nm以上的物質(zhì)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介8、超濾膜特點(diǎn)截留分子量在5-100nm之間的可溶性分子通常用于蛋白質(zhì)、細(xì)菌等大分子物質(zhì)的去除和濃縮生化、醫(yī)藥等產(chǎn)品的分級(jí)9/13/202218膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介8、超濾膜特點(diǎn)截留分子量在5-100nm之三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介9、納濾膜特點(diǎn)截留孔徑約為1納米常用于有機(jī)物溶液中脫出一價(jià)無(wú)機(jī)鹽和水常用于分子量在100以上有機(jī)物質(zhì)的濃縮因?yàn)辂}份的脫出減低了滲透壓，因此操作壓力低，能量非常節(jié)省9/13/202219膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介9、納濾膜特點(diǎn)截留孔徑約為1納米9/10/三、

9、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介10、反滲透膜特點(diǎn)除了水分子可以透過(guò)膜外，其他分子及離子都被膜截留通常用于純水的制備，如飲用純凈水等是離子交換的最佳替代技術(shù)9/13/202220膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介10、反滲透膜特點(diǎn)除了水分子可以透過(guò)膜外，表42 幾種主要分離膜的分離過(guò)程膜過(guò)程推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過(guò)物截留物膜類(lèi)型微濾壓力差顆粒大小形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒纖維多孔膜超濾壓力差分子特性大小形狀水、溶劑小分子膠體和超過(guò)截留分子量的分子非對(duì)稱(chēng)性膜納濾壓力差離子大小及電荷水、一價(jià)離子、多價(jià)離子有機(jī)物復(fù)合膜反滲透壓力差溶劑的擴(kuò)散傳遞水、溶劑溶質(zhì)、鹽非對(duì)稱(chēng)性膜復(fù)合膜9/13/202221膜分離技術(shù)表42 幾種主要分離

10、膜的分離過(guò)程膜過(guò)程推動(dòng)力傳遞機(jī)理透過(guò)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介類(lèi) 別膜材料舉 例纖維素酯類(lèi)纖維素衍生物類(lèi)醋酸纖維素，硝酸纖維素，乙基纖維素等非纖維素酯類(lèi)聚砜類(lèi)聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰(亞)胺類(lèi)聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亞胺等聚酯、烯烴類(lèi)滌綸，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等含氟(硅)類(lèi)聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等其他殼聚糖，聚電解質(zhì)等膜材料的分類(lèi)9/13/202222膜分離技術(shù)三、膜分離技術(shù)簡(jiǎn)介類(lèi) 別膜材料舉 例纖維素酯類(lèi)纖維素衍生物四、膜分離技術(shù)應(yīng)用（Application) 提高產(chǎn)品質(zhì)量 增加生產(chǎn)收率 降低資源消耗 減少環(huán)境污染9/13/202223膜分離技術(shù)四、膜分離

11、技術(shù)應(yīng)用（Application) 提高產(chǎn)品質(zhì)量9四、膜分離技術(shù)應(yīng)用1、考慮選用膜技術(shù)的原則 適宜考慮膜技術(shù)的分離過(guò)程稀溶液的濃縮，尤其適用于熱敏性物質(zhì)欲分離的兩種物質(zhì)的分子量最少相差10倍以上有機(jī)分子與無(wú)機(jī)鹽的分離料液的澄清過(guò)濾或消毒除熱 不宜采用膜技術(shù)的分離過(guò)程具有相似分子量的化合物的分離滲透壓較高的低分子物質(zhì)的高倍濃縮欲達(dá)到非常高的含固量的分離濃縮過(guò)程9/13/202224膜分離技術(shù)四、膜分離技術(shù)應(yīng)用1、考慮選用膜技術(shù)的原則 適宜考慮膜技超濾工藝的操作方法間歇操作超濾液超濾器回流加料罐循環(huán)泵進(jìn)料四、膜分離技術(shù)應(yīng)用9/13/202225膜分離技術(shù)超濾工藝的操作方法超濾液超濾器回流加料罐循環(huán)

12、泵進(jìn)料四、膜分離中藥制劑中使用超濾的一般工藝流程 中藥水提，粗濾濾液濃縮濃縮液澄清藥液超濾超濾膜、工藝條件優(yōu)選超濾液液體制劑固體制劑預(yù)處理：高速離心、微濾、調(diào)pH值、熱處理冷藏等配液濃縮干燥成型9/13/202226膜分離技術(shù)中藥制劑中使用超濾的一般工藝流程 中藥水提，粗濾濾液濃縮濃縮四、膜分離技術(shù)應(yīng)用2、影響超濾應(yīng)用的因素蒸煮液的粘度、含固量、植物油含量、蛋白質(zhì)含量、溫度（影響過(guò)濾通量，以至影響經(jīng)濟(jì)性考慮）。9/13/202227膜分離技術(shù)四、膜分離技術(shù)應(yīng)用2、影響超濾應(yīng)用的因素蒸煮液的粘度、含固量五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例(一) 超濾技術(shù)在中藥注射劑中的應(yīng)用提高澄明度、減少主成分損失率五味消

13、毒飲的超濾法產(chǎn)品與水醇法產(chǎn)品比較，君藥中主成分綠原酸的平均含量分別為33.81和30.97mg/ml，超濾產(chǎn)品的含量提高近10%丹參和復(fù)方丹參注射液的超濾工藝產(chǎn)品的主要成分的保留率比原工藝高19.44%，澄明度和粒子數(shù)均優(yōu)于原工藝產(chǎn)品9/13/202228膜分離技術(shù)五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例(一) 超濾技術(shù)在中藥注射劑中的應(yīng)改善注射液的藥效丹參和復(fù)方丹參注射液的超濾產(chǎn)品使小鼠耐缺氧能力從原工藝的49.62.3min提高到60.74.4min五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/13/202229膜分離技術(shù)改善注射液的藥效五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/10/20223去除熱原、增加穩(wěn)定性中藥復(fù)方植物多糖營(yíng)養(yǎng)輸

14、液超濾技術(shù)工藝產(chǎn)品，穩(wěn)定性好，室溫下保存一年半未出現(xiàn)沉淀物，熱原檢查每批均符合規(guī)定常規(guī)方法產(chǎn)品，穩(wěn)定性差，室溫下27天就出現(xiàn)渾濁，熱原檢查均為陽(yáng)性反應(yīng)五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/13/202230膜分離技術(shù)去除熱原、增加穩(wěn)定性五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/10/202縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本 超濾法節(jié)省了原料和溶劑、縮短了生產(chǎn)周期、降低了能耗，成本較水醇法明顯下降生產(chǎn)周期超濾法水醇法復(fù)方丹參注射液2-3天12-30天補(bǔ)骨脂注射液 1-2天6天五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/13/202231膜分離技術(shù)縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本生產(chǎn)周期超濾法水醇法復(fù)方丹參注射液(二) 在普通液體制劑中的應(yīng)用提高液體

15、制劑的澄明度、增加穩(wěn)定性減少有機(jī)溶劑的使用、降低能耗、縮短生產(chǎn)周期、減少生產(chǎn)成本四逆湯口服液海龍蛤蚧精口服液人參蜂王漿 五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/13/202232膜分離技術(shù)(二) 在普通液體制劑中的應(yīng)用四逆湯口服液五、膜分離技術(shù)的應(yīng)貝母止咳液不同工藝樣品對(duì)小鼠的鎮(zhèn)咳作用（序貫法） 組別劑量N半數(shù)致咳時(shí)間（ET50，秒）R值（與正常組比值）正常組1125.7可待因組30mg/kg1032.3126%超濾組12.5g/kg1029.9116%高速離心組12.5g/kg1029.5115%醇沉組12.5g/kg825.7100%絮凝劑組12.5g/kg1028.2110%9/13/202233膜

16、分離技術(shù)貝母止咳液不同工藝樣品對(duì)小鼠的鎮(zhèn)咳作用（序貫法） 組別劑量N(三) 在固體制劑中的應(yīng)用減少固形物量濃縮有效成分減少服用量使固體制劑的劑型選擇靈活度增大 固形物量超濾法水醇法腦神寧膠囊2.5%14.1%病毒清顆粒劑2.48g6.17g五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/13/202234膜分離技術(shù)(三) 在固體制劑中的應(yīng)用固形物量超濾法水醇法腦神寧膠囊2.(四) 在中藥有效成分提取中的應(yīng)用去除雜質(zhì)，提高產(chǎn)品純度避免有機(jī)溶劑的應(yīng)用，減化工藝，縮短生產(chǎn)周期黃芩甙超濾法常規(guī)方法產(chǎn)率7.34%4.87%純度92.68%80.78%五、膜分離技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例9/13/202235膜分離技術(shù)(四) 在中藥有效

17、成分提取中的應(yīng)用黃芩甙超濾法常規(guī)方法產(chǎn)率7六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/13/202236膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/10/202238膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/13/202237膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/10/202239膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/13/202238膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/10/202240膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/13/202239膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/10/202241膜分離技術(shù)9/13/202240膜分離技術(shù)9/10/202242膜分離技術(shù)9/13/202241膜分離技術(shù)9/10/20

18、2243膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/13/202242膜分離技術(shù)六、膜分離技術(shù)的設(shè)備實(shí)例9/10/202244膜分離技術(shù)七、膜分離技術(shù)在中藥中應(yīng)用存在的問(wèn)題膜污染附生污垢的形成堵塞膜孔懸濁物質(zhì)會(huì)形成固結(jié)層溶解性高分子物質(zhì)會(huì)形成凝膠層和吸附層一些難溶性物質(zhì)會(huì)形成水垢或析出結(jié)晶膜本身對(duì)pH值、溫度、壓力等均有一定的耐受范圍9/13/202243膜分離技術(shù)七、膜分離技術(shù)在中藥中應(yīng)用存在的問(wèn)題膜污染9/10/2022膜污染解決辦法加強(qiáng)藥液的前處理研究適宜中藥超濾用膜的清洗方法開(kāi)發(fā)適宜中藥提取液超濾、耐老化和耐附生污垢的專(zhuān)用膜 七、膜分離技術(shù)在中藥中應(yīng)用存在的問(wèn)題9/13/202244膜分離技術(shù)膜污染七、膜分離技術(shù)在中藥中應(yīng)用存在的問(wèn)題9/10/2022（一）清洗的方法物理方法使用供給液間歇沖洗膜件內(nèi)部，利用其產(chǎn)生的剪切力