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第六章浸提分離精制濃縮與干燥第一節(jié)概述第二節(jié)浸提第三節(jié)分離和精制第四節(jié)濃縮第五節(jié)干燥第一節(jié)概述一藥材成分二浸提分離精制濃縮與干燥的目的::①提出有效成分或有效部位②最低限度地浸出有害的物質(zhì);③減少服用量;④增加制劑的穩(wěn)定性;④提高療效等有效成分輔助成分無效成分有效成分(包括有效部位)有效成分指的是藥材中起主要藥效作用的化學(xué)成分,如生物堿、苷類、揮發(fā)油、有機(jī)酸等.一種中藥中往往含有多種有效成分.中藥復(fù)方的綜合作用更為復(fù)雜,故不能以單一有效成分說明一復(fù)方的多功效.中藥提取往往得到的是有效部位*,如總生物堿,總苷等輔助成分是指本身無特殊療效,但能增強(qiáng)或者緩和有效成分作用的成分,或有利與有效成分的浸出或增加制劑的穩(wěn)定性的成分.麥角大黃葛根無效成分:本身沒有藥效,但對浸提效果,制劑質(zhì)量,穩(wěn)定性,外觀產(chǎn)生影響的成分。如蛋白質(zhì)鞣質(zhì)油脂樹脂淀粉等.沒食子鞣質(zhì)鞣質(zhì)(tannins),又稱單寧,具收斂性,內(nèi)服可用于治療胃腸道出血,潰瘍和水瀉等癥;外用于創(chuàng)傷、灼傷,可使創(chuàng)傷后滲出物中蛋白質(zhì)凝固,形成痂膜,可減少分泌和防止感染,鞣質(zhì)能使創(chuàng)面的微血管收縮,有局部止血作用。鞣質(zhì)能凝固微生物體內(nèi)的原生質(zhì),故有抑菌作用,有些鞣質(zhì)具抗病毒作用,如貫眾能抑制多種流感病毒。鞣質(zhì)可用作生物堿及某些重金屬中毒時的解毒劑。鞣質(zhì)具較強(qiáng)的還原性,可清除生物體內(nèi)的超氧自由基,延緩衰老。第二節(jié)浸提①浸提過程②影響浸提的因素③常用浸提溶劑④常用浸提方法和設(shè)備浸提浸提(extraction):是采用適當(dāng)?shù)娜軇┖头椒ㄊ怪兴幩挠行С煞只蛴行Р课唤龅牟僮?。目的:①提出有效成分或有效部位②最低限度地浸出有害的物質(zhì);③減少服用量;④增加制劑的穩(wěn)定性;④提高療效等。遵循原則:①根據(jù)中藥復(fù)方多成分綜合療效的整體效應(yīng)選擇前處理方法;②符合生產(chǎn)實(shí)際,便于生產(chǎn)。礦物藥樹脂類中藥植物類中藥無細(xì)胞結(jié)構(gòu)所含成分可直接溶解或分散懸浮于溶劑中動物類中藥若經(jīng)粉碎,細(xì)胞破碎,成分可被溶出、膠溶或洗脫下來未經(jīng)粉碎,具完好細(xì)胞結(jié)構(gòu),細(xì)胞內(nèi)成分的浸出需經(jīng)過浸提過程2023/2/5一、浸提的過程中藥的浸提過程一般可分為等幾個相互聯(lián)系的階段。浸潤與滲透
解吸與溶解
擴(kuò)散
2023/2/5(一)、浸潤與滲透
浸潤:—溶劑使藥材潤濕、進(jìn)入細(xì)胞間隙,細(xì)胞膜膨脹恢復(fù)通透性;
滲透:浸提溶劑的靜壓力*及藥材毛細(xì)管作用使溶劑通過細(xì)胞膜及細(xì)胞組織滲透到細(xì)胞內(nèi)部;條件:藥材與溶劑間的親和力>溶劑分子間的內(nèi)聚力多數(shù)藥材能被極性溶劑潤濕。
浸潤與滲透階段溶劑的要求:能夠濕潤藥材的的表面,并能進(jìn)一步滲透到藥材的內(nèi)部。藥材類型帶有極性基團(tuán)的物質(zhì)(蛋白質(zhì)果膠糖類纖維素)溶類型劑極性溶劑(水醇)提取脂溶性物質(zhì)(脂肪油蠟質(zhì))非極性溶劑(乙醚石油醚)藥材要先干燥要是從脂肪油較多的藥材中提取水溶性成分,先脫脂處理影響浸潤和滲透的因素藥材所含的成分藥材的質(zhì)地粒度及浸提壓力質(zhì)地疏松,粒度壓力
浸潤滲透提高浸潤和滲透方法:溶劑中加入表面活性劑(二)、解吸與溶解階段:
解吸:細(xì)胞中各種成分間的親和力解除而轉(zhuǎn)入浸提溶劑中溶解:經(jīng)解吸的各種成分溶解或膠溶于溶劑中,使細(xì)胞膜內(nèi)外產(chǎn)生濃度差和滲透壓差。即溶劑滲入細(xì)胞藥材中,先進(jìn)行解吸階段,再進(jìn)行溶解階段三
浸出成分?jǐn)U散階段細(xì)胞膜內(nèi)外溶劑中藥物濃度的高低差別產(chǎn)生的滲透壓差,使細(xì)胞內(nèi)外溶液互相滲透直至內(nèi)外濃度相等、滲透壓平衡時,擴(kuò)散終止。(濃度差是滲透和擴(kuò)散的動力)用Fick’s第一擴(kuò)散公式來描述擴(kuò)散速率物質(zhì)的擴(kuò)散速率可借用Fick’s第一擴(kuò)散公式來說明:dt——擴(kuò)散時間ds——在dt時間內(nèi)物質(zhì)(溶質(zhì))擴(kuò)散量F——擴(kuò)散面,代表物質(zhì)的粒度及表面狀態(tài)dc/dx——濃度梯度(影響擴(kuò)散速率主因)D——擴(kuò)散系數(shù)負(fù)號—--表示擴(kuò)散趨向平衡時細(xì)胞內(nèi)溶液濃度降低擴(kuò)散系數(shù)D值隨中藥而變化,與浸出溶劑的性質(zhì)亦有關(guān)??砂聪率角蟮茫篟——摩爾氣體常數(shù)T——絕對溫度N——阿伏加德羅常數(shù)γ——溶質(zhì)分子半徑η——液體黏度,是浸提溶劑+浸出物溶液的平均黏度2023/2/5結(jié)論:①擴(kuò)散速率與擴(kuò)散過程的濃度梯度和溫度成正比②擴(kuò)散速率與擴(kuò)散物質(zhì)的粒子半徑和液體的粘度成反比提高擴(kuò)散方法:用浸提溶劑或稀浸出液隨時置換藥材周圍的濃浸出液二、影響浸提的因素:浸提藥材粒度
溶劑pH藥材成分浸提壓力濃度梯度浸提溫度浸提時間浸提設(shè)備及新技術(shù)應(yīng)用1藥材粒度對浸出的影響粒度滲透擴(kuò)散①在滲透階段,粒度小溶劑易于滲入中藥顆粒內(nèi)部。②在擴(kuò)散階段,由于粒度小擴(kuò)散面大、擴(kuò)散距離較短,有利于藥物成分?jǐn)U散。1藥材粒度過細(xì)對浸出的影響理論上F大,dc/dt大,但如果F太大導(dǎo)致其粉體學(xué)理化性質(zhì):巨大表面能對藥液成分有較大吸附性,擴(kuò)散速率減慢
,有效成分損失組織細(xì)胞破裂過分,使浸出雜質(zhì)多;微粉的聚集性使流動阻力增加而難過濾。2、藥材成分:主要影響解吸、溶解與擴(kuò)散階段。分子小、溶解度大有利于浸提,以后者影響顯著。易溶性物質(zhì)的分子即使大,也能先浸出來。例如,在用稀乙醇浸出馬錢子時,較大分子的馬錢子堿比士的寧(少兩個—0CH3基)先進(jìn)入最初部分的浸液中。2023/2/53、浸提溫度
D增大
有利于擴(kuò)散浸出
ds/dt增大
不耐熱成分破壞
揮發(fā)性成分的破壞
影響制劑的穩(wěn)定性浸提雜質(zhì)多故
浸提應(yīng)控制適當(dāng)溫度.
高溫過高適當(dāng)提高溫度4、浸提時間:時間適當(dāng)即可。
浸提時間過短,將會造成中藥成分浸出不完全。但當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到平衡(即:有效成分的dc/dx=0)后,時間即不起作用。此外,長時間的浸提往往導(dǎo)致大量雜質(zhì)溶出,某些有效成分分解。若以水作為溶劑時,長期浸泡則易霉變,影響浸提液的質(zhì)量。2023/2/55、濃度梯度:濃度梯度,浸出速度,浸出效果
濃度梯度是指藥材組織內(nèi)的濃溶液與其外部溶液的濃度差。它是擴(kuò)散作用的主要動力。浸提過程中,若能始終保持較大的濃度梯度,將大大加速中藥內(nèi)成分的浸出。常用的增大濃度梯度的方法有:①不斷攪拌,②更換新鮮溶劑,
③強(qiáng)制浸出液循環(huán)流動;④采用流動溶劑滲漉法。6、溶劑pH:主要影響解吸與溶解階段。
調(diào)節(jié)浸提溶劑的pH值,可利于某些有效成分的提取。如用酸性溶劑提取生物堿,用堿性溶劑提取皂甙等。2023/2/57、浸提壓力:主要影響浸潤、滲透與擴(kuò)散階段。
對質(zhì)地堅(jiān)實(shí)的藥材影響大。提高浸提壓力有利于加速潤濕滲透過程,縮短浸提時間。同時在加壓下的滲透,可使部分細(xì)胞壁破裂,亦有利于浸出成分的擴(kuò)散。但對組織松軟的藥材,容易潤濕的藥材,加壓對浸出影響不顯著。2023/2/5三、常用浸提溶劑:用于藥材浸出的液體稱浸提溶劑。優(yōu)良的溶劑應(yīng)具備以下條件:①最大限度地溶解和浸出有效成分,最低限度地浸出無效成分和有害物質(zhì);②不與有效成分發(fā)生化學(xué)變化,亦不影響其穩(wěn)定性和藥效;③比熱小,安全無毒,價廉易得。2023/2/51、水首選,是傳統(tǒng)中醫(yī)藥中最常用浸提溶劑。優(yōu)點(diǎn):水經(jīng)濟(jì)易得、極性大、溶解范圍廣。(生物堿鹽類、苷、苦味質(zhì)*、有機(jī)酸鹽、鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、糖、樹膠、色素、多糖類、酶和少量的揮發(fā)油都能被水浸出。)缺點(diǎn):浸出范圍廣,選擇性差,容易浸出大量無效成分,給制劑帶來困難,如難于濾過、制劑色澤不佳、易于霉變、不易貯存等。而且也能引起一些有效成分的水解(有些苷類成分)。另外沸點(diǎn)較高,濃縮困難。2023/2/52、乙醇半極性溶劑,既能溶解一些水溶性成分,又能溶解一些脂溶性成分。優(yōu)點(diǎn):乙醇能與水以任意比例混溶??赏ㄟ^調(diào)節(jié)乙醇的濃度,選擇性地浸提中藥中某些有效成分或有效部位。提取液不易發(fā)霉、變質(zhì),沸點(diǎn)較低,可回收利用。缺點(diǎn):乙醇具揮發(fā)性、易燃性,生產(chǎn)中應(yīng)注意安全防護(hù)。此外,乙醇還具有一定的藥理作用,價格也較貴。2023/2/5浸出成分:不同濃度乙醇可浸出除多糖、蛋白質(zhì)外的大多數(shù)化學(xué)成分。①一般乙醇含量在90%以上時,適于浸提揮發(fā)油、有機(jī)酸、樹脂、葉綠素等;②乙醇含量在5O%-70%時,適于浸提生物堿、苷類等;③乙醇含量在50%以下時,適于浸提苦味質(zhì)、蒽醌苷類化合物等;④乙醇含量大于40%時,能延緩許多藥物,如酯類、苷類等成分的水解,增加制劑的穩(wěn)定性;⑤乙醇含量達(dá)20%以上時具有防腐作用。適用提取方法:滲濾法、浸漬法、回流法、連續(xù)回流法。2023/2/5蒽醌苦味主要是倍半萜類化合物的性質(zhì),菊科植物的多數(shù)內(nèi)酯苦味顯著。3、其他親脂性有機(jī)溶劑,如乙醚、氯仿、石油醚等。優(yōu)點(diǎn):對化合物溶解選擇性較強(qiáng)。水溶性雜質(zhì)少、多應(yīng)用于純化、精制。缺點(diǎn):大多揮發(fā)性大、易燃燒,毒性也較大。且價格昂貴,對提取設(shè)備要求高,在中藥生產(chǎn)中很少用于提取,使用這類溶劑,最終產(chǎn)品必須進(jìn)行溶劑殘留量的限度測定。浸出成分:多用于揮發(fā)油、游離生物堿等親脂性物質(zhì)。2023/2/5四、浸提輔助劑:浸提輔助劑系指為提高浸提效能,增加浸提成分的溶解度,增加制劑的穩(wěn)定性,以及去除或減少某些雜質(zhì),特加于浸提溶劑中的物質(zhì)。作用:①增加浸出成分溶解度;②提高制劑穩(wěn)定性;③減少或除去某些雜質(zhì)。2023/2/51、酸類:
鹽酸、硫酸、醋酸、酒石酸、枸櫞酸等。
浸提溶劑中加酸的目的:①促進(jìn)生物堿的浸出;②提高部分生物堿的穩(wěn)定性;③使有機(jī)酸游離,便于用有機(jī)溶劑浸提;④除去酸不溶性雜質(zhì)等。加酸操作:為發(fā)揮所加酸的最好效能,往往將酸一次加于浸提溶劑中。過量的酸可能會引起不需要的水解或其它反應(yīng),故酸的用量不宜過多。2023/2/52、堿類:
氨水、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸鈣等。
加堿的目的:①增加有效成分(偏酸性成分)的溶出。②使堿性成分游離③中和藥材中的有機(jī)酸酸性④除去堿不溶性雜質(zhì)等。例如,浸提甘草時,在水中加入少許氨水,能使甘草酸形成可溶性銨鹽,保證甘草酸的完全浸出;加堿操作:一次加入浸提溶劑中且用量不宜過多。2023/2/53、表面活性劑包括陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性型非離子型表面活性劑。陰、陽離子型不能混用。加入的目的:在浸提溶劑中加入適宜的表面活性劑,能降低中藥與溶劑間的界面張力,使?jié)櫇窠?接觸角)變小,促進(jìn)中藥表面的潤濕性,利于某些中藥成分的提取。加入操作:一次加入浸提溶劑中且用量不宜過多。2023/2/5五、常用浸提方法與設(shè)備中藥浸提方法的選擇應(yīng)根據(jù)處方藥料特性、溶劑性質(zhì)、劑型要求和生產(chǎn)實(shí)際等綜合考慮。常用的浸提方法主要有煎煮法、浸漬法、滲漉法、回流法、水蒸氣蒸餾法等。近年來,臨界流體提取法、超聲波提取法等技術(shù)也在中藥制劑提取研究中應(yīng)用。(一)煎煮法煎煮法指用水左溶劑,通過加熱煮沸浸提藥材成分的方法,又稱煮提法或煎浸法。適用于有效成分能溶于水,且對濕、熱較穩(wěn)定的藥材。由于煎煮法能浸提出較多的成分,符合中醫(yī)傳統(tǒng)用藥習(xí)慣,故對有效成分不清楚的中藥或方劑進(jìn)行劑型改進(jìn)時,通常采取煎煮法粗提。1.操作方法:煎煮法屬于間歇式操作,一般是先對藥材進(jìn)行前處理,然后取處方規(guī)定量藥材,置適宜煎煮器中,加水適量,浸泡適宜時間,加熱至沸,保持微沸狀態(tài)一定時間,分離煎出液,藥渣按規(guī)定煎煮1~2次,至有效成分充分浸出,合并煎出液,濾過或沉降分離出煎液(湯劑)供使用,或繼續(xù)濃縮、干燥得浸出藥劑的半成品,供進(jìn)一步制成所需制劑。2.常用設(shè)備:小量生產(chǎn)常用敞口傾斜式夾層鍋,也有用搪玻璃或不銹鋼罐等。大批量生產(chǎn)用多能提取器、球形煎煮罐等。
多能提取器是一類可調(diào)節(jié)壓力、溫度的密閉間歇式提取或蒸餾等多功能設(shè)備。其特點(diǎn)是:①可進(jìn)行常壓常溫提取,也可以加壓高溫提取,或減壓低溫提取。②無論水提、醇提,提取揮發(fā)油、回收藥渣中溶劑等均能適用。③采用氣壓自動排渣,操作方便,安全可靠。④提取時間短,生產(chǎn)效率高。⑤設(shè)有集中控制臺,控制各項(xiàng)操作,大大減輕勞動強(qiáng)度,利于組織流水線生產(chǎn)。球形煎煮罐是借鑒造紙行業(yè)的蒸球研制而成的,阿膠生產(chǎn)廠多用于驢皮等的煎煮。在煎煮過程中,球罐不停地轉(zhuǎn)動,起到翻動攪拌作用。(二)浸漬法浸漬法指用適當(dāng)?shù)娜軇谝欢ǖ臏囟认拢瑢⑺幉慕菀欢ǖ臅r間,以浸提藥材的一種方法。1.浸漬法的類型常溫浸漬法(冷浸法)加熱浸漬法多次浸漬法(重浸漬法)2.浸漬法的特點(diǎn)浸漬法適用于黏性藥材、無組織結(jié)構(gòu)的藥材、新鮮及易于膨脹的藥材、芳香性藥材。不適用于貴重藥材、毒性藥材及高濃度的制劑。浸漬法所需的時間較長,不宜用水做溶劑,通常用不同濃度的乙醇或白酒,故浸漬過程中應(yīng)密封,防止溶劑揮發(fā)損失。貴重藥材、毒性藥材及高濃度制劑的溶劑用量大,且呈禁止?fàn)顟B(tài),溶劑的利用率較低,有效成分浸出不完全,故采用重浸漬法,加強(qiáng)攪拌,或促進(jìn)溶劑循環(huán),但該法只能提高浸提效果,不能直接制的高濃度的制劑。(三)滲漉法1、定義:滲漉法指將藥材粗末裝入特別的滲漉筒內(nèi),然后藥粉上面不斷添加浸提溶劑,使其滲過藥粉而自下端出口流出的一種方法。2、滲漉法的類型:單滲漉法、重滲漉法、加壓滲漉法、逆流滲漉法。單滲漉法①粉碎:以粗粉或最粗粉為宜。②潤濕:加藥粉1倍量的溶劑,流勻后視藥材質(zhì)地,密閉放置0.5—6h,以藥粉充分地均勻潤濕和膨脹為度。③裝筒:筒底部要處理,藥粉層層壓實(shí),松緊一致,上部用重物壓緊。裝入的量一般只占2/3。④排氣:排盡滲漉筒的氣體至溶劑從下口流出,上層溶劑浸沒藥粉表面5~20㎝,關(guān)閉下口。⑤浸漬:一般浸漬24~48h,使溶劑充分滲透擴(kuò)散。⑥收集滲漉液:滲漉時溶劑始終浸沒藥粉柱。滲漉速度應(yīng)符合各制劑項(xiàng)下的規(guī)定。裝筒操作
先取適量脫脂棉,用溶劑潤濕后,輕輕墊鋪在滲漉筒的底部,然后將以潤濕膨脹的藥粉分次裝入滲漉筒中,每次投藥后壓平。松緊程度視藥材及溶劑而定。2.重滲漉法
重滲漉法將滲漉液重復(fù)用作新藥粉的溶劑,進(jìn)行多次滲漉以提高浸出液濃度的方法。例如欲滲漉藥粉1000g,可分為500g、300g、200g3份,分別裝于3個滲漉筒內(nèi),將3個滲漉筒串聯(lián)排列,先用溶劑滲漉500g裝的藥粉,收集初漉液200mL,另器保存;續(xù)漉液依次流入300g裝的藥粉,又收集初漉液300mL,另器保存,繼之又依次將續(xù)漉液流入2OOg裝的藥粉,收集初漉液500mL.將3份初漉液合并,共得1000mL.剩余繼漉液,供以后滲漉同一品種新粉之用。重滲漉法的特點(diǎn):①溶劑用量少,利用率高。②滲漉液中有效成分濃度高,不經(jīng)濃縮可直接得到1∶1(1g藥材∶1ml藥液)的濃液,成品質(zhì)量好,避免了有效成分受熱分解或揮發(fā)損失。③該法所占容器太多,操作較麻煩。滲漉法特點(diǎn)屬于動態(tài)浸出,溶劑的利用率高,有效成分浸出完全。故適用于貴重藥材、毒性藥材及高濃度制劑;也可用于有效成分含量較低的藥材的提取。但對新鮮的及易膨脹的藥材,無組織結(jié)構(gòu)的藥材不宜選用。滲漉法不經(jīng)濾過處理可直接收集滲漉液。因滲漉過程所需時間較長,不宜用水做溶劑,通常用不同濃度的乙醇或白酒,故應(yīng)防止溶劑的揮發(fā)損失。(四)回流法操作流程:藥材→粉碎→浸泡潤濕→回流→回收溶劑→濃縮提取液。揮發(fā)性溶劑,乙醇、乙醚、氯仿等適用范圍:揮發(fā)性、不溶于水的1.回流法的類型與設(shè)備
(1)回流熱浸法將藥材飲片或粗粉裝入圓底燒瓶,添加溶劑浸沒藥材表面,瓶口上安裝冷凝管,通冷凝水,藥材浸泡一定時間后,水浴加熱,回流浸提至規(guī)定時間,濾取藥液后,藥渣再添加新溶劑回流2~3次,合并各次藥液,回收溶劑,即得濃縮液。(2)回流冷法
小量藥材粉末可用索氏提取器。大量生產(chǎn)時采用循環(huán)回流冷浸裝置,其原理同索氏提取器?;亓鞣ㄌ攸c(diǎn)
回流熱浸法溶劑只能循環(huán)使用,不能不斷更新,為提高效率,通常需更換新溶劑2~3次,溶劑用量較多。
回流冷浸法溶劑即可循環(huán)使用,又能不斷更新,故溶劑用量較回流熱浸法少,也較滲漉法的溶劑用量少,且浸提較完全。
回流法由于連續(xù)加熱,浸提液在蒸發(fā)鍋中受熱時間較長,不適用于受熱易被破壞的藥材成分的浸提。(五)水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法指將含有揮發(fā)性成分藥材與水共蒸餾,使揮發(fā)性成分隨水一并餾出的一種浸提方法。原理:根據(jù)道爾頓定律,相互不溶也不起化學(xué)作用的液體混合物的蒸氣總壓,等于該溫度下各組分飽和蒸氣壓之和。
P總
=PA+PB>P大氣壓液體沸騰道爾頓分壓定律(也稱道爾頓定律)描述的是理想氣體的特性。這一經(jīng)驗(yàn)定律是在1801年由約翰·道爾頓所觀察得到的。其描述如下:在組分之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的前提下,理想氣體混合物的總壓力等于各組分的分壓力之和。數(shù)學(xué)描述為:其中
p1、p2、pn為每一個組分的分壓。水蒸氣蒸餾法適用于具有揮發(fā)性,能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞,與水不發(fā)生反應(yīng),又難溶或不溶于水的化學(xué)成分的浸提、分離,如揮發(fā)油的浸提。水蒸氣蒸餾法分為:共水蒸餾法(即直接加熱法)、通水蒸氣蒸餾法及水上蒸餾法。為提高純度或濃度,一般進(jìn)行重蒸餾,收集重蒸餾液,但蒸餾次數(shù)不宜過多。(六)超臨界流體提取法超臨界流體提取法指利用超臨界流體(SCF)的強(qiáng)溶解特性,對藥材成分進(jìn)行提取和分離的一種方法。SCF是超過臨界溫度和臨界壓力的非凝縮性高密度流體,性質(zhì)介于液體和氣體之間。
用該法提取藥材中成分時,一般用CO2做萃取劑。操作時首先將原料裝入萃取槽,將加壓后的超臨界CO2送入萃取槽進(jìn)行萃取,然后在分離槽中通過調(diào)節(jié)壓力、溫度、萃取時間、CO2流,對目標(biāo)成分進(jìn)行萃取分離。該法有兩類萃取過程:恒溫降壓過程和恒溫升壓過程。前者是萃取相減壓后與溶質(zhì)分離;后者是萃取相經(jīng)加熱實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)與溶劑分離。
與傳統(tǒng)浸提方法相比,超臨界CO2萃取法既可避免高溫破壞,又無溶劑殘留,且將萃取分離二合一,節(jié)能降耗。該法適用于親脂性、分子量小的物質(zhì)的萃?。粚Ψ肿恿看?、極性強(qiáng)的物質(zhì)的萃取時需加改性劑及提高萃取壓力。(七)酶法
酶是以蛋白質(zhì)形式存在的生物催化劑,能夠促進(jìn)活體細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)。能溫和分解植物壁,較大幅度提高提取效率、提取物純度。對植物中的淀粉、果膠、蛋白質(zhì)等,可選用相應(yīng)的酶分解除去。酶具有專一性、可降解性、高效性;反應(yīng)條件溫和;能減少化學(xué)品的使用及殘留等。常用于植物藥材提取酶包括:果膠酶、半纖維素酶、纖維素酶、多酶復(fù)合體(包括葡聚糖內(nèi)切酶、各類半纖維素酶、果膠酶復(fù)合體)等。(八)超聲波提取法
指利用超聲波通過增大溶劑分子的運(yùn)動速度及穿透力來提取中藥有效成分的方法。
特點(diǎn):利用超聲波的空化作用、機(jī)械這樣、熱效應(yīng)等增大物質(zhì)分子運(yùn)動頻率與速度,增加溶劑穿透力,從而提高藥材有效成分浸出率。與傳統(tǒng)提取方法比較,具有省時、節(jié)能、提取率高等有點(diǎn)。(九)微波提取法
微波提取法即微波輔助萃取,指利用微波對中藥與適當(dāng)?shù)娜軇┑幕旌衔镞M(jìn)行輻照處理,從而在短時間內(nèi)提取中藥有效成分的一種新的提取方法。特點(diǎn):1試劑用量少,節(jié)能,污染小。2加熱均勻,且熱效率較高。3微波萃取不存在熱慣性,因而過程易于控制。4微波萃取無需干燥等預(yù)處理,簡化了工藝,減少了投資。5微波萃取的處理批量較大,萃取效率高,省時。6微波萃取的選擇性較好。。7微波萃取的結(jié)果不受物質(zhì)含水量的影響,回收率較高。第三節(jié)分離與精制
一、分離將固體-液體非均相體系用適當(dāng)方法分開的過程稱為固-液分離(separation)。中藥提取液的精制、藥物重結(jié)晶、注射器的除菌等均要分離操作。分離方法沉降分離法、離心分離法濾過分離法
機(jī)理
特點(diǎn)適用范圍沉降分離法固液體介質(zhì)密度相差懸殊、自身重量下沉分離不夠完全,需進(jìn)一步濾過或離心分離,但可去除大量雜質(zhì),利于進(jìn)一步分離操作溶液中固體微粒多而質(zhì)重的粗分離離心分離法混合密度差、離心力沉降分離和一般濾過不易進(jìn)行時考慮該方法含水量較高含不溶性微粒粒徑很小或粘度很大的濾漿濾過分離法過篩作用、深層濾過作用使固體粒子被截留,液體經(jīng)孔道流出,實(shí)現(xiàn)固液分離都適用*濾過分離法一、影響濾過速度因素1、濾渣層兩側(cè)的壓力差2、濾器面積3、過濾介質(zhì)或?yàn)V餅毛細(xì)管半徑4、過濾介質(zhì)或?yàn)V餅毛細(xì)管長度5、料液粘度二、濾過方法主要有:常壓濾過法、減壓濾過法、加壓濾過法、薄膜濾過二、精制精制:系采用適當(dāng)?shù)姆椒ê驮O(shè)備除去中藥提取液中雜質(zhì)的操作。常用的精制方法:水提醇沉法、醇提水沉法、酸堿法、大孔樹脂吸附法、鹽析法、澄清劑法、透析法萃取法等,其中以水提醇沉法應(yīng)用尤為廣泛。(一)水提醇沉法水提醇沉法系指先以水為溶劑提取藥材有效成分,再用不同濃度的乙醇沉淀去除提取液中雜質(zhì)的方法。工業(yè)設(shè)計(jì)依據(jù)(1)根據(jù)藥材成分在水和乙醇中的溶解性:通過水和不同濃度的乙醇交替處理,可保留生物堿鹽類、苷類、氨基酸、有機(jī)酸等有效成分;去除蛋白質(zhì)、糊化淀粉、黏液質(zhì)、油脂、脂溶性色素、樹脂、樹膠、部分糖類等雜質(zhì)。一般藥料中含乙醇量達(dá)50%~60%時,可去除淀粉等雜質(zhì),含乙醇量達(dá)75%以上時,除鞣質(zhì)、水溶性色素等少數(shù)無效成分外,其余大部分均可沉淀而去除。2、根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況:因?yàn)橹兴幉捏w積大,若用乙醇以外的溶劑提取,用量多,損耗大,成本高,且有些有機(jī)溶劑如乙醚等沸點(diǎn)低,不利于安全生產(chǎn)。2.操作方法將中藥材飲片先用水提取,再將提取液濃縮至約每毫升相當(dāng)于原藥材1~2g,加入適當(dāng)乙醇,靜置冷藏適當(dāng)時間,分離去除沉淀,回收乙醇,最后制得澄清的液體。具體操作應(yīng)注意:
藥液濃縮應(yīng)經(jīng)濃縮再加乙醇處理,以減少乙醇用量,使沉淀完全;采用減壓低溫。藥液溫度在加入乙醇時,藥液溫度一般為室溫或室溫以下,以防乙醇揮發(fā)。加醇的方式多次醇沉、慢加快攪含醇量計(jì)算C實(shí)=C測+(20-t)*0.4冷藏與處理醇沉后于5~10*c下靜置12~24h,充分靜置冷藏后,先虹吸上清液,下層稠液再慢慢抽濾。(二)醇提水沉法醇提水沉法系指先以適宜濃度的乙醇提取藥材成分,再用水除去提取液中雜質(zhì)的方法。適用于提取藥效物質(zhì)為醇溶性或在醇水中均有較好溶解性的藥材。(三)酸堿法酸堿法系指針對單體成分的溶解度與酸堿度有關(guān)的性質(zhì),在溶液中加入適量酸或堿,調(diào)節(jié)pH值至一定范圍,使單體成分溶解或析出,以達(dá)到分離目的的方法(四)大孔樹脂吸附法大孔樹脂吸附法系指將中藥提取液通過大孔樹脂,吸附其中的有效成分,再經(jīng)洗脫回收,除掉雜質(zhì)的一種精制方法。原理:采用特殊的有機(jī)高聚物作為吸附劑,利用有機(jī)化合物與其吸附性的不同及化合物分子量的大小,通過改變吸附條件,選擇性地吸附中藥浸出也中的有效成分去除無效成分的純化方法。優(yōu)點(diǎn):高度富集藥效成分、減少雜質(zhì)、降低產(chǎn)品吸潮性、有效去除重金屬、安全性好、再生產(chǎn)簡單(五)其他方法
原理
適用特點(diǎn)鹽析法
加大量無機(jī)鹽,使其溶解度降低沉淀析出蛋白質(zhì)分離純化,提取揮發(fā)油不使蛋白質(zhì)變性澄清劑法加澄清劑,濾過除去沉淀物除去藥液中粒度較大,有沉淀趨勢的懸浮顆粒較好保留藥液中有效成分、操作簡單、能耗低透析法小分子通過半透膜,大分子不通過,分離除去鞣質(zhì)、蛋白質(zhì)、樹脂,具生物活性植物多糖的純化操作簡便2/5/2023第三節(jié)濃縮一、影響濃縮的因素二、濃縮方法與設(shè)備2/5/2023濃縮使溶劑蒸發(fā)而提高溶液的濃度,泛指不需要的部分減少而需要部分的相對含量增高。主要用于化工業(yè)用語。中藥提取液經(jīng)濃縮制成一定規(guī)格的半成品,或進(jìn)一步制成成品或濃縮成過飽和溶液析出結(jié)晶.蒸發(fā)是濃縮藥液的重要手段,此外,還可以采用反滲透法,超濾法等使藥液濃縮.一、影響濃縮效率的因素
一、影響濃縮效率的因素:
(一)蒸發(fā)(傳熱)原理:
沸騰蒸發(fā)器效率與生產(chǎn)強(qiáng)度關(guān)系:
U:生產(chǎn)強(qiáng)度K:傳熱系數(shù)r’(KJ/kg):二次蒸汽的汽化潛能;A:蒸發(fā)器傳熱面積;W:蒸發(fā)量2/5/2023△tm:加熱蒸氣的飽和溫度與溶液沸點(diǎn)之差—傳熱溫度差
裝在密閉容器中的液體,隨著蒸發(fā)過程的進(jìn)行,蒸氣密度不斷增加,返回液體的分子數(shù)也不斷增多。當(dāng)在相同的時間內(nèi)由液體中跑出的分子與返回液體的分子數(shù)相等時,宏觀蒸發(fā)過程停止,蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài),稱為飽和蒸氣,對應(yīng)的壓強(qiáng)稱為飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓與溫度有關(guān),溫度越高,飽和蒸氣壓越大,飽和蒸氣壓的密度與蒸氣壓有關(guān),壓強(qiáng)越大,密度越大。2/5/2023
(二)影響濃縮效率的因素△tm的影響:提高加熱蒸汽壓,使△tm;減壓蒸發(fā)降低濃縮液的沸點(diǎn)使△tm;溶液的沸點(diǎn)隨濃度增加而逐漸升高而使△tm;控制適宜的液層深度。2/5/2023a0:管間蒸汽冷凝傳熱膜系數(shù)ai:管內(nèi)溶液沸騰傳熱膜系數(shù)RW:管壁熱阻Rs:管內(nèi)垢層熱阻增大K的主要途徑是減少各種熱阻。不凝性空氣和管內(nèi)料液側(cè)垢層是主要原因?qū)τ谝捉Y(jié)垢或富含結(jié)晶:管內(nèi)垢層熱阻:增加攪拌;定期去垢層;改進(jìn)濃縮設(shè)施對于不易結(jié)垢或不含結(jié)晶:ai:增加沸騰區(qū)域;調(diào)整藥液厚度;增加循環(huán)2.傳熱系數(shù)K的主要影響2/5/2023二濃縮方法與設(shè)備2/5/2023(一)常壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)系指料液在一個大氣壓下進(jìn)行蒸發(fā)的方法,又稱常壓濃縮。
特點(diǎn):1)慢;2)時間長;3)易破壞注意:1)避免結(jié)膜;2)隨時排氣敞口傾倒式夾層蒸發(fā)鍋2/5/2023(二)減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)是指在密閉容器中,抽真空降低內(nèi)部壓力,使料液沸點(diǎn)降低而進(jìn)行蒸發(fā)的方法,又稱減壓濃縮。2/5/2023優(yōu)點(diǎn)是:①壓力降低,溶液的沸點(diǎn)降低,能防止或減少熱敏性物質(zhì)的分解;②增大了傳熱溫度差,蒸發(fā)效率提高;③能不斷地排除溶劑蒸汽,有利于蒸發(fā)順利進(jìn)行;④沸點(diǎn)降低,可利用低壓蒸汽或廢氣作加熱源;⑤密閉容器可回收乙醇等溶劑。耗能大,適于含熱敏性成分藥液的濃縮及溶劑的回收。2/5/2023缺點(diǎn)①真空度過大或過小,均影響濃縮效率。②濃縮至一定程度時,料液極易產(chǎn)生泡沫,出現(xiàn)跑料。③一效加熱器蒸汽壓力應(yīng)保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),若其壓力明顯升高,可能是收膏時膏料在管壁結(jié)垢而影響傳熱,應(yīng)打開加熱器清除垢層。2/5/2023(1)減壓蒸餾器在減壓及較低溫度下使藥液得到濃縮,同時可將乙醇等溶劑回收。
(2)真空濃縮罐
用水流噴射泵抽氣減壓,適于水提液的濃縮。
2/5/2023(三)薄膜蒸發(fā)薄膜蒸發(fā)系指使料液在蒸發(fā)時形成薄膜,增加汽化表面積進(jìn)行蒸發(fā)的方法,又稱薄膜濃縮。2/5/2023特點(diǎn):①浸提液的受熱溫度低,濃縮速度快,受熱時間短;②具有極大的氣化表面,不受液體靜壓和過熱影響,成分不易被破壞;③能連續(xù)操作,可在常壓或減壓下進(jìn)行;④能將溶劑回收重復(fù)使用。2/5/2023設(shè)備:1.升膜式蒸發(fā)器
適用于蒸發(fā)量較大,有熱敏性、粘度適中和易產(chǎn)生泡沫的料液。不適用高粘度、有結(jié)晶析出或易結(jié)垢的料液。
2.降膜式蒸發(fā)器
適于蒸發(fā)濃度較高、粘度較大的藥液,由于降膜式?jīng)]有液體靜壓強(qiáng)作用,沸騰傳熱系數(shù)與溫度差無關(guān),即使在較低傳熱溫度差下,傳熱系數(shù)也較大,對熱敏性藥液的濃縮更有益。3.刮板式薄膜蒸發(fā)器
適于高粘度、易結(jié)垢、熱敏性藥液的蒸發(fā)濃縮,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,動力消耗大。4.離心式薄膜蒸發(fā)器
適于高熱敏性物料蒸發(fā)濃縮。2/5/20232/5/20232/5/20232/5/2023(四)多效蒸發(fā):多效蒸發(fā)系將兩個或多個減壓蒸發(fā)器并聯(lián)形成的濃縮設(shè)備。多效蒸發(fā)是利用能量的一種方法。其特點(diǎn)是第一效通入加熱蒸汽,二次蒸汽作為下一效的加熱蒸汽,后面各效依次類推,末效二次蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝。理論上單位質(zhì)量加熱蒸汽蒸發(fā)的水量應(yīng)是效數(shù)的倍數(shù)。2/5/2023多效蒸發(fā)一般使用三效和四效,在造紙、制糖、印染等工業(yè)中使用六效或七效也是常見的2/5/2023多效蒸發(fā)的流程,根據(jù)加熱蒸汽和料液的流向,有如下四種1)順流加料法2)逆流加料法3)平流加料法4)錯流加料法第五節(jié)干燥干燥系指利用熱能除去含濕的固體物質(zhì)或膏狀物所含的水分或其他溶劑,獲得干燥物品的工藝操作。(如新鮮藥材除水
原輔料除濕)干燥的好壞直接影響到中藥的內(nèi)在質(zhì)量,常用的干燥設(shè)備有烘箱、噴霧干燥器、減壓干燥器及微波干燥器。一、干燥的基本理論(一)干燥原理濕物料進(jìn)行干燥時,同時進(jìn)行著二個過程:(1)熱量由熱空氣傳遞給濕物料,使物料表面上的水分立即氣化,并通過物料表面處的氣膜,向氣流主體中擴(kuò)散;(2)由于濕物料表面處水分氣化的結(jié)果,使物料內(nèi)部與表面之間產(chǎn)生水分濃度差,于是水分即由內(nèi)部向表面擴(kuò)散。因此,在干燥過程中同時進(jìn)行著傳熱和傳質(zhì)二個相反的過程。干燥過程的重要條件是必須具有傳熱和傳質(zhì)的推動力。物料表面蒸氣壓一定要大于干燥介質(zhì)(空氣)中的蒸氣分壓,壓差越大,干燥過程進(jìn)行得越快。(二)物料中所含水分的性質(zhì)結(jié)晶水系化學(xué)結(jié)合水,一般用風(fēng)化方法去除,在藥劑學(xué)中不視為干燥過程。結(jié)合水系指存在于細(xì)小毛細(xì)管中的水分和滲透到物料細(xì)胞中的水分。非結(jié)合水系指存在于物料表面潤濕水分,粗大毛細(xì)管中水分和物料孔隙中的水分。平衡水分與自由水分物料與一定溫度、濕度的空氣接觸時發(fā)生排除水分或吸收水分的過程,直到物料中的水分與空氣處于動態(tài)平衡,此時物料所含水分稱為該空氣狀態(tài)下物料的平衡水分。物料所含的總水分為自由水分與平衡水分之和。(三)濕空氣的性質(zhì)在我們周圍的大氣是干
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