脂類藥物分離

關(guān)于脂類藥物分離

適用范圍:只適用于具有揮發(fā)性的，能隨水蒸氣蒸餾而不被破壞，與水不發(fā)生反應(yīng)，且難溶或不溶于水的成分的提取,不適用于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定組分的提取(因原料需加熱).一般采用減壓蒸餾。

蒸餾方式:水中蒸餾；水上蒸餾；直接蒸氣蒸餾；水?dāng)U散蒸氣蒸餾。第2頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

分類:間歇蒸餾；連續(xù)蒸餾.

比較:

1、生產(chǎn)設(shè)備不同:連續(xù)蒸餾法系在蒸餾塔中進行，設(shè)備較復(fù)雜，投資大；而間歇蒸餾法是在蒸餾鍋中進行，設(shè)備較簡單，投資少。

2、耗時：連續(xù)蒸餾從脂液進入預(yù)熱器到塔底放出松香，一般為10～20分鐘，而間歇蒸餾加熱時間長達40～50分鐘。

3、操作方法不同:連續(xù)蒸餾是被蒸餾的松脂連續(xù)不斷地送入蒸餾塔，沿溢流管往下流動，易揮發(fā)的松節(jié)油不斷地受熱汽化上升，可以在塔的不同位置引出沸點不同的優(yōu)油、中油和重油，難揮發(fā)的松香則連續(xù)不斷地自塔底放出。間歇蒸餾是將松脂分批加入蒸餾鍋，使易揮發(fā)的松節(jié)油受熱后，逐步汽化，根據(jù)液相或汽相溫度的變化，收集沸點不同的優(yōu)油、中油和重油；難揮發(fā)的松香則定期地從蒸餾鍋放出。第3頁,共40頁,2024年2月25日，星期天4、特點:連續(xù)蒸餾是在進料組成不變，操作穩(wěn)定時，塔板上被蒸餾物、餾出液及塔底排出物的組成均不隨時間而變。這種蒸餾方法產(chǎn)量較高，質(zhì)量穩(wěn)定，操作簡化，便于自動化生產(chǎn)。間歇蒸餾是被蒸餾物和餾出液的組成隨時間而變化。這種蒸餾方法，設(shè)備簡單，容易掌握，但操作工要經(jīng)常根據(jù)物料組成和溫度變化狀況來調(diào)節(jié)蒸汽壓力，操作繁瑣，產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

5、連續(xù)蒸餾效率高，可節(jié)約蒸汽能源。連續(xù)蒸餾比間歇蒸餾節(jié)省開口蒸汽將近60%。

注意:連續(xù)蒸餾工藝條件要求較高，如果操作不慎，會影響一段時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，而間歇蒸餾，萬一操作不慎，只影響當(dāng)鍋的產(chǎn)品質(zhì)量。第4頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第5頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第6頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第7頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

二、精餾:

定義:一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的液體混合物分離操作.

基本組成:包括精餾塔、再沸器、冷凝器等原理:精餾之所以能使液體混合物得到較完全的分離，關(guān)鍵在于回流的應(yīng)用?；亓靼ㄋ敻邼舛纫讚]發(fā)組分液體和塔底高濃度難揮發(fā)組分蒸氣兩者返回塔中。汽液回流形成了逆流接觸的汽液兩相，從而在塔的兩端分別得到相當(dāng)純凈的單組分產(chǎn)品。塔頂回流入塔的液體量與塔頂產(chǎn)品量之比，稱為回流比，它是精餾操作的一個重要控制參數(shù)，它的變化影響精餾操作的分離效果和能耗。第8頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

三、分子蒸餾:

定義:是一種在高真空條件下進行的非平衡蒸餾方法。

平均自由程:在一定的條件下，一個氣體分子在連續(xù)兩次碰撞之間可能通過的各段自由程的平均值。用符號l表示，單位為米。工作原理:分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點差分離原理，而是靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差別實現(xiàn)分離。當(dāng)液體混合物沿加熱板流動并被加熱，輕、重分子會逸出液面而進入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，因此，不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同，若能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板，則輕分子達到冷凝板被冷凝排出，而重分子達不到冷凝板沿混合液排出。這樣，達到物質(zhì)分離的目的。

第9頁,共40頁,2024年2月25日，星期天設(shè)備一套完整的分子蒸餾設(shè)備主要包括：分子蒸發(fā)器、脫氣系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、冷卻真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。分子蒸餾裝置的核心部分是分子蒸發(fā)器，其種類主要有3種：(1)降膜式；(2)刮膜式；(3)離心式。

為提高分離效率，往往需要采用多級串聯(lián)使用而實現(xiàn)不同物質(zhì)的多級分離。第10頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

過程：

1、分子從液相主體向蒸發(fā)表面2、分子在液層表面上的自由蒸發(fā)3、分子從蒸發(fā)表面向冷凝面飛射4、分子在冷凝面上冷凝

條件

1、殘余氣體的分壓必須很低，使殘余氣體的平均自由程長度是蒸餾器和冷凝器表面之間距離的倍數(shù)。

2、在飽和壓力下，蒸汽分子的平均自由程長度必須與蒸發(fā)器和冷凝器表面之間距離具有相同的數(shù)量級。

在這此理想的條件下，蒸發(fā)在沒有任何障礙的情況下從殘余氣體分子中發(fā)生。所有蒸汽分子在沒有遇到其它分子和返回到液體過程中到達冷凝器表面。蒸發(fā)速度在所處的溫度下達到可能的最大值。蒸發(fā)速度與壓力成正比，因而，分子蒸餾的餾出液量相對比較小。例:在大中型短程蒸餾中，冷凝器和加熱表面之間的距離約為20~50mm，殘余氣體的壓力為10-3mbar時，殘余氣體分子的平均自由程長度約為2倍長。

第11頁,共40頁,2024年2月25日，星期天特點

1、普通蒸餾在沸點溫度下進行分離，分子蒸餾可以在任何溫度下進行，只要冷熱兩面間存在著溫度差，就能達到分離目的。

2、普通蒸餾是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程，液相和氣相間可以形成相平衡狀態(tài)；而分子蒸餾過程中，從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛射到冷凝面上，中間不與其它分子發(fā)生碰撞，理論上沒有返回蒸發(fā)面的可能性，所以，分子蒸餾過程是不可逆的。

3、普通蒸餾有鼓泡、沸騰現(xiàn)象；分子蒸餾過程是液層表面上的自由蒸發(fā)，沒有鼓泡現(xiàn)象。

4、表示普通蒸餾分離能力的分離因素與組元的蒸汽壓之比有關(guān)，表示分子蒸餾分離能力的分離因素則與組元的蒸汽壓和分子量之比有關(guān)，并可由相對蒸發(fā)速度求出。第12頁,共40頁,2024年2月25日，星期天優(yōu)點:

1.蒸餾溫度低，分子蒸餾是在遠低于沸點的溫度下進行操作的，只要存在溫度差就可以達到分離目的，這是分子蒸餾與常規(guī)蒸餾的本質(zhì)區(qū)別。

2.蒸餾真空度高，分子蒸餾裝置其內(nèi)部可以獲得很高的真空度，通常分子蒸餾在很低的壓強下進行操作，因此物料不易氧化受損。

3.蒸餾液膜薄,傳熱效率高。

4.物料受熱時間短，受加熱的液面與加冷凝面之間的距離小于輕分子的平均自由程，所以由液面逸出的輕分子幾乎未經(jīng)碰撞就達到冷凝面。因此，蒸餾物料受熱時間短，在蒸餾溫度下停留時間一般幾秒至幾十秒之間，減少了物料熱分解的機會。

5.分離程度更高，分子蒸餾能分離常規(guī)不易分開的物質(zhì)。第13頁,共40頁,2024年2月25日，星期天6.沒有沸騰鼓泡現(xiàn)象，分子蒸餾是液層表面上的自由蒸發(fā)，在低壓力下進行，液體中無溶解的空氣，因此在蒸餾過程中不能使整個液體沸騰，沒有鼓泡現(xiàn)象。

7.無毒、無害、無污染、無殘留，可得到純凈安全的產(chǎn)物，且操作工藝簡單，設(shè)備少(分子蒸餾的分餾過程是物理過程,因而可很好地保護被分離物質(zhì)不受污染和侵害)。

8.產(chǎn)品耗能小，由于分子蒸餾整個分離過熱損失少，且由于分子蒸餾裝置獨特的結(jié)構(gòu)形式,內(nèi)部壓強極低,內(nèi)部阻力遠比常規(guī)蒸餾小,因而可大大節(jié)省能耗。

缺點:分子蒸餾設(shè)備價格昂貴，分子蒸餾裝置必須保證體系壓力達到的高真空度，對材料密封要求較高，且蒸發(fā)面和冷凝面之間的距離要適中，設(shè)備加工難度大，造價高。第14頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

應(yīng)用

(1)對于高沸點、熱敏及易氧化物料的分離,分子蒸餾提供了最佳分離方法。因為分子蒸餾在遠低于物料沸點的溫度下操作,而且物料停留時間短;

(2)分子蒸餾可極有效地脫除液體中的物質(zhì)如有機溶劑、臭味等,這對于采用溶劑萃取后液體的脫溶是非常有效的方法;

(3)分子蒸餾可有選擇地蒸出目的產(chǎn)物,去除其它雜質(zhì),通過多級分離可同時分離2種以上的物質(zhì)。第15頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第16頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第17頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第18頁,共40頁,2024年2月25日，星期天7.4.6超臨界流體萃取

超臨界流體萃取:是指用超臨界流體為溶劑,從固體或液體中萃取可溶組分的傳質(zhì)分離操作。

基本原理:

超臨界流體萃取分離技術(shù)是利用超臨界流體的溶解能力與其密度密切相關(guān)，通過改變壓力或溫度使超臨界流體的密度大幅改變。在超臨界狀態(tài)下，將超臨界流體與待分離的物質(zhì)接觸，使其有選擇性地依次把極性大小、沸點高低和相對分子質(zhì)量大小不同的成分萃取出來。

可作為SF的物質(zhì)很多，如二氧化碳、一氧化亞氮、六氟化硫、乙烷、庚烷、氨等，其中多選用CO2（臨界溫度接近室溫，且無色、無毒、無味、不易然、化學(xué)惰性、價廉、易制成高純度氣體）。第19頁,共40頁,2024年2月25日，星期天CO2萃取劑優(yōu)點

a)臨界溫度和臨界壓力低(Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa)，操作條件溫和，對有效成分的破壞少，因此特別適合于處理高沸點熱敏性物質(zhì)，如香精、香料、油脂、維生素等；

b)CO2可看作是與水相似的無毒、廉價的有機溶劑；

c)CO2在使用過程中穩(wěn)定、無毒、不燃燒、安全、不污染環(huán)境，且可避免產(chǎn)品的氧化：

d)CO2的萃取物中不含硝酸鹽和有害的重金量，并且無有害溶劑的殘留；

e)在超臨界CO2萃取時，被萃取的物質(zhì)通過降低壓力，或升高溫度即可析出，不必經(jīng)過反復(fù)萃取操作，所以超臨界CO2萃取流程簡單。因此超臨界CO2萃取特別適合于對生物、食品、化妝品和藥物等的提取和純化。第20頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

夾帶劑：在超臨界液體萃取的研究中，通常將具有改變?nèi)苜|(zhì)溶解度的第三組分稱為夾帶劑(也有許多文獻稱夾帶劑為亞臨界組分)。如甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯。夾帶劑的選擇

（1）充分了解被萃取物的性質(zhì)及所處環(huán)境。例如：DHA分布于低極性的甘油脂、中極性的半乳糖酯和極性很大的磷脂中，且主要存在于極性脂質(zhì)中，所以要提取其中DHA必須提取出各種極性的脂質(zhì)成分，進而可以確定合適的夾帶劑。

（2）綜合夾帶劑的性質(zhì)(分子極性、分子結(jié)構(gòu)、分子量、分子體積)和被萃取物性質(zhì)及所處環(huán)境進行夾帶劑的預(yù)選。對酸、醇、酚、酯等被萃取物，可以選用含－OH、C=0基因的夾帶劑；對極性較大的被萃取物，可選用極性較大的夾帶劑。

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（3）實驗驗證。確定因素有夾帶劑的夾帶增大效應(yīng)(以純CO2萃取為參照)和夾帶劑的選擇性，統(tǒng)稱為夾帶劑的夾帶效應(yīng)。臧志清等在超臨界CO2萃取紅辣椒夾帶劑的篩選研究中對此做了詳細的介紹。夾帶劑存在問題

夾帶劑的引入給了超臨界CO2萃取技術(shù)更廣闊的應(yīng)用，同時也帶來了兩個負而影響。這就是由于夾帶劑的使用，增加了從萃取物中分離回收夾帶劑的難度。而且由于使用了夾帶劑，使得一些萃取物中有夾帶劑的殘留。這就失去了超臨界CO2萃取沒有溶劑殘留的優(yōu)點。第22頁,共40頁,2024年2月25日，星期天工藝流程將需要萃取的植物粉碎，稱取約300—700g裝入萃取器（6）中，用CO2反復(fù)沖洗設(shè)備以排除空氣。操作時先打開閥（12）及氣瓶閥門進氣，再啟動高壓閥（4）升壓，當(dāng)壓力升到預(yù)定壓力時再調(diào)節(jié)減壓閥（9），調(diào)整好分離器（7）內(nèi)的分離壓力，然后打開放空閥（10）接轉(zhuǎn)子流量計測流量通過調(diào)節(jié)各個閥門，使萃取壓力、分離壓力及萃取過程中通過CO2流量均穩(wěn)定在所需操作條件，半閉閥門（10），打開閥門（11）進行全循環(huán)流程操作，萃取過程中從放油閥（8）把萃取液提出。第23頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

影響因素

萃取壓力的影響萃取壓力是SFE最重要的參數(shù)之一，萃取溫度一定時，壓力增大，流體密度增大，溶劑強度增強，溶劑的溶解度就增大。對于不同的物質(zhì)，其萃取壓力有很大的不同。

萃取溫度的影響溫度對超臨界流體溶解能力影響比較復(fù)雜，在一定壓力下，升高溫度被萃取物揮發(fā)性增加，這樣就增加了被萃取物在超臨界氣相中的濃度，從而使萃取量增大；但另一方面，溫度升高，超臨界流體密度降低，從而使化學(xué)組分溶解度減小，導(dǎo)致萃取數(shù)減少。因此，在選擇萃取溫度時要綜合這兩個因素考慮。第24頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

萃取顆粒大小

粒度大小可影響提取回收率，減小樣品粒度，可增加固體與溶劑的接觸面積，從而使萃取速度提高。不過，粒度如過小、過細，不僅會嚴(yán)重堵塞篩孔，造成萃取器出口過濾網(wǎng)的堵塞。

CO2的流量

CO2的流量的變化對超臨界萃取有兩個方面的影響。CO2的流量太大，會造成萃取器內(nèi)CO2流速增加，CO2停留時間縮短，與被萃取物接觸時間減少，不利于萃取率的提高。但另一方面，CO2的流量增加，可增大萃取過程的傳質(zhì)推動力，相應(yīng)地增大傳質(zhì)系數(shù)，使傳質(zhì)速率加快，從而提高SFE的萃取能力。因此，合理選擇CO2的流量在SFE中也相當(dāng)重要。第25頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

應(yīng)用1、在食品方面的應(yīng)用傳統(tǒng)的食用油提取方法是乙烷萃取法，但此法生產(chǎn)的食用油所含溶劑的量難以滿足食品管理法的規(guī)定，美國采用超臨界二氧化碳萃取法（SCFE）提取豆油獲得成功，產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，且無污染問題。目前，已經(jīng)可以用超臨界二氧化碳從葵花籽、紅花籽、花生、小麥胚芽、棕櫚、可可豆中提取油脂，且提出的油脂中含中性脂質(zhì)，磷含量低，著色度低，無臭味。這種方法比傳統(tǒng)的壓榨法的回收率高，而且不存在溶劑法的溶劑分離問題。專家們認(rèn)為這種方法可以使油脂提取工藝發(fā)生革命性的改進。

西德Max-plank煤炭研究所的Zesst博士開發(fā)的從咖啡豆中用超臨界二氧化碳萃取咖啡因的專題技術(shù)，現(xiàn)已由西德的Hag公司實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，并被世界各國普遍采用。這一技術(shù)的最大優(yōu)點是取代了原來在產(chǎn)品中仍殘留對人體有害的微量鹵代烴溶劑，咖啡因的含量可從原來的1%左右降低至0.02%，而且CO2的良好的選擇性可以保留咖啡中的芳香物質(zhì)。

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許多學(xué)者認(rèn)為攝取魚油和ω-3脂肪酸有益于健康。這些脂類物質(zhì)也可以從浮游植物中獲得。這種途徑獲得的脂類物質(zhì)不含膽固醇，J.K.Polak等人從藻類中萃取脂類物質(zhì)獲得成功，而且葉綠素不會被超臨界CO2萃出，因而省去了傳統(tǒng)溶劑萃取的漂白過程。

另外，用SCFE法從銀杏葉中提取的銀杏黃酮，從魚的內(nèi)臟，骨頭等提取的多烯不飽和脂肪酸（DHA，EPA），從沙棘籽提取的沙棘油，從蛋黃中提取的卵磷脂等對心腦血管疾病具有獨特的療效。日本學(xué)者宮地洋等從藥用植物蛇床子、桑白皮、甘草根、紫草、紅花、月見草中提取了有效成分。4、在中藥方面的應(yīng)用

可用于中草藥有效成份的提取，熱敏性生物制品藥物的精制，及脂質(zhì)類混合物的分離.第27頁,共40頁,2024年2月25日，星期天5、在化工方面的應(yīng)用

A.天然香精香料的提取

用SCFE法萃取香料不僅可以有效地提取芳香組分，而且還可以提高產(chǎn)品純度，能保持其天然香味，如從桂花、茉莉花、菊花、梅花、米蘭花、玫瑰花中提取花香精，從胡椒、肉桂、薄荷提取香辛料，從芹菜籽、生姜、莞荽籽、茴香、砂仁、八角、孜然等原料中提取精油，不僅可以用作調(diào)味香料，而且一些精油還具有較高的藥用價值。啤酒花是啤酒釀造中不可缺少的添加物，具有獨特的香氣、清爽度和苦味。傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的啤酒花浸膏不含或僅含少量的香精油，破壞了啤酒的風(fēng)味，而且殘存的有機溶劑對人體有害。超臨界萃取技術(shù)為酒花浸膏的生產(chǎn)開辟了廣闊的前景。美國SKW公司從啤酒花中萃取啤酒花油，已形成生產(chǎn)規(guī)模。

B.天然色素的提取目前用SCFE法提取天然色素(辣椒紅色素)的技術(shù)已經(jīng)成熟;從煤炭中還可以萃取硫等化工產(chǎn)品;俄羅斯、德國還把SCFE法用于油料脫瀝青技術(shù)。第28頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

在美國ADL公司最近開發(fā)了一個用SCFE技術(shù)提取酒精的方法，還開發(fā)了從油膩的快餐食品中除去過多的油脂，而不失其原有色香味及保有其外觀和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的技術(shù)，且已申請專利。

2、在農(nóng)藥殘留分析中的應(yīng)用有關(guān)學(xué)者運用SFE技術(shù)來實現(xiàn)對殺蟲劑結(jié)合殘留的萃取3、醫(yī)藥保健品方面的應(yīng)用西德Saarland大學(xué)的Stahl教授對許多藥用植物采用SCFE法對其有效成分(如各種生物堿，芳香性及油性組分)實現(xiàn)了滿意的分離。在抗生素藥品生產(chǎn)中，傳統(tǒng)方法常使用丙酮、甲醇等有機溶劑，但要將溶劑完全除去，又不使藥物變質(zhì)非常困難，若采用SCFE法則完全可以符合要求。美國ADL公司從7種植物中萃取出了治療癌癥的有效成分，使其真正應(yīng)用于臨床。

第29頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

超臨界流體萃取機第30頁,共40頁,2024年2月25日，星期天

超臨界流體萃取中藥蜂膠第31頁,共40頁,2024年2月25日，星期天第32頁,共40頁,2024年2月25日，星期天7.4.7Sorbex分離法Sorbex分離法:用分子篩吸附分離脂肪酸的工藝方法。

Sorbex

是UOP公司開發(fā)的模擬移動床固體吸附劑分離各種化學(xué)品的一系列工藝方法的總稱。

工作原理:是將固體吸附劑分為許多床層；接到每個床層的進出物料(如進料、抽出液、抽余液、脫附劑等)管道的接口通過一個獨特的回轉(zhuǎn)定位閥，逐級切換實現(xiàn)固體吸附劑與液體物料的相對運動，如此就能模擬床層的移動。這類方法主要應(yīng)用于石油化學(xué)品的分離。最近UOP公司將這個原理應(yīng)用到脂肪酸的分離。優(yōu)點:是能在相對低的溫度下分離脂肪酸，這對易聚合或異構(gòu)化的反應(yīng)性物料是有重要意義的。例如:蒸餾妥爾油可以用此法分為以油酸和亞油酸為主的脂肪酸組分和松香酸組分；而脂肪酸組分還可以用這方法進一步分離得到高純度的油酸和亞油酸(含量各達到92％)。此方法的工業(yè)化技術(shù)還在開發(fā)之中。第33頁,共40頁,2024年2月25日，星期天7.4.8膜分離法

特征:膜分離技術(shù)即有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等

優(yōu)點：

1、在常溫下進行:有效成分損失極少，特別適用于熱敏性物質(zhì)，如抗生素等醫(yī)藥、果汁、酶、蛋白的分離與濃縮

2、無相態(tài)變化:保持原有的風(fēng)味，能耗極低，其費用約為蒸發(fā)濃縮或冷凍濃縮的1/3-1/83、無化學(xué)變化:典型的物理分離過程，不用化學(xué)試劑和添加劑，產(chǎn)品不受污染

4、選擇性好:可在分子級內(nèi)進行物質(zhì)分離，具有普遍濾材無法取代的卓越性能

5、適應(yīng)性強:處理規(guī)模可大可小，可以連續(xù)也可以間隙進行，工藝簡單，操作方便，易于自動化第34頁,共40頁,2024年2月25日，星