第3章制藥分離工程基礎(chǔ)與設(shè)備

1、1E-mail: 制藥工程原理與設(shè)備制藥工程原理與設(shè)備Principle and Equipment of Pharmaceutical Engineering2Chapter 3 制藥分離工程基礎(chǔ)與設(shè)備制藥分離工程基礎(chǔ)與設(shè)備33 第一節(jié)第一節(jié) 萃取分離萃取分離1 第二節(jié)第二節(jié) 結(jié)晶分離結(jié)晶分離2 第三節(jié)第三節(jié) 膜分離膜分離344 第四節(jié)第四節(jié) 過濾與離心分離過濾與離心分離Chapter 3 分離工程基礎(chǔ)與設(shè)備分離工程基礎(chǔ)與設(shè)備5 第五節(jié)第五節(jié) 手性分離手性分離4 隨著人們對(duì)西藥局限性的認(rèn)識(shí)和了解以及世界疾隨著人們對(duì)西藥局限性的認(rèn)識(shí)和了解以及世界疾病譜和醫(yī)學(xué)模式的改變，病譜和醫(yī)學(xué)模式的改變，“

2、回歸自然回歸自然”、崇尚天然、崇尚天然藥物正成為一種世界性潮流，這為中藥的發(fā)展提供藥物正成為一種世界性潮流，這為中藥的發(fā)展提供了機(jī)遇，并且現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為中藥生產(chǎn)提供了機(jī)遇，并且現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為中藥生產(chǎn)提供了更多更好的技術(shù)選擇。了更多更好的技術(shù)選擇。 由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)中藥產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合不由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與傳統(tǒng)中藥產(chǎn)業(yè)有機(jī)結(jié)合不夠等原因，中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展較西藥產(chǎn)業(yè)落后，且國(guó)際夠等原因，中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展較西藥產(chǎn)業(yè)落后，且國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力弱。概概 述述5中藥現(xiàn)代化的中藥現(xiàn)代化的主要研究?jī)?nèi)容主要研究?jī)?nèi)容包括：包括： (1) 應(yīng)用現(xiàn)代科技方法和手段闡明中藥應(yīng)用現(xiàn)代科技方法和手段闡明中藥藥

3、效藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)、的物質(zhì)基礎(chǔ)、藥理藥理、方劑、方劑配伍配伍理論、毒副作用等，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)制具有理論、毒副作用等，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中藥新藥自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中藥新藥 (2) 應(yīng)用現(xiàn)代科技手段實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥應(yīng)用現(xiàn)代科技手段實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥質(zhì)量質(zhì)量的有效監(jiān)控的有效監(jiān)控 (3) 采用現(xiàn)代科技和手段，開展中藥生產(chǎn)技術(shù)的采用現(xiàn)代科技和手段，開展中藥生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化、現(xiàn)代化、工藝工程化和產(chǎn)業(yè)化工藝工程化和產(chǎn)業(yè)化研究研究 (4) 中藥產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)國(guó)際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化中藥產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)國(guó)際認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化管理管理 (5) 應(yīng)用應(yīng)用生物生物科學(xué)與技術(shù)科學(xué)與技術(shù)(例如：細(xì)胞工程、基因工程、例如：細(xì)胞工程、基因工程、酶工

4、程、發(fā)酵工程酶工程、發(fā)酵工程)等解決中藥資源短缺等問題等解決中藥資源短缺等問題概概 述述6 利用先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段與方法，對(duì)目前中利用先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段與方法，對(duì)目前中藥生產(chǎn)中相對(duì)落后的生產(chǎn)工藝和過程實(shí)施高新技術(shù)產(chǎn)藥生產(chǎn)中相對(duì)落后的生產(chǎn)工藝和過程實(shí)施高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化改造，生產(chǎn)出業(yè)化改造，生產(chǎn)出“安全、高效、穩(wěn)定、可控安全、高效、穩(wěn)定、可控”的，的，具有強(qiáng)大國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的具有強(qiáng)大國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的現(xiàn)代中藥產(chǎn)品現(xiàn)代中藥產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代，實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化及國(guó)際化，是我們制藥工程專業(yè)學(xué)生與制藥工程學(xué)化及國(guó)際化，是我們制藥工程專業(yè)學(xué)生與制藥工程學(xué)科的科技工作者面臨的重要任務(wù)?？频目萍脊ぷ髡呙媾R的重要任務(wù)。

5、 中藥和天然藥物的中藥和天然藥物的萃取分離萃取分離是中藥現(xiàn)代化的工程是中藥現(xiàn)代化的工程技術(shù)關(guān)鍵之一。技術(shù)關(guān)鍵之一。概概 述述7 目前，天然藥物及中藥材有效成分的工業(yè)目前，天然藥物及中藥材有效成分的工業(yè)分離分離方法方法仍主要是溶劑浸出萃取及其基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新仍主要是溶劑浸出萃取及其基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)、新方法，包括：技術(shù)、新方法，包括： 超臨界流體萃取、超臨界流體萃取、 超聲波萃取、超聲波萃取、 微波萃取，微波萃取， 組合工程技術(shù)（如萃取組合工程技術(shù)（如萃取- -膜分離）、膜分離）、 生物酶法提取分離、反應(yīng)萃取分離生物酶法提取分離、反應(yīng)萃取分離等。等。 概概 述述8萃取過程原理萃取過程原理 萃取

6、過程可包括簡(jiǎn)單的物理溶解和萃取過程可包括簡(jiǎn)單的物理溶解和/ /或沉淀過程，或沉淀過程，這些過程也可通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。這些過程也可通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生。 利用利用溶解度溶解度的不同，使混合物中的組分得到完的不同，使混合物中的組分得到完全的或部分的全的或部分的分離分離的過程的過程萃取。萃取。 萃取操作中溶質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移到另一相中去，因萃取操作中溶質(zhì)從一相轉(zhuǎn)移到另一相中去，因此萃取是此萃取是傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程。概概 述述9 如果被處理的物料是固體，則此過程稱為如果被處理的物料是固體，則此過程稱為液液固萃固萃?。ㄒ卜Q為提取或浸?。?，取（也稱為提取或浸?。?，就是應(yīng)用溶液將固體原料就是應(yīng)用溶液將固體原料中的可溶組

7、分提出來(lái)的操作。中的可溶組分提出來(lái)的操作。 中藥制藥過程，重要的是利用中草藥提取有效成中藥制藥過程，重要的是利用中草藥提取有效成分或有效部位做原料，浸取過程提取分或有效部位做原料，浸取過程提取有效成分有效成分。概概 述述103.1 萃取分離萃取分離v定義定義：利用：利用溶解度溶解度的不同，使混合物中的組分得的不同，使混合物中的組分得到完全或部分分離的過程。到完全或部分分離的過程。v溶劑萃取溶劑萃?。豪没衔镌趦煞N：利用化合物在兩種互不相溶互不相溶的溶劑中的溶劑中溶解度或分配系數(shù)不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)溶解度或分配系數(shù)不同，使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中而提取出來(lái)的方法。轉(zhuǎn)移到另一種

8、溶劑中而提取出來(lái)的方法。v溶劑萃取的特點(diǎn)溶劑萃取的特點(diǎn)： 1.對(duì)熱敏性物質(zhì)破壞少；對(duì)熱敏性物質(zhì)破壞少； 2.采用多級(jí)萃取時(shí)，物質(zhì)濃縮倍數(shù)和純化度高，便于連采用多級(jí)萃取時(shí)，物質(zhì)濃縮倍數(shù)和純化度高，便于連續(xù)操作，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；續(xù)操作，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； 3.分分離效率高，生產(chǎn)能力大。離效率高，生產(chǎn)能力大。113.1.1 液液-液萃取液萃?。ㄒ唬┗驹恚ㄒ唬┗驹?1.分配定律分配定律 一次萃取一次萃取 二次萃取二次萃取 N次萃取次萃取 K-分配系數(shù)分配系數(shù) W0-萃取萃取前前化合物的總量化合物的總量 V-原原溶液的體積溶液的體積 Wn-萃取萃取n次后化合物次后化合物剩余剩余量量 S-萃取萃

9、取溶液的體積溶液的體積SKVKVww01202)(SKVKVwwnnSKVKVww)(0101()VSwcVKwwcS3.1 萃取分離萃取分離123.1.1 液液-液萃取液萃取2. 分配比分配比：當(dāng)萃取體系達(dá)到：當(dāng)萃取體系達(dá)到平衡平衡時(shí)，被萃取物在含萃取劑相時(shí)，被萃取物在含萃取劑相O中中的的總濃度總濃度與原料液與原料液W中中的總濃度的總濃度之比之比。其值越大，萃。其值越大，萃取能力越強(qiáng)。取能力越強(qiáng)。 不是常數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。不是常數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。3. 萃取率萃取率：被萃取物質(zhì)在萃取劑中的：被萃取物質(zhì)在萃取劑中的量量與在萃取劑相和在原與在萃取劑相和在原料液項(xiàng)中的總量的料液項(xiàng)中的總量的百分比百分

10、比。4. 相比相比：兩液相：兩液相體積比體積比。當(dāng)。當(dāng)R為為1時(shí)，萃取率時(shí)，萃取率E=D/D+1。woAAD%100/OWVVDDEOWVVR/3.1 萃取分離萃取分離13（二）萃取劑的選擇（二）萃取劑的選擇v 選擇性選擇性：萃取劑：萃取劑S對(duì)原料液中兩組份溶解能力的差異。對(duì)原料液中兩組份溶解能力的差異。 值一般大于值一般大于1，值越大，分離效果越好，萃取劑對(duì)物質(zhì)，值越大，分離效果越好，萃取劑對(duì)物質(zhì)的選擇性越好。的選擇性越好。v 原溶劑原溶劑B與萃取劑之間的與萃取劑之間的互溶度越小越好互溶度越小越好，有利于溶質(zhì)，有利于溶質(zhì)A的分離。的分離。v 萃取劑萃取劑S與原料液中的組分相對(duì)揮發(fā)度要大，不應(yīng)

11、形成與原料液中的組分相對(duì)揮發(fā)度要大，不應(yīng)形成恒沸物，組成低的組分最好為恒沸物，組成低的組分最好為易揮發(fā)易揮發(fā)成分。若被萃取的溶質(zhì)成分。若被萃取的溶質(zhì)不揮發(fā)或難揮發(fā)度，萃取劑不揮發(fā)或難揮發(fā)度，萃取劑S的汽化熱要小，節(jié)約能耗。的汽化熱要小，節(jié)約能耗。WOWOBABBAADD3.1 萃取分離萃取分離14（二）萃取劑的選擇（二）萃取劑的選擇v 萃取劑與被分離混合物之間有較大萃取劑與被分離混合物之間有較大密度差密度差；v 萃取劑的萃取劑的粘度要小粘度要小，以利于兩相的混合與分層，以利于兩相的混合與分層，利于傳質(zhì)和流動(dòng)；利于傳質(zhì)和流動(dòng)；v 萃取劑應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備腐萃取劑應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性和

12、熱穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備腐蝕小，來(lái)源充分，價(jià)格較低廉，不易燃爆；蝕小，來(lái)源充分，價(jià)格較低廉，不易燃爆；v 界面張力要適當(dāng)。界面張力要適當(dāng)。3.1 萃取分離萃取分離15例題：某溶液含例題：某溶液含F(xiàn)e3+10 mg，將它萃取入某有機(jī)溶劑中時(shí)，將它萃取入某有機(jī)溶劑中時(shí)，分配比分配比D=99。問用。問用等體積等體積溶劑萃取溶劑萃取1次和次和2次，剩余次，剩余Fe3+量各是多少？量各是多少？解：體積比解：體積比VW/VO=1 等體積萃取，等體積萃取，n次萃取后剩余量為：次萃取后剩余量為： 萃取萃取1次后剩余次后剩余Fe3+量：量： 萃取萃取2次后剩余次后剩余Fe3+量：量：nnDww)11(0)( 1 . 0

13、)1991(101mgw)(001. 0)11(1022mgDw3.1 萃取分離萃取分離163.1.2 固固- -液萃取液萃取 應(yīng)用溶液將應(yīng)用溶液將固體固體原料中的可溶組分提出來(lái)的操作。原料中的可溶組分提出來(lái)的操作。亦稱亦稱浸取或提取浸取或提取。 中藥制藥過程，重要的是利用中草藥提取有效成中藥制藥過程，重要的是利用中草藥提取有效成分或有效部位做原料，浸取過程提取有效成分。分或有效部位做原料，浸取過程提取有效成分。 溶劑溶劑主要包括：水主要包括：水 親水性有機(jī)溶劑親水性有機(jī)溶劑 親脂性有機(jī)溶劑。親脂性有機(jī)溶劑。3.1 萃取分離萃取分離相似相溶相似相溶17（一）浸出過程原理（一）浸出過程原理1.

14、1. 中藥浸出過程中藥浸出過程 動(dòng)物性藥材動(dòng)物性藥材的有效成分絕大部分是的有效成分絕大部分是蛋白質(zhì)或多肽蛋白質(zhì)或多肽類，分子量較大，難以透過細(xì)胞膜類，分子量較大，難以透過細(xì)胞膜 植物性藥材植物性藥材的有效成份的分子量一般都比無(wú)效成的有效成份的分子量一般都比無(wú)效成分的分子量分的分子量小小得多，浸取時(shí)要求有效成份得多，浸取時(shí)要求有效成份透過透過細(xì)胞膜細(xì)胞膜滲出，無(wú)效成分仍留在細(xì)胞組織中以便除去。滲出，無(wú)效成分仍留在細(xì)胞組織中以便除去。3.1 萃取分離萃取分離3.1.2 固固-液萃取液萃取18(1) 動(dòng)物性藥材的浸出過程動(dòng)物性藥材的浸出過程 動(dòng)物性藥材的有效成分絕大部分是蛋白質(zhì)、激素、酶等，動(dòng)物性藥

15、材的有效成分絕大部分是蛋白質(zhì)、激素、酶等，必須將必須將細(xì)胞膜破壞細(xì)胞膜破壞。 浸取常用的浸取常用的溶劑溶劑有稀酸、鹽類溶液、乙醇、丙酮、醋酸、有稀酸、鹽類溶液、乙醇、丙酮、醋酸、乙醚、甘油等。乙醇、丙酮及甘油可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。乙醚、甘油等。乙醇、丙酮及甘油可破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。 浸取時(shí)應(yīng)控制適當(dāng)?shù)慕r(shí)應(yīng)控制適當(dāng)?shù)臏囟葴囟群腿軇┑暮腿軇┑挠昧坑昧?，用浸漬、回流等，用浸漬、回流等不同方法浸取。不同方法浸取。(2) 植物性藥材的浸出過程植物性藥材的浸出過程 植物性藥材的浸出過程是由植物性藥材的浸出過程是由濕潤(rùn)、滲透、溶解及擴(kuò)散濕潤(rùn)、滲透、溶解及擴(kuò)散等幾等幾個(gè)相互聯(lián)系的階段所組成。個(gè)相互聯(lián)系的階段所組成。3

16、.1 萃取分離萃取分離19溶劑將藥材溶劑將藥材潤(rùn)濕潤(rùn)濕、后在藥材內(nèi)部、后在藥材內(nèi)部滲透滲透藥材內(nèi)部物質(zhì)的潤(rùn)濕、可溶性藥材內(nèi)部物質(zhì)的潤(rùn)濕、可溶性物質(zhì)物質(zhì)溶解溶解可溶性物質(zhì)在藥材內(nèi)部經(jīng)多孔細(xì)胞壁可溶性物質(zhì)在藥材內(nèi)部經(jīng)多孔細(xì)胞壁擴(kuò)散擴(kuò)散物質(zhì)從藥材物質(zhì)從藥材表面向溶液擴(kuò)散表面向溶液擴(kuò)散溶劑溶劑中藥及天然藥物固液萃取過程示意圖中藥及天然藥物固液萃取過程示意圖20 目標(biāo)分子目標(biāo)分子將經(jīng)歷將經(jīng)歷液泡液泡和細(xì)胞和細(xì)胞器器的的膜透過膜透過、細(xì)胞、細(xì)胞漿漿中的中的擴(kuò)散擴(kuò)散、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的透過透過等復(fù)雜的傳質(zhì)等復(fù)雜的傳質(zhì)過程。過程。 若細(xì)胞壁若細(xì)胞壁沒有破裂沒有破裂，浸取作用是靠細(xì)胞壁的滲，浸取

17、作用是靠細(xì)胞壁的滲透來(lái)完成的，浸取的速率很透來(lái)完成的，浸取的速率很慢。慢。 細(xì)胞壁細(xì)胞壁被破壞后被破壞后，傳質(zhì)阻力減小，目標(biāo)產(chǎn)物比，傳質(zhì)阻力減小，目標(biāo)產(chǎn)物比較容易進(jìn)入到萃取液主體，并依據(jù)較容易進(jìn)入到萃取液主體，并依據(jù)相似相溶相似相溶原理而原理而溶解，達(dá)到萃取的目的。溶解，達(dá)到萃取的目的。3.1 萃取分離萃取分離212. Fick擴(kuò)散定律與擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散定律與擴(kuò)散系數(shù) 中藥材提取過程可用中藥材提取過程可用Fick定律定律描述這種傳質(zhì)描述這種傳質(zhì)過程。過程。 有效成分溶解后在組織內(nèi)形成濃溶液而具有有效成分溶解后在組織內(nèi)形成濃溶液而具有較高的較高的滲透壓滲透壓，從而形成擴(kuò)散點(diǎn)，不停地向周圍，從而形成擴(kuò)

18、散點(diǎn)，不停地向周圍擴(kuò)散其溶解的成分以平衡其滲透壓，這是擴(kuò)散其溶解的成分以平衡其滲透壓，這是浸取的浸取的推動(dòng)力推動(dòng)力。3.1 萃取分離萃取分離3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄒ唬┙鲞^程原理（一）浸出過程原理22（1） Fick擴(kuò)散定律擴(kuò)散定律JAT為為溶質(zhì)流量溶質(zhì)流量,mol/(cm2s)； CA為溶質(zhì)濃度為溶質(zhì)濃度, mol/cm3；Z為垂直于有效擴(kuò)散為垂直于有效擴(kuò)散面積的位移面積的位移, cm；D為溶質(zhì)分子擴(kuò)散系數(shù)為溶質(zhì)分子擴(kuò)散系數(shù), cm2/s； DE為渦流擴(kuò)散系數(shù)為渦流擴(kuò)散系數(shù), cm2/s；負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散方向，即藥物分子擴(kuò)散向濃度降低的方向進(jìn)行。負(fù)號(hào)表示擴(kuò)散方向，即藥物分子擴(kuò)散向濃度降

19、低的方向進(jìn)行。 擴(kuò)散動(dòng)力擴(kuò)散動(dòng)力是擴(kuò)散方向是擴(kuò)散方向Z上的濃度梯度上的濃度梯度dCA/dZ。 適用于適用于穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)過程，即液體中溶質(zhì)的濃度不隨時(shí)間改變的過過程，即液體中溶質(zhì)的濃度不隨時(shí)間改變的過程體系。程體系。 非穩(wěn)態(tài)過程，用非穩(wěn)態(tài)過程，用Fick第二定律第二定律描述描述3.1 萃取分離萃取分離23（2）浸出的擴(kuò)散通量）浸出的擴(kuò)散通量 植物藥材中有效成分被浸出時(shí)，自藥材顆粒單位植物藥材中有效成分被浸出時(shí)，自藥材顆粒單位時(shí)間時(shí)間通過通過單位單位面積面積的物質(zhì)量的物質(zhì)量稱為稱為擴(kuò)散通量擴(kuò)散通量，由，由Fick擴(kuò)散定律得：擴(kuò)散定律得： 擴(kuò)散通量擴(kuò)散通量J的因次的因次kmol/(m2s)，上式即上式即

20、浸出速率方程浸出速率方程（3）擴(kuò)散系數(shù)）擴(kuò)散系數(shù) 溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)溶質(zhì)在液相中的擴(kuò)散系數(shù)DA通常在通常在10-9 10-10，它不僅與，它不僅與物質(zhì)的種類物質(zhì)的種類性質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，而且與體系的有關(guān)，而且與體系的溫度溫度有關(guān)，并隨溶質(zhì)的濃有關(guān)，并隨溶質(zhì)的濃度而變。度而變。 在在濃濃溶液中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)與溶液中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)與活度活度有關(guān)，只有在有關(guān)，只有在稀稀釋溶液釋溶液中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)才可視為中溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)才可視為常數(shù)常數(shù)。 3.1 萃取分離萃取分離24 對(duì)稀溶液大分子溶質(zhì)對(duì)稀溶液大分子溶質(zhì)A擴(kuò)散到小分子溶劑擴(kuò)散到小分子溶劑B中時(shí)，可中時(shí)，可從理論上導(dǎo)出：從理論上導(dǎo)出：DAB大分子溶質(zhì)大

21、分子溶質(zhì)A擴(kuò)散到小分子溶劑擴(kuò)散到小分子溶劑B中的擴(kuò)散系數(shù)，中的擴(kuò)散系數(shù)， m2 /s ； =1.38 10-23 (波滋漫常數(shù)波滋漫常數(shù))； T 絕對(duì)溫度，絕對(duì)溫度，K；uA/fA單位阻力下溶質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)單位阻力下溶質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度速度，m/s。3.1 萃取分離萃取分離（3）擴(kuò)散系數(shù)）擴(kuò)散系數(shù)25 a. 假定將溶質(zhì)分子視為假定將溶質(zhì)分子視為球形顆粒球形顆粒，在連續(xù)介質(zhì)中，在連續(xù)介質(zhì)中（即（即穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)過程，有效成分在藥材固體與浸出液相主體中的過程，有效成分在藥材固體與浸出液相主體中的濃度保持不變，濃度保持不變，C恒定值），液體在固體表面流動(dòng)為恒定值），液體在固體表面流動(dòng)為層層流流時(shí)，溶質(zhì)分子所受

22、時(shí)，溶質(zhì)分子所受阻力阻力可由可由Stocks公式計(jì)算：公式計(jì)算：fA = 6 rA B uA fA溶質(zhì)分子在溶劑中受到的溶質(zhì)分子在溶劑中受到的阻力阻力，kgm/s2 ； uA溶質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)溶質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度速度，m/s ； rA溶質(zhì)分子溶質(zhì)分子A的的半徑半徑， m； B溶劑分子溶劑分子B的的黏度黏度，Pa.s 3.1 萃取分離萃取分離（3）擴(kuò)散系數(shù)）擴(kuò)散系數(shù)26 由前兩個(gè)公式得：由前兩個(gè)公式得：DAB = T/6 rA B 對(duì)于對(duì)于n個(gè)分子的體積個(gè)分子的體積VA =4 n rA3/3 ，于是，于是1mol (n=6.0231023 )時(shí)，時(shí)， VA即正常沸點(diǎn)下溶質(zhì)的分子體積即正常沸點(diǎn)下溶質(zhì)的分

23、子體積(cm3/mol) ，溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)DAB = 9.96 10-5 T/（ BVA1/3） 式中式中 B因次因次cp ，適用于分子量大于適用于分子量大于1000，非水合大分子溶質(zhì)，非水合大分子溶質(zhì)，其水溶液中其水溶液中VA為為500 cm3/mol3.1 萃取分離萃取分離（3）擴(kuò)散系數(shù)）擴(kuò)散系數(shù)fA = 6 rA BuA 27 b. 對(duì)于溶質(zhì)為對(duì)于溶質(zhì)為小分子小分子的稀溶液，實(shí)際應(yīng)用中多采的稀溶液，實(shí)際應(yīng)用中多采用威爾蓋方程進(jìn)行計(jì)算：用威爾蓋方程進(jìn)行計(jì)算：DAB = 7.41012 T(MB) 0.5 /( BVA0.6 ) MB溶劑分子量；溶劑分子量； B溶劑的黏度溶劑

24、的黏度Pa.s； 溶劑的溶劑的締合締合參數(shù)，對(duì)于水為參數(shù)，對(duì)于水為2.6，甲醇為，甲醇為1.9，乙，乙醇為醇為1.5，苯、乙醚、庚烷等均為，苯、乙醚、庚烷等均為1.0 3.1 萃取分離萃取分離（3）擴(kuò)散系數(shù)）擴(kuò)散系數(shù)28（二）浸出過程計(jì)算（二）浸出過程計(jì)算1、浸出過程各階段所需時(shí)間的計(jì)算、浸出過程各階段所需時(shí)間的計(jì)算 a. 溶劑在溶劑在【藥材藥材內(nèi)部?jī)?nèi)部】的滲透：在植物組織中有大量的的滲透：在植物組織中有大量的毛細(xì)管毛細(xì)管型小孔型小孔，溶劑進(jìn)入藥材內(nèi)部后，因毛細(xì)管的作用，沿毛細(xì)管，溶劑進(jìn)入藥材內(nèi)部后，因毛細(xì)管的作用，沿毛細(xì)管滲透到植物組織中去，并將植物細(xì)胞和其間隙充滿。滲透到植物組織中去，并將

25、植物細(xì)胞和其間隙充滿。 毛細(xì)管被水充滿所需時(shí)間毛細(xì)管被水充滿所需時(shí)間 ： =1.3710-4 Ah2 r 式中式中A= 2 (14.46-12.5 )， =p0 /(p0 p)； r毛細(xì)管半徑，毛細(xì)管半徑，m； h毛細(xì)管長(zhǎng)度，毛細(xì)管長(zhǎng)度，m； p0毛細(xì)管壓力，毛細(xì)管壓力，N/m2 ； p大氣壓力，大氣壓力，N/m2 3.1 萃取分離萃取分離3.1.2 固固-液萃取液萃取2930b. 固體顆粒固體顆粒內(nèi)內(nèi)的溶質(zhì)向的溶質(zhì)向【顆粒表面顆粒表面】的傳遞的傳遞，在擴(kuò)散距離在擴(kuò)散距離L內(nèi)，內(nèi)，有效成分濃度自有效成分濃度自C1變至變至C2，傳遞在有多孔固體物質(zhì)中進(jìn)行傳遞在有多孔固體物質(zhì)中進(jìn)行在多孔固體中，在

26、多孔固體中， L為物質(zhì)為物質(zhì)A的擴(kuò)散距離，相當(dāng)于固體顆粒尺寸的擴(kuò)散距離，相當(dāng)于固體顆粒尺寸c. 停留在固體顆粒表面的溶質(zhì)由停留在固體顆粒表面的溶質(zhì)由界面界面向向【液相主體液相主體】的傳質(zhì)通的傳質(zhì)通量量J，在擴(kuò)散距離在擴(kuò)散距離Z內(nèi)，有效成分濃度自內(nèi)，有效成分濃度自C2變化至變化至C3，則則 K=D/Z 表示組分表示組分A在液相中的傳質(zhì)分系數(shù)在液相中的傳質(zhì)分系數(shù) 3.1 萃取分離萃取分離1. 浸出過程各階段所需時(shí)間的計(jì)算浸出過程各階段所需時(shí)間的計(jì)算31d. 總的傳質(zhì)通量總的傳質(zhì)通量J， 由前兩式得：由前兩式得： 擴(kuò)散系數(shù)等諸多參數(shù)是無(wú)確定的數(shù)據(jù)或沒有特定的檢測(cè)擴(kuò)散系數(shù)等諸多參數(shù)是無(wú)確定的數(shù)據(jù)或沒有

27、特定的檢測(cè)方法可用，具有理論意義。實(shí)際設(shè)計(jì)多采用平衡狀態(tài)下的浸方法可用，具有理論意義。實(shí)際設(shè)計(jì)多采用平衡狀態(tài)下的浸出作出作近似計(jì)算近似計(jì)算。 植物藥材浸出時(shí)，將浸出溶劑加到藥材中并浸漬一定時(shí)間植物藥材浸出時(shí)，將浸出溶劑加到藥材中并浸漬一定時(shí)間后，浸出液中浸出物質(zhì)的濃度在一定時(shí)間內(nèi)是逐漸增加的。后，浸出液中浸出物質(zhì)的濃度在一定時(shí)間內(nèi)是逐漸增加的。3.1 萃取分離萃取分離32332. 平衡狀態(tài)下浸出的計(jì)算平衡狀態(tài)下浸出的計(jì)算 如藥材浸出時(shí)間較短、藥材內(nèi)部液體濃度與浸出液如藥材浸出時(shí)間較短、藥材內(nèi)部液體濃度與浸出液的濃度未達(dá)到平衡，稱為非平衡狀態(tài)浸出。的濃度未達(dá)到平衡，稱為非平衡狀態(tài)浸出。 當(dāng)物質(zhì)當(dāng)

28、物質(zhì)從藥材中擴(kuò)散到浸出液從藥材中擴(kuò)散到浸出液的量與物質(zhì)的量與物質(zhì)從浸出液從浸出液擴(kuò)散回到藥材擴(kuò)散回到藥材的量相等時(shí)，浸出液的的量相等時(shí)，浸出液的濃度恒定濃度恒定，即為，即為平衡濃度，則稱為平衡狀態(tài)的浸出。此時(shí)平衡濃度，則稱為平衡狀態(tài)的浸出。此時(shí)藥材內(nèi)部的藥材內(nèi)部的液體液體的濃度等于藥材外部的濃度等于藥材外部浸出液浸出液的濃度。的濃度。3.1 萃取分離萃取分離GG+(G-g)gg G-藥材中所含浸出物質(zhì)量藥材中所含浸出物質(zhì)量平衡時(shí)：平衡時(shí)： g -浸出后留在藥材中的浸出物質(zhì)量浸出后留在藥材中的浸出物質(zhì)量 G-浸出后所放出的溶劑量浸出后所放出的溶劑量 g-浸出后留在藥材中的溶劑量浸出后留在藥材中的

29、溶劑量G 平衡時(shí)：平衡時(shí)： 內(nèi)容濃度內(nèi)容濃度=外部濃度外部濃度=總濃度總濃度 g/g=(G-g)/G=G/(G+g) g = G g/ (G+g) =G/( +1) = G/ g (體積比體積比) 對(duì)一定量的溶劑，對(duì)一定量的溶劑， 大，即溶劑損失小大，即溶劑損失?。?）單級(jí)浸取）單級(jí)浸取g35（2）重復(fù)浸?。┲貜?fù)浸取 第一次浸取分離出第一次浸取分離出浸取液（浸取液（G+ G - g ）后，藥材中的尚有后，藥材中的尚有待浸出物質(zhì)量待浸出物質(zhì)量g和留在其中的溶劑量和留在其中的溶劑量g,若補(bǔ)入新鮮溶劑的量若補(bǔ)入新鮮溶劑的量 G2 第二次浸出后殘留在藥材中待提取物質(zhì)量第二次浸出后殘留在藥材中待提取物質(zhì)

30、量g2，停留在藥材中，停留在藥材中的溶劑量的溶劑量g2 g / (G2+g2) = g2/g2 g2 = g / (G2/g2 ) +1 g2 = g /( +1)= G /( +1)2對(duì)于對(duì)于n次浸取后次浸取后 殘留在藥材中待提取物質(zhì)量殘留在藥材中待提取物質(zhì)量 gn= G /（ +1）n3.1 萃取分離萃取分離36例題：含有浸出物質(zhì)例題：含有浸出物質(zhì)25%的藥材的藥材100kg，第一級(jí)，第一級(jí)溶劑溶劑所加入量與所加入量與藥材藥材量之比為量之比為5:1，其他各級(jí)溶劑新加入量與藥材量之比為，其他各級(jí)溶劑新加入量與藥材量之比為4:1，求浸取一次和浸取五次后，求浸取一次和浸取五次后藥材中所剩余的可浸

31、出物質(zhì)的量是多少？（設(shè)藥材中所剩余的溶液量等于藥材中所剩余的可浸出物質(zhì)的量是多少？（設(shè)藥材中所剩余的溶液量等于其本身的質(zhì)量。）其本身的質(zhì)量。） 解：藥材中所含浸出物質(zhì)總量解：藥材中所含浸出物質(zhì)總量G=10025%=25（kg） 藥材中剩余的溶劑量藥材中剩余的溶劑量g=100（kg） 浸取一次后所放出的溶劑量浸取一次后所放出的溶劑量G=1005-100=400（kg） 由于由于 第一次浸取后藥材中所第一次浸取后藥材中所 剩余的可浸出物質(zhì)量剩余的可浸出物質(zhì)量g1為：為： 第五次浸取后藥材中所第五次浸取后藥材中所 剩余的可浸出物質(zhì)剩余的可浸出物質(zhì)g5為為4100400,kgkggG)(5142511

32、kgkgGg555250.008()(1)(4 1)Gkggkg3.1 萃取分離萃取分離37 天然藥物或中藥的浸出過程，要求浸出率和效率達(dá)到天然藥物或中藥的浸出過程，要求浸出率和效率達(dá)到和諧的統(tǒng)一，工程上只要達(dá)到一定的和諧的統(tǒng)一，工程上只要達(dá)到一定的浸出率浸出率即可。即可。 天然藥物或中藥的天然藥物或中藥的浸出率浸出率 浸出后所放出的浸出液浸出后所放出的浸出液(或?yàn)V液中或?yàn)V液中)所含浸出物質(zhì)量與原藥材中所含浸出物質(zhì)總量所含浸出物質(zhì)量與原藥材中所含浸出物質(zhì)總量的比值的比值。若浸漬后藥材中所含溶劑量為。若浸漬后藥材中所含溶劑量為1，總?cè)軇┝繛?，總?cè)軇┝繛镸，放出的溶劑放出的溶劑M-1。則則 平衡條

33、件下浸取一次的浸出濾為：平衡條件下浸取一次的浸出濾為：3.1 萃取分離萃取分離1MEM38（2）重復(fù)浸取）重復(fù)浸取第一次浸取后藥材中第一次浸取后藥材中余下余下的浸出物質(zhì)的分率的浸出物質(zhì)的分率1-E1第二次第二次第第n次次總浸出率總浸出率一般地，次數(shù)一般地，次數(shù)n=45。若若M=4，E5 =0.0029，經(jīng)濟(jì)不合理，經(jīng)濟(jì)不合理3.1 萃取分離萃取分離39 例題例題：某藥材含：某藥材含20%無(wú)效成分和無(wú)效成分和30%有效成分，浸出溶劑用有效成分，浸出溶劑用量為藥材的量為藥材的20倍，藥材對(duì)溶劑的吸收量為倍，藥材對(duì)溶劑的吸收量為4。求。求25kg藥材藥材單次浸取所得的有效成分與無(wú)效成分量。單次浸取所

34、得的有效成分與無(wú)效成分量。 解解：總浸出率：總浸出率 無(wú)效成分浸出量無(wú)效成分浸出量 有效成分浸出量有效成分浸出量2040.820E)(4258 . 02 . 0kgkg )(6258 . 03 . 0kgkg 3.1 萃取分離萃取分離40例題：某藥材例題：某藥材200kg有效成分有效成分浸出率達(dá)到浸出率達(dá)到0.963，需浸取三次，需浸取三次可達(dá)到。試求浸出溶劑消耗量為多少？已知藥材對(duì)溶劑的可達(dá)到。試求浸出溶劑消耗量為多少？已知藥材對(duì)溶劑的吸收量為吸收量為1.5，并設(shè)藥材中所，并設(shè)藥材中所剩留的溶劑量等于其本身的質(zhì)剩留的溶劑量等于其本身的質(zhì)量量解：解： 浸取率浸取率 則則 M=3 已知藥材吸收溶

35、劑量為已知藥材吸收溶劑量為1.5，則，則200kg藥材提取三次所消藥材提取三次所消耗溶劑總量耗溶劑總量W為：為：963. 0133MME200 1.()2100(200200 1.51.55 223)Wkgkg3.1 萃取分離萃取分離41v（3）多級(jí)逆流浸?。┒嗉?jí)逆流浸取v 溶劑和新藥材從首尾加入，相反方向流過各級(jí)溶劑和新藥材從首尾加入，相反方向流過各級(jí)v 浸余率浸余率v 浸出率浸出率v 傾出的溶劑量與剩余在藥材中的溶劑量之比為傾出的溶劑量與剩余在藥材中的溶劑量之比為 nF 3211nnFE 3232113.1 萃取分離萃取分離42vM=13是浸出是浸出率變化較大的率變化較大的區(qū)間區(qū)間v采用較

36、小的采用較小的 值，提高浸出值，提高浸出率較困難，一率較困難，一般應(yīng)大于般應(yīng)大于1.53.1 萃取分離萃取分離多級(jí)浸出率圖多級(jí)浸出率圖43 （三）浸出方法與設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備常用的方法：常用的方法：1. 靜態(tài)浸出間歇式靜態(tài)浸出間歇式 (1) 單級(jí)浸取單級(jí)浸取濕漬法、煎煮法濕漬法、煎煮法 (2) 單級(jí)多次提取單級(jí)多次提取重復(fù)浸取法重復(fù)浸取法 (3) 多級(jí)逆流多級(jí)逆流2. 動(dòng)態(tài)浸出間歇式動(dòng)態(tài)浸出間歇式 (1) 單態(tài)浸取單態(tài)浸取滲漉法滲漉法 (2) 多級(jí)逆流多級(jí)逆流連續(xù)式連續(xù)式由于植物藥材浸出過程有許多因素影響其過程與設(shè)備，所以由于植物藥材浸出過程有許多因素影響其過程與設(shè)備，所以上述的分類，還

37、有許多變型上述的分類，還有許多變型 3.1 萃取分離萃取分離3.1.2 固固-液萃取液萃取441. 浸取法浸取法 浸取法是用液體來(lái)提取與分離固體藥材和方法，廣泛浸取法是用液體來(lái)提取與分離固體藥材和方法，廣泛應(yīng)用于中草藥的浸取中。一般先把藥物應(yīng)用于中草藥的浸取中。一般先把藥物粉碎粉碎，再加入一定，再加入一定量量溶劑浸潰一定時(shí)間溶劑浸潰一定時(shí)間后，加以后，加以過濾過濾去渣而得提取液。去渣而得提取液。依依加熱的溫度加熱的溫度可分為：常溫可分為：常溫-冷冷(室溫室溫)浸法浸法；沸點(diǎn)以下的加；沸點(diǎn)以下的加熱熱-溫浸法溫浸法；沸點(diǎn)加熱；沸點(diǎn)加熱-煎煮法煎煮法、熱回流熱回流提取法。提取法。浸取法比較簡(jiǎn)單，生

38、產(chǎn)酊劑、酒劑中多采用。浸取法比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)酊劑、酒劑中多采用。3.1.2 固固-液萃取液萃取（三）浸出方法與設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄈ┙龇椒ㄅc設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備45 可用于可用于中草藥煎中草藥煎煮、減壓煮、減壓濃縮和真濃縮和真空蒸餾等空蒸餾等氣動(dòng)裝置帶濾板的活底料叉料叉加加料料口口攪拌攪拌46適合于藥材較輕、易于攪拌的浸取適合于藥材較輕、易于攪拌的浸取47 泵加壓和泵加壓和惰性氣體加壓惰性氣體加壓0.30.6MPa48用于罐蓋的升降用于罐蓋的升降蒸汽或惰性氣體加壓蒸汽或惰性氣體加壓罐體可傾斜罐體可傾斜125125度度故進(jìn)行故進(jìn)行上口出渣上口出渣，適合塊

39、大、品種雜適合塊大、品種雜的中草藥的中草藥491. 浸取法浸取法 除了上述結(jié)構(gòu)的浸取器外，還有：除了上述結(jié)構(gòu)的浸取器外，還有： 管式逆流浸取器管式逆流浸取器 逆流超聲波浸取器逆流超聲波浸取器 U形螺旋式提取器形螺旋式提取器 螺旋推進(jìn)式提取器螺旋推進(jìn)式提取器 肯尼迪式連續(xù)逆流提取器肯尼迪式連續(xù)逆流提取器 平轉(zhuǎn)式連續(xù)提取器等平轉(zhuǎn)式連續(xù)提取器等3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄈ┙龇椒ㄅc設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄈ┙龇椒ㄅc設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備502. 滲漉法滲漉法 將藥粉置于滲漉器中，將藥粉置于滲漉器中，溶劑連續(xù)地從上部加入溶劑連續(xù)地從上部加入，滲滲漉液不斷從

40、底部流出漉液不斷從底部流出，從而提取藥物的有效成分。，從而提取藥物的有效成分。 滲漉罐一般為圓筒設(shè)備。底部為錐形并裝有篩板、滲漉罐一般為圓筒設(shè)備。底部為錐形并裝有篩板、篩網(wǎng)或?yàn)V布等以支撐藥粉。篩網(wǎng)或?yàn)V布等以支撐藥粉。 工藝流程：經(jīng)前處理的藥材工藝流程：經(jīng)前處理的藥材濕潤(rùn)濕潤(rùn)裝筒裝筒排氣排氣浸漬浸漬滲漉液收集。滲漉液收集。3.1.2 固固-液萃取液萃取（三）浸出方法與設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄈ┙龇椒ㄅc設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備51滲漉器滲漉器1.1.濕潤(rùn)濕潤(rùn)：裝填之前先用溶劑裝填之前先用溶劑將藥粉潤(rùn)濕，防止在滲漉器將藥粉潤(rùn)濕，防止在滲漉器內(nèi)膨脹阻塞。內(nèi)膨脹阻塞。

41、2.2.裝筒裝筒：在底部鋪一層在底部鋪一層棉花或棉花或泡沫或隔板泡沫或隔板，將潤(rùn)濕的藥粉分，將潤(rùn)濕的藥粉分批加入，每批壓緊度一致。最批加入，每批壓緊度一致。最后放濾紙或紗布后重物壓住。后放濾紙或紗布后重物壓住。3.3.排氣排氣：自頂部緩緩加溶劑，同時(shí)自頂部緩緩加溶劑，同時(shí)打開底部活塞，排出空氣。打開底部活塞，排出空氣。4.4.浸漬浸漬：1-2d1-2d溶劑充分滲透。溶劑充分滲透。5.5.收集收集：浸漬完畢，打開下口浸漬完畢，打開下口收集滲漉液。收集滲漉液。522. 滲漉法滲漉法浸出液的分離浸出液的分離 分離的任務(wù)通常要分幾步才能完成。首先要對(duì)分離的任務(wù)通常要分幾步才能完成。首先要對(duì)每步分離選擇

42、出合適的每步分離選擇出合適的設(shè)備設(shè)備，然后將這些分離設(shè)備，然后將這些分離設(shè)備組成一個(gè)完整的組成一個(gè)完整的流程流程。 天然藥物和中藥的固液萃取過程中的分離是非天然藥物和中藥的固液萃取過程中的分離是非均相混合物的分離，通常采用均相混合物的分離，通常采用過濾過濾或或離心離心分離，或分離，或經(jīng)經(jīng)沉降沉降分離加過濾。分離加過濾。3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄈ┙龇椒ㄅc設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備53 采用過濾、離心、沉降再過濾等方法采用過濾、離心、沉降再過濾等方法 液體中懸浮的固體在重力作用下沉降并形成液體中懸浮的固體在重力作用下沉降并形成-清液清液層和固體濃漿層的過程稱為層和固體濃漿層的過程稱為沉降

43、沉降。 過濾介質(zhì)或?yàn)樘烊焕w維或?yàn)楹铣衫w維或?yàn)槎嗫追沁^濾介質(zhì)或?yàn)樘烊焕w維或?yàn)楹铣衫w維或?yàn)槎嗫追墙饘倩蚨嗫捉饘?。金屬或多孔金屬?濾餅的純度不重要，故可加入多孔固體顆粒即助濾餅的純度不重要，故可加入多孔固體顆粒即助濾劑。濾劑。3.1.2 固固-液萃取液萃?。ㄈ┙龇椒ㄅc設(shè)備（三）浸出方法與設(shè)備2. 滲漉法滲漉法浸出液的分離浸出液的分離545556573.1.3 超臨界萃取超臨界萃取(一一)基本原理基本原理v超臨界流體：超臨界流體：超過臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的超過臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)的流體流體。 具有氣體具有氣體粘度小、擴(kuò)散能力以及高滲透能力粘度小、擴(kuò)散能力以及高滲透能力 兼具液體兼具液體大密度

44、、較大溶解能力。大密度、較大溶解能力。 溫度不變條件下，其溶解能力隨壓力升高而增加；溫度不變條件下，其溶解能力隨壓力升高而增加；壓力不變，溫度增加，溶解度有可能增加或下降。壓力不變，溫度增加，溶解度有可能增加或下降。3.1 萃取分離萃取分離583.1.3 超臨界萃取超臨界萃取(一一)基本原理基本原理v原理：原理：超臨界流體具有超臨界流體具有選擇性溶解選擇性溶解其他物質(zhì)的能力。其他物質(zhì)的能力。 被萃取物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與超臨界流體的被萃取物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)與超臨界流體的越接近，越接近，溶解能力越強(qiáng)溶解能力越強(qiáng)；反之，溶解能力越弱。利用這種選擇；反之，溶解能力越弱。利用這種選擇性，可以性，可以選擇性溶解選擇性

45、溶解某一組分，后經(jīng)升溫或降壓，使某一組分，后經(jīng)升溫或降壓，使超臨界流體密度降低，變?yōu)槠胀怏w，超臨界流體密度降低，變?yōu)槠胀怏w，被溶解組分析被溶解組分析出出，從而得以從混合物中，從而得以從混合物中分離分離。3.1 萃取分離萃取分離59（二）萃取劑（二）萃取劑1. 常用的有常用的有：二氧化碳二氧化碳、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、氨等。、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、氨等。2. 具備條件：具備條件：v 化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性；，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕性；v 臨界溫度接近臨界溫度接近室溫室溫或操作溫度，不要太高，也不要太低；或操作溫度，不要太高，也不要太低；v 操作溫度應(yīng)操作溫度應(yīng)低于低于被萃取物質(zhì)的

46、被萃取物質(zhì)的分解溫度分解溫度；v 臨界壓力臨界壓力低低，以降低壓縮動(dòng)力；，以降低壓縮動(dòng)力；v 對(duì)被萃取物質(zhì)的溶解度對(duì)被萃取物質(zhì)的溶解度高高，以減少溶劑的循環(huán)量；，以減少溶劑的循環(huán)量；v 貨源充足，價(jià)格貨源充足，價(jià)格便宜便宜；v 用于醫(yī)藥、食品工業(yè)時(shí)，必須對(duì)人體用于醫(yī)藥、食品工業(yè)時(shí)，必須對(duì)人體無(wú)毒無(wú)毒。3.1.3 超臨界萃取超臨界萃取603.1.3 超臨界萃取超臨界萃取萃取器萃取器解析釜解析釜產(chǎn)物產(chǎn)物6162（三）超臨界流體萃取工藝過程（三）超臨界流體萃取工藝過程v1. 等溫變壓萃取流程：等溫變壓萃取流程： 超臨界流體進(jìn)入萃取槽超臨界流體進(jìn)入萃取槽萃取萃取，經(jīng)膨脹閥經(jīng)膨脹閥減壓成氣體減壓成氣體，

47、溶解度下，溶解度下降，被萃取物降，被萃取物析出析出，氣體重復(fù)增，氣體重復(fù)增壓套用。壓套用。3.1.3 超臨界萃取超臨界萃取63v2. 等壓變溫萃取流程等壓變溫萃取流程 萃取萃取后的超臨界流后的超臨界流體經(jīng)體經(jīng)加熱升溫加熱升溫，成為，成為氣氣體體，溶解度，溶解度下降下降，被萃，被萃取物取物析出析出，氣體經(jīng)增壓，氣體經(jīng)增壓、降溫重復(fù)套用。、降溫重復(fù)套用。3.1.3 超臨界萃取超臨界萃?。ㄈ┏R界流體萃取工藝過程（三）超臨界流體萃取工藝過程64v3. 吸附萃取流程吸附萃取流程 萃取萃取后的超臨界流體進(jìn)后的超臨界流體進(jìn)入入分離器分離器，經(jīng)分離器中，經(jīng)分離器中吸吸附劑吸附被分離物質(zhì)后附劑吸附被分離物質(zhì)

48、后，超臨界流體適當(dāng)加壓超臨界流體適當(dāng)加壓重新重新回到萃取器中重復(fù)操作?；氐捷腿∑髦兄貜?fù)操作。屬于等溫等壓操作。主要屬于等溫等壓操作。主要用于除雜。用于除雜。3.1.3 超臨界萃取超臨界萃?。ㄈ┏R界流體萃取工藝過程（三）超臨界流體萃取工藝過程65（四）超臨界流體萃取應(yīng)用（四）超臨界流體萃取應(yīng)用v 1. 取有效藥物成分取有效藥物成分 魚肝油中分離二十五碳五烯酸、二十二碳六烯魚肝油中分離二十五碳五烯酸、二十二碳六烯酸；蛋白質(zhì)分離提純；類固醇類試樣制備等。酸；蛋白質(zhì)分離提純；類固醇類試樣制備等。v 2. 超臨界結(jié)晶干燥制粒超臨界結(jié)晶干燥制粒 萃取后快速膨脹，增加過飽和度實(shí)現(xiàn)結(jié)晶。萃取后快速膨脹，增

49、加過飽和度實(shí)現(xiàn)結(jié)晶。3.1.3 超臨界萃取超臨界萃取663.1.4 固相萃取固相萃取(Solid Phase Extraction，SPE) 技術(shù)技術(shù) 是基于液相色譜理論的一種分離、純化方法。是基于液相色譜理論的一種分離、純化方法。 具有具有高效高效性、性、高選擇高選擇性、性、高可靠高可靠性、性、高自動(dòng)化高自動(dòng)化程程度以及度以及低耗性低耗性等特點(diǎn)，在制藥和精細(xì)化工、食品、環(huán)等特點(diǎn)，在制藥和精細(xì)化工、食品、環(huán)境分析等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。境分析等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。（一）原理（一）原理：SPE就是利用固體就是利用固體吸附劑吸附劑吸附液體樣品吸附液體樣品中的中的目標(biāo)物目標(biāo)物，使目標(biāo)物與樣品的基體和干擾化合物，使

50、目標(biāo)物與樣品的基體和干擾化合物分離分離，然后再用洗脫液，然后再用洗脫液洗脫洗脫或加熱或加熱解吸附解吸附，達(dá)到分，達(dá)到分離和富集目標(biāo)物的目的。離和富集目標(biāo)物的目的。3.1 萃取分離萃取分離67（二）固相萃取過程（二）固相萃取過程 分為分為(吸附吸附)和和(洗脫洗脫)兩個(gè)部分：兩個(gè)部分： 【吸附吸附】過程中，當(dāng)溶液通過吸附劑床時(shí)，由于過程中，當(dāng)溶液通過吸附劑床時(shí)，由于吸附劑吸附劑對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的吸附力吸附力大于大于溶劑溶劑的吸附力，因此的吸附力，因此目標(biāo)物質(zhì)被目標(biāo)物質(zhì)被選擇性地吸附選擇性地吸附在吸附床上進(jìn)行了富集。在吸附床上進(jìn)行了富集。 【洗脫洗脫】是一種使保留在吸附劑上的物質(zhì)從吸附劑是一

51、種使保留在吸附劑上的物質(zhì)從吸附劑上去除的過程，通過加入一種對(duì)上去除的過程，通過加入一種對(duì)分離物的吸引大于吸分離物的吸引大于吸附劑的物質(zhì)附劑的物質(zhì)來(lái)完成。來(lái)完成。3.1.4 固相萃取技術(shù)固相萃取技術(shù)68（三）固相萃取分類（三）固相萃取分類v1. 在線萃取和離線萃取在線萃取和離線萃取 操作方式不同（間歇、連續(xù)）操作方式不同（間歇、連續(xù)）v2. 正相、反相、離子交換固相萃取正相、反相、離子交換固相萃?。?依據(jù)為吸附劑的種類（極性、非極性、陰陽(yáng)離依據(jù)為吸附劑的種類（極性、非極性、陰陽(yáng)離子），分別用于分離極性、非極性子），分別用于分離極性、非極性/中等級(jí)性、可中等級(jí)性、可電離物質(zhì)。電離物質(zhì)。3.1.4

52、固相萃取技術(shù)固相萃取技術(shù)69 固相萃取的優(yōu)點(diǎn)：固相萃取的優(yōu)點(diǎn)：1.克服了乳化現(xiàn)象的發(fā)生，保證樣品中痕量目標(biāo)物質(zhì)的回收；克服了乳化現(xiàn)象的發(fā)生，保證樣品中痕量目標(biāo)物質(zhì)的回收；2. 萃取精度萃取精度高高、范圍、范圍廣廣。固相萃取可應(yīng)用于包括。固相萃取可應(yīng)用于包括生物生物樣本中樣本中的的痕量痕量物質(zhì)檢測(cè)在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域中的物質(zhì)檢測(cè)在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域中的痕量檢驗(yàn)痕量檢驗(yàn)；3. 操作條件操作條件溫和溫和，適應(yīng)的，適應(yīng)的pH范圍范圍廣廣；4. 操作簡(jiǎn)單易行，周期短，節(jié)省試劑，回收率高；操作簡(jiǎn)單易行，周期短，節(jié)省試劑，回收率高；5. 效率高。效率高。TLC、GC-MS、HPLC-MS聯(lián)用。聯(lián)用。3.1.4 固相萃取

53、技術(shù)固相萃取技術(shù)703.2 結(jié)晶分離結(jié)晶分離一、結(jié)晶分離基本原理一、結(jié)晶分離基本原理 結(jié)晶是從蒸汽、溶液或熔融物中以晶體狀態(tài)析出固結(jié)晶是從蒸汽、溶液或熔融物中以晶體狀態(tài)析出固體物質(zhì)的過程，是一個(gè)同時(shí)有熱量和質(zhì)量傳遞的過程。體物質(zhì)的過程，是一個(gè)同時(shí)有熱量和質(zhì)量傳遞的過程。結(jié)晶包括結(jié)晶包括3個(gè)過程：個(gè)過程： (1) 形成過飽和溶液形成過飽和溶液推動(dòng)力；推動(dòng)力； (2) 晶核形成；晶核形成；(3) 晶體生長(zhǎng)。晶體生長(zhǎng)。 對(duì)結(jié)晶過程進(jìn)行控制常用物系對(duì)結(jié)晶過程進(jìn)行控制常用物系介穩(wěn)區(qū)寬度介穩(wěn)區(qū)寬度進(jìn)行表達(dá)。在進(jìn)行表達(dá)。在穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū)(不飽和不飽和)內(nèi)，不發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象；在內(nèi)，不發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象；在不穩(wěn)定區(qū)不穩(wěn)定

54、區(qū)內(nèi)，結(jié)晶內(nèi)，結(jié)晶能自發(fā)進(jìn)行；在能自發(fā)進(jìn)行；在介穩(wěn)區(qū)介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，結(jié)晶不能自動(dòng)進(jìn)行，但加入晶種內(nèi)，結(jié)晶不能自動(dòng)進(jìn)行，但加入晶種后，晶種會(huì)生長(zhǎng)。后，晶種會(huì)生長(zhǎng)。 71介穩(wěn)區(qū)寬度的表達(dá)方法c濃度 T溫度 cmax介穩(wěn)區(qū)寬度 Tmax介穩(wěn)區(qū)寬度 對(duì)于一定的系統(tǒng)，對(duì)于一定的系統(tǒng)，溶解度曲線的位置是固定的，而超溶解溶解度曲線的位置是固定的，而超溶解度曲線的位置是不固定的度曲線的位置是不固定的。 冷卻或蒸發(fā)冷卻或蒸發(fā)的速度越的速度越慢慢、晶種晶種越小、越小、機(jī)械攪拌機(jī)械攪拌越激烈，超越激烈，超溶解度曲線越向溶解度曲線靠近。介穩(wěn)區(qū)寬度是選擇合適結(jié)晶溶解度曲線越向溶解度曲線靠近。介穩(wěn)區(qū)寬度是選擇合適結(jié)晶過飽和度的

55、依據(jù)。過飽和度的依據(jù)。72結(jié)晶控制結(jié)晶控制v加晶種控制結(jié)晶加晶種控制結(jié)晶v 將溶液過飽和度控制在將溶液過飽和度控制在介穩(wěn)區(qū)介穩(wěn)區(qū)，不出現(xiàn)初級(jí)成核，向溶，不出現(xiàn)初級(jí)成核，向溶液中加入適當(dāng)數(shù)量和粒度的液中加入適當(dāng)數(shù)量和粒度的晶種晶種，讓被結(jié)晶物只在，讓被結(jié)晶物只在晶種表晶種表面生長(zhǎng)，面生長(zhǎng)，溫和攪拌使晶種均勻地懸浮在整個(gè)溶液中，避免溫和攪拌使晶種均勻地懸浮在整個(gè)溶液中，避免二次成核。二次成核。3.2 結(jié)晶分離結(jié)晶分離v晶種質(zhì)量決定成品質(zhì)量晶種質(zhì)量決定成品質(zhì)量v 溶劑超聲波協(xié)同成核法溶劑超聲波協(xié)同成核法通過在溶液中加入成核溶劑通過在溶液中加入成核溶劑降低溶解度、黏度等降低溶解度、黏度等間接間接提高過

56、飽和度，利用超聲波分散和提高過飽和度，利用超聲波分散和空化效應(yīng)加速溶質(zhì)分子空化效應(yīng)加速溶質(zhì)分子碰撞碰撞促進(jìn)成核。促進(jìn)成核。v 蔗糖、味精、葡萄糖、鹽酸林可霉素的晶種制備中成功應(yīng)用。蔗糖、味精、葡萄糖、鹽酸林可霉素的晶種制備中成功應(yīng)用。73冷卻速率及加晶種冷卻速率及加晶種對(duì)結(jié)晶操作的影響對(duì)結(jié)晶操作的影響 結(jié)晶控制結(jié)晶控制v 圖圖A表示表示不加晶種而迅速冷卻不加晶種而迅速冷卻，很快穿過介穩(wěn)區(qū)，到達(dá)超溶解，很快穿過介穩(wěn)區(qū)，到達(dá)超溶解度曲線某點(diǎn)，初級(jí)成核，形成大量細(xì)小晶核，屬無(wú)控制結(jié)晶度曲線某點(diǎn)，初級(jí)成核，形成大量細(xì)小晶核，屬無(wú)控制結(jié)晶v 圖圖B 表示表示不加晶種而緩慢冷卻不加晶種而緩慢冷卻，穿過介穩(wěn)

57、區(qū)，到達(dá)超溶解度，穿過介穩(wěn)區(qū)，到達(dá)超溶解度曲線，初級(jí)成核產(chǎn)生較多晶核，過飽和度因成核而有所消耗曲線，初級(jí)成核產(chǎn)生較多晶核，過飽和度因成核而有所消耗，溶液狀態(tài)，溶液狀態(tài)當(dāng)即離開當(dāng)即離開超溶解度曲線，不再有晶核形成。屬有超溶解度曲線，不再有晶核形成。屬有限控制結(jié)晶。限控制結(jié)晶。74結(jié)晶控制結(jié)晶控制v 圖圖C 表示加表示加有晶種而迅速冷卻有晶種而迅速冷卻。溶液的狀態(tài)一旦越過溶解。溶液的狀態(tài)一旦越過溶解度曲線，度曲線，晶種開始長(zhǎng)大晶種開始長(zhǎng)大，介穩(wěn)區(qū)中溶液濃度降低，但冷卻太快，介穩(wěn)區(qū)中溶液濃度降低，但冷卻太快，溶液仍快速到達(dá)不穩(wěn)區(qū)，會(huì)有細(xì)小晶體產(chǎn)生。，溶液仍快速到達(dá)不穩(wěn)區(qū)，會(huì)有細(xì)小晶體產(chǎn)生。v 圖圖D

58、 表示加表示加有晶種而緩慢冷卻有晶種而緩慢冷卻。有晶種存在，降溫又慢，。有晶種存在，降溫又慢，溶液始終保持在溶液始終保持在介穩(wěn)狀態(tài)介穩(wěn)狀態(tài)，晶體生長(zhǎng)速率完全由冷卻速率加以，晶體生長(zhǎng)速率完全由冷卻速率加以控制，不會(huì)進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，不會(huì)發(fā)生初級(jí)成核。得到控制，不會(huì)進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，不會(huì)發(fā)生初級(jí)成核。得到預(yù)定粒度預(yù)定粒度的，合乎質(zhì)量要求的均勻晶體的，合乎質(zhì)量要求的均勻晶體。冷卻速率及加晶種冷卻速率及加晶種對(duì)結(jié)晶操作的影響對(duì)結(jié)晶操作的影響 75二、結(jié)晶分離方法二、結(jié)晶分離方法1. 冷卻劑直接接觸冷卻結(jié)晶法冷卻劑直接接觸冷卻結(jié)晶法 選擇適當(dāng)?shù)倪x擇適當(dāng)?shù)睦鋮s劑冷卻劑直接接觸濃溶液，冷卻結(jié)晶直接接觸濃溶液，冷卻結(jié)

59、晶 冷卻劑的選擇比較困難冷卻劑的選擇比較困難技術(shù)仍在研發(fā)完善技術(shù)仍在研發(fā)完善2. 反應(yīng)結(jié)晶法反應(yīng)結(jié)晶法 借助于借助于化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生難溶或不溶固相物質(zhì)。產(chǎn)生難溶或不溶固相物質(zhì)。 復(fù)雜的傳熱和傳質(zhì)過程，影響因素較多，機(jī)理仍待研究復(fù)雜的傳熱和傳質(zhì)過程，影響因素較多，機(jī)理仍待研究3.2 結(jié)晶分離結(jié)晶分離76二、結(jié)晶分離方法二、結(jié)晶分離方法3. 蒸餾蒸餾-結(jié)晶耦合法結(jié)晶耦合法 蒸餾蒸餾和和熔融熔融結(jié)晶這兩種分離方法有機(jī)地結(jié)合在一起結(jié)晶這兩種分離方法有機(jī)地結(jié)合在一起 利用沸點(diǎn)接近熔點(diǎn)差異很大的特性分離利用沸點(diǎn)接近熔點(diǎn)差異很大的特性分離4. 氧化還原氧化還原-結(jié)晶液膜法結(jié)晶液膜法 利用模擬生物膜的利用

60、模擬生物膜的選擇透過性選擇透過性特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)分離作用特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)分離作用 金屬分離純化中應(yīng)用較多金屬分離純化中應(yīng)用較多濕法冶金濕法冶金5. 萃取結(jié)晶法萃取結(jié)晶法 用于沸點(diǎn)、揮發(fā)度接近的組分的分離用于沸點(diǎn)、揮發(fā)度接近的組分的分離3.2 結(jié)晶分離結(jié)晶分離77 6. 超臨界流體結(jié)晶法超臨界流體結(jié)晶法 在高度湍流的超臨界流體中，在高度湍流的超臨界流體中，溶劑溶劑和和超臨界流體超臨界流體(一般為一般為CO2)快速混合快速混合，CO2的溶解使的溶解使有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑發(fā)生膨脹，內(nèi)聚能降發(fā)生膨脹，內(nèi)聚能降低，低，溶解能力下降溶解能力下降，從而使藥物的過飽和度增加，促進(jìn)藥物，從而使藥物的過飽和度增加，促進(jìn)藥物晶體的