膜分離技術在中藥研究和生產中的應用課件

1、膜分離技術在中藥研究和生產中的應用課件膜分離技術在中藥研究和生產中的應用課件一、傳統(tǒng)方法存在的問題有效成分損失率高如水提醇沉工藝生產成本高、不環(huán)保生產周期長特別是成分含量低時無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、重結晶等分離方法過分注重單一組分9/13/20222膜分離技術一、傳統(tǒng)方法存在的問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結構和物理常數的化學物質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）提取分離過程中的物理化學變化 沉淀反應 增溶作用 水解反應 氧化-還原反應 其他聚合、取代等9/13/20223膜分離技術二、中藥

2、特性有效成分具有明確化學結構和物理常數的化學物質三、膜分離技術簡介 1、什么是膜具有選擇性分離功能的過濾材料2、什么是膜分離技術利用膜的選擇性、分離特征，達到濃縮、澄清、分級、純化、富集等目的化工單元技術。9/13/20224膜分離技術三、膜分離技術簡介1、什么是膜具有選擇性分離功能的過濾材料2三、膜分離技術簡介上游（Upstream)原料下游(Downstream)滲透物推動力（C, P, T, E)3、膜分離過程9/13/20225膜分離技術三、膜分離技術簡介上游（Upstream)原料下游(Down三、膜分離技術簡介4、膜過濾與傳統(tǒng)過濾的差別傳統(tǒng)過濾死端過濾錯流過濾膜過濾9/13/202

3、26膜分離技術三、膜分離技術簡介4、膜過濾與傳統(tǒng)過濾的差別傳統(tǒng)過濾死端過濾三、膜分離技術簡介5、膜過濾的基本原理9/13/20227膜分離技術三、膜分離技術簡介5、膜過濾的基本原理9/10/20229膜5、膜過濾的基本原理三、膜分離技術簡介9/13/20228膜分離技術5、膜過濾的基本原理三、膜分離技術簡介9/10/202210三、膜分離技術簡介6、按分離孔徑劃分的膜類型微濾 (Microfiltration)超濾 (Ultrafiltration) 反滲透 (Reverse Osmosis)近似無孔9/13/20229膜分離技術三、膜分離技術簡介6、按分離孔徑劃分的膜類型微濾 (Micr 反

4、滲透反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑(通常是水)的性質，對溶液施加壓力，克服溶劑的滲透壓，使溶劑通過反滲透膜而從溶液中分離出來的過程。海水和苦咸水的淡化是其最主要的應用，反滲透膜的制備技術相對比較成熟，其應用亦十分廣泛。9/13/202210膜分離技術 反滲透反滲透是利用反滲透膜選擇性地只能透過溶劑(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水而不能透過溶質的半透膜將兩種不同濃度的水溶液隔開，水會自然地透過半透膜滲透從低濃度水溶液向高濃度水溶液一側遷移，這一現象稱滲透（圖a）。這一過程的推動力是低濃度溶液中水的化學位與高濃度溶液中水的化學位之差，表現為水的滲透壓。隨著水的

5、滲透，高濃度水溶液一側的液面升高，壓力增大。當液面升高至H時，滲透達到平衡，兩側的壓力差就稱為滲透壓（圖b）。滲透過程達到平衡后，水不再有滲透，滲透通量為零。 9/13/202211膜分離技術 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膜分離技術圖 滲透與反滲透原理示意圖9/10/202214膜分離技術 如果在高濃度水溶液一側加壓，使高濃度水溶液側與低濃度水溶液側的壓差大于滲透壓，則高濃度水溶液中的水將通過半透膜流向低濃度水溶液側，這一過程就稱為反滲透（圖44c）。反滲透技術所分離的物質的分子量一般小于500，操作壓力為 2100MPa。實施反

6、滲透操作的膜為反滲透膜。反滲透膜大部分為不對稱膜，孔徑小于0.5nm，可截留溶質分子。9/13/202213膜分離技術 如果在高濃度水溶液一側加壓，使高濃度水溶液側與低濃度水溶液 超濾 應用孔徑為1到20nm的超過濾膜來過濾5-100nm的顆粒，使大分子或微細粒子從溶液中分離的過程稱之為超濾。 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的多孔膜來過濾。主要濾過50nm的細菌和懸浮顆粒。9/13/202214膜分離技術 超濾 應用孔徑為1到20nm的超過濾膜來過濾5-100 滲析滲析是最早發(fā)現、研究和應用的一種膜分離過程，它是利用多孔膜兩側溶液的濃度差使溶質從濃度高的一側

7、通過膜孔擴散到濃度低的一側從而得到分離的過程。 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離子通過的性質，在直流電場的作用下使陰陽離子分別透過相應的膜以達到從溶液中分離電解質的目的，目前主要用于水溶液中除去電解質(如鹽水的淡化等)、電解質與非電解質的分離和膜電解等。9/13/202215膜分離技術 滲析滲析是最早發(fā)現、研究和應用的一種膜分離過程，它是利三、膜分離技術簡介6、按分離孔徑劃分的膜類型9/13/202216膜分離技術三、膜分離技術簡介6、按分離孔徑劃分的膜類型9/10/202三、膜分離技術簡介7、微濾膜特點截留孔徑在50nm以上的物質通常作為超濾、納濾、反滲透的預過濾價格便宜

8、9/13/202217膜分離技術三、膜分離技術簡介7、微濾膜特點截留孔徑在50nm以上的物質三、膜分離技術簡介8、超濾膜特點截留分子量在5-100nm之間的可溶性分子通常用于蛋白質、細菌等大分子物質的去除和濃縮生化、醫(yī)藥等產品的分級9/13/202218膜分離技術三、膜分離技術簡介8、超濾膜特點截留分子量在5-100nm之三、膜分離技術簡介9、納濾膜特點截留孔徑約為1納米常用于有機物溶液中脫出一價無機鹽和水常用于分子量在100以上有機物質的濃縮因為鹽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膜分離技術三、膜分離技術簡介9、納濾膜特點截留孔徑約為1納米9/10/三、

9、膜分離技術簡介10、反滲透膜特點除了水分子可以透過膜外，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9/13/202220膜分離技術三、膜分離技術簡介10、反滲透膜特點除了水分子可以透過膜外，表42 幾種主要分離膜的分離過程膜過程推動力傳遞機理透過物截留物膜類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截留分子量的分子非對稱性膜納濾壓力差離子大小及電荷水、一價離子、多價離子有機物復合膜反滲透壓力差溶劑的擴散傳遞水、溶劑溶質、鹽非對稱性膜復合膜9/13/202221膜分離技術表42 幾種主要分離

10、膜的分離過程膜過程推動力傳遞機理透過三、膜分離技術簡介類 別膜材料舉 例纖維素酯類纖維素衍生物類醋酸纖維素，硝酸纖維素，乙基纖維素等非纖維素酯類聚砜類聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等聚酰(亞)胺類聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亞胺等聚酯、烯烴類滌綸，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等含氟(硅)類聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷等其他殼聚糖，聚電解質等膜材料的分類9/13/202222膜分離技術三、膜分離技術簡介類 別膜材料舉 例纖維素酯類纖維素衍生物四、膜分離技術應用（Application) 提高產品質量 增加生產收率 降低資源消耗 減少環(huán)境污染9/13/202223膜分離技術四、膜分離

11、技術應用（Application) 提高產品質量9四、膜分離技術應用1、考慮選用膜技術的原則 適宜考慮膜技術的分離過程稀溶液的濃縮，尤其適用于熱敏性物質欲分離的兩種物質的分子量最少相差10倍以上有機分子與無機鹽的分離料液的澄清過濾或消毒除熱 不宜采用膜技術的分離過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的高倍濃縮欲達到非常高的含固量的分離濃縮過程9/13/202224膜分離技術四、膜分離技術應用1、考慮選用膜技術的原則 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)泵進料四、膜分離技術應用9/13/202225膜分離技術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處理：高速離心、微濾、調pH值、熱處理冷藏等配液濃縮干燥成型9/13/202226膜分離技術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、膜分離技術應用2、影響超濾應用的因素蒸煮液的粘度、含固量、植物油含量、蛋白質含量、溫度（影響過濾通量，以至影響經濟性考慮）。9/13/202227膜分離技術四、膜分離技術應用2、影響超濾應用的因素蒸煮液的粘度、含固量五、膜分離技術的應用實例(一) 超濾技術在中藥注射劑中的應用提高澄明度、減少主成分損失率五味消

13、毒飲的超濾法產品與水醇法產品比較，君藥中主成分綠原酸的平均含量分別為33.81和30.97mg/ml，超濾產品的含量提高近10%丹參和復方丹參注射液的超濾工藝產品的主要成分的保留率比原工藝高19.44%，澄明度和粒子數均優(yōu)于原工藝產品9/13/202228膜分離技術五、膜分離技術的應用實例(一) 超濾技術在中藥注射劑中的應改善注射液的藥效丹參和復方丹參注射液的超濾產品使小鼠耐缺氧能力從原工藝的49.62.3min提高到60.74.4min五、膜分離技術的應用實例9/13/202229膜分離技術改善注射液的藥效五、膜分離技術的應用實例9/10/20223去除熱原、增加穩(wěn)定性中藥復方植物多糖營養(yǎng)輸

14、液超濾技術工藝產品，穩(wěn)定性好，室溫下保存一年半未出現沉淀物，熱原檢查每批均符合規(guī)定常規(guī)方法產品，穩(wěn)定性差，室溫下27天就出現渾濁，熱原檢查均為陽性反應五、膜分離技術的應用實例9/13/202230膜分離技術去除熱原、增加穩(wěn)定性五、膜分離技術的應用實例9/10/202縮短生產周期、降低生產成本 超濾法節(jié)省了原料和溶劑、縮短了生產周期、降低了能耗，成本較水醇法明顯下降生產周期超濾法水醇法復方丹參注射液2-3天12-30天補骨脂注射液 1-2天6天五、膜分離技術的應用實例9/13/202231膜分離技術縮短生產周期、降低生產成本生產周期超濾法水醇法復方丹參注射液(二) 在普通液體制劑中的應用提高液體

15、制劑的澄明度、增加穩(wěn)定性減少有機溶劑的使用、降低能耗、縮短生產周期、減少生產成本四逆湯口服液海龍蛤蚧精口服液人參蜂王漿 五、膜分離技術的應用實例9/13/202232膜分離技術(二) 在普通液體制劑中的應用四逆湯口服液五、膜分離技術的應貝母止咳液不同工藝樣品對小鼠的鎮(zhèn)咳作用（序貫法） 組別劑量N半數致咳時間（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、分離技術貝母止咳液不同工藝樣品對小鼠的鎮(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、膜分離技術的應用實例9/13/202234膜分離技術(三) 在固體制劑中的應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用去除雜質，提高產品純度避免有機溶劑的應用，減化工藝，縮短生產周期黃芩甙超濾法常規(guī)方法產率7.34%4.87%純度92.68%80.78%五、膜分離技術的應用實例9/13/202235膜分離技術(四) 在中藥有效

17、成分提取中的應用黃芩甙超濾法常規(guī)方法產率7六、膜分離技術的設備實例9/13/202236膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/10/202238膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/13/202237膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/10/202239膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/13/202238膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/10/202240膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/13/202239膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/10/202241膜分離技術9/13/202240膜分離技術9/10/202242膜分離技術9/13/202241膜分離技術9/10/20

18、2243膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/13/202242膜分離技術六、膜分離技術的設備實例9/10/202244膜分離技術七、膜分離技術在中藥中應用存在的問題膜污染附生污垢的形成堵塞膜孔懸濁物質會形成固結層溶解性高分子物質會形成凝膠層和吸附層一些難溶性物質會形成水垢或析出結晶膜本身對pH值、溫度、壓力等均有一定的耐受范圍9/13/202243膜分離技術七、膜分離技術在中藥中應用存在的問題膜污染9/10/2022膜污染解決辦法加強藥液的前處理研究適宜中藥超濾用膜的清洗方法開發(fā)適宜中藥提取液超濾、耐老化和耐附生污垢的專用膜 七、膜分離技術在中藥中應用存在的問題9/13/202244膜分離技術膜污染七、膜分離技術在中藥中應用存在的問題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部，利用其產生的剪切力