幾種中藥醇沉過程顆粒生長特征與沉降模型研究

幾種中藥醇沉過程顆粒生長特征與沉降模型研究醇沉工藝是目前我國中藥制藥企業(yè)最常用的分離精制方法,近年來關(guān)于中藥醇沉工藝的研究報道主要集中在工藝參數(shù)優(yōu)化和過程質(zhì)量檢測等方面,缺乏顆粒生長特征、微觀形態(tài)和靜置沉降模型等方面的研究。本論文以丹參、赤芍等中藥浸膏為研究對象,對其醇沉過程顆粒生長特征、微觀形態(tài)變化規(guī)律及靜置沉降動力學(xué)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本論文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：1.采用FBRM和PVM技術(shù)研究了丹參醇沉過程顆粒生長團(tuán)聚行為。結(jié)果表明浸膏初始密度和初醇濃度對顆粒生長特征和團(tuán)聚行為均存在明顯的影響。當(dāng)初醇濃度為95%時,丹參醇沉過程總顆粒數(shù)量呈明顯的雙峰分布,顆粒生長過程可分為誘導(dǎo)期、生長期、聚結(jié)期、破碎分散期以及相對穩(wěn)定期。浸膏初始密度和初醇濃度增大,誘導(dǎo)期縮短,顆粒平均生長速率和最大生長速率增大。當(dāng)初醇濃度小于90%時,顆粒數(shù)量呈逐漸增大然后相對穩(wěn)定的平臺分布,表明不同條件下,丹參醇沉過程顆粒析出動力學(xué)存在差異。PVM和有效成分測定結(jié)果表明,有效成分的損失與顆粒形態(tài)存在相關(guān)性,顆粒團(tuán)聚結(jié)塊程度越高,混合液中液滴越多,有效成分包裹損失越大。顆粒電位分析與蛋白質(zhì)和多糖測定結(jié)果表明,丹參醇沉過程形成的顆粒帶負(fù)電荷且隨著混合液乙醇濃度增大,電荷量增大,表明顆粒團(tuán)聚不是由顆粒靜電吸引力導(dǎo)致,可能與顆粒的微觀形態(tài)和沉淀之間分子間吸附結(jié)合作用力有關(guān),其具體機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。2.以丹參、青蒿、益母草、金銀花和枳殼為對象,采用FBRM-PVM聯(lián)用技術(shù),考察其醇沉過程顆粒數(shù)量、弦長分布和微觀形態(tài)的變化規(guī)律,并對醇沉過程固液兩相總蛋白和總糖的含量分布進(jìn)行了初步研究。FBRM和PVM結(jié)果表明不同浸膏醇沉過程顆粒生長經(jīng)歷不同的階段?？偟鞍缀涂偺欠治鼋Y(jié)果表明,不同浸膏醇沉過程固液兩相總蛋白和總糖的含量分布存在明顯差異。此外,不同浸膏醇沉過程顆粒數(shù)量和生長速率的動力學(xué)之間也存在差異,且與總糖和總蛋白在固液兩相中的含量分布存在關(guān)聯(lián)。其中丹參醇沉過程顆粒數(shù)量和生長速率均與液相中總糖濃度存在良好二次方拋物線關(guān)系。青蒿、益母草和金銀花三種浸膏醇沉過程顆粒數(shù)量和生長速率均與固相中總糖濃度存在良好線性關(guān)系。枳殼浸膏醇沉過程顆粒數(shù)量和生長速率均與液相中總糖／總蛋白比例存在良好線性關(guān)系。以丹參為對象的顆粒數(shù)量與生長速率動力學(xué)驗證結(jié)果表明所建立的模型預(yù)測性能良好,具有潛在應(yīng)用價值。3.以丹參二次醇沉混合液靜置沉降過程為研究對象,考察關(guān)鍵醇沉工藝參數(shù)對其顆粒沉降過程的影響。結(jié)果表明丹參醇沉混合液沉降曲線與污泥沉降過程相似,主要包括區(qū)域沉降和壓縮沉降。在Vesilind方程的基礎(chǔ)上,建立了區(qū)域沉降階段的速率模型,其表達(dá)式為：Vzs=8.75×10-35e195.4p同時考察了醇沉混合液密度對區(qū)域沉降過程的影響,結(jié)果表明隨著混合液密度增大,區(qū)域沉降速率增大。當(dāng)醇沉混合液密度ρ從0.916g·mL-1增大到0.934g·mL-1時,對應(yīng)的區(qū)域沉降速率Vzs從0.262cm·min-1增大到3.23cm·min-1,增大幅度達(dá)11.3倍。此外,建立了丹參二次醇沉混合液靜置沉降過程壓縮沉降階段界面高度模型,并提出了模型參數(shù)的預(yù)測公式,同時導(dǎo)出了壓縮沉降速率公式,提出了判斷區(qū)域沉降與壓縮沉降臨界點的方法。最終建立了丹參二次醇沉混合液靜置沉降全過程的分段描述模型,其表達(dá)式為：驗證結(jié)果表明所建立的分段描述模型能準(zhǔn)確地對丹參二次醇沉混合液靜置沉降過程界面高度進(jìn)行預(yù)測。該模型的建立對醇沉設(shè)備的設(shè)計和醇沉工藝運行控制具有一定的指導(dǎo)意義。4.以赤芍一次醇沉和二次醇沉為對象,考察了不同因素對醇沉混合液沉降過程的影響。結(jié)果表明藥液含醇量、浸膏初始密度和初醇濃度三個因素對赤芍醇沉混合液靜置沉降過程具有明顯影響。隨著藥液含醇量增加,沉降速度逐漸增大,沉淀沉降比逐漸減小,沉降性能得到改善。當(dāng)浸膏密度為1.140g·mL-1時,沉降速度最快,最終形成的固體沉淀體積最小。初醇濃度為95%條件下顆粒沉降速率最大。研究結(jié)果表明,在更高的藥液含醇量條件下,同樣體積的醇沉混合液在沉降終點時沉淀的體積更小,減少了固液分離時沉淀的處理量,有利于提高固液分離效率。在批沉降實驗基礎(chǔ)上,建立了赤芍醇沉混合液壓縮沉降過程速率預(yù)測模型：Vs=(93.52-0.946PSV)×[1-(0.00153+0.0081PVI)