第5章 制药分离工程与设备

按固体原料的处理方法，可分为固定床、移动床和分散接触式；
按溶剂和固体原料接触方式，可分为多级接触型和微分接触型。 （2）间歇式浸取器
制药工程原理与设备
5.2.4 微波萃取设备及应用实例
（3）连续浸取器 ①浸渍式连续逆流浸取器。 ②喷淋渗漉式浸取器。
③混合式连续浸取器。
制药工程原理与设备
5.2.4 微波萃取设备及应用实例
体悬浮液。
制药工程原理与设备
5.3.2 离心
按操作原理，离心机可分为过滤式离心机和沉降式离心机
（见表5-2）。
制药工程原理与设备
5.4 膜分离过程及设备
1 2
膜分离的概念和基本理论 常用膜组件
3
膜设备及应用实例
制药工程原理与设备
5.4.1 膜设备及应用实例
5.4.1.1 膜分离的概念
制药工程原理与设备
胶团技术以及生物酶促分离等新技术，相应的实验室及生产设备
被开发出来，大幅度提高了药品的质量。
制药工程原理与设备
5.2.1 萃取的概念和基本理论
5.2.1.1 萃取的概念 萃取是利用溶液中各组分在所选用的溶剂中溶解度的差异，
使溶质进行液液传质，以达到分离均相液体混合物的操作。也就
是利用物质在两种不互溶（或微溶）溶剂中溶解度或分配比的不 同来达到分离。萃取是达到提取或纯化目的的一种操作。 5.2.1.2 萃取的原理
5.2.4.2 超临界提取设备及应用实例
（1）固体物料的超临界流体萃取系统
（２）液体物料的超临界流体萃取系统
制药工程原理与设备
5.3 过滤和离心过程及设备
过滤
1
2
离心
制药工程原理与设备
5.3.1 过滤
5.3.1.1 过滤的概念 过滤是固液混合物在推动力的作用下通过多孔介质的操作过 程。过滤的推动力可以是重力、加压、真空或离心力。过滤操作
制药工程原理与设备
5.2.3 萃取设备及应用实例
5.2.3.2 反胶团萃取设备及应用实例
（1）膜萃取器
（2）离心萃取器
制药工程原理与设备
5.2.3 萃取设备及应用实例
（3）混合澄清槽
（4）微分萃取设备
（5）应用实例
制药工程原理与设备
5.2.3 萃取设备及应用实例
5.2.3.3 超声波萃取设备及应用实例
（1）结构
（2）特点 5.4.2.2 管式（tubular）膜组 件
制药工程原理与设备
5.4.2 常用膜组件
5.4.2.3 螺旋卷式（spiral wound）膜组件
5.4.2.4 中空纤维（hollow fiber）膜组件
（1）结构
（2）特点
制药工程原理与设备
5.4.3 膜设备及应用实例
5.4.3.1 反渗透膜设备 （1）板框式反渗透膜组件
第5章
制药分离工程与设备
1 制药分离工程概述
2 萃取过程及设备
3 过滤和离心过程及设备
4 膜分离过程及设备
5 色谱分离
制药工程原理与设备
第5章
制药分离工程与设备
6 电泳分离技术
7 干燥技术
8 结晶分离
9 蒸馏技术
制药工程原理与设备
5.1 制药分离工程概述
1
背景
2
制药分离工程简介
3
制药工程分离设备
（1）超声波强化提取装备
（2）连续化管道式超声波提取成套设备 （3）应用实例
制药工程原理与设备
5.2.4 微波萃取设备及应用实例
（1）装有回流装置的改造型家用电器微波萃取设备（图5-19）
（2）专门的微波萃取设备
（3）中药微波萃取装置（图5-20）
制药工程原理与设备
5.2.4 微波萃取设备及应用实例
随着宇宙空间技术的发展，利用太空的特殊环境分离、提纯贵重
药物的技术将进一步得到发展。
制药工程原理与设备
5.1.2 制药分离工程简介
制药分离工程是利用中药化学、现代分离技术、工程学等
原理对中药中有效成分的提取分离过程进行研究，建立适合于 工业化生产的中药提取分离方法，是研究制药工业（过程）中 中药分离与纯化的工程技术学科。制药分离工程是制药工程学 的一个组成部分，属于中药现代化生产的关键技术。研究内容 包括分离技术的基本原理、工艺流程、设备及应用等。 制药分离过程主要是利用待分离物系中的有效活性成分与
（4）植物有效成分提取微波萃取装置
（5）循环微波萃取装置
制药工程原理与设备
5.2.4 微波萃取设备及应用实例
（6）无溶剂微波萃取装置
（7）动态微波萃取装置
（8）应用实例
制药工程原理与设备
5.2.4 微波萃取设备及应用实例
5.2.4.1 浸取设备及应用实例 （1）分类 浸取设备按其操作方式可分为间歇式、半连续式和连续式；
模拟移动床色谱（SMBC）是发展最快、应用最广的连续液相
色谱。其多柱串联逆流移动的操作方式，是用旋转阀之类的液流 分配装置，实现分段柱子和动相之间的逆流模拟移动。其示意见 图5-72所示。
③流动相在色谱柱内间歇式流动，每次进入一个塔板体积；
④在所有塔板上分配系数相等，与组分的量无关。
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5.5.2 色谱理论基础
5.5.2.3 速率理论（又称随机模型理论）
（1）液相色谱速率方程 （2）影响柱效的因素 ①涡流扩散（eddy diffusion） ②分子扩散（molecular diffusion） ③传质阻抗（mass transfer resistance） （3）柱外效应
（2）管式反渗透膜组件
制药工程原理与设备
5.4.3 膜设备及应用实例
（3）中空纤维式反渗透膜组件
（4）螺旋卷式反渗透膜组件
制药工程原理与设备
5.4.3 膜设备及应用实例
（5）毛细管型膜组件
（6）槽式膜组件
制药工程原理与设备
5.4.3 膜设备及应用实例
5.4.3.2 纳滤膜设备及应用实例的情况
（1）低聚糖分离精制 （2）抗生素分离纯化 （3）多肽和氨基酸分离纯化 （4）其他制药工业
有两类：滤饼过滤和深层过滤。
5.3.1.2 过滤的原理 实现过滤必须具备的两个条件： ①具有实现分离过程所必需的设备； ②过滤介质两侧要保持一定的压力差
（推动力）。
制药工程原理与设备
5.3.1 过滤
5.3.1.3 过滤介质
（1）按过滤原理分类 （2）按材质分类
制药工程原理与设备
5.3.1 过滤
5.3.1.4 过滤设备及应用实例 （1）多功能过滤装置
（3）按分离机理分类
①吸附色谱； ②分配色谱；
制药工程原理与设备
③离子交换色谱； ④凝胶色谱。
5.5.3 色谱分类与相关设备
5.5.3.2 常用色谱仪器
（1）气相色谱
制药工程原理与设备
5.5.3 色谱分类与相关设备
（2）液相色谱
制药工程原理与设备
5.5.4 色谱分离应用
5.5.4.1 模拟移动床色谱
（1）双水相萃取 （2）反胶团 5.2.2.2 固液萃取 Fick扩散定律可用下式表示：
（1）超声波浸取 （2）微波浸取
制药工程原理与设备
5.2.2 不同萃取体系及方法
5.2.2.3 超临界提取
超临界流体（SCF）是指热力学状态处于临界点
上的流体。
之
超临界流体萃取（SFE）是根据在临界温度和压力下，或临 界温度和压力之上利用各种气体来完成。
2
3
4
制药工程原理与设备
5.2 萃取过程及设备
萃取过程可包括简单的物理溶解和/或沉淀过程，这些过程
也可通过化学反应产生。利用溶解度的不同，使混合物中的组分
得到完全的或部分的分离的过程，称为萃取。在制药工业中，萃 取是一个重要的提取和分离混合物的单元操作，因为萃取法具有 ：①溶剂萃取对热敏物质的破坏少，采用多级萃取时，物质浓缩 倍数和纯化程度高，便于连续操作，容易实现自动控制；②分离 效率高、生产能力大等一系列优点。现代制药工业的萃取过程引 入了超临界流体萃取技术、超声波和微波萃取技术、双水相和反
1 2
色谱概述
色谱理论基础
色谱分类与相关设备 色谱分离应用
3
4
制药工程原理与设备
5.5.1 色谱概述
5.5.1.1 液固色谱技术
（1）液固色谱分类
（２）液固色谱介质
制药工程原理与设备
5.5.1 色谱概述
5.5.1.2 液液色谱技术 （1）高速逆流色谱原理
（2）仪器的结构系统
（3）高速逆流色谱的特点
5.4.1 膜设备及应用实例
5.4.1.2 膜分离过程类型及原理
（1）以静压力差为推动力的膜分离过程
（2）以蒸汽分压差为推动力的膜分离过程
（3）以浓度差为推动力的膜分离过程 （4）以电位差为推动力的膜分离过程
制药工程原理与设备
5.4.2 常用膜组件
5.4.2.1 板框式（plate-and-frame）膜组件
5.4.3.3 超滤膜设备及应用实例
（1）生物大分子的分离纯化
（2）中药有效成分和有效部位的分离纯化 （3）制药工业中除热原
制药工程原理与设备
5.4.3 膜设备及应用实例
5.4.3.4 微滤膜设备及应用实例 （1）制药工业用水和气体（蒸汽）
（2）中药水提液精制 （3）纯水制备
制药工程原理与设备
5.5 色谱分离
无效成分或杂质，传统的工艺一般都需要通过浓缩、沉淀、萃
取、离子交换、结晶、干燥等多个纯化步骤才能将溶剂和杂质 分离出去，使最终获得的中药原料药产品的纯度和杂质含量符 合制剂加工的要求。
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5.2 萃取过程及设备
1
萃取的概念和基本理论 不同萃取体系及方法 萃取设备及应用实例 微波萃取设备及应用实例
制药工程原理与设备
5.1.1 背景
进入21世纪，随着人类基因组工程取得巨大成就，生物技术
步入了后基因组时代。蛋白质组学、药物基因组学、生物信息学
和系统生物学研究蓬勃兴起，为生物技术的发展注入了巨大的生 机和活力。 20世纪中国的制药工业得到了空前的发展，特别是20世纪90 年代以来以每年20%左右的速度增长，使得制药工业逐渐成为国 民经济的一个支柱产业。21世纪，由于人口增长、人口老龄化、 经济增长等原因，制药工业将继续保持稳定增长的势头。另外，
色谱峰展宽的总方差等于各方差之和，即：
制药工程原理与设备
5.5.百度文库 色谱分类与相关设备
5.5.3.1 色谱法的分类 （1）按物理状态分类 根据流动相的物态：气相色谱法（GC）
和液相色谱法（LC）；根据固定相的物态：气-固色谱法；气-液
色谱法；液-固色谱法；液-液色谱法。 （2）按使用形式分类 ①柱色谱； ③薄层色谱。 ②纸色谱；
（2）HEINKEL翻袋式离心机
制药工程原理与设备
5.3.2 离心
5.3.2.1 离心的概念
离心分离是通过离心机的高速运转，使离心加速度超过重力
加速度成百上千倍，而使沉降速度增加，以加速药液中杂质沉淀 并除去的一种方法。 5.3.2.2 离心的原理 离心分离的基本原理是利用悬浮粒子与周围溶液间存在的密 度差。根据斯托克斯定律，悬浮液中固体微粒的重力沉降速度为 ：
在离心场中，悬浮固体粒子的沉降速度为：
制药工程原理与设备
5.3.2 离心
5.3.2.3 离心机的结构及类型 按分离因数大小，离心机可分为常速离心机、高速离心机和
超速离心机。
①常速离心机。α ＜3000，主要用于分离颗粒较大的悬浮液 或物料的脱水。 ②高速离心机。3000＜α ＜50000，主要用于分离乳浊液和 细粒悬浮液。 ③超速离心机。α ＞5000，主要用于分离极不容易分离的超 微细粒悬浮液和高分子胶
制药工程原理与设备
5.2.1 萃取的概念和基本理论
5.2.1.3 萃取的分类
若被萃混合物料都是液体，则此过程是液-液萃取；若
被处理物料是固体，则此过程称为固-液萃取或浸取；如果 是利用超临界流体来进行萃取，则称为超临界萃取。
制药工程原理与设备
5.2.2 不同萃取体系及方法
5.2.2.1 液-液萃取
共存杂质之间在物理、化学及生物学性质的差异进行分离。
制药工程原理与设备
5.1.3 制药工程分离设备
由于在化学合成或生物合成后的产物中，除药物成分以外
，常存在大量的杂质及未反应的原料，因此必须通过各种分离 手段，将未反应的原料分离后重新利用，或将无用或有害的杂 质去除，以确保药物成分的纯度和杂质或含量符合制剂加工的 要求。对于中药而言，第一阶段得到的粗提物含有大量溶剂、
制药工程原理与设备
5.2.3 萃取设备及应用实例
5.2.3.1 双水相萃取设备及应用实例
离心分离方法有如下几种型式： （1）碟片式离心机和喷嘴分离机
制药工程原理与设备
5.2.3 萃取设备及应用实例
（2）倾析式（或称卧螺式）离心机
制药工程原理与设备
5.2.3 萃取设备及应用实例
（3）柱式接触器
（4）应用实例
制药工程原理与设备
5.5.2 色谱理论基础
5.5.2.1 基本概念和术语 （1）色谱图和峰参数 （2）定性参数（保留值） 5.5.2.2 塔板理论 ①色谱柱内存在许多塔板，组分在塔板间隔（即塔板高度）内完 全服从分配定律，并很快达到分配平衡； ②样品加在第0号塔板上，样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略； （3）柱效参数 （4）相平衡参数 （5）分离参数