第1章 制药分离工程-绪论

制药 过程
制剂的生产
(制药工业的终端产品)
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1.2.2 下游加工技术的重要性
下游加工过程也即目标产物的提取、浓缩、纯化及成品化等过
程。是制药技术转化为生产力不可缺少的重要环节。正因为其重要
性，人们将制药技术比喻为一条河流，把制药分离工程称为下游加
工过程。 制药分离过程与发酵过程或药物合成过程同样重要，甚至从某 些方面说，是有过之而无不及。一般而言，中、上游过程，只是解 决“丰产”的问题，下游分离过程则是解决“丰收”问题。如果仅
新分离技术有一定的了解；
• 通过对典型实例的分析和讨论，培养选择适宜的分离
方法，进行分离过程特性分析，解决操作和设计方面
的实际问题的能力； • 培养和建立工程与工艺相结合的观点和经济学的观点， 以及考虑和处理工程实际问题的能力；培养科学的思 想方法，注重实际的求实态度。
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1.4.4 课程内容
1）非均相分离；
存在的问题：研发费用高、成本高、周期长
——制药分离工程发展的瓶颈
如何解决？ ⑴加强基础理论研究 ①研究非理想溶液中溶质与添加物料之间的选择性 机制、影响因素； ②研究界面的结构、动力学和传质机制，以及影响 因素；
⑵完善老技术：正确对待“新”、“老”分离技术 25
⑶ 发明新技术 ① 研发新型高效经济的分离技术 ② 推进各分离技术的杂交（集成） ③ 分离技术与发酵技术结合
有丰产而无丰收，那么这丰产的成果，未必变成物质财富。只有既
丰产，又丰收，才能最大限度地创造出物质财富。
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1.2.3 下游加工的特点
（1）生物产品的稳定性差。在高温、pH、金属离子等 环境下会变性，为满足其生物活性的要求，就增加了分 离的难度。 （2）培养液是多组份的混合物。原料液中常存在与目标 分子形成难分离的混合物，因此要求利用特殊高效分离 技术纯化产品。
物理化学和药学等原理与方法,如酶工程技术、细胞工
程技术、基因工程技术等。
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1）生物技术
分子生物学 微生物学 生物化学 遗传学 细胞生物学 化学工程 现代生物技术 医药生物技术 生物技术疫苗 生物技术诊断 农业生物技术 家畜生物技术 海洋生物技术
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2）新试剂新技术不断出现
• 细胞移植用于:骨髓移植治疗白血病、免疫缺 陷、再障性贫血等。 • 基因治疗有:致死性遗传疾病、癌症、爱滋病、 心脏病等。
（3）对最终产品的质量要求很高。很多情况下，特别是 药产品和作为生物试剂用的产品，与人类生命息息相关， 因此对其纯度的要求很高。 （4）原料液中目标产物的浓度一般都很低，提取时所耗 费的能量越大，费用也就越高，产品的价格也越高。
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1.2.4 下游加工技术的原理和单元操作
1）原理：
根据药物成分与杂质在物理和化学性质
第一章
1.1 制药工业 1.2 制药分离技术
绪论
1.3 制药分离工程的发展趋势
1.4 本课程的任务
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药品，是指用于预防、治疗、诊
断人的疾病，有目的地调节人的生理机能
并规定有适应症或者功能主治、用法和用 量的物质，包括中药材、中药饮片、中成 药、化学原料药及其制剂、抗生素、生化 药品、放射性药品、血清、疫苗、血液制 品和诊断药品等 。
• 生物试剂开发单克隆抗体用于：诊断和治疗，
荧光抗体法、DNA探针、PCR(生物学的 聚合酶
链式反应 )等检测技术的建立。
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3）不断出现的新型生物反应器有: 气升式生物反应器 流化床式生物反应器 固定床式生物反应器
袋式或膜式生物反应器
中空纤维生物反应器
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目的产物: 预防、诊断、治疗制品，包括抗生素、氨基酸和植物
动量、热量和质量传递的原理(三传)。
研究：制药生产实际中复杂物系的分离和提纯技术。
分析和解决：在制药生产、设计和科研中常用的分离过
程的理论和实际问题；
讨论：分离设备的处理能力和效率， 分离过程的节能技
术和分离流量的选择。
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1.4.3 培养目标
• 掌握各种常用分离过程的基本理论，操作特点，简捷
和严格的计算方法和强化、改进操作的途径，对一些
④ 强化化学对分离技术的影响
⑷高效分离技术的工程化
⑸ 分离技术的环保化
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1.4 课程的性质与任务
1.4.1性质
制药分离工程是化学制药技术近年发展的新型分离技术的 原理、方法、工 艺及其应用。
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1.4.2 任务
运用：化工单元操作的基本知识、溶液相平衡理论、
方面的差异，选择合适的分离方法，制定合
理的工艺流程和操作条件，设计或选择适当 的设备，完成分离纯化，使其成为高纯度的、 符合药品标准的原料药。
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2）制药分离过程分为：
机械分离：
处理对象是由两相以上所组成的混合物，分离
过程只是简单地进行相分离。如过滤、沉降、离心、 旋风分离等。 传质分离： 处理对象是多组分均相混合物，其特点是发生
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2）常用中药纯化技术
超临界流体萃取技术(SFE) 超声波提取 微波辅助诱导萃取技术(MAE) 超高压提取技术
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1.2.6 下游加工过程的一般步骤
以生物技术下游加工过程为例：
具有四个基本的分离阶段：
（1）发酵液的预处理与固液分离
主要任务是去除发酵液中的固相物质，为后继过程 提供澄清或洁净的原料液体。过滤和离心分离是这方 面的主要单元操作。 （2）初步纯化（或称产物的提取）
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中药工业化生产流程
中药: 指中国传统医药，中药工业化生产是指
以各种天然植物、动物和矿物为主的中药材为
原料生产出各种剂型的中成药。
方法： 中药材的预处理及炮制→中药有效成分的提
取与中药浸膏的生产→中药制剂的生产
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1.2 制药分离技术
1.2.1 制药过程 上游过程：合成
原料药的生产 (制药工业的中间产品) （研究对象） 下游加工过程：分离纯化
次生代谢产物。 如纯化胰岛素、甲状腺素、肾上腺皮质
激素、 脑垂体激素、尿激酶、溶菌酶、天冬酰胺酶等。
医药生物技术产业化、商品化成高新技术产 业之一。 高投入、高风险、高利润，利润率达17.6%。
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1.1.2 化学制药
原料: 化学结构比较简单的化工原料。
方法: 由化工原料通过化学合成的方法制造药物
的过程（称全合成）；由对已知具有一定基本结
1.1 制药工业
人类防病治病的三大药源：
化学药物
中药
生物药物
制药工业： 化学制药 中药制药 生物制药
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1.1.1 生物制药
生物药物：从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种
天然生物活性物质及其人工合成或 半合成的天然物质
类似物。
原料: 生物体、生物组织或其成分。
方法: 采用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、
2）固液萃取（浸取）； 3）液液萃取；
4）超临界流体萃取 ；
5）反胶团萃取与双水相萃取； 6）精馏； 7）吸附与离子交换； 8）色谱分离 ； 9）膜分离； 10）结晶； 11)手性分离；
12)干燥和造粒。
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作业
1.制药工业三大药源包括哪些?
2.制药分离原理是什么?
3.制药分离技术的特点?
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ESA：指的是传入或传出系统的热或功。（如精馏塔 釜加入热量，塔顶加入冷量） MSA：加入另外一种物质使混合物变成两相。（如吸 收剂、萃取剂等） 18
速率（输送）分离过程：
靠原料中的不同组分在某种推动力（压力差、温度
差、浓度差、电位差等）的作用下，经过某种介质（间
隔物，如半透膜）时的扩散速率的差异而实现的分离过
主要任务是提高产品的浓度和质量，蒸发、沉淀、 萃取和吸附是该阶段的典型操作。
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（3）高度纯化（或称产物的精制）
去除与产品有类似化学性质和物理性质的杂质， 大大提高产品的纯度。层析、超滤、电泳与 沉淀是该阶段的有效方法。 （4）成品加工（产品的精制）
常采用结晶和干燥。
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1.3 制药分离工程的发展趋势
程。
所处理的原料和产品一般属于同一相态，只有组成
上的差别。 如膜分离是利用流体中各组分对膜的渗透速率的差别 而实现组分分离的单元操作。
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1-1
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1）工业应用的生物分离技术：
① 回收技术: 絮凝，离心，过滤，微过滤。 ② 细胞破碎技术: 球磨，高压匀浆， 化学破碎技术 ③ 初步纯化技术: 盐析法，有机溶剂沉淀，化学沉淀， 大孔吸附树脂，膜分离技术 ④ 高度纯化技术: 各类层析，离子交换，结晶 ⑤ 成品加工：喷雾干燥，气流干燥， 沸腾干燥，冷冻干燥
随着人们对化学药物的毒副作用的认识和了解，“回归 自然”使人们更倾向于采用天然植物药物，从而为中医药发
挥其特长提供了前所未有的机遇
然而，由于中药原料的地域性、组成的复杂性、复方配伍 的多样性等，再加之生产工艺落后，缺乏科学的、严格的工
艺操作参数及系统的量化指标，致使中药产品质量不稳定，
产品仍多是传统的丸、散、膏、丹类剂型，很难满足国际市 场的需求。 目前中药在西方草药市场上仅能以食品名义进入，还不能 以治疗药物为国际社会所接受。
构的天然产物进行化学结构改造的过程（称半合
成）。
目的产物: 预防、诊断、治疗制品，如磺胺、
扑热息痛、诺氟沙星等。
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化学制药技术简介 ① 化学制药技术研究的对象 ② 化学药物生产工艺 ③ 药物工艺路线的评价与选择技术
④ 单元反应的次序安排
⑤ 最佳反应条件选择技术 ⑥ 催化技术
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1.1.3 中药制药
质量传递现象。
传质分离又分为平衡分离过程和速率分离过程。
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平衡（扩散）分离过程：
是原料中的各组分在相平衡时在两个相中的分配不 同而进行的分离过程。