制药分离工程思考题和练习题答案

1-2 分别给出生物制药、化学制药以及中药制药的含义。

生物药物是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法进行加工、制造而成的一大类预防、诊断、治疗制品。

广义的生物药物包括从动物、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。

化学合成药物一般由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得(称全合成);或由已知具有一定基本结构的天然产物经对化学结构进行改造和物理处理过程制得(称半合成)。

中药则以天然植物药、动物药和矿物药为主，但自古以来也有一部分中药来自人工合成(如无机合成中药汞、铅、铁，有机合成中药冰片等)和加工制成(如利用生物发酵生产的六神曲、豆豉、醋、酒等，近年来亦采用密环菌固体发酵、冬虫夏草菌丝体培养、灵芝和银耳发酵等)。

1-5 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。

1-10 试按照过程放大从易到难的顺序，列出常用的8种分离技术。

1-11 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中，最容易放大的是哪一种？最不容易放大的又是哪一种？1-12 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中，技术成熟度最高的是哪一种？最低的又是哪一种2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。

①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。

①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小④价廉易得，无毒，腐蚀性小生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。

乙醇介于极性和非极性之间，乙醇含量90%以上时适合浸取挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等；50%~70%时，适合浸取生物碱、苷类；50%以下时，适合浸取苦味质。

蒽醌类化合物。

2-6固液浸取工艺方法都有哪些，各用什么设备。

浸取工艺：单级浸取工艺。

单级浸取工艺比较简单，常用于小批量生产，缺点是浸出时间长，药渣也能吸收一定量的浸出液，可溶性成分的浸出率低，浸出液的浓度也较低，浓缩时消耗热量大。

单级回流浸取工艺。

又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯仿、石油醚）浸提药材及一些药材提脂。

提高了提取率，使提取与浓缩紧密结合在一起，缺点提取液受热时间长，对热敏性药材不适宜。

单级循环浸渍浸取工艺。

有点提取液澄明度好，密闭提取温度低，乙醇消耗量比其他工艺低，缺点液固比大。

多级浸取工艺。

半逆流多级浸取工艺。

保持了循环提取法的优点，克服了酒用量大的缺点，从操作上看奇数不急偶数有规律。

连续逆流浸取工艺。

浸出率高，浸出液浓度也高，消耗的热能少，浸出速度快。

2-7影响浸取的主要因素有哪些。

（1）浸取溶剂选择和辅助剂的添加（2）浸取过程的影响因素①药材的粒度。

按理论药材愈细与溶剂接触面积愈大，提取效果愈好，但植物性药材愈细，吸附作用于强，过细大量细胞破裂，不溶性杂质以及较多的树脂，粘液使提取困难。

②浸取的温度。

温度升高使组织软化，促进膨胀，增加可溶性成分的溶解和扩散速率，而且温度升高可使蛋白质凝固，没被破坏，有利于浸出和制剂的稳定。

但温度过高可能是药材中不耐热的成分分解或挥发性成分分解、变质、或挥发散失。

③溶剂用量及提取次数。

由实验确定。

④浸取时间。

一般谁来浸取时间与浸取量成正比，但时间过长往往导致大量杂质溶出，如苷类易被在一起的酶所分解，以水为溶剂容易霉变。

⑤浓度差。

浓度差越大进出速率越快，一般连续逆流浸取的平均浓度差比1次浸取过程的浓度差大一些，搅拌或强制浸出循环液等有助于扩大浓度差⑥溶液的PH 值。

如酸性溶液提取生物碱，碱性溶液提取皂苷等。

⑦浸取的压力。

一种是密闭升温加压（慎用），一种是通过气压或液压不升温。

2-1简述植物药材浸取过程的几个阶段。

①浸润、渗透阶段，即溶剂渗透到细胞中②解析、溶解阶段，解析即溶剂克服细胞成分之间的亲和力③扩散、置换阶段，包括分子扩散和对流扩散2-2结合固液提取速率公式说明提供固液提取速率的措施包括哪些 J=）（31D L k 11c c -+=K Δc 可用Δc=终始终始 c ¤ c ¤ln c -? c ¤ K 为浸出时总传质系数，m/s ；Δc 为固液中有效成分的浓度差3，D 为分子扩散系数，m 3/s ，k 为传质分系数，k=D/Z 。

2-3根据浸出的总传质系数公式说明各项的物理意义，植物性药材总传质系数都与哪些因素有关。

总传质系数系数由内扩散系数，自由扩散系数和对流扩散系数组成 H=对自内D L D S D h 1++L 为颗粒尺寸；S 为边界厚度，其值与溶解过程液体流速有关；h 为药材颗粒内边界厚度2-4选择浸取溶剂的基本原则有哪些，对常用的水和乙醇溶剂适用范围进行说明。

①对溶质的溶解度足够大，以节省溶剂用量②与溶质之间有足够大的沸点差，以便于溶剂采用蒸馏方式回收利用③溶质在溶剂中扩散系数大和粘度小④价廉易得，无毒，腐蚀性小生物碱盐类、苷、苦味质、有机酸盐、鞣质、蛋白质、唐、树胶、色素、多糖类（果胶、粘液质、菊糖、淀粉），以及酶和少量挥发油都能被水浸出，选择性相对差，容易引起有效成分水解。

乙醇介于极性和非极性之间，乙醇含量90%以上时适合浸取挥发油、有机酸、树脂、叶绿素等；50%~70%时，适合浸取生物碱、苷类；50%以下时，适合浸取苦味质。

蒽醌类化合物。

2-5单级浸取和多级逆流浸取计算程序有何不同，如何计算各自的进出量和浸出率？单级浸取 g=1G +α α=、、gG n 次后 g=n 1G ）（+α总浸出率 E=nn M 1-M 假定条件：各级进料量相等，各级所用溶剂量相等且溶剂不含杂质。

多级逆流g n =X （αn +αn α1n -+αn α1-n α2-n +…….+ αn α1-n α2-n ……α3α2α1） S n =X （1+αn +αn α1n -+αn α1-n α2-n +…….+ αn α1-n α2-n ……α3α2α1）α为浸出器放出的溶质的量与药材中所含溶剂量之比，S n 为随药材进入系统的溶质量，X 为随药渣离开系统的溶质的量。

E=n32n32.........1.........αααααααα+++++++++ 若以1-M =α，E=M1-M 为单级浸出公式。

2-6固液浸取工艺方法都有哪些，各用什么设备。

浸取工艺：单级浸取工艺。

单级浸取工艺比较简单，常用于小批量生产，缺点是浸出时间长，药渣也能吸收一定量的浸出液，可溶性成分的浸出率低，浸出液的浓度也较低，浓缩时消耗热量大。

单级回流浸取工艺。

又称索氏提取，主要用于酒提或有机溶剂（如醋酸乙酯、氯仿、石油醚）浸提药材及一些药材提脂。

提高了提取率，使提取与浓缩紧密结合在一起，缺点提取液受热时间长，对热敏性药材不适宜。

单级循环浸渍浸取工艺。

有点提取液澄明度好，密闭提取温度低，乙醇消耗量比其他工艺低，缺点液固比大。

多级浸取工艺。

半逆流多级浸取工艺。

保持了循环提取法的优点，克服了酒用量大的缺点，从操作上看奇数不急偶数有规律。

连续逆流浸取工艺。

浸出率高，浸出液浓度也高，消耗的热能少，浸出速度快。

2-7影响浸取的主要因素有哪些。

（1）浸取溶剂选择和辅助剂的添加（2）浸取过程的影响因素①药材的粒度。

按理论药材愈细与溶剂接触面积愈大，提取效果愈好，但植物性药材愈细，吸附作用于强，过细大量细胞破裂，不溶性杂质以及较多的树脂，粘液使提取困难。

②浸取的温度。

温度升高使组织软化，促进膨胀，增加可溶性成分的溶解和扩散速率，而且温度升高可使蛋白质凝固，没被破坏，有利于浸出和制剂的稳定。

但温度过高可能是药材中不耐热的成分分解或挥发性成分分解、变质、或挥发散失。

③溶剂用量及提取次数。

由实验确定。

④浸取时间。

一般谁来浸取时间与浸取量成正比，但时间过长往往导致大量杂质溶出，如苷类易被在一起的酶所分解，以水为溶剂容易霉变。

⑤浓度差。

浓度差越大进出速率越快，一般连续逆流浸取的平均浓度差比1次浸取过程的浓度差大一些，搅拌或强制浸出循环液等有助于扩大浓度差⑥溶液的PH 值。

如酸性溶液提取生物碱，碱性溶液提取皂苷等。

⑦浸取的压力。

一种是密闭升温加压（慎用），一种是通过气压或液压不升温。

2-8简述超生协助浸取的作用原理及影响因素。

原理：产生所需频率的电震荡，再转化成机械震荡。

超声波热学机理。

生成的热能多少取决于介质对超声波的吸收，吸收声能是温度的升高时稳定的，可瞬间使组织温度升高。

超声波机械机制。

主要由辐射压强和超生压强引起，辐射压强可引起两种效应，一是简单的骚动效应，使蛋白质变性，细胞组织变性，二是溶剂和悬浮体之间出现摩擦，使生物分子解聚。

超声波空化作用。

空化作用产生极大的压力使细胞裂解，同时超声波的振动作用增加了溶剂的湍流强度及相接触面积，强化了传质。

萃取效果随声强成线性增加，而频率似乎影响不明显。

影响因素：影响空化作用的因素有超声波的频率、强度、溶剂（张力、粘度、蒸汽压）、系统静压及液体中气体种类及含量。

选择提取溶剂要结合有效成分的理化性质进行筛选，超声波对酶的双向作用，低强度的超声波可提高酶的活性，高强度的超声波降低或抑制酶的活性。

2-9简述微波协助浸取的作用原理及影响因素。

微波的三个特性：体热源瞬时加热；热惯性小即无“热余”现象，有利于自动化控制和连续化生产；反身性和透射性，遇到金属反射，遇到玻璃、陶瓷、塑料透射。

微波协助萃取植物药材时，一方面加热药材，另一方面固液表面强极性分子被瞬时极化而高速运动，可能对液膜进行“扰动”，使其变薄有利于扩散过程的进行。

影响因素：萃取剂的选择。

萃取剂应对微波透明或部分透明，溶剂必须有一定的极性以吸收微波能进行内部加热，萃取剂对目标物质具有很强的溶解能力，此外沸点及其对后续测定的干扰也是必须考虑的因素。

PH值的影响物料中水含量的影响，水分多吸收能量多，物料加热蒸发越快。

微波剂量的影响萃取时间的影响基体物质的影响2-11根据索氏提取法工艺流程图写出应用该法进行中药提取的操作步骤。

3-1固液浸取和液液萃取各有何特点，在操作过程中有何相同与不同？3-2在液液萃取过程选择萃取剂的理论依据和基本原则有哪些？3-3说明单级液液萃取图解法三角相图中各点的物理意义。

3-4比较液液萃取和萃取精馏的相同点和不同点，并说明两者的适用场合。

3-5比较多级逆流萃取和多级错流萃取，说明两种方法的缺优点。